美國頁巖氣技術能夠得以(yi)發展的最(zui)核心技術就(jiu)是(shi)水力壓(ya)裂技術了。那究竟(jing)什么是(shi)壓(ya)裂呢，壓(ya)裂需要用到哪些材料和(he)設備呢？

【石油機械】一、什么是水力壓裂？

所(suo)謂(wei)壓(ya)裂(lie)(lie)(lie)(lie)，就(jiu)(jiu)是(shi)通(tong)過(guo)(guo)高(gao)壓(ya)力(li)在地層(ceng)中(zhong)制造(zao)多(duo)條裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)。能(neng)(neng)夠理解畫(hua)面就(jiu)(jiu)是(shi)用錘(chui)子錘(chui)一塊大石(shi)板，會出(chu)現諸多(duo)向(xiang)外延(yan)伸的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)。這(zhe)就(jiu)(jiu)需要用到(dao)(dao)壓(ya)裂(lie)(lie)(lie)(lie)液(ye)和支(zhi)(zhi)撐(cheng)劑(ji)了(le)(le)。壓(ya)裂(lie)(lie)(lie)(lie)液(ye)加支(zhi)(zhi)撐(cheng)劑(ji)是(shi)什么(me)樣的(de)(de)一種景象呢？就(jiu)(jiu)是(shi)砂子分(fen)布在膠液(ye)中(zhong)，大家可以(yi)腦補(bu)一下一種叫做“果粒珍”的(de)(de)飲品。經(jing)過(guo)(guo)加壓(ya)的(de)(de)壓(ya)裂(lie)(lie)(lie)(lie)液(ye)打入(ru)地層(ceng)，在巖石(shi)中(zhong)制造(zao)一條條的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)，而壓(ya)裂(lie)(lie)(lie)(lie)液(ye)攜帶(dai)的(de)(de)支(zhi)(zhi)撐(cheng)劑(ji)就(jiu)(jiu)能(neng)(neng)夠支(zhi)(zhi)撐(cheng)起裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)。就(jiu)(jiu)算強大的(de)(de)地層(ceng)壓(ya)力(li)將液(ye)體擠出(chu)了(le)(le)地層(ceng)，支(zhi)(zhi)撐(cheng)劑(ji)卻可以(yi)留在地層(ceng)中(zhong)，形成了(le)(le)油(you)氣流動(dong)的(de)(de)大型通(tong)道。為什么(me)是(shi)大型通(tong)道呢？常(chang)規儲層(ceng)油(you)氣通(tong)道（孔吼）的(de)(de)大小(xiao)在10μm左右，而壓(ya)裂(lie)(lie)(lie)(lie)后形成的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)寬度(du)(du)可以(yi)達到(dao)(dao)2400μm（寬度(du)(du)提(ti)升到(dao)(dao)了(le)(le)240倍），所(suo)以(yi)壓(ya)裂(lie)(lie)(lie)(lie)之后油(you)氣產量都會大幅度(du)(du)的(de)(de)提(ti)高(gao)。

【石(shi)油(you)機械(xie)】二、水力壓裂的設備

然(ran)后(hou)說(shuo)說(shuo)壓(ya)裂設備的一些情況(kuang)。壓(ya)裂設備主要(yao)有(you)壓(ya)裂罐、混液(ye)車、混砂(sha)(sha)車、砂(sha)(sha)車（砂(sha)(sha)斗）、壓(ya)裂泵車、高壓(ya)管匯、儀表車、連續油管車。

1.壓(ya)裂罐及混(hun)液車

水力壓(ya)裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)終極目標，就(jiu)(jiu)是(shi)要往地層里面加入支撐劑。但是(shi)你知道這(zhe)砂子，沒法直接打進去壓(ya)，所(suo)以就(jiu)(jiu)需(xu)要借助(zhu)壓(ya)裂(lie)(lie)液了(le)(le)(le)。而壓(ya)裂(lie)(lie)液呢(ni)，就(jiu)(jiu)是(shi)一(yi)種有粘度的(de)(de)(de)(de)膠液了(le)(le)(le)，和我們平常用(yong)的(de)(de)(de)(de)膠水一(yi)樣(yang)。國(guo)內很多壓(ya)裂(lie)(lie)施工，都習慣于預先配(pei)(pei)置好(hao)膠液，一(yi)般是(shi)一(yi)組罐(guan)(guan)100方，幾千方的(de)(de)(de)(de)施工液量(liang)就(jiu)(jiu)需(xu)要用(yong)到幾十個壓(ya)裂(lie)(lie)罐(guan)(guan)了(le)(le)(le)。不過(guo)隨(sui)著技術的(de)(de)(de)(de)進步(bu)，越來越多的(de)(de)(de)(de)施工采用(yong)膠液的(de)(de)(de)(de)連(lian)續混配(pei)(pei)了(le)(le)(le)，這(zhe)里就(jiu)(jiu)用(yong)到了(le)(le)(le)混液車。在國(guo)內最(zui)先使用(yong)連(lian)續混配(pei)(pei)的(de)(de)(de)(de)是(shi)斯倫(lun)貝謝，隨(sui)后杰(jie)瑞也研(yan)發(fa)了(le)(le)(le)自(zi)己的(de)(de)(de)(de)連(lian)續混配(pei)(pei)裝置。

2.混砂車

混砂(sha)車(che)，顧名思義就是混合砂(sha)子的。將(jiang)砂(sha)子均(jun)勻的與膠(jiao)液(ye)進行混合，再(zai)送入(ru)到高(gao)壓(ya)泵內。

混(hun)砂(sha)車的最(zui)核心(xin)部件就是(shi)混(hun)砂(sha)罐了，里(li)面有一(yi)個高速(su)旋轉的葉輪，高速(su)攪拌(ban)膠液。支撐劑從(cong)混(hun)砂(sha)罐上方落入，在高速(su)葉輪的攪拌(ban)下，與(yu)膠液均勻混(hun)合并輸送到高壓泵。

混砂(sha)(sha)(sha)車第二核(he)心的(de)(de)砂(sha)(sha)(sha)量控(kong)制裝(zhuang)置(zhi)(zhi)了。國內最常見的(de)(de)是絞(jiao)龍(long)控(kong)制裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，如下圖的(de)(de)三一、四機(ji)廠及科瑞生產的(de)(de)混砂(sha)(sha)(sha)車。砂(sha)(sha)(sha)子落入到絞(jiao)龍(long)的(de)(de)砂(sha)(sha)(sha)斗，通過控(kong)制絞(jiao)龍(long)旋轉上升的(de)(de)速度(du)來控(kong)制上砂(sha)(sha)(sha)速度(du)。還有一種就(jiu)是門(men)開(kai)度(du)控(kong)制裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。國內最先(xian)應用的(de)(de)是斯倫貝謝，后來杰(jie)瑞也研發出(chu)(chu)此類裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。門(men)開(kai)度(du)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)優(you)于絞(jiao)龍(long)的(de)(de)特點是部(bu)件更少，易于維護，而且不會出(chu)(chu)現(xian)砂(sha)(sha)(sha)濃度(du)跳躍的(de)(de)情(qing)況。

混砂車的(de)型號一般根據排出的(de)混砂液排量進行(xing)命名，有(you)75桶(tong)，100桶(tong)，150桶(tong)等。（1桶(tong)=0.16方(fang)）

3.壓(ya)裂泵(beng)車

【石油機械】壓裂(lie)泵(beng)車就是給壓裂(lie)液提供動力的設備(bei)。與砂子混合均勻的膠(jiao)液，從(cong)混砂車里面出來就成了混砂液（就是類似果粒珍的東(dong)西）。混砂液進(jin)入(ru)壓裂(lie)泵(beng)車，經過加壓，從(cong)高壓管(guan)匯進(jin)入(ru)井口，實現壓裂(lie)過程。

壓(ya)(ya)裂泵(beng)車的(de)最核心部件就是(shi)泵(beng)頭了。以(yi)下圖(tu)的(de)科瑞泵(beng)頭為例：混(hun)砂液(ye)從(cong)入口進入泵(beng)體（泵(beng)體是(shi)一(yi)個狹小的(de)空(kong)間），柱(zhu)塞對(dui)液(ye)體進行擠壓(ya)(ya)，由(you)于(yu)液(ye)體受力后形變很(hen)小，柱(zhu)塞做功的(de)動能(neng)轉換成液(ye)體的(de)壓(ya)(ya)力勢能(neng)，達(da)到對(dui)混(hun)砂液(ye)加壓(ya)(ya)的(de)目的(de)。混(hun)砂液(ye)進入泵(beng)體前(qian)的(de)壓(ya)(ya)力為0.5MPA，出去(qu)的(de)壓(ya)(ya)力能(neng)夠達(da)到40-80MPa。

壓裂(lie)(lie)泵(beng)車(che)的型號(hao)一般根據水馬力(li)（HHP）劃分，現在常用的1250型，2500型等壓裂(lie)(lie)泵(beng)車(che)。

4.砂(sha)車（砂(sha)罐、砂(sha)斗）、高(gao)壓管(guan)匯、儀表(biao)車、連續油管(guan)等

砂車(che)（砂罐、砂斗(dou)）根(gen)據其(qi)外(wai)形(xing)有(you)不(bu)同的名(ming)字，但是主要(yao)功能都是一樣(yang)，存(cun)儲砂子，并(bing)向混砂車(che)提供砂子。

高(gao)壓(ya)管(guan)匯是從壓(ya)裂泵車到井口這一(yi)(yi)段距離(li)的(de)連(lian)接管(guan)線，為鑄(zhu)鐵(tie)制造，尺寸一(yi)(yi)般有2英寸、3英寸和4英寸。通過(guo)為了消除壓(ya)裂過(guo)程(cheng)中的(de)擺動對管(guan)線的(de)傷害，管(guan)線采用多(duo)根管(guan)線連(lian)接，并在轉(zhuan)向、抬升(sheng)等地(di)方采取靈活接頭。

儀(yi)表車(che)是壓裂施(shi)工數據(ju)監控(kong)及遠程(cheng)指揮中心。所有的(de)施(shi)工數據(ju)經各(ge)傳感器匯(hui)集到儀(yi)表車(che)，并通過控(kong)制軟(ruan)件顯示在電腦(nao)屏幕上(shang)。儀(yi)表車(che)上(shang)的(de)人員可(ke)以實(shi)時(shi)監控(kong)施(shi)工數據(ju)、發出施(shi)工指令(ling)，甚(shen)至可(ke)以直接操縱(zong)各(ge)設備。

【石油機械】連(lian)續油管不是(shi)壓裂的必須(xu)設備(bei)，但是(shi)在壓裂過程(cheng)中經常(chang)用于輔助(zhu)射孔、下橋塞、清砂(sha)堵等施工。