近年来，电动压裂设备发展迅速，在我国页岩油气勘探开发现场应用非常广泛，设备研发及应用前景广阔。

中国页岩气发展大会始终关注非常规油气藏勘探开发设备的研发、应用，特别邀请中国石油集团川庆钻探工程有限公司设备部黎宗琪副处长现场分享《电动压裂设备的现状与未来》，分析我国电动压裂设备研发及使用现状，探讨设备研发应用的发展方向及应用前景。

图为黎宗琪先生现场演讲画面

嘉宾简介

黎宗琪，毕业于西南石油学院矿机专业，现任中国石油集团川庆钻探工程有限公司设备部副处长，教授级高工，全国钻采设备和工具标准化委员会专家，国家石油天然气管材工程技术研究中心技术委员会委员。

先后在特种车大修厂、井下工具公司、固井公司、压裂酸化公司和装备部等单位和部门工作，从事过设备维修、机械设计、设备管理等工作，具有丰富的现场设备管理和维修经验。负责多套大型固井、压裂酸化和连续油管设备国外引进项目的技术把关工作，为加快该类设备国产化，积极向国内厂家提供研发技术支持和现场工业化应用试验，有力促进了该类设备国产化和成套设备质量的持续提高。

获省部级科技成果一、二、三等奖共6项，厅局级科技成果奖17项，发表论文13篇，专利授权17件。

以下为黎宗琪先生

现场演讲内容

电动压裂设备的现状与未来

各位嘉宾，各位代表：大家上午好！

下面由我做大会交流发言，我发言的题目是《电动压裂设备的现状与未来》，分为四个部分：

一、设备发展现状

电动压裂设备因为使用电动机替代了传统的柴油机和传动箱，所以结构更简单，更节能减排，噪音也更低，具有很多优点，因此近几年国内很多厂家都在相继开发这类设备，并且发展得比较迅速。在川渝地区，近几年电动压裂设备应用比较多，用得比较好。

下面咱们看看现场这个系统是怎么构成的？这是一张航拍图，首先是供电系统，通过变配电再到变频，再驱动主压裂设备，同时井场还配有电动混砂、混配、供液、储砂等设备。

它的结构形式很多，就从左到右把这些图看一看。左边第一张是单机单泵的一体化橇装的电动设备；第二张是车装的，也是电机一拖一的设备；第三张图是美国公司的双机双泵的，两个电机带两个泵；第四张是单机双泵，一个电机带两个泵的。

国外的发展情况是什么样的？美国USWS公司2014年开始使用这种设备，后来EWS公司于2017年也加入了这个行列，最初的时候他们用使用成熟的泵进行集成，后来又推出了一些其他型号的泵。主要供电模式是以区域发电为主。大家看到右边这个图是一个燃气发电站,它给周边几个几公里范围内的井供电，他们还注册了Cleanfleet h和Powerpath商标. 美国这些传统的服务公司他们反而在电动方面启动得晚一些，因为他们传统压裂设备保有量非常大，所以起步相对较晚。

后来随着功率提高，美国FMC、GD公司等推出了一些更大功率的设备。右边这个图我再说说，就是杰瑞参加美国OTC搞的双机双泵的10000HHP的设备，据说现在已经跟国外签订了购销合同。

国内发展情况是怎么样的呢？这里我整理了一下国内各家电动压裂设备研发的时间和型号。我提醒一点，为什么会研发5000型、普通型和加强型，后面我会谈到。

下面谈谈电动压裂设备的种类：一是电动压裂的主橇或者主车，还有混砂、混配、供砂、供液、仪表等等，这些设备跟传统设备的差别主要就是以电机作为动力。

我分别把几家形成规模应用的厂家的设备情况做一个介绍：

航天宏华是电动压裂设备研发比较早的，它的第一代产品，可以看到钻机和泥浆泵设计的影子，设计得比较笨重，冲程还比较短，后来就发展了第二代、第三代，去掉了吊架把冲程增加到12寸，做了很多改动。宏华很早就有用电动设备做压裂的想法，提出了“以气打气”理念，并且配置了燃气发电机组，也研发了其他的配套设备，他们这方面还是走得比较前面。现在还研发了电动的连续油管，现在已经在现场进行了试用。

烟台杰瑞算是这个行业的后起之秀，他们进入研发也比较少，真正规模推出是2019年召开了“无限电驱，无限未来”的发布会，也展出了成套开发的设备，同时还研发了加强型的压裂橇，这是他们发布会的现场以及现场使用的情况。

石化机械是一个老牌的固井压裂设备制造企业，左上第一台是他们早期研发的单机双泵的设备，这个跟国外是异曲同工，用的现成的2800型的泵集成，经过现场使用发现传统轻型泵比较脆弱，所以又研发了今年推出的单机单泵的5000型，就是加强型，功率应用率可以从50%-60%，提升到80%以上，目前使用情况还是比较好的。

这里我主要罗列了一些产品的部分参数，大家一会儿下来可以看看。

二、设备应用情况

国内电动压裂设备的数量据不完全统计应该达到300多台，因为它的噪音比较低，功率应用比较高，能够实施24小时的连续作业，所以也创造了很多记录，包括平均每天达到6.5段。在威远、长宁就很难做到，因为人口密度太大。杰瑞使用电动压裂设备在威远也压到了平均一天3点几段，这个不是24小时作业，采用“朝七晚九”模式，可见电动压裂设备还是非常有前景的。

我们公司很早就开始试用电动设备，并且跟宏华签了一个三年期的合同，也试用了杰瑞的设备。这是我们这四年使用的统计，前三年看都是往上走的，第四年下来了，有几个因素：一是泸县附近地震，政府强令停工，停工停了很久；第二个就是工程复杂比较多。施工排量提得很大，我不知道套管变形跟这个有没有关系。

三、存在的问题

第一个大的问题就是电力供应问题。电动设备必须要有电。大家可以看到这张图，我国是以火电为主，约占了70%，火电主要是以煤发电，大家看到右边这个图，近年来煤的使用量是逐年降低的。水电还存在一个毛病，就是枯水期发电不足，丰水期又送不出去，导致许多电厂在丰水期大量弃水。

1.电力输送和平衡问题：特高压输电网太少，输电能力不足。

2.建设通道窄，建设成本高，要避开风景名胜和人口稠密地区。

3.跨地区输电和区域补充难以平衡，四川水利资源相当丰富，六大江一大河，仅金沙江上超过1000千瓦装机容量的大电站都有3座，四川是不缺电的，但是供给四川的电量还是不够，国家有一个“西电东送”工程，大量电输送出川了。

4.压裂用电规模容易打破区域电力供应平衡，大家知道压裂在施工时间上是不确定的，负荷变化快，不受用电企业待见，并且末端变电站的容量又不够，扩容成本很高，因此很多平台都很难实施全电动压裂。

第二个问题是设备方面的问题。

1.设计制造和使用标准问题，这块我列举了几个标准，有API，有国家能源局发布的，也有石油石化联合协会发布的，最新的就是今年的，一个是设计制造标准，一个是使用标准。这些标准里面有一个问题是啥？都不是强制性的，仅是推荐标准。还有存在一些内容过时、不全面等问题，导致标准的执行率还是偏低。

2.功率标定问题，压裂车和压裂泵“功率标定虚高”的问题由来已久，我也是多次呼吁。压裂泵功率标定不像柴油机，柴油机有1小时功率、12小时功率、还有持续功率，持续功率是标得最低的，压裂泵就没有参照这个方式来标定功率。页岩气开发以来，美国SPM公司发现压裂泵损坏很严重，就发布了一个公告，见左边这个图，在长时间工作时，厂家推荐2500轻型泵最好在45%额定功率范围内工作。

大家看看这张美国哈里伯顿公司网站上的截图，外国公司很少说别人不是的，但这里就开始说了：“不像别的泵，号称5000HHP，平均仅能输出2000-3000HHP；而我公司的5000泵，标定多少就能输出多少”。

后来美国SPM公司改进推出了SD系列的产品，还是按间歇工况标定的。这个泵更重，更强壮，公告上推荐在长时间工作时应在60%的额定功率范围内工作。看到这个公告以后，我多次在行业里面呼吁，泵要按工况来标定压裂泵功率。前年在审《固井压裂柱塞泵》这个标准的时候，当时我是主审，很欣喜地看到标准对工况做了量化描述，但遗憾的是没有对各种工况下泵的功率怎么标定进行规范，所以这也是一个问题。按工况标定功率意义重大，使用泵的时候可以根据使用工况，选配不同功率的动力源，避免浪费、减轻重量。

3.零部件优化和优选问题，首先是设备重量过大的问题，吊装风险大，运输时效低，主要是国标1589-2016这个标准是一个强制性的标准，按照这个标准，普通四桥车的额定载重量是26吨，大家看到这个表里面的这些泵就是现在已经用的，最轻的27.8吨，所以是存在问题的。还有一些问题我就简单说一说，包括噪音的问题，部分国产大功率变频器可靠性的问题，大功率设备压裂泵易损件寿命偏短，还有电气系统防爆不能完全满足油气井场的要求问题。

第三个问题是政策因素问题。

1.电力供应政策，按发改委要求电力市场其实已经放开了，并且同一天时间里面也是分段计价，这个对我们是不利的。

2.天然气产量考核政策，业主方发电耗掉的天然气不计入业主方的产量。

还有一个问题就是乙方一降本甲方就降价，挫伤了乙方使用新设备新技术新工艺的积极性，这也是有影响的。

四、发展方向和应用前景

在发展方向方面：

1.合理控制单机功率。越大功率的设备易损件寿命越短，大家可以看看这组曲线，这是我们统计出来的规律。

2.加快大功率永磁电机的技术攻关，永磁电机因为能耗低，重量轻，应用前景光明，但存在一些技术问题，需要加大攻关。

3.加大新结构、新材料的研发力度，主要还是想提高设备功重比，因为传统的材料和结构很难再进一步提高。

4.加快推进分布式电源的研发和应用，因为压裂井场分散、施工流动大，全靠网电来提供电能也是很难的，所以分布式电源需要补上去。目前发电车、储能柜提供的能量还是偏小，所以这块也需要进一步研发。

5.加快数字化转型，智能化发展，数字化、智能化这块也是一个发展方向，我们川庆公司已经启动了数字化压裂示范队的建设，我们公司已经开工建设了EISC中心，这个中心在工程上可以用，装备上可以实现装备的远程状态监测和技术支持，甚至可以进行远程操作。因此设备制造厂家应该同步做相应的考虑，共同促进技术的进步和发展。

应用前景：

1.时代背景，今年的主题是“双碳”，国务院12月24日发布了双碳工作意见，其中三个时间节点我比较关注：就是2025年、2030年、2060年，我很关注其中的一个指标就是非化石能源的占比，大家可以看到从20%、25%到2060年占到80%以上，也就是化石能源到2060年占比不到20%，是不是看到这个数据以后石油人心都凉了半截？但是第11条明确指出：“严控化石能源消费，“十四五”时期严控煤炭消费增长，“十五五”逐渐减少，石油消费“十五五”进入峰值平台期，加快推进页岩气、煤层气、致密油气等非常规油气资源的规模开发”。

2.从下一步天然气使用情况来看，我认为前景是非常乐观的，首先是国家能源局发布的报告，从2010年-2020年天然气消费量增长非常大，从1000亿增长到3000亿左右。从预测来看，从2020年-2030年，这个消费量将要翻一倍，所以可以看到天然气开发大有可为，天然气开发就必须要进行压裂增产作业，增产作业如果用传统柴油机驱动存在能耗高和污染大的问题，电动压裂肯定成为首选。并且有一个利好消息，川渝电网正在升级改造，国家电网投了钱，“十四五”甘孜、阿坝这两个地区不断的在新建电站；特高压交流电网也要建，所以川内缺电问题会进一步得到改善。

虽然前景很光明，但是道路还是很漫长，因为除了国家政策引导以外，还需要国家电网、南方电网、电网的投建运公司以及甲方、乙方，还有其他第三方参与，各方都要共同努力才能共同促进电动压裂设备的进一步使用，我认为前景还是光明的，电动压裂的占比会越来越高。

我的发言完毕，谢谢大家！