石化機(jī)械成套開發(fā)與應(yīng)用全電動(dòng)壓裂裝備

5月，石化機(jī)械提供的全電動(dòng)成套壓裂裝備，包括14臺5000型電動(dòng)壓裂橇、1臺HS40電動(dòng)混砂橇、油電混控儀表橇、20型配液橇、遠(yuǎn)程控制175兆帕地面管匯、電動(dòng)連續(xù)供砂裝置等裝備，組合應(yīng)用于焦頁27東平臺，開啟頁巖氣開發(fā)全電動(dòng)成套壓裂裝備新篇章，系統(tǒng)驗(yàn)證成套電動(dòng)壓裂裝備的可靠性、穩(wěn)定性，引領(lǐng)我國電驅(qū)壓裂施工從“柴油驅(qū)動(dòng)時(shí)代”進(jìn)一步邁向“電動(dòng)、綠色、智能時(shí)代”。

大功率壓裂是規(guī)模、有效開發(fā)頁巖氣、致密氣等非常規(guī)油氣資源的決定性手段，而傳統(tǒng)壓裂設(shè)備由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，所需底盤車、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)箱依賴進(jìn)口，裝備制造與應(yīng)用均受到制約。

依托“十三五”國家科技重大專項(xiàng)“深層頁巖氣開發(fā)關(guān)鍵裝備與工具研制”，石化機(jī)械突破傳統(tǒng)壓裂裝備設(shè)計(jì)思維，開發(fā)基于通用部件的“單機(jī)雙泵、單機(jī)單泵”等多種組合結(jié)構(gòu)的系列化電動(dòng)壓裂泵裝置，解決了燃油壓裂裝備功率提升難、能耗高、環(huán)保超標(biāo)、運(yùn)維成本高等難題；突破大功率多相電機(jī)及變頻控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)操作從單機(jī)手動(dòng)調(diào)節(jié)到機(jī)組自動(dòng)無級控制升級；創(chuàng)新高能混配數(shù)字輸砂技術(shù)，在單臺設(shè)備上集成兩臺裝備功能，大幅提升混配能力和控制精度；創(chuàng)新提出基于作業(yè)功率需求分析的電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測計(jì)算方法，形成了電動(dòng)壓裂裝備網(wǎng)電系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)方案，確保了系統(tǒng)供配電的可靠性；創(chuàng)新提出電動(dòng)壓裂裝備試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)方法，建成國內(nèi)唯一電動(dòng)壓裂裝備試驗(yàn)場，最大試驗(yàn)功率達(dá)6000馬力。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新突破了專項(xiàng)壓裂裝備負(fù)載特性匹配、電傳系統(tǒng)安全容錯(cuò)控制等7項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，累計(jì)獲得“電動(dòng)壓裂系統(tǒng)”等21件發(fā)明專利授權(quán)、7項(xiàng)軟件著作權(quán)，制修訂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，石化機(jī)械電動(dòng)壓裂裝備技術(shù)已整體達(dá)到國際先進(jìn)水平、部分國際領(lǐng)先。

專項(xiàng)開發(fā)的電動(dòng)壓裂裝備從燃油驅(qū)動(dòng)向電力傳動(dòng)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和智能化控制，推動(dòng)壓裂工程從間隙工況向連續(xù)工況轉(zhuǎn)變，全天候連續(xù)施工、人停機(jī)不停。

此前，石化機(jī)械研制的5000型電動(dòng)壓裂裝備已投入川渝、大慶、新疆等國內(nèi)大型壓裂施工作業(yè)，工業(yè)試驗(yàn)應(yīng)用充分。與傳統(tǒng)柴油驅(qū)動(dòng)壓裂設(shè)備相比，設(shè)備數(shù)量減少50%，國產(chǎn)化率達(dá)95%，現(xiàn)場作業(yè)員人數(shù)減少40%，噪聲降低17%、能耗降低20%以上，在連續(xù)工況下作業(yè)綜合成本可降低30%以上，并實(shí)現(xiàn)了二氧化碳、氮氧化物等污染物零排放。

（應(yīng)杰 李莉莉 龐堅(jiān) 孫海濤）