阿波羅渦輪壓裂車與其他杰瑞壓裂車組在浙江油田頁(yè)巖氣示范區(qū)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)

近日，由中央電視臺(tái)打造的八集大型紀(jì)錄片《大國(guó)重器》（第二季）在央視重磅熱播，帶來大氣磅礴的“國(guó)之重器”英雄譜。其中，由杰瑞集團(tuán)自主研發(fā)的“阿波羅”渦輪壓裂車，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(tái)4500型阿波羅渦輪壓裂車

振奮人心：“中國(guó)制造”破解世界性難題

頁(yè)巖氣是一種蘊(yùn)藏在頁(yè)巖層中的非常規(guī)天然氣，此前，美國(guó)的“頁(yè)巖氣革命”對(duì)國(guó)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(guó)的頁(yè)巖地質(zhì)構(gòu)造極其復(fù)雜，頁(yè)巖氣開采地區(qū)地表操作環(huán)境也相對(duì)狹小，開采難度遠(yuǎn)超過美國(guó)。

據(jù)悉，美國(guó)頁(yè)巖氣礦藏平均井深大都在1000米左右，而中國(guó)，至少都超過3000米。有專家形容，我國(guó)南方頁(yè)巖氣藏猶如被摔碎的“瓷盤”，深埋在大山中。一些國(guó)際油服“巨頭”面對(duì)中國(guó)埋藏深度更大、氣藏結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、保存條件更差的頁(yè)巖氣藏，因理論和技術(shù)出現(xiàn)嚴(yán)重的“不適應(yīng)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(xiàn)上，當(dāng)前中國(guó)一半以上壓裂裝備都是由杰瑞集團(tuán)提供。而根據(jù)測(cè)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(chǔ)備水功率約5萬水馬力。要完成這么大馬力的任務(wù)，至少需要約22臺(tái)常規(guī)2500型壓裂車。為了突破更大功率的重器，杰瑞自主研發(fā)了世界首臺(tái)4500型阿波羅渦輪壓裂車，重新定義壓裂裝備。這輛壓裂車搭載了5600馬力渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和全球最大功率的5000馬力超級(jí)車載壓裂泵，還搭配杰瑞工程師為它特制的超高速行星減速箱，單機(jī)功率密度大幅提升，將清潔能源頁(yè)巖氣開采效率整整提高一倍。“阿波羅”的橫空出世，將中國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)帶入渦輪壓裂時(shí)代，使我國(guó)超越美國(guó)和俄羅斯，成為現(xiàn)存渦輪壓裂車單機(jī)功率最大的國(guó)家。

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

阿波羅渦輪壓裂車是一個(gè)跨領(lǐng)域應(yīng)用的突破，它將可以用在飛機(jī)上的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、可以在游艇上使用的高速行星減速箱、當(dāng)前油田領(lǐng)域水馬力最大的車載柱塞泵，完美地結(jié)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(hào)”重37噸、10米長(zhǎng)的車身，比目前使用的常規(guī)壓裂車輕、短，只有普通四軸貨車的大小，但是他的輸出水功率是常規(guī)2000型壓裂車的2倍多。

杰瑞裝配車間工人正在組裝壓裂車

高速行星減速箱是阿波羅渦輪壓裂車的核心部件。要將渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)這匹“野馬”降服，必須依賴特制的高速減速箱。它將渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘16000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，降到十二分之一（即1300轉(zhuǎn)左右），減速箱降低轉(zhuǎn)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(jī)的高速能量轉(zhuǎn)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(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上，它是調(diào)整飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)鍵部件。位于齒輪中心的太陽(yáng)輪，連接著三個(gè)行星輪。它們就像太陽(yáng)系的行星，既有自轉(zhuǎn)、又有公轉(zhuǎn)。和普通齒輪有固定的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線完全不同。超高速行星齒輪的最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低。杰瑞的工程師們將這種設(shè)計(jì)用在壓裂裝備上，這在全球還是第一次。

杰瑞集團(tuán)副總裁王鋒介紹，如果用傳統(tǒng)的減速箱，壓裂車至少留出一半的空間，但現(xiàn)在，只需要占據(jù)壓裂車四分之一的區(qū)域即可。“阿波羅”車小、動(dòng)力大的秘訣之一就在這里。在“阿波羅”身上，實(shí)現(xiàn)的技術(shù)突破有50余項(xiàng)，每一項(xiàng)背后，拉動(dòng)的都是一個(gè)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。

馴服了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，還有一個(gè)關(guān)鍵問題擺在工程師面前，那就是如果沒有相匹配的大功率壓裂柱塞泵，也將無法發(fā)揮設(shè)備性能。這也是世界上一直未突破大功率壓裂車的主要核心問題。杰瑞石油裝備集團(tuán)生產(chǎn)二部總監(jiān)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(tǒng)。而當(dāng)前，世界上最大的車載柱塞泵只有3500馬力，如果要實(shí)現(xiàn)渦輪壓裂車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(duì)柱塞泵的材料、結(jié)構(gòu)以及制造精度都提出非常高的要求，其加工、潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)的裝配精度、動(dòng)力端部件的配合精度都是微米級(jí)控制。如果達(dá)不到，在高壓力下，不僅會(huì)使設(shè)備失靈使作業(yè)失敗，嚴(yán)重的還會(huì)引起作業(yè)事故。”

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

杰瑞壓裂車組行駛在四川頁(yè)巖氣地區(qū)蜿蜒的山路中

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

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

數(shù)據(jù)顯示，“十二五”期間，我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)曾取得重大突破，成為北美洲之外第一個(gè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化商業(yè)開發(fā)的國(guó)家。“十三五”期間，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化調(diào)整，天然氣等清潔能源需求持續(xù)加大，這些都將為頁(yè)巖氣大規(guī)模發(fā)展提供寶貴戰(zhàn)略機(jī)遇。國(guó)家能源局公布的《頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》指出，在政策支持到位和市場(chǎng)開拓順利的情況下，我國(guó)力爭(zhēng)2020年頁(yè)巖氣產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)300億立方米，一個(gè)嶄新的能源時(shí)代將會(huì)到來。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，頁(yè)巖氣有條件成為清潔能源增量的“生力軍”，“阿波羅”渦輪壓裂車的技術(shù)突破，將進(jìn)一步助力國(guó)家能源戰(zhàn)略實(shí)施。隨著我國(guó)頁(yè)巖氣開發(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(zhǎng)，將形成全產(chǎn)業(yè)鏈“千帆競(jìng)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)，也將迎來技術(shù)優(yōu)勢(shì)快速轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)的契機(jī)。