从压裂装备发展谈《压裂成套设备》标准的修订

我国压裂装备经过20多年的发展,其技术研发和生产制造能力已经达到国际先进水平。随着压裂装备品种、规格的增多并逐步进入国际市场,《压裂成套设备》标准已经不能适应压裂装备的发展。修订压裂设备技术标准并使之与国际接轨成为当务之急。分析了《压裂成套设备》标准中基本参数、设备型号编制、科技及工艺发展对压裂设备的影响。针对现行标准中存在的问题,提出了《压裂成套设备》标准的修订建议。     

我国压裂设备现状及国产装备研发目标

我国压裂设备经过30多年的发展,从初期全部设备进口到关键技术引进,发展到今天与国际技术水平同步。面临国内近年来急剧增长的压裂设备需求状况和未来压裂设备发展,国内装备制造业应该从产品研发入手,在不断研发新产品基础上,规范产品结构,通过采用先进设计方法,缩短产品研发周期,提升设计质量,为企业产能提升创造有利条件。通过对我国压裂设备现状介绍和国内装备制造业研发现状的分析,提出了我国装备制造业产品研发目标和压裂设备新产品开发方向。     

我国压裂设备现状及国产装备研发目标

我国压裂设备经过三十多年发展,从初期全部设备进口到关键技术引进,发展到今天与国际技术水平同步。面临国内近年来急剧增长的压裂设备需求状况和未来压裂设备发展,国内装备制造业应该从产品研发入手,在不断研发新产品基础上,规范产品结构,通过采用先进设计方法,缩短产品研发周期,提升设计质量,为企业产能提升创造有利条件。本文通过对我国压裂设备现状介绍和国内装备制造业研发现状的分析,提出了我国装备制造业产品研发目标和压裂设备新产品开发方向。     

我国工厂化压裂关键地面装备技术现状及应用

工厂化压裂是规模化、标准化、流程化的高层次压裂模式,对压裂设备及配套提出了更高要求。地面装备作为工厂化压裂技术的重要组成部分,对其实施效果影响显著。在分析国外工厂化压裂装备配套现状和我国工厂化压裂装备配套难点的基础上,对我国工厂化压裂连续供水、连续混配、连续供砂、连续泵注和压裂液回收利用装备情况进行了系统介绍。结合国内现场实际应用情况和存在问题,提出了国内工厂化压裂地面装备今后的发展建议:从装备应用完善、优选配套和技术规范制定3方面入手,尽快提升我国工厂化压裂地面装备配套水平,以促进工厂化压裂技术在国内的推广应用。     

国内水平井压裂技术研究进展

水平井压裂技术已成为低渗透、超低渗透致密油气藏改造的主体技术。经过10多年的发展,国外主要形成了水力喷射分段压裂技术、裸眼封隔器分段压裂技术和快钻桥塞分段压裂技术,其中裸眼封隔器分段压裂技术应用最为广泛。通过借鉴国外技术及自主研究,国内在水平井压裂技术方面已经形成了很多核心技术,为我国油气生产提供了可靠的保障。阐述了上述压裂技术的发展现状和应用情况,分析了各种压裂技术的优缺点以及适用性,最后指出可开关套管滑套技术将是国内压裂技术的发展方向。     

TWIN DISC变速箱在2500型压裂泵车上的应用

随着国内天然气勘探开发的不断发展,施工作业最高工作压力已达到125 MPa以上,压裂作业总输出功率大于11 188.5 kW(15000 hp)。但目前我国还没有能够完全胜任这种超大型施工作业的成套压裂设备。2500型压裂泵车是目前国内外最大型车载压裂设备,其传动部分采用了双环(TWIN DISC)TA90-8501传动系统。结合2500型压裂泵车的特点,阐述了双环TA90-8501传动系统实现柔性、快速换挡的QuickShiftTM离合技术以及采用CAN总线传输的控制技术。这些技术在2500型压裂泵车上的成功应用,为系列压裂装备传动系统提供了更加先进的产品。     

固井、压裂设备模拟性能试验及其发展前景

论述了如何保证固井，压裂设备制造，装配质量并对该设备性能。质量进行试验检测，要想在固压设备生产和技术方面赶超国际先进水平，须建造一个设施齐备，检测手段先进的固井压裂设备试验场，对整机的性能进行全面的试验，检测。     

压裂设备的发展现状与展望

通过对国内外压裂设备发展现状和技术性能进行对比分析,指出了国内外压裂设备发展的主要区别,提出了今后压裂设备发展的方向:①压裂设备的发展,将会走向同井下作业工程服务公司、压裂施工的新工艺、新技术和科技发展的最新成果相结合的道路。②随着基础工业的发展和科学技术的不断进步,高压力、大排量、大功率又有高度运移性、安全性和适应性的压裂设备诞生成为可能。③应用网络技术控制的压裂设备,已经成为今后国内外压裂设备控制技术发展的主流。     

压裂泵柱塞密封副优化技术的发展与展望

为了打破压裂泵柱塞密封副优化技术的瓶颈、进一步提升压裂设备的工作性能、实现油气增产,从压裂泵柱塞密封系统的实际工况和密封机理出发,概述了压裂泵柱塞密封副失效的研究现状,梳理和总结了现有的压裂泵柱塞密封副优化技术;在此基础上,结合摩擦学和材料学等相关领域的最新研究成果,对我国压裂泵柱塞密封副优化技术未来的发展提出了建议和展望。研究结果表明:(1)表面织构技术已被证实能显著降低柱塞密封副的摩擦磨损,应积极设计和开展压裂泵实际工况下的全尺寸织构化柱塞密封系统试验,以推动表面织构化柱塞的应用进程;(2)针对橡胶密封件的性能短板以及压裂泵柱塞密封系统的工作要求,亟需采用材料改性技术来进一步增强密封橡胶的综合性能;(3)表面织构技术、表面涂层技术、材料改性技术在减摩抗磨等方面的协同效应决定了将其复合成压裂泵柱塞密封副优化新技术的可行性和必要性,未来应着手解决复合技术在压裂泵工况下的实际应用问题。结论认为,我国油气资源的勘探开发现状对压裂设备的工作性能提出了更高的要求,压裂泵柱塞密封副的优化必须结合自身实际,对多学科领域的相关理论和方法进行借鉴、消化、吸收与再创新,进而形成一套符合我国实际的压裂泵柱塞密封副优化技术。     

从我国压裂市场现状谈大型压裂机组的研制

随着我国油气井深度和开发难度的不断增加以及压裂工艺的日益强化,压裂装备在油气井开发中的作用越来越突出,大型压裂装备和施工作业集成已经成为未来油气井提高单井产量的主要措施之一。以我国油气开发的现状入手,从开发的难度和投入设备的能力方面分析了研发大型成套压裂装备的必要性。阐述了目前国内正在开发的2500型压裂机组技术内容和技术关键;该项目的研制成功解决了我国深层、高压油气资源勘探开发难题,提高了我国石油钻采重大装备国产化、产业化能力。     

无限级套管滑套多层压裂技术研究

油气资源正逐步成为未来油气产业发展的重点。随着勘探工作的逐步深入和勘探技术的不断发展,我国对低品位、难开采油气资源的动用程度逐年提高,对储层改造提出了新的挑战,套管滑套多层压裂技术则为油气田增产增效提供了新思路。本文从我国油气田开发压裂现状出发,针对当前压裂技术成本高、作业周期长、增产效果不明显等局限性进一步优化设计,引进了无限级套管滑套多层压裂技术,阐述了该技术的设计思路及配套工具的原理、结构,并以苏里格地区苏76-5-2H井为研究对象进行室内及现场试验分析,得出该工艺具有固完井压裂一体化管柱、全通径、无限级压裂等优点,提高了施工作业效率,是一种先进、安全、高效的多层压裂工艺技术,为我国致密油气田多层多段压裂技术探索提供了新的技术手段。     

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。     

煤层气井脉冲压裂技术研究现状

目前,煤层气井压裂主要采用水力压裂工艺,受到储层特性的限制,以及大型压裂设备和作业规模的约束,地层裂缝达不到生产要求。脉冲压裂是在较低的压力条件下,形成更为复杂的裂缝网络,增大有效裂缝体积和连通程度。因此,相应的脉冲压裂技术和设备得到持续发展。通过调研国内外的最新压裂技术和设备,从技术原理、技术特点以及实际应用效果等方面介绍了高能气体脉冲压裂、等离子脉冲压裂、高速通道压裂和金属丝电爆炸压裂技术。通过比较现有的技术和设备,认为井下脉冲压裂设备有更好的发展前景。     

国内压裂车制造业发展回顾与展望

随着复杂油气藏、低渗透油田、煤层气田的开发及公司模式的不断完善 ,对压裂施工提出了更高的要求。压裂 (酸化 )设备具备大功率、大排量和高压力。国内压裂设备制造业经过近 5 0a的发展 ,为中国石油工业的发展作出了很大贡献。 2 0世纪 80年代 ,江汉第四石油机械厂引进了西方公司的WRR 15 0 0型压裂车制造技术和Cooper公司OPI压裂泵制造技术后 ,在引进消化的基础上开发出系列压裂车 ,缩短了与国外的差距。1　国内压裂设备制造业的发展历程随着我国陆上油田的开发 ,我国先后开发、研制了压力为 5 0～ 14 0MPa的各型压裂车。为实现低渗透…     

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。     

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。     

海上水平井分段压裂技术现状与展望

受海上油气生产平台面积有限、设备作业日费高、作业安全风险大等因素影响,诸多陆地成熟的水平井分段压裂技术在海上油田无法得到应用,海上水平井分段压裂技术发展水平也远低于陆地油田.该论文详细分析了海上水平井分段压裂需求特点,明确了海上水平井分段压裂技术需求方向.广泛调研巴西、西非、北海以及国内等海上油气田水平井压裂施工情况,...     

发展压裂酸化化学剂,为石油工业和国民经济的同步发展作贡献

压裂酸化技术在相当长的时间内仍将是油气田勘探和开发工作中提高油气井产能,提高油气藏采收率的重要手段。我国这方面的化学剂和国外先进产品比较存在显著差距,需要发展稠化剂、降滤失剂、降摩阻剂、保护地层的化学剂、暂堵剂以及酸化压裂用各种表面活性剂的研制和生产,以适应我国油气田勘探开发中新的工艺技术的需要。     

大型压裂装备应用问题解析及发展方向

国内大型压裂装备在页岩气开发过程中普遍存在功率利用率低以及设备使用不合理的情况。通过对现场装备施工数据的采集和分析,解析了提升压裂装备功率利用率和传动箱挡位应用方法;为了降低施工作业费用、保障施工作业安全,提出了在大型压裂施工中压裂车的配置数量计算方法和压裂车经济运行模式的建议。结合国家新的道路和环保要求以及工程施工模式的改变,从减少装备功能冗余以及优化装备配置达到降低设备成本的目的;结合我国电力资源的优势,提出了电动压裂装备推广应用的研发思路。在大型压裂工程中,合理地应用和配置压裂装备对于降低施工成本具有指导意义。     

压裂用快速插拔井口系统研究进展

随着国内工厂化压裂的大规模实施,对射孔、压裂作业时效提出新的要求。压裂用快速插拔井口系统可以显著提高压裂、射孔时井口系统换装作业时效,降低劳动强度,提高井场布置效率,减少安全隐患。国外Halliburton、FHE、FORUM、NOV等公司均在开发压裂用快速插拔井口系统,其产品已经在油田应用。介绍了国外压裂用快速插拔井口系统的结构、原理和技术特点,并分析其关键技术。在此基础上,对国内压裂用快速插拔井口系统的发展提出建议。