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淺談壓裂車的研究現狀與發展方向


發布日期::2020-06-15

選擇壓裂車請認準河南榮豐石油機械有限公司,壓裂施工作業已經成為改造低滲透油氣藏和開發非常規油氣藏的主要手段,是提高油氣井采收率的有效措施之一,廣泛應用于油、氣井增產和注水井的增注。但隨著壓裂工藝技術水平的提高和頁巖氣等非常規油氣井的大規模開發,壓裂施工作業對壓裂車的單機功率、壓力、排量、可靠性及自動化水平的要求越來越高,單機功率1 490 kW 以下的壓裂車不能適應“萬方液、千方砂”的“工廠化”作業要求,壓裂車將朝著低成本、大功率、大排量和智能控制的方向發展。

1 壓裂車的組成

壓裂車一般由底盤( 橇架) 、臺上發動機、變速箱、壓裂泵、潤滑系統、液壓系統、控制系統和高低壓管匯等部分組成,是實施壓裂施工作業的核心設備。針對不同地域和不同使用工況,廣泛應用于石油、煤層氣和頁巖氣等油氣田開發,工作地域覆蓋陸地、沙漠和海洋,結構包括車載式、拖掛式和橇裝式三種形式。

2 國內外壓裂車研究現狀

自 1947 年進行頭次水力壓裂以來,至今已進行數百萬井次的壓裂作業。經過 70 多年的發展,壓裂裝備取得了較大的進步,先后研制出功率 520 ~ 2 237 kW、壓力 50 ~160 MPa、流量 0. 9 ~ 3 m3/min 系列化壓裂車,為提高油氣田采收率做出了貢獻。

2. 1 國外壓裂車研究現狀

國外在壓裂車的設計和制造方面一直居于優先地位,產品性能先進、自動化程度高、工作壓力大、排量大、品種全,主力機型為 1 490 kW 和 1 864 kW工作壓力達 160 MPa,流量為 2. 7 m3/min。由于北美地區的油氣田大多位于平原地區,在整機載重質量、壓裂泵布置等諸多方面不受道路條件限制,1 864 kW 以上壓裂車大都采用拖掛式結構。

2. 2 國內壓裂車研究現狀

我國壓裂裝備經過 20 多年的發展,技術研發和生產制造能力基本達到先進水平,但在設計理念、控制水平、產品質量和穩定性方面尚有差距。目前國內已研制出世界單機功率 2 237 kW 的車載壓裂車,工作壓力 140 MPa,流量 3 m3/min,可有效解我國井場偏僻和作業場地有限的問題。

3 新型壓裂車發展方向

壓裂車均采用“柴油發動機—變速箱—壓裂泵”的動力方案,不僅存在噪音大、污染高、工人作業條件差、作業成本高等缺點,而且大功率柴油發動機和變速箱尺寸、重量大,不利于車載方案的設計和大功率壓裂車的開發。特別是隨著低碳環保要求的提高,大功率柴油機的使用將受限,柴油機驅動方案成為制約壓裂車發展的瓶頸。為減少環境污染、降低開采成本、提高油氣開采效率,新型壓裂車將朝著以下幾個方向發展。
渦輪驅動壓裂車
由于頁巖氣儲藏環境復雜,施工區域的地理環境和道路條件要求壓裂車具有高度的運移性和適應性,其外型尺寸和重量受到嚴格限制,需要以大功率壓裂車來提高壓裂效率、降低壓裂成本,傳統柴油機驅動的壓裂車輸出功率很難超過 2 237 kW,因而使壓裂車的大型化發展陷入兩難的境界。渦輪驅動壓裂車可在限定的尺寸和重量要求下使單臺壓裂車的輸出功率達2 982 ~ 4475 kW,道路通過性和靈活性大幅提升,可有效解決大型壓裂車“上牌難、上路難、上山難”的難題。
渦輪驅動壓裂車將傳統龐大而笨重的柴油機更換為體積小、重量輕、功率大的渦輪發動機,其功率密度是高功率柴油機的20 倍,將傳統變速箱更換為速渦輪減速箱,實現發動機與大型或多臺壓裂泵的匹配; 在運輸和壓裂施工作業操作中,可大幅減少配套井場占地及車組人員,節省人力和物力,提高施工效益; 在經濟性方面,渦輪驅動壓裂車維護間隔也比柴油機長,還擁有柴油、LNG、CNG、預處理井口氣等多燃料系統,可在作業過程中實現無縫切換,將壓裂施工作業成本降低30 左右。

4 結論

隨著壓裂工藝技術水平的提高和頁巖氣等非常規油氣井的大規模開發,壓裂施工作業對壓裂車的單機功率、壓力、排量、可靠性及智能化水平的要求越來越高,為滿足連續施工、大負載、長時間的“工廠化”壓裂施工作業要求,從重量、節能、排放及施工作業成本等方面提出了新型壓裂車的發展方向,可有效解決現代壓裂施工對壓裂車大功率、大排量和智能化的要求。

以后就是河南榮豐石油機械有限公司所分享的有關壓裂車的研究現狀與發展方向,希望對大家有幫助。

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