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由中石化石油機械股份有限公司承擔，與中國石油大學等8所大學及科研單位聯合自主創(chuàng)新研制的“超高壓大功率油氣壓裂機組研制及集群化應用”項目近日榮獲國家科技進步二等獎。業(yè)內專家表示，大型成套壓裂裝備的問世及應用，構建了完備的壓裂裝備研發(fā)體系，引領了行業(yè)發(fā)展，提升了我國壓裂裝備研發(fā)水平，標志我國壓裂裝備研制水平躋身世界領先行列。
戰(zhàn)略意義凸顯
中國石化相關負責人告訴記者，我國新發(fā)現的油氣儲量中，深層、超深層及頁巖氣等非常規(guī)油氣資源約占2/3，高效開發(fā)這些資源是國家能源安全的重要戰(zhàn)略舉措，也是油氣開發(fā)領域的主戰(zhàn)場。而常規(guī)壓裂機組已經不能滿足我國極為復雜的地質和地表條件下資源的安全高效開發(fā)。利用大型壓裂機組對油氣儲層進行改造是解放“孔滲低、埋深大、壓力高”油氣藏的決定性手段。
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、配液車、供砂裝置和集群控制系統等，3000型壓裂車是其中的佼佼者。
首先，形成了頁巖氣勘探開發(fā)裝備一體化解決方案。中國石化機械公司以“井工廠”鉆機、3000型全套壓裂設備、復合橋塞、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)新產品及技術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50億方產能發(fā)揮了重要的裝備支撐作用。目前，已生產出32臺3000型壓裂車及配套裝備共67臺設備，累計完成140多口井（2350層段）壓裂施工作業(yè)，助力涪陵頁巖氣田成為全球除北美之外最大的頁巖氣田，顯著提高了我國油氣藏開發(fā)的整體技術水平，為我國能源安全提供了重要裝備保障。
第二，該項目的研制成功，成功解決了我國難動用油氣資源的商業(yè)化開發(fā)難題。在重慶、四川、貴州、新疆、東北、陜北、內蒙等地大型壓裂裝備的成功應用，解決了我國難動用油氣資源的求產、商業(yè)化開發(fā)難題，使長慶油田、普光氣田、元壩氣田開發(fā)成為現實。
第三，成為我國大型壓裂施工裝備的主力軍。在大慶、勝利、延長等16個油氣田廣泛應用于壓裂作業(yè)，在油氣開發(fā)中發(fā)揮了重要作用，設備運行好，受到用戶高度評價。截至2015年10月，研制的大型壓裂裝備達460臺套，國內市場占有率70%，成為我國大型壓裂裝備的主力軍。
第四，實現關鍵部件出口北美、獨聯體等國家地區(qū)。該項目形成3項行業(yè)標準，制定15項企業(yè)標準，申請國家發(fā)明專利20項、授權9項，獲得軟件著作權15項，發(fā)表論文87篇。建立了6000hp壓裂泵試驗、700MPa高壓測試等試驗裝置15套，形成年產壓裂泵700臺、高壓管匯10萬件、系列壓裂裝備400臺套的生產能力。研制的壓裂泵、高壓管匯、控制系統等關鍵部件出口到北美、獨聯體等地區(qū)。
實現四大創(chuàng)新
據了解，該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)技術攻關，實現了四大創(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，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。
三是創(chuàng)建了超高壓管匯設計、制造、在線檢測及使用安全保障技術體系。提出了基于沖蝕機理和應力解析計算的高壓管匯設計方法，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，研制出140MPa超高壓管匯。
