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项目名称：超高压大功率油气压裂装备研制及集群化应用 推荐单位：中国石油化工集团公司 一、项 目简 介 本项目属于石油天然气专用机械设备设计与制造工程技术领域。 我国新发现的深层、超深层及页岩、致密砂岩等低渗、非常规油气资源约 占储量 70%，高效开发这些资源是国家能源安全的重要战略举措，也是油气开 发领域重要方向和世界难题。利用大型压裂机组将压裂液与支撑剂高效快速混 配，经过管汇系统高压甚至超高压力泵注到储层进行裂缝网改造，突破 “无与 有”、 “少与多”的求产到增产难关，是解放这类 “孔渗低、埋深大”油气资 源的决定性手段。 我国大型压裂作业的超高压井逐年增多、井在山区井场狭小以及 “千方 砂、万方液”的大规模工程需求成为新常态。对压裂装备超高压能力、单机功 率、移运性能以集群控制等方面提出更加艰巨的挑战。在本项目之前，国内没有满足 我国复杂地质、地表条件的超高压（105MPa）、大功率（单机输出功率2000hp）压裂 装备；国外也只有最大2250hp 为拖挂压裂装置，超高超长超重的 “三超”问题 难进现场。研制超高压大功率油气压裂装备具有非常重要的战略意义。 中石化石油机械公司依托国家及省部级科研项目，经过 10 多年研究攻 关，在压裂装备核心部件机理研究、高性能材料、装置轻量化集成等关键技术 上取得了突破，形成技术创新如下： 1、创新形成了超高压、大功率压裂车研制技术。创建了压裂泵理论分析 体系，形成了轻量化的设计方法，研制出质功比最优、压力 140MPa 的压裂泵， 3 寿命比国际水平提升 50%；集成研制的大功率压裂车单位体积功率达 17kW/m ， 比国际先进水平高49%。提升了我国压裂装备的核心能力。 2、创新形成了全流程大液量压裂介质高效混输技术。研发了砂量宽幅调 整输送技术，实现从20kg/min~13000kg/min 的精确输砂；创新了压裂基液高能 混配技术，满足了大型压裂施工对压裂基液的 “即配即用”连续供给要求，减 少了现场储液罐 60%；创新了携砂压裂液 “即混即排”高效混拌技术，实现了 混砂车20m3/min大排量下的快速均匀混输。 3、创建了超高压管汇系统设计、制造、检测及使用安全保障技术体系。 首次提出了超高压管汇系统优化设计方法，研制出 140MPa 超高压管汇系列产 1 品，打破国外超高压产品技术垄断；创新研发高压管汇件早期损伤检测技术， 建立现场动态安全监测系统，消除了压裂管汇系统作业风险。 4 、发明了大型压裂工程应用的成套装备网络控制方法，创立了大型压裂 装备成套集成技术。首创机组内任意设备可对机组进行集中控制，构建了压裂 单元与远程控制终端数据共享、在线柔性重组测控网络，实现可多达50 台压裂 单元大型压裂作业过程的动态、精确自动控制。创立了基于多目标任务的集群 化成套压裂装备集成技术，实现了适应不同工况要求的压裂机组成套与高效、 安全使用。 本项目研制的大型成套压裂装备已生产 527 台套，广泛应用于大庆、胜 利、塔里木等全国各大油田，尤其在普光、元坝、涪陵等油气田的开发中发挥 了重大作用，提升了我国大型压裂装备的核心能力，有效地开发了低渗透、非 常规油气资源。项目共获发明专利 5 项（已申请未授权 16 项），实用新型 41 项，软件著作权 15 项，行业标准 3 项，论文 87 篇，获省部级科技进步一等奖 3 项，经专家鉴定多项成果达到国际领先水平。 二、主要完成单位及创新推广贡献 主要完 序号 创新推广贡献 成单位 公司从上世纪 80 年代中期开始研制成套压裂机组，于 2010 年、2013 年 分别开发出世界首套 2500 型、3000 型成套车载压裂机组，为中国油气勘探 开发做出了突出贡献，对本项目科技创新（一）（二）（三）（四）做出创造性 贡献： 中石化 建立了关键材料优选评价体系，创建了基于机理研究的核心部件结构、 石油工 参数优选组合的设计、评价