中石油压裂车——页岩气开采重器

摘要：

当今全球油气能源领域中，页岩气开采已进入黄金发展时期，中石油集团作为国内一流综合性能源公司的龙头企业，肩负着提升国家页岩能源开采规模和水平的历史使命。对国内外页岩气开采背景和现状进行分析，阐述了中石油压裂车的技术特点和发展趋势，势必为我国压裂行业引航助力。

1 页岩能源革命席卷全球

页岩能源是指存于页岩层系中的石油资源。页岩气是非常规油气资源之一，称之为非常规，地质方面因素是传统油气资源必须满足“生、储、盖、圈、运、保”条件，缺一不可，勘探是源外找圈闭；而页岩油是源内成藏，油气大面积连续分布，圈闭界限不明显；技术方面因素是传统油气资源采用传统工程技术可获得工业产量；而页岩油、致密油等非常规资源，需要使用与开发页岩气类似的水平井和水力压裂技术来开发。

2010年，美国页岩油产量不到50万桶/日（约合2500万吨/年）；2018年，这一数字增长到600万桶/日（约合3亿吨/年）。美国的页岩油革命正在重塑全球油气新版图，帮助美国实现能源独立。

随着我国国民经济快速发展，油气对外依存度不断提高，加大油气勘探开发力度，是各大油公司必须肩负的重要使命。中国石油作为国内最大的油气生产供应商，秉承“共商、共建、共享”理念，积极推动打造与沿线国家开放包容的油气合作利益共同体。

借鉴美国经验，我国非常规油气勘探开发近年来也取得可喜进展。其中页岩气已发现涪陵、长宁-威远等气田，打造了全球样板；而我国页岩油属于陆相页岩油，与美国海相页岩油相比，资源禀赋差，勘探开发存在诸多难题，仍处于起步阶段。

2 国内页岩能源开采现状

    与美国海相资源相比，我国主要是陆相页岩油资源，勘探开发存在诸多难题。如沉积相变快、非均质性强；储层塑性强，地层压开难度大；黏土含量高，水敏性强，对储层伤害大；含蜡量高、原油黏度高、流体流动性差；高压区有限，常压、低压区多，地层驱动能力不足等。

国内陆相页岩油大部分资源为中低成熟度页岩油，由于成熟度低，有机质还没有完全转化为页岩油气，已经转化的部分原油黏度高、气体生成量少，加之地层驱动能量不足，页岩油流动困难，目前没有成熟技术可以动用，依靠现有的水平井多分段压裂技术难以实现效益开发。我国中高成熟度页岩油资源埋藏深，大部分埋深大于3500米，钻完井、压裂等工程实施难度大、投资大、风险大。

3 油气装备龙头，肩负国家使命

2018年中石油和中石化页岩气产量合计100余亿立方米，据国家能源局规划，到2020年国内力争实现页岩气产量300亿立方米，而页岩气开发需要大量钻井及压裂完井工作，未来中国页岩气开发市场发展潜力巨大。

中国石油集团拥有37家石油和石化装备制造企业，涵盖石油和天然气勘探、开发、生产、储运、炼油和石油化工等各个领域。目前中石油集团正在乘势而为，大幅加大页岩气的钻采规模，由于拥有区块面积最大且区块质量相对较好等优势，未来中国页岩能源开采水平的大幅提升，中石油责无旁贷，势必成为主导者。

作为中国石油天然气集团公司所属的石油钻采装备研发制造企业，宝鸡石油机械有限责任公司（简称”宝石机械公司”），我国石油钻采装备研发制造骨干企业。宝石机械公司创建于1937年，公司具有引领我国油气钻井装备行业研发制造方向的技术实力，是国家油气钻井装备工程技术研究中心承建单位，是行业内唯一承担有两个国家标准化工作部（国家钻机标准化工作部、国家海洋钻采设备标准化工作部）秘书处工作的企业。在页岩能源开采领域，宝石机械使用自主创新技术，生产固井及压裂车，提供页岩气钻探、压裂一体化整体解决方案。目前在研的7000HP交流变频驱动压裂橇，是世界上功率最大的电动压裂泵。

4 紧跟国家战略，引领行业趋势

中国石油围绕建设世界一流综合性国际能源公司目标，坚持稳健发展方针，以提高质量效益为中心，大力实施资源、市场、国际化和创新战略，规划到2020年规模实力保持世界一流水平，经营业绩、国际竞争力达到国际大公司先进水平，在建设具有全球竞争力的世界一流企业进程中走在中央企业前列，为保障国家能源安全、促进能源企业发展壮大和国际化进程提供了有力支撑，也为“一带一路”沿线国家未来能源合作奠定了坚实的基础。

压裂车是页岩气开发的必备装备，传统压裂设备普遍采用柴油机经传动箱驱动压裂泵，通过改变柴油机的转速和传动箱的档位来调节压裂泵的转速，最终控制注入井下压裂液的排量。近年来随着页岩气开采规模的不断扩大，用电机代替柴油机和传动箱，直接驱动压裂泵的方案成为发展趋势，在占地面积，降低成本，噪音控制方面都具有明显优势。目前，中石油宝石机械公司实现了压裂设备整体模块化设计，整个控制系统划分为两个独立模块，结构上采用一体化积木式设计，安装空间紧凑，可全部安装于压裂设备撬上，不需要额外运输配电房和VFD房，大幅降低了变频传动方式下造成的谐波干扰，有效提升了系统可靠性、维护便捷性、组装灵活性。