2015年1月8日，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，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，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)。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。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(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。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控和輕量化技術，研制出系列大功率壓裂泵，泵頭體壽命相比同類先進產品提高50%以上;創(chuàng)新了大功率壓裂車在有限空間與質量約束條件下的優(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。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、砂量寬幅調整、多介質高效混拌技術，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。
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用技術。發(fā)明了壓裂機組網絡控制方法，構建了多重冗余高可靠性測控網絡;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用準則，實現(xiàn)了多裝備高效協(xié)調作業(yè)。
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