杰瑞渦輪壓裂車(chē)登上《大國重器》 助力國家能源戰略

阿波羅渦輪壓裂車(chē)與其他杰瑞壓裂車(chē)組在浙江油田頁(yè)巖氣示范區作業(yè)現場(chǎng)

近日，由中央電視臺打造的八集大型紀錄片《大國重器》（第二季）在央視重磅熱播，帶來(lái)大氣磅礴的“國之重器”英雄譜。其中，由杰瑞集團自主研發(fā)的“阿波羅”渦輪壓裂車(chē)，作為能源領(lǐng)域的油氣裝備創(chuàng )新成果為人們所熟知。

杰瑞制造的世界首臺4500型阿波羅渦輪壓裂車(chē)

振奮人心：“中國制造”破解世界性難題

頁(yè)巖氣是一種蘊藏在頁(yè)巖層中的非常規天然氣，此前，美國的“頁(yè)巖氣革命”對國際天然氣市場(chǎng)及世界能源格局產(chǎn)生了重大影響。然而，中國的頁(yè)巖地質(zhì)構造極其復雜，頁(yè)巖氣開(kāi)采地區地表操作環(huán)境也相對狹小，開(kāi)采難度遠超過(guò)美國。

據悉，美國頁(yè)巖氣礦藏平均井深大都在1000米左右，而中國，至少都超過(guò)3000米。有專(zhuān)家形容，我國南方頁(yè)巖氣藏猶如被摔碎的“瓷盤(pán)”，深埋在大山中。一些國際油服“巨頭”面對中國埋藏深度更大、氣藏結構更復雜、保存條件更差的頁(yè)巖氣藏，因理論和技術(shù)出現嚴重的“不適應癥”，最后只能退出。

惟其艱難，方顯勇毅。在頁(yè)巖氣壓裂裝備貢獻上，當前中國一半以上壓裂裝備都是由杰瑞集團提供。而根據測算，要想進(jìn)行頁(yè)巖氣壓裂施工，需要每分鐘往3000米地下泵送液體約14—18方，需要的泵送壓力約80—90兆帕，折合總的儲備水功率約5萬(wàn)水馬力。要完成這么大馬力的任務(wù)，至少需要約22臺常規2500型壓裂車(chē)。為了突破更大功率的重器，杰瑞自主研發(fā)了世界首臺4500型阿波羅渦輪壓裂車(chē)，重新定義壓裂裝備。這輛壓裂車(chē)搭載了5600馬力渦輪發(fā)動(dòng)機和全球最大功率的5000馬力超級車(chē)載壓裂泵，還搭配杰瑞工程師為它特制的超高速行星減速箱，單機功率密度大幅提升，將清潔能源頁(yè)巖氣開(kāi)采效率整整提高一倍。“阿波羅”的橫空出世，將中國頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)帶入渦輪壓裂時(shí)代，使我國超越美國和俄羅斯，成為現存渦輪壓裂車(chē)單機功率最大的國家。

技術(shù)創(chuàng )新：多個(gè)跨領(lǐng)域首次應用鑄就“大國重器”

阿波羅渦輪壓裂車(chē)是一個(gè)跨領(lǐng)域應用的突破，它將可以用在飛機上的渦輪發(fā)動(dòng)機、可以在游艇上使用的高速行星減速箱、當前油田領(lǐng)域水馬力最大的車(chē)載柱塞泵，完美地結合在一起，做到了“小身材，大功率”，而這每一個(gè)關(guān)鍵部件，都代表了所在領(lǐng)域的最高水平。“阿波羅一號”重37噸、10米長(cháng)的車(chē)身，比目前使用的常規壓裂車(chē)輕、短，只有普通四軸貨車(chē)的大小，但是他的輸出水功率是常規2000型壓裂車(chē)的2倍多。

杰瑞裝配車(chē)間工人正在組裝壓裂車(chē)

高速行星減速箱是阿波羅渦輪壓裂車(chē)的核心部件。要將渦輪發(fā)動(dòng)機這匹“野馬”降服，必須依賴(lài)特制的高速減速箱。它將渦輪發(fā)動(dòng)機每分鐘16000轉的轉速，降到十二分之一（即1300轉左右），減速箱降低轉速的同時(shí)，扭矩也自然提升了12倍，這樣就可以使渦輪發(fā)動(dòng)機的高速能量轉化成柱塞泵的做功動(dòng)力。齒輪，減速箱的核心部件。這種超高速行星齒輪，最早被用在飛機發(fā)動(dòng)機上，它是調整飛機發(fā)動(dòng)機轉速的關(guān)鍵部件。位于齒輪中心的太陽(yáng)輪，連接著(zhù)三個(gè)行星輪。它們就像太陽(yáng)系的行星，既有自轉、又有公轉。和普通齒輪有固定的轉動(dòng)軸線(xiàn)完全不同。超高速行星齒輪的最大優(yōu)點(diǎn)是結構緊湊、體積小、重量輕、傳動(dòng)平穩、噪聲低。杰瑞的工程師們將這種設計用在壓裂裝備上，這在全球還是第一次。

杰瑞集團副總裁王鋒介紹，如果用傳統的減速箱，壓裂車(chē)至少留出一半的空間，但現在，只需要占據壓裂車(chē)四分之一的區域即可。“阿波羅”車(chē)小、動(dòng)力大的秘訣之一就在這里。在“阿波羅”身上，實(shí)現的技術(shù)突破有50余項，每一項背后，拉動(dòng)的都是一個(gè)產(chǎn)業(yè)的升級。

馴服了渦輪發(fā)動(dòng)機，還有一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題擺在工程師面前，那就是如果沒(méi)有相匹配的大功率壓裂柱塞泵，也將無(wú)法發(fā)揮設備性能。這也是世界上一直未突破大功率壓裂車(chē)的主要核心問(wèn)題。杰瑞石油裝備集團生產(chǎn)二部總監薛守坤告訴記者：“柱塞泵是壓裂作業(yè)的心臟，是將壓裂液打入地下的動(dòng)力系統。而當前，世界上最大的車(chē)載柱塞泵只有3500馬力，如果要實(shí)現渦輪壓裂車(chē)4500馬力功率的輸出，還要再研究出更大功率的柱塞泵。5000馬力的功率對柱塞泵的材料、結構以及制造精度都提出非常高的要求，其加工、潤滑機構的裝配精度、動(dòng)力端部件的配合精度都是微米級控制。如果達不到，在高壓力下，不僅會(huì )使設備失靈使作業(yè)失敗，嚴重的還會(huì )引起作業(yè)事故。”

為了實(shí)現渦輪壓裂車(chē)4500馬力功率的輸出，在杰瑞集團國產(chǎn)化設備超過(guò)90%以上的制造車(chē)間里，工程師們完美地造就了目前世界上最大功率的車(chē)載柱塞泵，填補了行業(yè)中超高馬力柱塞泵自主制造的空白。

杰瑞壓裂車(chē)組行駛在四川頁(yè)巖氣地區蜿蜒的山路中

產(chǎn)業(yè)突破：杰瑞集團已做好準備迎接“能源新時(shí)代”

此前，國土資源部地質(zhì)勘查司司長(cháng)于海峰透露，目前四川盆地及周緣的海相地層已累計探明頁(yè)巖氣地質(zhì)儲量達到7643億立方米，其中重慶涪陵頁(yè)巖氣田累計探明地質(zhì)儲量6008億立方米，成為北美之外最大的頁(yè)巖氣田。

數據顯示，“十二五”期間，我國頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)曾取得重大突破，成為北美洲之外第一個(gè)實(shí)現規?；虡I(yè)開(kāi)發(fā)的國家。“十三五”期間，我國經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)推動(dòng)能源結構不斷優(yōu)化調整，天然氣等清潔能源需求持續加大，這些都將為頁(yè)巖氣大規模發(fā)展提供寶貴戰略機遇。國家能源局公布的《頁(yè)巖氣發(fā)展規劃（2016-2020年）》指出，在政策支持到位和市場(chǎng)開(kāi)拓順利的情況下，我國力爭2020年頁(yè)巖氣產(chǎn)量實(shí)現300億立方米，一個(gè)嶄新的能源時(shí)代將會(huì )到來(lái)。

業(yè)內人士認為，頁(yè)巖氣有條件成為清潔能源增量的“生力軍”，“阿波羅”渦輪壓裂車(chē)的技術(shù)突破，將進(jìn)一步助力國家能源戰略實(shí)施。隨著(zhù)我國頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的不斷推進(jìn)，一大批產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)茁壯成長(cháng)，將形成全產(chǎn)業(yè)鏈“千帆競發(fā)”的可喜局面。杰瑞作為油氣領(lǐng)域全面發(fā)展的企業(yè)，也將迎來(lái)技術(shù)優(yōu)勢快速轉化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的契機。