浅谈压裂泵的发展前景及原理.pdf

浅谈压裂泵的发展前景及原理

摘要：石油被称为不可再生宝贵的资源，随着用油量的逐日加大，石油储量越来越少，

也显得越来越重要。石油是工业的血液，它决定着整个国家的发展水平，石油的开采量随着

全球经济的高速发展而日益加大。随着我国加砂压裂、酸化压裂工艺的不断强化和油气井深

度的不断增加，压裂泵愈来愈朝着大排量、高压力、大功率的方向发展。在油气勘探技术的

发展的同时，油气井分布也越来越广泛，并且，对压裂设备的移运性的要求会更高。因此，

压裂泵工况更加恶劣，为进一步提高压裂泵的使用寿命并对它进行结构改进和整体研究就具

有十分重要的意义。本文根据3000型压裂泵泵头的工作原理及设计要求，确定出其尺寸，

确定泵型及总体结构形式，确定液力端结构型式，然后用SolidWorks画出泵头三维模型，

用计算机辅助设计软件CAD画出重要零部件图，进行泵头和压裂泵泵阀箱的设计，然后对

压裂泵泵阀模型用Fluent软件进行分析，找出受力较大易受损部位。

关键词：压裂泵;液力端;阀箱;Fluent

随着我国加砂压裂、酸化压裂工艺的不断强化和油气井深度的不断增加，压裂泵愈来愈朝着

大排量、高压力、大功率的方向发展。在油气勘探技术的发展的同时，油气井分布也越来越

广泛，并且，对压裂设备的移运性的要求会更高。因此，压裂泵工况更加恶劣，为进一步提

高压裂泵的使用寿命并对它进行结构改进和整体研究就具有十分重要的意义。

一、国内压裂泵技术研究现状

由于我国的经济相对那些西方发达国家还有一定的差距，一般还处在模仿和在国外同类的产

品基础上改进的阶段和水平。同样，应用于油气开采方面的压裂工艺设备也和他们不可同日

而语，无论在设计上还是在制造上，和那些压裂技术先进的国家是没法比的，其中存在的这

种差距的关键问题是：（1）从目前情况来看，我国以自己的实力自行研制和使用的压裂设

备技术还不够成熟，压裂设备的功能还不够齐全;（2）在我国很多油气田生产线上使用的大

多压裂泵还属于小排量、压力上升慢的类型;（3）我国对压裂技术的研制水平还没有那么到

位，离引领世界潮流的压裂工艺研制技术还差很远;（4）大部分使用中的压裂设备都不能长

期承受其恶劣的工作环境和繁重的工作任务要求，长期磨损，使用寿命很短，况且大都是价

格昂贵的设备，短时间内大量设备损坏增加了成本，降低了生产效率;（5）我国虽然也存在

一些生产压裂工艺设备的企业，但是生产出的产品还没形成标准化，还满足不了互相性要求。

近年来，我国实行经济发展战略是西部大开发战略，同样，石油工业也随着西部大开发的发

展而向西部专业。由于，我国的油气储量的逐渐减小，并且随着国内车辆的大量使用，油气

的使用量在逐年大量增加，这些都迫切需要我国必须加快对输入特殊介质的压裂设备、沙漠

压裂设备、浅海滩涂压裂设备、深井压裂设备的研制速度。因此，我国必须投入大量的人力

物力来设计和生产出大功率、大排量、使用寿命长的压裂设备来适应经济的发展。由于，压

力泵属于压裂工艺中最重要的设备之一，它工作的环境一般都很恶劣，本身又是工作要求很

高，比如功率很大，并且，它的生产和研究过程很复杂，要求的技术很高，再加上我国对压

裂工艺设备的研制技术还不成熟，因此，我国生产压裂设备的厂家数量较少，主要集中在三

家工厂：兰州通用机器厂、江汉第四石油机械厂和成都般发特种车辆厂。与外国相比，我国

在零件设计加工方面也存在很多不足，缺乏竞争力。与工业发达国家相比，我国的三维CAD

技术在应用的深度和广度方面的差距也很大。我国现在的CAD技术的应用还基本上停留在

计算机辅助设计上，而且一般还是基于设计图纸上的。而且，我国对压裂设备的生产过程仍

采用钻.扩.铰的传统加工方式对泵头大直径深孔进行加工，泵头加工专用的工艺装备如刀具、

夹具和机床等的设计量也很少。

二、国内发展前景

我们国家的压裂设备市场目前的情况正处于高峰期，有持久不断的市场驱动力。2002年，

我国的大庆油田在全国首批采用压裂设备实施增加油气产量，也由此大庆油田的增产幅度高

达40%.60%。页岩气、天然气的开发、传统油田的增产等非常规气开发将成为以后几年里

我国最重要的增产油气产量的重要措施和动力之一。

我国的压裂、酸化等油气田大量使用的专用柱塞泵的设计和制造与国外的柱塞泵的设计水平

和制造数量及质量相比存在很大差距，造成这种差距的原因有很多，总结起来其中最重要的

是我国开发油气田的历史太短，对油气田专门使用的柱塞泵比如压裂泵等研究制造开始的时

间也晚，为了向世界先进的压裂技术