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走出 国产化特色之路
济柴动力成都压缩机分公司助力CCUS产业发展侧记
  新闻来源:石油商报 2023-03-30 14:45  

  没有激流就称不上勇进,没有山峰则谈不上攀登。在科研开发的征途上,济柴动力成都压缩机分公司始终秉承越难越向前、越险越勇敢的拼搏精神,坚持科技创新,加强自主研发,树立民族品牌,永攀科技高峰。

  对标北美 直面差距

  CCUS 技术被认为是最具潜力、最具实效的减排手段。目前越来越多的国家、城市、企业正在承诺实现净零排放,净零计划使 CCUS 技术成为一种新的选择。根据国际能源署 IEA数据,21世纪末要实现全球气温升幅控制在 1.5摄氏度以内的目标,32%的碳减排任务需要依靠 CCUS 技术。

  CCUS 技术链中捕集增压、管道输送、注入环节均需要压缩机。21世纪初,我国油气田高速往复气体压缩机主机生产及组橇能力,落后于国外,且存在较大差距。国外天然气技术的发展起步早,压缩机主机的研发及制造要远远早于国内,技术水平领先于国内。国外压缩机主机的生产厂家主要集中在美国,许多知名压缩机研发厂家与组橇制造商都在北美集中发展。

  我国国内油气田压缩机起步较晚,技术较落后。压缩机企业主要有中国石油集团济柴动力有限公司成都压缩机分公司、中国石化石油机械股份有限公司三机分公司、烟台杰瑞石油天然气工程有限公司等。我国油气田气体压缩机基本是在原有其他机型(小氮肥压缩机、动力压缩机、空气压缩机)基础上变型,对于介质的特殊性考虑不足。与国外相比,国内压缩机生产厂家的加工技术装备普遍落后,压缩机零部件的加工精度较低,形位公差难以控制和检测。国内压缩机制造业,在开发设计、品种规格、还有压缩机的整体质量方面以及产品性能方面,都与国外存在较大的差距,正处于技术调研与改进阶段。

  国内二氧化碳压缩机方面:吉林长岭处理厂一期二氧化碳增压所使用的压缩机为国产上海某公司,电机功率1150千瓦,存在生产制造、出口缓冲罐、换热器出现多处裂缝、腐蚀、漏油严重等问题。目前,中国石油油气田上中游超临界二氧化碳压缩机主要采用进口。

  国外气体压缩机的执行标准 API 618 和 ISO13631(前身为API 11P)主要来源于美国石油学会。API 618 适用于石化、化工和燃气等油气下游中低速压缩机。ISO13631适用于油气田处理厂。二氧化碳压缩机出厂主要执行ISO13631标准。相对于 API 618标准,执行ISO13631标准的压缩机具有气缸小、重量轻、基础低、橇装集成占地面积小的特点。

  与国外先进水平相比,国内外的二氧化碳压缩机主要差距在于:

  1、对二氧化碳注入工艺不熟悉,导致系统设计存在问题。

  2、对超临界相位状态的控制认识不深,导致压缩缸气阀、管道等存在问题。

  3、二氧化碳分子量大,二氧化碳压缩机冲击力大,脉动严重。因此,二氧化碳压缩机必须进行精准全面的气流脉动和机械振动分析。目前,这项技术主要由美国、加拿大公司掌握,导致国内分析结果偏差较大。

  4、二氧化碳能与油互溶,油品选择不当造成气缸、活塞磨损等故障,影响压缩机的可靠性。

  迎难而上 创新研发

  “十二五”期间,济柴动力成都压缩机分公司完成了大功率压缩机制造及成橇建设新建项目工业厂房建设,引进数控龙门镗铣加工中心、车铣镗复合加工中心、随动曲轴磨床、大型三坐标测量机等世界一流的加工检测设备,形成了机体加工线、曲轴加工线、压缩缸生产线、连杆生产线、中小配件加工线、主机装配线、工艺管道预制生产线、6000千瓦以下压缩机成橇生产线、压缩机试验平台、凃装生产线等,具备了年产300台套压缩机的生产能力。成都压缩机分公司着力打造“国内领先,国际一流”的往复活塞式压缩机制造基地,为国内外油气田提供精良的装备和服务保障。

  成都压缩机分公司压缩机主机系列化、产品标准化及适应性研究不断取得新突破,形成了整体式、燃驱分体式、电驱分体式、橇装移动式、车载式等覆盖油气勘探开发的压缩机系列产品,并广泛用于天然气开采、煤层气、页岩气开发、增压集输等领域。产品最大功率可达6000千瓦,最高工作压力为70兆帕,最大日处理量达到1000万立方米,产品技术性能达到国际水平。

  目前,中国石油正在开展CCUS-EOR全产业链技术升级,启动“四大工程示范”和“六个先导试验”,预计“十四五”期间需求超临界二氧化碳注气压缩机组约30余台,市场应用前景广阔。

  其实,早在2010年之前,中国石油集团就在大力开展二氧化碳驱油提高采收率技术的研发和应用,到2015年已经开展了多个先导性试验。成都压缩机分公司的科研团队于2015年通过技术现状调查、现场参观进口机组、查阅进口产品资料、成橇技术引进、跟踪样机试制等过程,从流速控制、腐蚀控制和相态控制方面进行研究,形成了恒温调节式温度控制方法、分级热气旁通流程等核心点,掌握了设计制造关键技术,完成了产品研制,并获得了4项发明专利。

  2019年初,国内首台套自主创新重大技术装备“超临界二氧化碳注气压缩机组”在中国石油的大力推动下,成功应用于南方石油勘探开发有限公司福山油田二氧化碳注气工程,目前已累计平稳运行17000余小时,各项技术指标均达到要求,驻站站长用“三个放心”和“两个点赞”给了成都压缩机分公司最高肯定。

  超临界二氧化碳注气压缩机组的成功研制,达到国际先进水平,填补了国内石油装备领域的空白,改变了长期依赖进口的被动局面,实现了装备自立自强,支撑了当前CCUS-EOR的规模化发展,助力了双碳目标的实现,技术效益和社会效益显著。

  截至目前,产品在海南福山油田、大庆油田、塔里木油田等共计推广应用11台,对比进口机组售价降低50%以上,周期缩短50%以上,加之设备运行期间的配件消耗成本和供应保障方面的优势,经济效益显著。

  超临界二氧化碳注气压缩机组不仅适用于二氧化碳注气驱油,也适用于CCUS全产业链二氧化碳增压工艺,最高排气压力可达到52兆帕,最大功率可达到4500千瓦。

  缩短差距 弯道超车

  对标一流是科技创新的根本方略。贴近需求、贴近市场、贴近用户,成都压缩机分公司确定产品优化设计方向,为超临界二氧化碳压缩机自主创新提供指引,不断满足和创造用户新需求。超临界二氧化碳压缩机的设计制造必须符合CCUS的现场工艺和介质特性要求。随着对工艺和介质特性的认知加深,成都压缩机分公司通过对标国外机组设计,找到了缩短差距的金钥匙。

  科技投入、开放式合作是科技创新的有力支撑。超临界二氧化碳压缩机研发通过技贸引进、再创新的方式,大力投入研发费用,与国际知名压缩机企业合作,采用进口主机成橇、国产主机成橇、推广应用的“国产化三部曲”,这是在短时间内实现机组国产化弯道超车的成功法宝。

  坚持以人为本,创新人才战略是科技创新的根本动力。现代社会竞争,本质是人才的竞争。在创新发展过程中,成都压缩机分公司持续实施人才强企战略,着力加强科技人才和创新型人才队伍建设,建立完善科技人才激励机制,形成了结构合理、专业配套的创新型人才队伍。以市场化机制引进人才,在重点项目、核心岗位上锻炼人才,以薪酬待遇激发动力活力。为压缩机自主创新发展提供了有力的人才支撑。

  重点工程是科技创新的前沿阵地。适应国家或企业发展趋势和发展需要,依托国家或行业的重点工程项目,发挥企业创新优势,推动企业科技创新。CCUS产业规模化发展离不开压缩机装备,超临界二氧化碳压缩机的研制离不开CCUS重大工程的良好平台,直面重大需求,集中优势聚力打造国之重器。超临界二氧化碳压缩机的成功研制也将为中国石油CCUS产业规模化发展提供关键装备和服务保障。

 
  【作者: 肖强】 关闭窗口
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