美國(guo)頁巖氣技術能夠得以發展的最核心(xin)技術就是(shi)(shi)水力壓裂(lie)(lie)技術了。那究(jiu)竟什么(me)是(shi)(shi)壓裂(lie)(lie)呢，壓裂(lie)(lie)需要用到哪些材(cai)料(liao)和設備呢？

【石油機械】一、什么是水力壓裂？

所謂(wei)壓(ya)(ya)(ya)裂，就(jiu)是通過高壓(ya)(ya)(ya)力(li)在(zai)(zai)地(di)(di)層(ceng)中制造多條(tiao)裂縫。能夠理解(jie)畫面就(jiu)是用錘(chui)(chui)子錘(chui)(chui)一(yi)(yi)(yi)塊大(da)石板(ban)，會出現諸多向(xiang)外延伸(shen)的(de)(de)(de)裂縫。這就(jiu)需要用到(dao)壓(ya)(ya)(ya)裂液(ye)和支(zhi)(zhi)(zhi)撐(cheng)劑了(le)。壓(ya)(ya)(ya)裂液(ye)加支(zhi)(zhi)(zhi)撐(cheng)劑是什(shen)么(me)(me)樣的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)種景象呢？就(jiu)是砂子分(fen)布在(zai)(zai)膠液(ye)中，大(da)家可以(yi)(yi)腦補(bu)一(yi)(yi)(yi)下(xia)一(yi)(yi)(yi)種叫做“果粒(li)珍”的(de)(de)(de)飲品。經(jing)過加壓(ya)(ya)(ya)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)裂液(ye)打入地(di)(di)層(ceng)，在(zai)(zai)巖(yan)石中制造一(yi)(yi)(yi)條(tiao)條(tiao)的(de)(de)(de)裂縫，而(er)壓(ya)(ya)(ya)裂液(ye)攜(xie)帶的(de)(de)(de)支(zhi)(zhi)(zhi)撐(cheng)劑就(jiu)能夠支(zhi)(zhi)(zhi)撐(cheng)起裂縫。就(jiu)算強大(da)的(de)(de)(de)地(di)(di)層(ceng)壓(ya)(ya)(ya)力(li)將液(ye)體擠(ji)出了(le)地(di)(di)層(ceng)，支(zhi)(zhi)(zhi)撐(cheng)劑卻(que)可以(yi)(yi)留在(zai)(zai)地(di)(di)層(ceng)中，形(xing)(xing)成(cheng)了(le)油(you)氣流動的(de)(de)(de)大(da)型通道(dao)。為什(shen)么(me)(me)是大(da)型通道(dao)呢？常規(gui)儲層(ceng)油(you)氣通道(dao)（孔吼）的(de)(de)(de)大(da)小在(zai)(zai)10μm左右，而(er)壓(ya)(ya)(ya)裂后(hou)形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)裂縫寬度(du)可以(yi)(yi)達(da)到(dao)2400μm（寬度(du)提(ti)升到(dao)了(le)240倍），所以(yi)(yi)壓(ya)(ya)(ya)裂之后(hou)油(you)氣產量都會大(da)幅度(du)的(de)(de)(de)提(ti)高。

【石油機械】二、水力壓裂的設(she)備(bei)

然后說說壓(ya)(ya)裂設備的一些情況。壓(ya)(ya)裂設備主要有(you)壓(ya)(ya)裂罐、混液車(che)、混砂車(che)、砂車(che)（砂斗(dou)）、壓(ya)(ya)裂泵車(che)、高壓(ya)(ya)管(guan)匯、儀表(biao)車(che)、連續油管(guan)車(che)。

1.壓裂罐及混液車

水力壓裂(lie)的(de)(de)終(zhong)極目標，就(jiu)是要往地(di)層里面加入(ru)支撐劑。但是你知道這(zhe)砂子，沒法直接打進去壓，所以就(jiu)需要借助壓裂(lie)液(ye)(ye)了。而壓裂(lie)液(ye)(ye)呢，就(jiu)是一種有粘度的(de)(de)膠液(ye)(ye)了，和我們平常(chang)用(yong)的(de)(de)膠水一樣。國(guo)內很多(duo)壓裂(lie)施工，都習慣(guan)于(yu)預先配(pei)置(zhi)好(hao)膠液(ye)(ye)，一般(ban)是一組罐100方，幾千方的(de)(de)施工液(ye)(ye)量就(jiu)需要用(yong)到(dao)幾十個壓裂(lie)罐了。不過(guo)隨著(zhu)技術(shu)的(de)(de)進步(bu)，越來越多(duo)的(de)(de)施工采用(yong)膠液(ye)(ye)的(de)(de)連(lian)續(xu)混(hun)(hun)配(pei)了，這(zhe)里就(jiu)用(yong)到(dao)了混(hun)(hun)液(ye)(ye)車。在國(guo)內最先使用(yong)連(lian)續(xu)混(hun)(hun)配(pei)的(de)(de)是斯倫(lun)貝(bei)謝(xie)，隨后杰(jie)瑞也研發了自己的(de)(de)連(lian)續(xu)混(hun)(hun)配(pei)裝置(zhi)。

2.混(hun)砂車

混(hun)砂(sha)(sha)車(che)，顧名(ming)思義就是混(hun)合砂(sha)(sha)子(zi)的。將砂(sha)(sha)子(zi)均勻的與膠(jiao)液進(jin)行混(hun)合，再送入到高壓泵內。

混(hun)砂(sha)車的(de)最核(he)心部件就是混(hun)砂(sha)罐了，里面有一(yi)個高速旋轉(zhuan)的(de)葉(xie)輪(lun)，高速攪(jiao)(jiao)拌(ban)膠(jiao)液。支撐(cheng)劑從混(hun)砂(sha)罐上方落入，在高速葉(xie)輪(lun)的(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)下，與膠(jiao)液均(jun)勻混(hun)合并(bing)輸送到高壓泵。

混砂(sha)車(che)第(di)二核心的(de)砂(sha)量控制(zhi)裝置了(le)。國內最(zui)常見的(de)是絞龍(long)控制(zhi)裝置，如下圖的(de)三一、四(si)機廠及科瑞生產的(de)混砂(sha)車(che)。砂(sha)子落入到絞龍(long)的(de)砂(sha)斗，通過控制(zhi)絞龍(long)旋轉上(shang)升的(de)速度(du)來控制(zhi)上(shang)砂(sha)速度(du)。還有一種就是門開(kai)度(du)控制(zhi)裝置。國內最(zui)先應用的(de)是斯倫貝謝，后來杰瑞也研(yan)發(fa)出此類裝置。門開(kai)度(du)裝置優于(yu)絞龍(long)的(de)特點是部件(jian)更少，易于(yu)維(wei)護，而(er)且(qie)不會(hui)出現砂(sha)濃度(du)跳躍的(de)情況(kuang)。

混(hun)砂(sha)車的型號一般根據排出的混(hun)砂(sha)液排量進行(xing)命名，有75桶，100桶，150桶等。（1桶=0.16方）

3.壓裂(lie)泵(beng)車

【石油機械(xie)】壓(ya)(ya)(ya)裂(lie)(lie)泵(beng)車就是給壓(ya)(ya)(ya)裂(lie)(lie)液(ye)提供動力的(de)設備。與(yu)砂(sha)(sha)(sha)子混合均(jun)勻的(de)膠液(ye)，從混砂(sha)(sha)(sha)車里面出來就成了混砂(sha)(sha)(sha)液(ye)（就是類似果粒珍的(de)東西）。混砂(sha)(sha)(sha)液(ye)進入壓(ya)(ya)(ya)裂(lie)(lie)泵(beng)車，經(jing)過加(jia)壓(ya)(ya)(ya)，從高壓(ya)(ya)(ya)管匯(hui)進入井口，實現壓(ya)(ya)(ya)裂(lie)(lie)過程。

壓裂泵(beng)車的(de)(de)最核心部件就是(shi)泵(beng)頭了(le)。以(yi)下(xia)圖的(de)(de)科瑞(rui)泵(beng)頭為例：混砂液從入口(kou)進入泵(beng)體（泵(beng)體是(shi)一個狹小的(de)(de)空(kong)間），柱塞對液體進行擠壓，由(you)于液體受力(li)后(hou)形變很小，柱塞做功的(de)(de)動能(neng)轉換(huan)成液體的(de)(de)壓力(li)勢(shi)能(neng)，達到對混砂液加壓的(de)(de)目的(de)(de)。混砂液進入泵(beng)體前(qian)的(de)(de)壓力(li)為0.5MPA，出去(qu)的(de)(de)壓力(li)能(neng)夠達到40-80MPa。

壓裂(lie)泵車的(de)型號一般根據水(shui)馬(ma)力（HHP）劃分(fen)，現在常用的(de)1250型，2500型等壓裂(lie)泵車。

4.砂車（砂罐、砂斗）、高壓管匯、儀(yi)表車、連續(xu)油管等

砂(sha)車（砂(sha)罐、砂(sha)斗）根據其外形有不同的(de)名字，但是(shi)主要功能都是(shi)一樣(yang)，存儲砂(sha)子(zi)，并向混砂(sha)車提(ti)供砂(sha)子(zi)。

高壓(ya)管(guan)匯是從(cong)壓(ya)裂泵車到(dao)井口這一(yi)(yi)段距離的(de)(de)(de)連接(jie)管(guan)線(xian)，為鑄(zhu)鐵制造，尺寸一(yi)(yi)般有2英(ying)寸、3英(ying)寸和4英(ying)寸。通過為了消除壓(ya)裂過程(cheng)中的(de)(de)(de)擺動(dong)對管(guan)線(xian)的(de)(de)(de)傷害，管(guan)線(xian)采(cai)用(yong)多根管(guan)線(xian)連接(jie)，并在(zai)轉向、抬升等地方采(cai)取靈活接(jie)頭。

儀表(biao)車是(shi)壓裂施工數據監(jian)控(kong)及遠程指揮中心。所有的(de)(de)施工數據經各傳感器匯集到儀表(biao)車，并(bing)通(tong)過控(kong)制軟(ruan)件顯示在電腦屏幕上。儀表(biao)車上的(de)(de)人員可(ke)以實(shi)時監(jian)控(kong)施工數據、發(fa)出施工指令(ling)，甚(shen)至可(ke)以直接(jie)操縱(zong)各設(she)備。

【石(shi)油機械】連續油管(guan)不(bu)是壓裂的必(bi)須設備，但是在壓裂過(guo)程中經(jing)常用于(yu)輔助射孔、下橋(qiao)塞、清砂堵等(deng)施工。