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中国石化机械公司走近石化机械 探秘页岩气关键装备国产化

2019-09-12 16:24:45浏览:1113 来源:中国石化机械公司   
核心摘要:小械用心说

参展科技周活动现场


前不久,石化机械研制是吊车租赁的5000型电驱压裂橇、SHS40电驱混砂橇产品亮相2019年全国科技活动周暨北京科技周活动现场。该公司还制作了电驱压裂机组与分段工具应用研究、复杂构造精确导向技术应用研究、7000米自动化钻机、钻头和钻头工况在线监测仪、钻具及提速工具、页岩气集输装备等6个方面展牌,重点呈现了“十三五”国家科技重大专项“深层页岩气开发关键装备及工具研制”项目取得是吊车租赁的阶段研究成果。


在我国首个页岩气田——涪陵页岩气田是吊车租赁的勘探开发和商业化开发建设中,石化机械是“井工厂”快速运移钻机、大功率3000型压裂机组、连续油管作业车、带压作业车、SZB1000型钻塞泵注设备、地库天然气压缩机、页岩气增压压缩机、自动混浆撬、电驱固井设备、大功率电驱海洋固井装备、金属密封钻头、混合钻头、页岩气水平井泵送桥塞等多项“中国第一”的缔造者,还是涪陵页岩气勘探开发纪录多个“中国第一”的创造者,石化机械提供的油气装备工具在压裂施工、钻井施工中频频开创提速、提效、提产、提质和降本新纪录。


页岩气勘探开发装备一体化解决方案


石化机械2012年底由中国石化机械制造板块整合重组而成,是中国石化唯一的油气装备研发制造与专业技术服务中心,拥有石油工程、油气开发、油气集输三大领域12项特色系列产品,覆盖陆地和海洋。本部位于武汉光谷,下辖四机公司、江钻公司、钢管分公司、三机分公司、四机赛瓦公司(持股65%)和机械研究院6家单位,分布在湖北武汉、荆州和潜江等地。


各主要产业是伴随着国家油气发展、中国石化改革发展和江汉油田大会战,在一穷二白中拓荒建设起来的。他们通过消化吸收引进技术和自主技术创新,不断配套建设并推动油气开发装备工具的全面国产化,走出了一条创新创业、奋发奋进的发展之路。


作业工程装备


从常规到非常规,石化机械依靠自主创新,借助中国石化完整产业链优势,分别承担“十二五”和“十三五”国家科技重大专项、国家863和集团公司项目,加强装备工具研发攻关,并举全公司之力,服务涪陵国家级页岩气示范区建设,成功实现“井工厂”特色钻井、压裂关键装备和配套工具的全部国产化。在此基础上,立足产品自制,坚持“制造+服务”,推出页岩气勘探开发装备一体化解决方案,广泛服务于焦石坝、彭水、丁山、南川等重点页岩气区块,有效打破国外垄断,显著提高效率,为我国页岩气勘探开发提供了重要装备技术服务支撑。


钻井工程装备


石化机械牙轮钻头、固井压裂装备、油气井封层桥塞先后被国家工信部认定为制造业单项冠军。公司牵头研发的“超高压大功率油气压裂机组研制及集群化应用”项目,获得2015年国家科技进步二等奖,标志我国压裂装备研制水平跻身世界领先行列。


桥塞生产现场


自产桥塞 不再让外国技术“卡脖子”


页岩气勘探开采的技术突破,是降低成本、实现商业化的前提。摆脱束缚才能高飞。


开采页岩气如同从毛细血管采血,而水平井分段压裂技术被视作页岩气开采的“命门”。这种开采方式需要用到一项关键工具,即用于地下水平井分段压裂的分段器——桥塞,既要能承受高温高压,又要容易被钻头钻通,以便气体汇集。


过去,涪陵页岩气田主要使用美国进口的桥塞,单只价格15万元,每口井需要约15个,购置费用高达220万元,而且还会经常被国外“卡脖子”。在钻井技术、压裂技术相继实现国产化后,桥塞便成为了页岩气工程技术装备国产化的最后一块拼图。


2016年,石化机械旗下的四机赛瓦公司针对焦石坝工区的工艺和套管特点,自主研发的高强易钻复合桥塞性能媲美进口产品,在涪陵工区连续刷新单支桥塞钻磨时间最短、单井钻塞周期最短等多项施工纪录。以钻塞时间为例,通常进口桥塞全部钻完平均需要7至10天,而国产桥塞全部钻完的平均周期是5至7天,而成本仅为国外的十分之一左右。


石化机械掌握了核心技术后,桥塞产品价格低、质量过关,外国公司争相向他们采购,还迫使进口桥塞单价降至近2万元人民币。


5000型电动压裂橇组在焦页82号压裂平台作业


大功率压裂机组 中国版“巨无霸”


页岩气通常位于地下2000-4000米深的页岩层中,由于页岩材质密不透水,却很容易碎裂,因此要从片状的岩石里采出气来,就要尽可能地将页岩击碎。为了获得持续高产的页岩气,需要将大体量压裂液压注进井底,采取分段压裂的开采方式,使岩壁碎裂,释放页岩气。全球大多数国家受制于高技术门槛,只能望“气”兴叹。


重庆涪陵页岩气储藏一般埋藏更深,对压裂设备要求高。为实现页岩气高质高效开发,国内曾考虑国外多家知名企业参与开发,让国内外技术设备打擂竞争。


在这种背景下,石化机械旗下的四机公司在2013年成功研制出3000型压裂车,拥有完全自主知识产权,设备最大输出功率3000马力,最高工作压力140兆帕,是当时国际上最大型号的车载压裂装备。整体技术达到世界领先水平,比其他压裂车工作效率高出20%以上,易损件寿命提高20%以上。


此后,他们又研制出5000型、6000型电动压裂橇,并于今年初顺利完成重庆涪陵焦页82号平台4口井“井工厂”模式压裂施工,实现规模化运用。这标志着,中国石化页岩气开采核心技术装备从“燃油驱动时代”迈进“电动、绿色、智能时代”。


焦页82号平台共有4口井,合计79段。其中,82-4HF井是目前涪陵工区井深最深、水平段最长的井。施工采取电驱压裂橇+压裂车组合模式进行,投入5000型电驱压裂橇7台,占到总水马力的75%。近4个月时间,设备总体运行稳定、安全可靠。与传统柴驱动力压裂设备相比,二氧化碳、氮氧化物等污染物实现了零排放,有效解决了目前压裂施工中装备功率提升难、使用维护成本高、节能环保受限等难题,推动了燃油型向电动化跨越,促进了深层页岩气绿色、高效和低成本开发。


在施工过程中,研发团队认真听取用户对新装备使用的意见和建议,做好现场技术服务保障和问题整改工作。售后服务人员认真履行服务责任,做到精准服务、快速响应,全天候保障用户设备运转维保需求,以优质的服务赢得了用户信任。


目前,石化机械超高压大功率全电动成套压裂装备在涪陵页岩气田、大庆油田、新疆油田等主要油气区推广应用近20台。

油气钻头


超深井钻头 不断向珠峰挺进


运用页岩气钻头钻具成功开发成果和经验,让石化机械尝到了甜头,成果不断向顺北等区块超深井扩展延伸。


新疆顺北油田,平均埋藏深度超过7300米,是超深井商业化开发的世界级难题。今年初,顺北鹰1井使用石化机械旗下的江钻公司提供的钻头+螺杆,完钻井深8588米,创中国石化亚洲陆上钻井最深纪录。


江钻公司还分别是前亚洲陆上最深井,完井深度为8420米的川深1井、完钻斜深为8433米的顺北评2H井、完钻井深8450米的顺北蓬1井、完钻井深8520米的顺北5-5H井等多口8000米以上超深井的钻头钻具主供应商,提供的尖峰金刚石钻头、混合钻头、等壁厚螺杆钻具等特色优势产品接连助力用户攻克中国油气钻井史上的多个“珠峰”,不断刷新亚洲陆地钻井深度。


TH123121井是西北油田部署的一口三开制直井,地层复杂、可钻性差,易造成钻头磨损。多年来,该区块长裸眼段一般需要3趟钻,二开一趟钻一直是当地用户的迫切需求。为满足该区块提速提效需求,现场服务和产品研发团队先后与甲方工程院、钻井公司项目组、井队密切联系,深入现场实地调研,认真分析地层特点,不断强化钻头的抗冲击性,提升产品硬实力;技术服务人员细化工程技术服务方案,密切跟踪实时钻进情况,根据地层特点合理优化调整钻井参数,强化服务软实力。通过一系列措施,该井二开长裸眼段19.5天完成钻进,实现单只钻头一趟钻进尺5053米,刷新了国内单只钻头一次入井最长进尺纪录,为塔河区块钻井再提速、加大西北油田油气勘探开发力度提供有力支撑。


在井深8430米的顺北评价1井施工中,江钻公司研制的12英寸混合钻头在关键井段二叠系使用,基本实现一趟钻钻穿二叠系,创下顺北工区5英寸小井眼地层单只钻头最高进尺纪录。在井深8433米的顺北评价2井施工中,12英寸混合钻头在关键层段二叠系地层单只进尺352.5米、平均机速2.96米/小时,较同层段牙轮钻头进尺提高161%、机速提高58%。他们设计提供的钻头钻具一体化解决方案,在设计井深8690米的川深1井全面应用,先后4次打破进口产品保持的指标纪录,创下川东北同尺寸海相地层最高进尺和最高机械钻速两项纪录。


天然气压缩机


增压压缩机成为页岩气田稳产增产的关键装备


受自然递减规律影响,页岩气田开发1-2年后就全面进入平输压生产,稳产压力巨大。增压开采成为页岩气田稳产上产的关键一招。


在涪陵页岩气田,石化机械旗下的三机分公司,从气田开发初期,就主动出击,提前介入,为涪陵气田增压开采思路和方案的制定、实施、落实提供有力的技术支持和帮助。他们针对气田工况特点开发了井口增压压缩机、气举排液压缩机等适用机型,一举成为是涪陵气田增压设备的主供应商。目前在用的83台增压压缩机为174口气井开采增压,占气田日处理气量的45.6%,不仅稳定了气田生产,而且为气田增产气量20%。


在南川页岩气田,三机压缩机与其他三家压缩机供货商同台竞技,以优化的工艺流程、最满足工部要求的控制参数、针对性强的整体解决方案,率先在南川气田平桥南194和197平台成功投运,井口增压提产效果好于预期,各项指标均达到设计标准,成为南川页岩气田唯一增压设备供应商。


他们还在涪陵设立了技术服务中心,安排精兵强将,为用户提供24时服务保障。涪陵技术服务中心目前承担着焦石坝方圆二百公里范围内压缩机的到货验收、安装调试、交机手续、巡检、故障处理、维护保养任务。为第一时间响应市场需求,服务人员本着“先修保运行、后理清责任”的原则,随时处于待命状态,根据用户需求,赶往现场,坚持与用户一道分析问题原因,提出解决方案,快速抢修处理故障,加快外部质量问题的处理速度,确保了该公司压缩机组在涪陵市场上的平稳安全运行。


截至目前,石化机械天然气压缩机已在文23地下储气库、华北大牛地塔榆增压站和涪陵页岩气增压等重点目标市场得到广泛应用,拥有良好品牌声誉。


责编:孙海涛

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(责任编辑:中国吊车网)
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