我国大功率压裂泵发展趋势及展望
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关 键 词 ：压 裂 泵 ；缸 数 ；驱 动 方 式 ；发 展 展 望 中 图 分 类 号 ：ＴＥ９６４ 文 献标 志码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００１—３８８１ （２０１８）０２－１４２－３
பைடு நூலகம்
Ｄｏｍ ｅｓｔｉｃ Ｈ ｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ Ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｕｍ ｐ Ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ Ｔｒｅｎｄｓ ａｎｄ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｕｍｐ；Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ； Ｄｒｉｖｅ ｍｏｄｅ；Ｐｒｏｔｅｓｔ
压裂泵是在油 田作业 中，用来 向油井 中注人大量 固体颗粒液体或酸 、碱性 液体 ，以进 行地 质层压 裂 、 酸化作业 、提高油气产量 的重要设备 。我 国压裂泵的 发 展 开 始 于 ２０个 世 纪 ６０年 代 ，通 过 这 几 十 年 不 断 地 引进新技术和提高 自主研发能力 。与 国外先进技术的 差距在逐渐缩小 。随着我 国石油工业的不断发展 ，以 及最近几年非常规油气开发 的崛起 ，对于压裂设备的 性能要求越来越高 ，总体上呈现大功率 、大排量 、高 泵 压 的趋 势 。据 有 关 数 据 显 示 ：２０１３年 ，在 压 裂 设 备 新 增 订 单 中 ２３００ＨＰ型 以上 订 单 超 过 了 ７０％。 最 近 两年 以来 ，我 国大型压裂设备上 出现新 的突破 ，逐步 打破 了国外公司 的垄断 。比如 由汉江油 田第 四机械厂 研制 的国家 ８６３项 目 ＳＹＬ一２５ＯＯＱ一１４０型压裂 车 ，其装 载的压裂泵最高工作压力 １２３～１４０ ＭＰａ，最大输出排 量 ２ １７２～３ １２８ Ｌ／ｒ ａｉｎ，输 入 功 率 ２ ０８５ ｋＷ 。在 ２０１４ 年 的北 京 国 际石 油 展 上 ， 山东 杰 瑞 公 司 展 示 了 自主 研 发 的世界首 台搭载 ４５００ＨＰ压裂泵涡 轮压裂 车 ，它是 当 时世 界 单 机 功率 最 大 的 压裂 车 ，其 良好 的性 能 主要 还是 依 靠 杰 瑞 公 司 自主 研 发 的 全 球 功 率 最 大 的 ＪＲ５０００型 超 级 压 裂 泵 。该 压 裂 泵 已 经 达 到 世 界 先 进 水平 。四川宏 华公 司 已成 功研 发 了 ６０００ＨＰ压 裂泵 ，
２０１８年 １月 第 ４６卷 第 ２期
机 床 与 液 压
Ｍ ＡＣＨＩＮＥ Ｔ０ＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｊａｎ．２０１８ Ｖｏ１．４６ Ｎｏ．２
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１８．０２．０３９
我 国大 功 率 压 裂泵 发 展趋 势 及 展望
张 洪生，李鹏飞
ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇｓｈｅｎｇ， ＬＩ Ｐｅｎｇｆｅｉ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌａｎｚｈｏｕ Ｇａｎｓｕ ７３００５０， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ， ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｕｍｐ， ｏｎｅ ｏｆ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ．Ａ ｂｒｉｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｗａｓ ｍ ａｄｅ． Ａｎｄ ａ ｓｕｍ ｍａｒｙ ｗａｓ ｇｉｖｅｎ ｆｒｏｍ ｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ ａｎｄ ｄｒｉｖｅ ｍｏｄｅ．Ｍ ｅａｎｗｈｉｌｅ，ｓｏｍ ｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｇｉｖｅｎ ａｂｏｕｔ ｈｏｗ ｔｏ ｍａｋｅ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｕｍｐ ａｎｄ ａ ｇｏｏｄ ｐｒｏｔｅｓｔ ｗａｓ ｍ ａｄｅ．
图 １ 三 缸泵
收 稿 日期 ：２０１６—０９—０９ 基 金项 目 ：２０１４年 兰 州 理 工 大学 高水 平 科 技 项 目培 育 基 金 项 目 作 者简 介 ：张 洪 生 （１９６２一 ），男 ，教 授 级 高 级 工 程 师 ，硕 士研 究 生 导 师 ，主 要 从 事 现 代 设 计 方 法 、 工业 机 器 人 和 石 油 机 械
该压裂泵最高 压力 达 １０５ ＭＰａ，最 大输 出排 量 ４ ４２０ Ｌ／ｍｉｎ，该 压裂泵 是 目前世 界 上功 率 最大 的压裂 泵 。 说 明我 国压裂设备 的发展 十分迅速 。 １ 发 展趋 势
我 国在 压裂 泵发 展前 期 ，多数 采用 双 缸 双作 用 泵 ，尤其在海洋钻井平 台应用特别广泛 。后来 由于三 缸单作用大功率泵 的快速发展 ，逐步取代 了之前 的压 裂 泵 类 型 。实 践 证 明 ，由于 三 缸 泵 性 能 的优 越 以及 多 年来我 国成熟 的研发技术 ，三缸泵 目前在我 国油气工 程 中普 遍 使 用 。但 是 随着 非 常 规 油 气 的开 发 热 潮 ，加 上我 国非 常规油气存储地理环境恶劣 ，现有 的三缸泵 已无法满足 油 田钻井 、压裂技术 日益增长 的需求 。在 不 断地摸索 和进步 中 ，五缸泵逐渐成为发展对象 。图 １为 三 缸 压 裂 泵 ．图 ２为 五 缸 压 裂 泵 。
（兰州理 工 大 学机 电工程 学 院 ，甘 肃 兰州 ７３００５０）
摘要 ：随着非常规油气开采的不断推进 ，压裂泵作为重要开采设备 之一 ，得到 了广 泛的研究 和开发 。综合 近几年 国内 整体发展情况和最新发展动态 ，从压裂泵 的缸数 、驱 动方式 两个方 面对于 当前 的发 展状态 做 出总结 ，同时也从 设计 理念 、 三化 、新材料方面对我 国大功率压裂泵 的研发提 出一些建议 ，并展望未来 的大功率压裂泵 发展方 向。
பைடு நூலகம்
Ｄｏｍ ｅｓｔｉｃ Ｈ ｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ Ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｕｍ ｐ Ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ Ｔｒｅｎｄｓ ａｎｄ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｕｍｐ；Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ； Ｄｒｉｖｅ ｍｏｄｅ；Ｐｒｏｔｅｓｔ
压裂泵是在油 田作业 中，用来 向油井 中注人大量 固体颗粒液体或酸 、碱性 液体 ，以进 行地 质层压 裂 、 酸化作业 、提高油气产量 的重要设备 。我 国压裂泵的 发 展 开 始 于 ２０个 世 纪 ６０年 代 ，通 过 这 几 十 年 不 断 地 引进新技术和提高 自主研发能力 。与 国外先进技术的 差距在逐渐缩小 。随着我 国石油工业的不断发展 ，以 及最近几年非常规油气开发 的崛起 ，对于压裂设备的 性能要求越来越高 ，总体上呈现大功率 、大排量 、高 泵 压 的趋 势 。据 有 关 数 据 显 示 ：２０１３年 ，在 压 裂 设 备 新 增 订 单 中 ２３００ＨＰ型 以上 订 单 超 过 了 ７０％。 最 近 两年 以来 ，我 国大型压裂设备上 出现新 的突破 ，逐步 打破 了国外公司 的垄断 。比如 由汉江油 田第 四机械厂 研制 的国家 ８６３项 目 ＳＹＬ一２５ＯＯＱ一１４０型压裂 车 ，其装 载的压裂泵最高工作压力 １２３～１４０ ＭＰａ，最大输出排 量 ２ １７２～３ １２８ Ｌ／ｒ ａｉｎ，输 入 功 率 ２ ０８５ ｋＷ 。在 ２０１４ 年 的北 京 国 际石 油 展 上 ， 山东 杰 瑞 公 司 展 示 了 自主 研 发 的世界首 台搭载 ４５００ＨＰ压裂泵涡 轮压裂 车 ，它是 当 时世 界 单 机 功率 最 大 的 压裂 车 ，其 良好 的性 能 主要 还是 依 靠 杰 瑞 公 司 自主 研 发 的 全 球 功 率 最 大 的 ＪＲ５０００型 超 级 压 裂 泵 。该 压 裂 泵 已 经 达 到 世 界 先 进 水平 。四川宏 华公 司 已成 功研 发 了 ６０００ＨＰ压 裂泵 ，
２０１８年 １月 第 ４６卷 第 ２期
机 床 与 液 压
Ｍ ＡＣＨＩＮＥ Ｔ０ＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｊａｎ．２０１８ Ｖｏ１．４６ Ｎｏ．２
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１８．０２．０３９
我 国大 功 率 压 裂泵 发 展趋 势 及 展望
张 洪生，李鹏飞
ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇｓｈｅｎｇ， ＬＩ Ｐｅｎｇｆｅｉ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌａｎｚｈｏｕ Ｇａｎｓｕ ７３００５０， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ， ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｕｍｐ， ｏｎｅ ｏｆ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ．Ａ ｂｒｉｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｗａｓ ｍ ａｄｅ． Ａｎｄ ａ ｓｕｍ ｍａｒｙ ｗａｓ ｇｉｖｅｎ ｆｒｏｍ ｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ ａｎｄ ｄｒｉｖｅ ｍｏｄｅ．Ｍ ｅａｎｗｈｉｌｅ，ｓｏｍ ｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｇｉｖｅｎ ａｂｏｕｔ ｈｏｗ ｔｏ ｍａｋｅ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｕｍｐ ａｎｄ ａ ｇｏｏｄ ｐｒｏｔｅｓｔ ｗａｓ ｍ ａｄｅ．
图 １ 三 缸泵
收 稿 日期 ：２０１６—０９—０９ 基 金项 目 ：２０１４年 兰 州 理 工 大学 高水 平 科 技 项 目培 育 基 金 项 目 作 者简 介 ：张 洪 生 （１９６２一 ），男 ，教 授 级 高 级 工 程 师 ，硕 士研 究 生 导 师 ，主 要 从 事 现 代 设 计 方 法 、 工业 机 器 人 和 石 油 机 械
该压裂泵最高 压力 达 １０５ ＭＰａ，最 大输 出排 量 ４ ４２０ Ｌ／ｍｉｎ，该 压裂泵 是 目前世 界 上功 率 最大 的压裂 泵 。 说 明我 国压裂设备 的发展 十分迅速 。 １ 发 展趋 势
我 国在 压裂 泵发 展前 期 ，多数 采用 双 缸 双作 用 泵 ，尤其在海洋钻井平 台应用特别广泛 。后来 由于三 缸单作用大功率泵 的快速发展 ，逐步取代 了之前 的压 裂 泵 类 型 。实 践 证 明 ，由于 三 缸 泵 性 能 的优 越 以及 多 年来我 国成熟 的研发技术 ，三缸泵 目前在我 国油气工 程 中普 遍 使 用 。但 是 随着 非 常 规 油 气 的开 发 热 潮 ，加 上我 国非 常规油气存储地理环境恶劣 ，现有 的三缸泵 已无法满足 油 田钻井 、压裂技术 日益增长 的需求 。在 不 断地摸索 和进步 中 ，五缸泵逐渐成为发展对象 。图 １为 三 缸 压 裂 泵 ．图 ２为 五 缸 压 裂 泵 。
（兰州理 工 大 学机 电工程 学 院 ，甘 肃 兰州 ７３００５０）
摘要 ：随着非常规油气开采的不断推进 ，压裂泵作为重要开采设备 之一 ，得到 了广 泛的研究 和开发 。综合 近几年 国内 整体发展情况和最新发展动态 ，从压裂泵 的缸数 、驱 动方式 两个方 面对于 当前 的发 展状态 做 出总结 ，同时也从 设计 理念 、 三化 、新材料方面对我 国大功率压裂泵 的研发提 出一些建议 ，并展望未来 的大功率压裂泵 发展方 向。