壓裂是一種常規油氣田增產以及頁巖氣、頁巖油、煤層氣等非常規油氣資源開采核心技術,是中、低滲透油田勘探開發工程重要施工流程或環節。由于中、低滲透油田儲層物性工況條件限制、鉆井過程中鉆井液污染等原因,油井射孔后自然產能低、開采效益差,須經過壓裂才能正常生產。我國各類油氣資源開發進入中后期階段,石油、天然氣供應缺口擴大,油氣氣井壓裂作業越加頻繁。
油田專用壓裂車是壓裂施工的主要設備,屬油氣田鉆采特種車輛設備。主要作用是向油氣井內注入高壓、大排量的壓裂液,通過向地層泵液注壓將地層開,把支撐劑擠入裂縫,提高油氣層滲透率和油、氣井采收率。油氣田現場施工對壓裂車技術性能要求很高,壓裂車須具有壓力高、排量大、耐腐蝕、抗磨損性強等特點。
一般油田專用壓裂車多以成套設備即成套壓裂機組形式出現,壓裂泵車是壓裂施工機組核心設備,主要由發動機、液力變速箱、壓裂泵、控制系統和其他附件組成。壓裂機車組一般由壓裂泵車、儀表車、配液撬、壓裂酸化管匯車、混砂車、輸砂車和供液車等組配而成,
是裝有底盤的移動泵注設備,通過高壓、大排量泵注酸液或處理液,實現壓裂增產目的。
本報告油田專用壓裂車范圍-特指適用于非常規油氣資源(如以吸附或游離狀態存在于富有機質泥頁巖及其夾層中的頁巖氣、頁巖油:吸附在煤基質顆粒表面、游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體一煤層氣等)開采的特定工況環境專用壓裂車設備或壓裂機組集成設備(指集壓裂車、混砂車、管匯車和儀表車多種功能以及壓裂、酸化、防砂等多種施工流程一體)。
壓裂泵車的動力大小直接反映整套機組的工作能力,其設備的先進性主要體現在動力配置、壓裂泵性能和控制系統上。壓裂泵的發展主要體現在提高泵的輸出功率上,代表產品.有Halliburton HQ2000五缸泵、SPM TWS2250三缸泵和SPM QWS2500LW五缸泵。由于其排量大、質量輕和振動小等優點而受到用戶的青睞。但是HQ2000泵只用于HMlibuaon公司生產的壓裂泵車上,通用性差,尤其是配件價格非常昂貴,使油田的實際使用用戶不多。即使在美國和加拿大市場,目前還是以三缸泵為主。三缸柱塞泵是目前國際使用最多最廣的壓裂泵,它具有功率范圍廣、結構簡單和維修保養方便等特點。
美國是主要生產油田專用壓裂車的國家,有哈里伯頓(Halliburton)、道威爾—斯倫貝謝、B.J ( BYEONJACKSON)公司、西方公司、雙“S”(STEWART & STEVENSON)斯圖爾特斯蒂紋森等公司。加拿大有戴爾公司、Crown、 Nowsco 公司,法國有道威爾公司。由于地緣關系,加拿大公司主要使用美國部件組裝,產品性能參數與美國產品接近。
油田專用壓裂車是一種高技術產品,它將機械、電子、液壓、化工、環保等各領域的先進技術模塊化地集成在-一個專用車底盤上,從而實現特定壓裂、高產功能,所以油田專用壓裂車特點是技術要求高、品種多、批量小、市場需求變化快。國外油田專用壓裂車基本都采用汽車領域相關先進技術,產品開發創新速度很快,能最大限度地滿足用戶對頁巖氣、頁巖油、煤層氣等特殊工況條件下功能流程集成要求。我國一-些技術含量較高油田專用壓裂車機組,只有極少企業通過引進和自主開發達到量產和技術要求。技術投入不足缺少創新,自主開發能力弱,導致關鍵設備及零部件依賴進口,制約著我國油田專用壓裂車產業發展。
壓裂就是利用水力作用,使油層形成裂縫的一種方法,又稱油層水力壓裂。油層壓裂工藝過程是用壓裂車,把高壓大排量具有-定粘度的液體擠入油層,當把油層壓出許多裂縫后,加入支撐劑(如石英砂等)充填進裂縫,提高油層的滲透能力,以增加注水量(注水井)或產油量(油井)。常用的壓裂液有水基壓裂液、油基壓裂液、乳狀壓裂液、泡沫壓裂液及酸基壓裂液5種基本類型。
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