美國(guó)頁(yè)巖氣技術(shù)能夠得以發(fā)展的最核心技術(shù)就是水力壓裂技術(shù)了。那究竟什么是壓裂呢，壓裂需要用到哪些材料和設(shè)備呢？

【石油機(jī)械】一、什么是水力壓裂？

所謂壓裂，就是通過(guò)高壓力在地層中制造多條裂縫。能夠理解畫(huà)面就是用錘子錘一塊大石板，會(huì)出現(xiàn)諸多向外延伸的裂縫。這就需要用到壓裂液和支撐劑了。壓裂液加支撐劑是什么樣的一種景象呢？就是砂子分布在膠液中，大家可以腦補(bǔ)一下一種叫做“果粒珍”的飲品。經(jīng)過(guò)加壓的壓裂液打入地層，在巖石中制造一條條的裂縫，而壓裂液攜帶的支撐劑就能夠支撐起裂縫。就算強(qiáng)大的地層壓力將液體擠出了地層，支撐劑卻可以留在地層中，形成了油氣流動(dòng)的大型通道。為什么是大型通道呢？常規(guī)儲(chǔ)層油氣通道（孔吼）的大小在10μm左右，而壓裂后形成的裂縫寬度可以達(dá)到2400μm（寬度提升到了240倍），所以壓裂之后油氣產(chǎn)量都會(huì)大幅度的提高。

【石油機(jī)械】二、水力壓裂的設(shè)備

然后說(shuō)說(shuō)壓裂設(shè)備的一些情況。壓裂設(shè)備主要有壓裂罐、混液車(chē)、混砂車(chē)、砂車(chē)（砂斗）、壓裂泵車(chē)、高壓管匯、儀表車(chē)、連續(xù)油管車(chē)。

1.壓裂罐及混液車(chē)

水力壓裂的終極目標(biāo)，就是要往地層里面加入支撐劑。但是你知道這砂子，沒(méi)法直接打進(jìn)去壓，所以就需要借助壓裂液了。而壓裂液呢，就是一種有粘度的膠液了，和我們平常用的膠水一樣。國(guó)內(nèi)很多壓裂施工，都習(xí)慣于預(yù)先配置好膠液，一般是一組罐100方，幾千方的施工液量就需要用到幾十個(gè)壓裂罐了。不過(guò)隨著技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的施工采用膠液的連續(xù)混配了，這里就用到了混液車(chē)。在國(guó)內(nèi)最先使用連續(xù)混配的是斯倫貝謝，隨后杰瑞也研發(fā)了自己的連續(xù)混配裝置。

2.混砂車(chē)

混砂車(chē)，顧名思義就是混合砂子的。將砂子均勻的與膠液進(jìn)行混合，再送入到高壓泵內(nèi)。

混砂車(chē)的最核心部件就是混砂罐了，里面有一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，高速攪拌膠液。支撐劑從混砂罐上方落入，在高速葉輪的攪拌下，與膠液均勻混合并輸送到高壓泵。

混砂車(chē)第二核心的砂量控制裝置了。國(guó)內(nèi)最常見(jiàn)的是絞龍控制裝置，如下圖的三一、四機(jī)廠及科瑞生產(chǎn)的混砂車(chē)。砂子落入到絞龍的砂斗，通過(guò)控制絞龍旋轉(zhuǎn)上升的速度來(lái)控制上砂速度。還有一種就是門(mén)開(kāi)度控制裝置。國(guó)內(nèi)最先應(yīng)用的是斯倫貝謝，后來(lái)杰瑞也研發(fā)出此類(lèi)裝置。門(mén)開(kāi)度裝置優(yōu)于絞龍的特點(diǎn)是部件更少，易于維護(hù)，而且不會(huì)出現(xiàn)砂濃度跳躍的情況。

混砂車(chē)的型號(hào)一般根據(jù)排出的混砂液排量進(jìn)行命名，有75桶，100桶，150桶等。（1桶=0.16方）

3.壓裂泵車(chē)

【石油機(jī)械】壓裂泵車(chē)就是給壓裂液提供動(dòng)力的設(shè)備。與砂子混合均勻的膠液，從混砂車(chē)?yán)锩娉鰜?lái)就成了混砂液（就是類(lèi)似果粒珍的東西）。混砂液進(jìn)入壓裂泵車(chē)，經(jīng)過(guò)加壓，從高壓管匯進(jìn)入井口，實(shí)現(xiàn)壓裂過(guò)程。

壓裂泵車(chē)的最核心部件就是泵頭了。以下圖的科瑞泵頭為例：混砂液從入口進(jìn)入泵體（泵體是一個(gè)狹小的空間），柱塞對(duì)液體進(jìn)行擠壓，由于液體受力后形變很小，柱塞做功的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成液體的壓力勢(shì)能，達(dá)到對(duì)混砂液加壓的目的。混砂液進(jìn)入泵體前的壓力為0.5MPA，出去的壓力能夠達(dá)到40-80MPa。

壓裂泵車(chē)的型號(hào)一般根據(jù)水馬力（HHP）劃分，現(xiàn)在常用的1250型，2500型等壓裂泵車(chē)。

4.砂車(chē)（砂罐、砂斗）、高壓管匯、儀表車(chē)、連續(xù)油管等

砂車(chē)（砂罐、砂斗）根據(jù)其外形有不同的名字，但是主要功能都是一樣，存儲(chǔ)砂子，并向混砂車(chē)提供砂子。

高壓管匯是從壓裂泵車(chē)到井口這一段距離的連接管線，為鑄鐵制造，尺寸一般有2英寸、3英寸和4英寸。通過(guò)為了消除壓裂過(guò)程中的擺動(dòng)對(duì)管線的傷害，管線采用多根管線連接，并在轉(zhuǎn)向、抬升等地方采取靈活接頭。

儀表車(chē)是壓裂施工數(shù)據(jù)監(jiān)控及遠(yuǎn)程指揮中心。所有的施工數(shù)據(jù)經(jīng)各傳感器匯集到儀表車(chē)，并通過(guò)控制軟件顯示在電腦屏幕上。儀表車(chē)上的人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控施工數(shù)據(jù)、發(fā)出施工指令，甚至可以直接操縱各設(shè)備。

【石油機(jī)械】連續(xù)油管不是壓裂的必須設(shè)備，但是在壓裂過(guò)程中經(jīng)常用于輔助射孔、下橋塞、清砂堵等施工。