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

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，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

振奮人心：“中國制造”破解世界性難題

頁巖氣是一種蘊藏在頁巖層中的非常規(guī)天然氣，此前，美國的“頁巖氣革命”對國際天然氣市場及世界能源格局產(chǎn)生了重大影響。然而，中國的頁巖地質(zhì)構(gòu)造極其復(fù)雜，頁巖氣開采地區(qū)地表操作環(huán)境也相對狹小，開采難度遠超過美國。

據(jù)悉，美國頁巖氣礦藏平均井深大都在1000米左右，而中國，至少都超過3000米。有專家形容，我國南方頁巖氣藏猶如被摔碎的“瓷盤”，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(jié)構(gòu)更復(fù)雜、保存條件更差的頁巖氣藏，因理論和技術(shù)出現(xiàn)嚴重的“不適應(yīng)癥”，最后只能退出。

惟其艱難，方顯勇毅。在頁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(jù)測算，要想進行頁巖氣壓裂施工，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5萬水馬力。要完成這么大馬力的任務(wù)，至少需要約22臺常規(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)動機和全球最大功率的5000馬力超級車載壓裂泵，還搭配杰瑞工程師為它特制的超高速行星減速箱，單機功率密度大幅提升，將清潔能源頁巖氣開采效率整整提高一倍。“阿波羅”的橫空出世，將中國頁巖氣開發(fā)帶入渦輪壓裂時代，使我國超越美國和俄羅斯，成為現(xiàn)存渦輪壓裂車單機功率最大的國家。

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

阿波羅渦輪壓裂車是一個跨領(lǐng)域應(yīng)用的突破，它將可以用在飛機上的渦輪發(fā)動機、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)動機這匹“野馬”降服，必須依賴特制的高速減速箱。它將渦輪發(fā)動機每分鐘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，扭矩也自然提升了12倍，這樣就可以使渦輪發(fā)動機的高速能量轉(zhuǎn)化成柱塞泵的做功動力。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)動機上，它是調(diào)整飛機發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)鍵部件。位于齒輪中心的太陽輪，連接著三個行星輪。它們就像太陽系的行星，既有自轉(zhuǎn)、又有公轉(zhuǎn)。和普通齒輪有固定的轉(zhuǎn)動軸線完全不同。超高速行星齒輪的最大優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、傳動平穩(wěn)、噪聲低。杰瑞的工程師們將這種設(shè)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(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、動力大的秘訣之一就在這里。在“阿波羅”身上，實現(xiàn)的技術(shù)突破有50余項，每一項背后，拉動的都是一個產(chǎn)業(yè)的升級。

馴服了渦輪發(fā)動機，還有一個關(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力系統(tǒng)。而當前，世界上最大的車載柱塞泵只有3500馬力，如果要實現(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、潤滑機構(gòu)的裝配精度、動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，不僅會使設(shè)備失靈使作業(yè)失敗，嚴重的還會引起作業(yè)事故。”

為了實現(xiàn)渦輪壓裂車4500馬力功率的輸出，在杰瑞集團國產(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巖氣地區(qū)蜿蜒的山路中

產(chǎn)業(yè)突破：杰瑞集團已做好準備迎接“能源新時代”

此前，國土資源部地質(zhì)勘查司司長于海峰透露，目前四川盆地及周緣的海相地層已累計探明頁巖氣地質(zhì)儲量達到7643億立方米，其中重慶涪陵頁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巖氣田。

數(shù)據(jù)顯示，“十二五”期間，我國頁巖氣勘探開發(fā)曾取得重大突破，成為北美洲之外第一個實現(xiàn)規(guī)模化商業(yè)開發(fā)的國家。“十三五”期間，我國經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)推動能源結(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，這些都將為頁巖氣大規(guī)模發(fā)展提供寶貴戰(zhàn)略機遇。國家能源局公布的《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》指出，在政策支持到位和市場開拓順利的情況下，我國力爭2020年頁巖氣產(chǎn)量實現(xiàn)300億立方米，一個嶄新的能源時代將會到來。

業(yè)內(nèi)人士認為，頁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，將進一步助力國家能源戰(zhàn)略實施。隨著我國頁巖氣開發(fā)的不斷推進，一大批產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)茁壯成長，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)，也將迎來技術(shù)優(yōu)勢快速轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的契機。