压裂装备发展现状与发展趋势

压裂装备发展现状与发展趋势

摘要：在现代工业发展的进程中，由于压裂装备制造技术不断进步，其应用

范围越来越广，压裂工艺的要求也在不断的提高。近几年，压裂装备的功率越来

越大，压力和排量也越来越高，这对连续工作的可靠性和自动化水平的要求也越

来越高。随着我国经济快速增长以及油价持续走低等一系列因素影响下油田采出

量及开采成本上升问题日益突出，且矛盾尖锐，压裂效果不好造成设备闲置，压

裂装置存在安全隐患，出现故障时会对作业环境产生污染、浪费资源的现象发生，甚至导致设备损坏。因此，在石油勘探开发的过程中，必须要重视压裂装备制造

技术和发展趋势。虽然我国已经在研究和开发压裂技术方面取得了很大进步，但

是受到各种的约束条件，高精尖复合材料被大量使用在高端精密加工领域中而代

替原有装备来完成复杂零件的加工，这就使得我国迫切需要研究压裂装备技术发

展趋势和方向。文章对压裂装备发展现状与发展趋势进行了研究。

关键词：压裂装备；发展现状；发展趋势

一、引言

压裂装备最早是从美国发展的，1947年，美国进行了第一次的水里压裂实验，经过压裂装备的不断改良与发展，水力压裂成为了提高油气井采收率的重要措施。裂压的核心基础得到了不断的发展。随着生产发展对压裂装置的要求，需要的压

裂液量大、压力高，压裂设备连续作业长。随着压裂装置的应用越来越广泛，压

裂装备不断的更新发展，压裂装备主要包括压裂泵注设备、混砂设备、压裂料存

储设备和压裂管汇等。在进行压裂施工的时候，压裂液支撑剂等材料会按照一定

的配比比例均匀的进行搅拌，然后再由往复式泵注入设备加压，经压裂管汇、井

口进入井筒。

二、国内外的发展现状

由于压裂装备的发展历史较短，国内生产和使用规模相对单一，所以在装备

设计、制造以及应用方面都存在一定的问题。国内生产使用规模较小，压裂技术

在我国的发展起步较晚，所以对压裂装备制造方面研究较少，但随着国家经济实力不断提高和科技水平逐渐提升，我们应积极引进国外先进设备，注重产品性能优化与新工艺开发以达到节能环保目的以及在压裂装备生产过程中对压裂技术发展方向，从而提高我国在国际市场竞争能力和竞争力[1]。

压裂装备在国外的发展时间比较长，所以国外的整体发展水平相对国内要更高一些，美国的压裂装备与压裂施工的工艺密切相关。对于北美地区，大部分道路较为平坦，油田的道路通过性良好，页岩气的施工中，压力较低，压力装备也是多为2000型，并且采用了拖车的结构。

三、压裂装备工作原理

压裂装备工作原理主要是在高压下通过活塞的运动来进行压力作用，将金属液压力转换成机械能，然后通过液压缸中油孔注入到压缩机内腔体。当储气罐受到外力冲击时产生一定变形并形成破裂。压裂过程包括以下几个步骤：

（1）利用弹簧和密封件之间的摩擦力对零件施加预紧载荷。（2）在高压下进行切割、焊接或螺栓连接部分，以获得所需尺寸的金属液压力。（3）在压力作用下，零件变形，产生塑性形变。压裂装备主要由活塞、压缩机缸筒和液压马达等组成。其中活塞是通过气缸内的高速运动使气体膨胀从而形成气囊，压缩机缸筒则利用弹簧力将液体增压到一定量后再进行切割并得到所需要尺寸大小的金属液压力，发动机中储气罐在承受高压时，其内部会产生大量泄漏油，这些物质可以作为润滑剂使用。液压马达是利用电力驱动的，它主要由油箱、油泵和各种储气罐组成。在高压下工作时活塞产生一定压力并形成一个真空负压。当气体被压缩机内腔体所膨胀后就会从阀门排入空气到进气管道中去。（4）将其储存起来成为一个可燃混合气液压马达是利用电力驱动的，它可以把机械能转变成热能使物体升温、降耗和保暖等作用力，在高压下工作时，液压马达产生的压力能转化为机械力使物体升温、降耗和保暖。

四、压裂装备技术的发展

（一）电驱压裂装备

电驱压裂装备具有零排放、低噪声以及低维护成本的特点，电驱动压裂装备一般应用在比较大型的压裂项目中，是一种比较成熟的压裂技术。在使用电驱动压裂装备的时候，需要做的准备工作以及准备设备非常的多，只有满足了基本的压裂条件才能开始压裂。例如，在使用电驱压裂装备的时候，需要配备单独的电网和电线，除了这些，电驱压裂装备的初始应用基于现有的电力网容量，部分电驱压裂装备可与现有的压裂车混用，即根据电力网的容量，一些电驱压裂装备可以用现有的压裂车代替。压裂装备是一种大型采掘、回弹和注塑等生产设备，具有自燃性好，低能耗高的特点[2]。电驱式压裂机械。由于液压驱动方式与传统油源驱动机相比有着非常突出的优越性能如动力特性好、自动化程度高等优点。电驱压裂装备可采用单电动机双泵或单电动机单泵驱动方式，传动频率的变化可实现电机的无级速度调节功能，同时，电动机的固定脱口输出和长时间连续工作特性，有效提高压裂装备的功率利用率，简化传动系统，进一步降低压裂装备的投资和维护成本。

（二）注塑式压裂装备

这种类型的电驱动机具有很大的功率密度，并且传动过程中不需要任何复杂机械，所以在实际生产应用中有着十分广阔前景。由于上述特点以及其独特优越性和发展趋势将成为未来采掘业研究开发新方向之一。注塑气作为一种新型动力驱动设备被广泛应用于液压驱动机械或其他工艺上。注塑式压裂装备运用了简单的单元组装模式，能够很好的解决我国发动机和压裂泵质量大的问题，有助于压裂装备技术的国产化，减少我国压裂装备核心部件对国外产品的依赖。

（三）压裂装备的研究开发

在压裂装备的研究与设计中，要重视研究设计的人性化和标准化。对压裂装备中的液压系统进行研究具有很现实意义。目前国内外对于不同类型发动机所使用油缸和活塞杆上各一个压力控制回路均采用变量设计与仿真方法；由于压裂机工作环境复杂多变又不需要专门设计人员熟悉时效曲线以完成完整程序。对压裂装备的液压传动过程进行相关参数设计是有必要也是必须要做的工作之一；在实际应用中应综合考虑各方面因素并结合压力控制回路和速度控制系统来完成既定