液氮泵車技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀發(fā)展綜述

吳明棟

摘要：一直以來，能源都是世界經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，因此能源的開采也受到了全球各國政府和人民的高度關(guān)注。而在油氣資源開發(fā)的過程當(dāng)中，液氮壓裂技術(shù)是其中最常見的技術(shù)之一，該項技術(shù)對油氣資源開采效率和開采安全性方面有著重要的影響。在該技術(shù)的應(yīng)用過程中，液氮泵車是其中最常見的一種液氮作業(yè)設(shè)備，因此液氮作業(yè)技術(shù)的應(yīng)用對整個能源生產(chǎn)體系也有著巨大的影響?；诖耍疚膰@著液氮作業(yè)展開論述，對液氮作業(yè)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進行深入分析，以供相關(guān)人員參考，進而推動我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：液氮泵車;技術(shù);國內(nèi)外;發(fā)展現(xiàn)狀;措施建議

引言

在氣井、油井的開采過程中，氮氣在其中有著重要的作用，合理的氮氣使用能夠更加安全、高效、快捷、省時的完成開采。而在實際的油氣藏開采過程中，氮氣壓裂技術(shù)是其中應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)，在該種技術(shù)的應(yīng)用過程中，液氮泵車是其中最關(guān)鍵的設(shè)備，該設(shè)備廣泛的應(yīng)用于石油、煤層氣、頁巖氣等開采過程當(dāng)中，并且液氮泵車也常與壓裂泵車、二氧化碳泵車等共同作業(yè)，主要目的是向井內(nèi)注入大量高壓壓裂流體，改善流體比重、穩(wěn)定攜帶支撐劑、增加返排能力、降低地層污染等優(yōu)勢，從而壓開地層，使其中的油氣從裂縫中流出。就目前來看，我國在石油和天然氣開發(fā)過程中所使用的液氮泵車主要都是由國外引進的產(chǎn)品，而液氮泵車技術(shù)較為復(fù)雜，我國廠商目前并沒有能力進行規(guī)?；a(chǎn)。但由于國外液氮泵車產(chǎn)品價格較高，供貨周期較長，對我國能源開采已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的影響，因此我國相關(guān)部門和企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大對液氮泵車的研究力度，不斷的進行科學(xué)研發(fā)，爭取早日突破國外對我國能源開采的限制，從而實現(xiàn)我國綜合國力的提升。

一、液氮泵車

1.1液氮泵車概述

就目前能源開采行業(yè)而言，其中常用的液氮泵車主要由直燃式液氮泵車和熱回收式液氮泵車兩種。目前國內(nèi)能源行業(yè)主要用的是直燃式液氮泵車，但由于能源開采行業(yè)的不斷發(fā)展，壓裂工藝技術(shù)的不斷進步，對其開采過程的安全性要求也越來越高，對于一些含有較高量的油氣井而言，直燃式液氮泵車由于需要加熱，其中容易出現(xiàn)爆炸等安全隱患。因此隨著時代的不斷發(fā)展直燃式液氮泵車也逐步不能滿足我國油氣開采的需求，而消除明火的加熱方式也更加受到國內(nèi)油氣開采行業(yè)的追捧。對此，如今國內(nèi)相關(guān)企業(yè)新購置的液氮泵車逐步熱衷于熱回收式液氮泵車，而且在國際天然氣開采行業(yè)當(dāng)中，直燃式液氮泵車也被排除在外，隨著熱回收式液氮泵車技術(shù)的逐步成熟，直燃式液氮泵車也逐步被能源市場專業(yè)化使用。通常情況下，熱回收式液氮泵車主要由牽引卡車、動力驅(qū)動系統(tǒng)、用于儲存液氮的儲罐、高壓柱塞泵、液氮蒸發(fā)器及相關(guān)控制裝置和儀器儀表等組成，該種泵車的主要作用是用于現(xiàn)場有可燃氣體的現(xiàn)場作業(yè)、儲存、將低壓液氮通過增壓裝置轉(zhuǎn)換為高壓氮氣，并且通過管道將高壓液氮注入到管道及開采井中，直燃式液氮泵車的主要特點是高壓、大排量、低溫。

1.2液氮泵車的工作原理

由于直燃式液氮泵車已經(jīng)成為了當(dāng)前國內(nèi)外主要應(yīng)用的設(shè)備，本文便以該種泵車為主，分析其工作原理。

在直燃式液氮泵車工作過程中，灌注泵首先將儲存在液氮儲罐當(dāng)中的液氮輸送至高壓柱塞泵當(dāng)中，而高壓柱塞泵通過發(fā)動機與傳動裝置的帶動將液氮打入到液氮蒸發(fā)器當(dāng)中，之后液氮經(jīng)過蒸發(fā)器后形成氣態(tài)氮，而后進入到高壓管路直至匯聚到井筒當(dāng)中，以此來完成氮氣壓裂施工。

1.3液氮泵車的作用和應(yīng)用范圍

液氮泵車是一種液氮作業(yè)應(yīng)用的專一型設(shè)備，該種設(shè)備能夠?qū)蕻?dāng)中的液氮通過泵注設(shè)備等相關(guān)裝置將液氮轉(zhuǎn)換為高壓、具有一定溫度的氣體，而該種氣體能夠滿足油氣開采過程中的工藝需求。就目前而言，液氮泵車在石油、天然氣的開采過程中具有的廣泛的應(yīng)用，其中主要應(yīng)用的工藝有氮氣壓裂工藝、氮氣驅(qū)替、氮氣排液、管線輸送、管線測試、管線清洗、置換等。

二、液氮泵車國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀

在能源開采行業(yè)當(dāng)中氮氣壓裂技術(shù)是其中最常見，也是應(yīng)用最安全的一種。而在該種技術(shù)的應(yīng)用過程中液氮泵車是其中最關(guān)鍵的設(shè)備，由于該設(shè)備的技術(shù)含量較高，相比較國外發(fā)達國家我國目前處于初步研究階段，因此液氮泵車在我國油氣田開采的過程中應(yīng)用依舊沒有普及，這嚴(yán)重的影響著我國能源開采行業(yè)的發(fā)展，這對于我國經(jīng)濟的增長有著惡劣的影響。

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國內(nèi)各行業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谀茉吹男枨罅恳苍絹碓蕉?，這也對能源開采企業(yè)提出了新的要求，這也意味著液氮泵車在我國市場當(dāng)中有著巨大的潛力，對此相關(guān)部門和企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大力度對液氮泵車進行研究，以此來破除英、美等國對我國能源開采行業(yè)的扼制。與國內(nèi)相比，國外液氮泵車的研制已經(jīng)經(jīng)過了漫長的發(fā)展時期，該種設(shè)備的制造過程也已經(jīng)形成了一套完善系統(tǒng)。在液氮泵車的設(shè)計制造過程中，液氮泵是其中最關(guān)鍵的一個部件，在國外的ACD公司、Hydra Rig公司、AIRC0公司中均有該種泵體的專利，而我國在該方面卻依舊處于空白。目前隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國在液氮泵車設(shè)備的研發(fā)方面也取得了不小的成績，但相比較國外依舊存在著些許不足。從20世紀(jì)80年代美國的液氮泵車被我國引進后，先后有多家機械廠開展了液氮泵車的試制，但在實際的試制過程中“高壓低溫”的問題難以得到有效的解決，隨著時間的推移，我國也僅有兩家公司可以生產(chǎn)出用于石油、天然氣開采的液氮泵車，但其相比較國外設(shè)備，依舊存在著一定的差距。除此之外，國內(nèi)所生產(chǎn)的液氮泵車所使用的關(guān)鍵零件主要以進口為主，自主化程度較低，并且沒有掌握到液氮泵車的核心技術(shù)，這也使國內(nèi)液氮泵車制造企業(yè)在國際上并沒有競爭優(yōu)勢。目前，我國政府部門已經(jīng)認識到液氮泵車制造方面所存在的不足，并且也逐步開展了相關(guān)科研項目來進行液氮泵車的研制，希望國產(chǎn)高精尖液氮泵車能夠早一天到來。

三、結(jié)語

相比較國外，我國在液氮泵車的研制方面依舊處于初步發(fā)展階段，雖然目前已經(jīng)取得了巨大的進步，但相比較發(fā)達國家其中依舊存在著一些差距。在國內(nèi)液氮泵車的生產(chǎn)過程中，核心部件依舊需要通過進口的方式來滿足，這不僅極大的提高了液氮泵車的生產(chǎn)成本，而且很多部件交貨周期較長，可以說液氮泵車核心技術(shù)的缺失也讓歐美發(fā)達國家扼制住我國能源開采行業(yè)的咽喉。對此，我國相關(guān)部門和企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大對液氮泵車的研究和開發(fā)，加大該方面的投入，只有這樣，才能夠滿足當(dāng)前人民日益增長的能源需求，才能真正的突破國外公司的壟斷，進而實現(xiàn)自我的發(fā)展。

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