压裂车的研究现状与发展方向

压裂车是压裂施工作业的核心设备,在降低开采成本、提高油气开采效率等方面发挥着重要作用。但随着压裂工艺技术水平的提高和页岩气等非常规油气井的大规模开发,压裂施工作业对压裂车的单机功率、压力、排量、可靠性及自动化水平的要求越来越高,小功率压裂车已不能适应"工厂化"作业要求。综述了压裂车的国内外研究现状,从单机功率、重量、节能、排放及施工作业成本等方面提出了新型压裂车的发展方向,可有效满足现代压裂施工作业对压裂车大功率、超高压、大排量和智能化的要求。     

电驱压裂设备在页岩气储层改造中的应用

压裂设备是页岩气藏储层改造的核心装备,随着国内页岩气勘探开发向深层进军,压裂工艺技术的发展对相关装备提出了更高的要求,而电力驱动则是压裂设备技术发展的重要方向。为此,调研了国内外电驱压裂设备的技术进展,指出大功率变频系统是决定其性能的一项关键技术,在分析该技术应用于电驱压裂设备适应性的基础上,结合2500型电驱压裂车在四川盆地威远地区实施页岩气储层改造压裂作业情况,对比分析了电力驱动压裂设备与柴油驱动压裂设备的相关经济技术指标。研究结果表明:①较之于相同功率的柴油动力压裂车,电驱压裂车可以实现功率全覆盖和输出排量的连续调节,能更好地满足压裂工艺对泵送排量精确控制的作业要求,同时还可以节省动力费用约68%、节约设备购置成本10%～20%;②较之于橇装设备,电驱压裂车具有更好的移运性能,适合在黄土沟壑、丘陵山地等道路条件较差的压裂井场推广应用。进而提出建议:下一步将提高单机功率密度作为电驱压裂设备的发展方向,同时加大高压大功率半导体器件的基础研究,提前做好页岩气平台建设的用电需求规划,以更好地发挥电驱设备的作业成本优势。     

大型压裂施工装备的配置与连接

由于我国还没有针对大型压裂施工制定装备配置与连接规范,各工程服务商大多根据自身条件进行配置,无法达到经济安全作业要求。为此,在分析国内外大型压裂施工现状的基础上,结合国内外在非常规油气开发过程中所取得的经验以及国产压裂装备研制和台架试验中所取得的研究成果,从主体装备的选择与配置、施工参数的选择、配液与供砂以及地面高低压管汇的连接等方面,提出我国大型压裂装备施工配置方案以及地面管汇系统连接要求。     

集成压裂机组研制

针对我国油田特定区决施工特点，通过对油田现用设备使用情况的分析和具体区决施工参数的统计，提出了集成压裂机组研制内容和配置，研制开发了集成压裂机组。产品结合了2000型压裂泵输出功率大、压力和排量覆盖范围合理的条件，集成了压裂车、混砂车、管汇车和仪表车的功能，实现了单台设备完成试压、压裂、酸化、防砂等多种施工流程，改变了常规施工作业设备种类和人员多、操作指挥复杂的施工模式，为油田提供了适合工艺要求的设备。     

国内大型压裂装备发展现状及分析

随着国内压裂施工作业中压力和排量的不断增加,国内的压裂装备也朝着高压力和大排量的方向发展。列举了国内现阶段的几种典型的大型压裂装备与技术,包括车载压裂装备、涡轮驱动压裂装备、全液压驱动压裂装备、电驱压裂装备和橇装压裂装备,介绍了各项技术的特点和性能,并分析了各自的优势和不足。通过对比研究表明,压裂橇装技术比较成熟,且能适应当前压裂施工环境作业的要求。最后,结合压裂橇装设备的技术特点,提出了压裂橇装设备需要解决的关键技术难题,这对大型压裂橇装设备的研制具有一定的指导意义。     

压裂装备的“中国版”

<正>前不久,涪陵工区焦页42号平台4口井"井工厂"同步交叉压裂施工获得圆满成功。本次压裂所有参与施工的设备均由中石化石油工程机械有限公司第四机械厂(以下简称四机厂)生产。其中包括10台3000型压裂车和28台2500型、2300型压裂车,以及混砂车、管汇车、仪表车、配液车、供砂车等庞大的设备群,总装机功率94 200马力(1马力=0.735 498 8kW),单日8段15h连续作业,创下了国内压裂设备在单平台应用数量最多、总装机功率最大、连续作业时间最长、整体网络控制设备数量最多等多项新纪录。该项目研究团队汇集了国内外125名专家学者,有7家高校院所参与其中,通过项目平台,团队成员把高校院所的理论优势和     

利用电力开展页岩气压裂规模应用的分析及建议

随着深层页岩气的开发,对成套压裂装备的使用维护成本以及节能环保提出了更高的要求。在调研国内外电动压裂装备的基础上,探讨了利用电力开展页岩气压裂规模化应用的可行性,提出了不同压裂工况下电动压裂装备的配置方案,并从技术参数和经济性等方面进行了分析。电动压裂装备能够实现零排放、噪声小、功率大,与常规压裂机组相比,使用维护成本下降30%。针对规模化推广电动压裂装备中存在的施工风险及安全隐患提出了建议,同时应加强电动压裂装备施工安全规范及相关标准的建立。该研究成果具有良好的应用前景,将为我国页岩气低成本开发示范推广提供保障。     

YLC3360-140型页岩气专用涡轮压裂车的研制

为了更好地开发中国的页岩气资源,根据中国页岩气藏分布区域和页岩气压裂施工的特点,研制了一种以涡轮发动机为动力源的YLC3360-140型页岩气专用涡轮压裂车(4500型压裂车)。通过选型涡轮发动机,设计了与之匹配的高速减速箱、五缸柱塞泵、控制系统和液压系统,实现了涡轮发动机在中国油田压裂设备上的首次应用。在四川珙县的页岩气压裂施工作业中,涡轮压裂车的最大水功率为2 607 kW,压裂泵最大流量为1. 9 m~3/min,最大压力为87. 5 MPa。现场应用结果表明,与传统压裂设备相比,以涡轮发动机为动力源的压裂设备在单机功率密度、道路通过性、节能减排和操控方便性等方面优势明显,具有较高的推广价值。     

压裂设备应用评价及技术发展展望

随着非常规油气开发和常规油气改造规模的不断扩大,对压裂装备性能指标提出了更高的要求。从几种压裂设备的市场应用情况出发,分别介绍了柴油驱动、电驱、液压驱动、双燃料和涡轮式压裂装备的技术特性和市场应用现状,对比分析了目前大功率2500型压裂车与其他几种大功率压裂驱动装备的性能优劣特点,从压裂设备整机形式、结构分析和控制系统三个方面对目前压裂设备提出了优化改进措施,最后从压裂设备的发展方向提出几点建议,为压裂装备研制提供参考。     

YLC50-1340型煤层气专用压裂车的研制

针对目前我国煤层气开发的特点,结合煤层气井压裂增产的实际工况,研制了YLC50-1340型煤层气专用压裂车。该压裂车采用进口底盘车、大直径柱塞的五缸柱塞泵,配备冷却系统和加热系统,提供本地控制系统和远程控制系统,为满足车组作业开发了数采通讯和联机控制功能,保证了煤层气压裂作业的实时监控和整体稳定性。该压裂车的研发解决了煤层气压裂依赖于油田压裂设备的问题,给出了煤层气压裂车研发完整的解决方案,大大降低了煤层气压裂作业的设备数量和成本。性能测试结果表明,YLC50-1340型煤层气专用压裂车设计合理,各项数据均符合设计要求,各项性能完全满足煤层气压裂工况要求。