2015年1月8日，由中石化石油機械股份有限公司承擔(dān)，與中國石油大學(xué)等8所大學(xué)及科研單位，自主創(chuàng)新研制的“超高壓大功率油氣壓裂機組研制及集群化應(yīng)用”項目，榮獲國家科技進步獎二等獎。
我國新發(fā)現(xiàn)的油氣儲量中，深層、超深層及頁巖氣等非常規(guī)油氣資源約占2/3，常規(guī)壓裂機組已經(jīng)不能滿足我國極為復(fù)雜的地質(zhì)和地表條件下資源的安全高效開發(fā)。因此，自主創(chuàng)新研制超高壓大功率油氣壓裂機組具有重要的戰(zhàn)略意義。它包括多臺壓裂車、混砂車、高壓管匯系統(tǒng)、配液車、供砂裝置和集群控制系統(tǒng)等，3000型壓裂車是其中的佼佼者。
中國石化機械公司以“井工廠”鉆機、3000型全套壓裂設(shè)備、復(fù)合橋塞、連續(xù)油管、“等壁厚螺桿鉆具+平穩(wěn)切削PDC鉆頭組合”等創(chuàng)新產(chǎn)品及技術(shù)形成的頁巖氣勘探開發(fā)裝備一體化解決方案，為我國首個頁巖氣田——涪陵頁巖氣田商業(yè)化開發(fā)，短期建成50億方產(chǎn)能發(fā)揮了重要的裝備支撐作用。項目團隊依托國家科技重大專項、“863”科研項目支持，通過10多年持續(xù)技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)了四大創(chuàng)新。
一是創(chuàng)新形成了超高壓大功率壓裂車輕量化及優(yōu)化集成技術(shù)。創(chuàng)建了壓裂泵理論分析和“百萬沖次”實驗測試方法，研發(fā)了壓裂泵高強韌材料性能調(diào)控和輕量化技術(shù)，研制出系列大功率壓裂泵，泵頭體壽命相比同類先進產(chǎn)品提高50%以上;創(chuàng)新了大功率壓裂車在有限空間與質(zhì)量約束條件下的優(yōu)化集成方法，先后研制出世界首臺2500型、3000型壓裂車，提升了我國壓裂裝備的核心能力。
二是創(chuàng)新形成了大規(guī)模壓裂液全流程精確、高效混配技術(shù)。發(fā)明壓裂液自動混配控制方法，創(chuàng)新形成了壓裂液高能混配、砂量寬幅調(diào)整、多介質(zhì)高效混拌技術(shù)，研制出精確輸砂裝置、配液及混砂車，實現(xiàn)了“井工廠”全流程壓裂液混配模式。
三是創(chuàng)建了超高壓管匯設(shè)計、制造、在線檢測及使用安全保障技術(shù)體系。提出了基于沖蝕機理和應(yīng)力解析計算的高壓管匯設(shè)計方法，形成了超高壓腐蝕條件下的非金屬密封材料評價優(yōu)選技術(shù)，研制出140MPa超高壓管匯。
四是創(chuàng)新了基于大型壓裂工程成套裝備集群化控制與應(yīng)用技術(shù)。發(fā)明了壓裂機組網(wǎng)絡(luò)控制方法，構(gòu)建了多重冗余高可靠性測控網(wǎng)絡(luò);首創(chuàng)提出“定排限壓”單元功率智能分配模式和基于動力儲備、運維周期、管匯降阻及系統(tǒng)減振等約束條件下的大型壓裂機組集群化應(yīng)用準則，實現(xiàn)了多裝備高效協(xié)調(diào)作業(yè)。
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