【壓縮機網(wǎng)】日前，位于重慶經(jīng)開(kāi)區的重慶氣體壓縮機廠(chǎng)有限責任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“重慶氣體壓縮機廠(chǎng)”）傳來(lái)好消息，該公司研發(fā)的全球首臺套70MPa、20萬(wàn)方/天高壓大流量天然氣壓縮機成功投產(chǎn)，是目前全球壓力最高、單機流量最大的撬裝增壓機組。

　　

　　▲圖為70MPa、20萬(wàn)方/天高壓大流量天然氣壓縮機。（受訪(fǎng)者供圖）

　　據了解，天然氣壓縮機廣泛應用于國家大型儲氣庫建設、油田注氣驅油增產(chǎn)、新型儲能及天然氣開(kāi)采集輸等領(lǐng)域，是保障國家能源安全的“國之重器”。

　　“可以說(shuō)，70MPa大排量高轉速壓縮機在國內外都處于技術(shù)空白狀態(tài)，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需突破的瓶頸?！敝貞c氣體壓縮機廠(chǎng)副總工程師王躍飛告訴記者，經(jīng)過(guò)2年多的攻關(guān)研發(fā)，終于在行業(yè)取得關(guān)鍵性突破。

　　那么，重慶氣體壓縮機廠(chǎng)究竟是如何啃下這塊硬骨頭的？

　　來(lái)自數千公里外的“燃眉之急”

　　時(shí)間的指針撥回到2022年3月。彼時(shí)，某油田專(zhuān)家考察組來(lái)重慶走訪(fǎng)，專(zhuān)程來(lái)到重慶氣體壓縮機廠(chǎng)調研座談。

　　“有沒(méi)有可能研發(fā)國產(chǎn)70MPa大排量高轉速壓縮機，解決深井油田開(kāi)采的燃眉之急？”某油田相關(guān)負責人這句看似簡(jiǎn)單的話(huà)，卻引發(fā)了座談會(huì )現場(chǎng)不小的討論。

　　事實(shí)上，對于這位領(lǐng)導所說(shuō)的“燃眉之急”，重慶氣體壓縮機廠(chǎng)的每一位參會(huì )人員都心領(lǐng)神會(huì )。

　　因為，長(cháng)期以來(lái)，中國大部分油田所使用的高壓大排量高轉速壓縮機都依賴(lài)從國外進(jìn)口，不僅價(jià)格昂貴，且交付周期長(cháng)。如果再遭遇一些不確定因素，壓縮機的交付就更遙遙無(wú)期。

　　此前，國內普遍進(jìn)口的大排量機組最高排氣壓力為52MPa，流量為25萬(wàn)方/天，但是排氣壓力無(wú)法滿(mǎn)足超深井注氣需求。

　　而小排量機組最高壓力雖有70MPa，但流量?jì)H為5萬(wàn)方/天，對于一個(gè)1億立方米的油井而言，需要同時(shí)使用多臺設備才能滿(mǎn)足需求，存在投資大、占地廣、易損件多、運維工作量大、維護成本高等問(wèn)題，成為長(cháng)期困擾油田提升采油效率和收益的最大攔路虎。

　　很快，這場(chǎng)會(huì )議上引發(fā)的討論就轉換成了重慶氣體壓縮機廠(chǎng)的行動(dòng)。

　　“經(jīng)過(guò)一個(gè)月反復調研、反復論證，我們決定集中優(yōu)勢力量集中攻關(guān)，啃下這塊卡住我國能源安全的硬骨頭?！蓖踯S飛表示。

　　15個(gè)“最強大腦”造出“超級打氣筒”

　　說(shuō)干就干！2022年，重慶氣體壓縮機廠(chǎng)一個(gè)由15位科研精英組成的研發(fā)團隊正式“上線(xiàn)”。

　　“天然氣壓縮機的工作原理，可以簡(jiǎn)單理解為一個(gè)打氣筒，通過(guò)活塞往返運動(dòng)，把氣體注入油井，實(shí)現石油和天然氣的采集?！蓖踯S飛介紹，而高壓大流量天然氣壓縮機就像是一個(gè)“超級打氣筒”。

　　不過(guò)，想要研發(fā)出滿(mǎn)足超深井采油采氣所需的“超級打氣筒”并不容易。

　　首先，就是要將這個(gè)打氣筒的氣壓從52MPa提升至70MPa。但如何既能保證氣筒里的活塞在如此高的壓力下既能靈活運動(dòng)，又不發(fā)生氣體泄漏？這是一個(gè)難點(diǎn)。

　　“為此，團隊發(fā)明了氣缸與活塞之間高達70MPa密封壓差的往復動(dòng)密封技術(shù)，利用卸荷槽平衡部分氣體壓力，減少活塞環(huán)對氣缸鏡面摩擦、磨損?！蓖踯S飛分析，同時(shí)，壓縮機還采用組合式活塞環(huán)組，提升氣缸的密封效果。

　　此外，在70MPa的高壓下，原有技術(shù)規范只適用于小直徑的“氣筒”，當“氣筒”的直徑擴大至原來(lái)的4倍時(shí)，常規技術(shù)標準就失去了參考意義。

　　瞄準這個(gè)難題，研發(fā)團隊基于結構強度與流場(chǎng)分析優(yōu)化了高壓氣缸結構及流道設計，根據模擬結果選擇疲勞性能優(yōu)良的缸體材料，最后通過(guò)特殊熱處理工藝達到表面性能要求，成功突破大直徑氣缸研發(fā)的重要關(guān)口。

　　經(jīng)過(guò)2年多的技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)工作進(jìn)入尾聲。原本以為解決了高壓密封性和大直徑氣缸兩大核心研發(fā)問(wèn)題，大排量高轉速壓縮機的成功已經(jīng)觸手可及。

　　沒(méi)想到，在隨后的廠(chǎng)內試驗以及現場(chǎng)安裝環(huán)節中，機組管道振動(dòng)過(guò)大的新問(wèn)題又擺在了眼前。

　　“天然氣壓縮機各部件之間是通過(guò)管道相連的，在高壓的活塞運動(dòng)中，不可避免會(huì )帶來(lái)管道振動(dòng)?！蓖踯S飛分析，如果振動(dòng)過(guò)于劇烈，不僅會(huì )導致螺栓連接脫落等安全隱患，甚至連機組都無(wú)法正常開(kāi)機運轉。

　　針對新問(wèn)題，研發(fā)團隊進(jìn)行了大量氣流脈動(dòng)試驗，最終提出了壓力大于35MPa部分管道的氣流脈動(dòng)及管道振動(dòng)控制準則。該項技術(shù)屬?lài)鴥仁讋?chuàng )，達到國際先進(jìn)水平。

　　或將助力重慶天然氣“銀行”擴容

　　歷經(jīng)2年多的研發(fā)生產(chǎn)，2024年4月，這個(gè)全球首臺套70MPa、20萬(wàn)方/天高壓大流量天然氣壓縮機成功應用在某油田，有效解決天然氣輸氣過(guò)程中氣量變化大、撬裝化要求高等難題，有力助推我國超深井注氣驅油、輸氣作業(yè)。

　　事實(shí)上，除了應用于油田注氣驅油增產(chǎn)，高壓大排量天然氣壓縮機還將在國家大型儲氣庫建設、新型儲能等領(lǐng)域大展身手。

　　比如，助力地下儲氣庫的建設，就是一個(gè)典型案例。

　　所謂地下儲氣庫，就是將天然氣增壓注入地層的縫隙中儲存，在需要供氣時(shí)，進(jìn)行采集、脫水，最后輸入天然氣管網(wǎng)，被稱(chēng)為天然氣“銀行”。目前，我國已建成25座地下儲氣庫，儲氣庫容達400億立方米，調峰保供惠及10余個(gè)?。ㄊ校?、2億人口。

　　特別是對于重慶而言，重慶地質(zhì)結構穩定、氣藏蓋層好，密封性比較好，天然氣不易泄漏，正大力修建地下儲氣庫。當前，已建成相國寺儲氣庫，還將修建銅鑼?shí){、明月峽、萬(wàn)順場(chǎng)、沙坪場(chǎng)、寨溝灣等5個(gè)儲氣庫項目。未來(lái)，重慶儲氣庫群預計將累計形成工作氣量77.7億立方米，可滿(mǎn)足2億多人口3個(gè)多月的生活用氣。

　　“隨著(zhù)高壓大流量天然氣壓縮機的投產(chǎn)成功，或將助力重慶天然氣‘銀行’加速擴容?！蓖踯S飛舉例說(shuō)，比如現在儲氣庫使用的天然氣壓縮機普遍在20MPa左右，如果提升至70MPa，僅一個(gè)地下儲氣庫的天然氣儲量就是原來(lái)的3.5倍，不僅將緩解川渝地區冬季天然氣供需矛盾，還將助力全國“西氣東輸”網(wǎng)管的有效調度。

　　王躍飛分析，得益于國產(chǎn)高壓大流量天然氣壓縮機技術(shù)的領(lǐng)先、價(jià)格的實(shí)惠以及后期維護的便捷，可以預見(jiàn)，天然氣增壓輸送領(lǐng)域大量裝備進(jìn)口替代的進(jìn)程將加速到來(lái)，市場(chǎng)前景看好。