压裂设备
压裂设备主要包括地面工具设备和压裂车组两大部分。其中，地面工具设备包括封井器、井口球阀、投球器、活动弯头、油壬、蜡球管汇、压裂管汇等，这些设备主要用于井口以上的地面控制。
设备构成
压裂管汇
压裂管汇是用于连接地面管线与多台压裂车的地面用具，其功能在于将压裂车泵出的液体汇集并注入压裂井的目的层。为了适应这一功能，压裂管汇需要具备耐高压和低摩擦阻力的特点。压裂管汇的主要组成部分包括主体、控制阀和由壬。主体通常采用优质合金钢管焊接而成，也有锻制三通组成的类型，前者能够承受60 MPa的压力，后者则能达到70 MPa。控制阀可以选用球阀或旋塞阀，两种类型的阀门都能承受70 MPa的压力。在压裂施工过程中，压裂车通过2″由壬与控制阀相连，而通往井口的地面管线则通过21/2″由壬连接。此外，还设有放空阀，用于排除管汇内的剩余压力和液体。
蜡球管汇
蜡球管汇是一种与地面管线和压裂管汇连接的地面用具，它的主要功能是通过压裂车泵注将容器中储存的蜡球注入施工井。蜡球管汇由蜡球容器、控制阀和由壬组成。在使用前，应确认蜡球管汇具有合格证并在有效期内，且工作压力满足施工要求。添加蜡球时，应首先打开容器上的放压阀进行排气后再进行操作。在泵注蜡球的过程中，现场不应有人站立，以防发生意外伤害。如果蜡球管汇超过使用寿命，则不得继续使用，维修工作应由专业检测部门进行。
使用注意事项
压裂管汇
1. 在使用压裂管汇前，应检查其是否具有合格证，并在安全使用期限内，禁止使用不合格或已过期的产品。
2. 各阀应按照球阀的使用要求进行检查和操作。
3. 若在试挤过程中发现有泄漏情况，应立即停止施工，打开放空阀释放压力后再进行修理。
4. 压裂管汇一旦超出使用寿命，不得继续使用，维修工作必须交给专业检测部门进行。
蜡球管汇
1. 蜡球管汇在使用前必须检查是否有合格证，并在有效期内。同时，应核实其工作压力是否满足施工要求，否则禁止使用。
2. 添加蜡球时，应先打开容器上的放压阀进行排气后再进行操作。
3. 泵注蜡球时，施工现场不得有人站立，以免发生意外伤害。
4. 维修工作应由专业检测部门进行。
5. 其他注意事项请参照压裂管汇的相关规定。
发展现状
根据对压裂服务市场的需求预测以及现有压裂车组的更新需求，预计到2015年，中国的压裂车组需求将达到50万HHP，2013年至2015年的平均年度需求约为45万HHP。然而，2012年中国实际采购的压裂车组数量约为40万HHP，因此增长空间相对有限。产业洞察研究《中国压裂设备产业专项调研》预测，到2020年，中国的压裂车组需求将达到175万HHP，相比2015年的50万HHP，仍有2至3倍的增长潜力。考虑到保守估计实现目标的一半情景，即到2015年页岩气产量达到32.5亿立方米，到2020年达到400亿立方米，预计2013年至2015年间压裂设备的年均市场需求为40万HHP，2016年至2020年间压裂车组的年均市场需求为80万HHP，到2020年将达到100万HHP，相较于2012年的40万HHP，预计将增长1至1.5倍。
功能介绍
压裂车组包含多种车辆，分别是泵车、混砂车、罐车（液罐车、砂罐车、添加剂罐车）、仪表车和水泥车。泵车的主要职责是输送液体并提高液体压力。当前使用的2000型压裂车的最大施工压力为105MPa，单台最大排量为2.3m³/min。在1900r/min的转速和45.9MPa的条件下，单台最大排量可达1.87m³/min。一般情况下，完成油层压裂需要3台泵车，而对于外围探井压裂，则可根据具体需求确定泵车的数量。混砂车负责将支撑剂与压裂液充分混合，并为泵车提供足够的液体。其最大排量为15.9m³/min，最大输送砂量为8165kg/min，拥有8个泵车接口。仪表车的功能是对泵车和混砂车的运行参数进行控制，并实时记录和监测分析施工参数。在泵入阶段，压裂液从储罐流入管汇，随后由混砂车上的离心泵供应给搅拌器。液体滤失添加剂可能会被加入到搅拌器中，或者在压裂液储罐中预先混合。支撑剂按照预设程序加入搅拌器。胶联的前置液与混砂液从搅拌器泵送到高压泵或增压器的入口管汇。所有必要的泵（包括备用泵）都会与入口管汇相连。在入口管汇处，离心泵为高压泵提供了充足的液体供应。搅拌器上需要设置密度计，以便操作人员能够控制支撑剂的浓度。井口附近也需要一个密度计，用于监测注入井的最终含水砂浓度。这个密度计还可以确定最后冲洗或返排的时间，以防止裂缝中的支撑剂回流，确保井筒附近的裂缝达到最终设计的泵入浓度。压裂设备中还包括压裂指挥车，如监测车或现场计算机。监测设备使得用户能够查看大量的压裂数据和现场计算机提供的图形。此外，还包括与搅拌器、输砂器和泵的操作人员进行通信的通信设备，以便能够在施工进程中随时作出提前停泵、更改排量或更改支撑剂浓度的决策。对于特殊类型的压裂施工，还需要配备专门的设备，例如泡沫压裂所需要的专用储罐和蒸发器等。
参考资料
中国压裂车行业现状及发展前景分析.中研网.2024-08-13