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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⑴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⑵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功能;同时为保证压裂机安全可靠地运行,还需采用相应优化设计方案以达到油缸、活塞杆部及密封圈等部件质量稳定而快速实现高效运作其次,还要重视压裂装置的控制系统技术水平的提高国外压裂装备技术的发展中,控制系统的发展相对比较快压裂装备的控制系统有发动机和传动箱,随着压裂装备技术的不断优化和进步,国外的压裂技术中用到的控制动力已经进行了创新,现如今,随着科技的不断发展,国外公司早已经全部采用了控制系统数字化,采取了全自动化的管理模式全自动化的管理模式优化了传统的操作方式,更好地让用户零基础操作,这也说明了原来压裂装备中的手动和半自动的控制方式无法适应用户的需要⑶我国压裂装置的控制技术只有通过数字单面视图的操作和显示才能实现创新
五、总结本文通过对压裂装备发展现状和趋势的分析,结合目前国内外相关行业经验,提出了未来一段时间内我国液压技术向着更高水平方向前进压裂装备技术的发展能够很好的体现一个国家的综合经济水平实力,同时,也会影响一个国家的国际战略社会地位,近几年,随着压裂装备的不断优化,压裂装备技术的应用在我国压裂工程中取得了较大的成就,压裂装备制造在国际市场占有率较高,压裂装备人性化、标准化、自动化、智能化是未来发展方向参考文献
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3.作者简介张文宝19810414男陕西西安汉族本科西南石油大学工程师川庆钻探长庆井下技术作业公司压裂一大队研究方向油气田开发(压裂、设备)。