液氮泵車技術國內外現狀發展綜述

吳明棟

摘要：一直以來，能源都是世界經濟發展的重要支柱，因此能源的開采也受到了全球各國政府和人民的高度關注。而在油氣資源開發的過程當中，液氮壓裂技術是其中最常見的技術之一，該項技術對油氣資源開采效率和開采安全性方面有著重要的影響。在該技術的應用過程中，液氮泵車是其中最常見的一種液氮作業設備，因此液氮作業技術的應用對整個能源生產體系也有著巨大的影響。基于此，本文圍繞著液氮作業展開論述，對液氮作業技術國內外發展現狀進行深入分析，以供相關人員參考，進而推動我國社會經濟的穩步發展。

關鍵詞：液氮泵車;技術;國內外;發展現狀;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，氮氣壓裂技術是其中應用最為廣泛的一種技術，在該種技術的應用過程中，液氮泵車是其中最關鍵的設備，該設備廣泛的應用于石油、煤層氣、頁巖氣等開采過程當中，并且液氮泵車也常與壓裂泵車、二氧化碳泵車等共同作業，主要目的是向井內注入大量高壓壓裂流體，改善流體比重、穩定攜帶支撐劑、增加返排能力、降低地層污染等優勢，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過程中所使用的液氮泵車主要都是由國外引進的產品，而液氮泵車技術較為復雜，我國廠商目前并沒有能力進行規模化生產。但由于國外液氮泵車產品價格較高，供貨周期較長，對我國能源開采已經產生了巨大的影響，因此我國相關部門和企業應當加大對液氮泵車的研究力度，不斷的進行科學研發，爭取早日突破國外對我國能源開采的限制，從而實現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。目前國內能源行業主要用的是直燃式液氮泵車，但由于能源開采行業的不斷發展，壓裂工藝技術的不斷進步，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，其中容易出現爆炸等安全隱患。因此隨著時代的不斷發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油氣開采行業的追捧。對此，如今國內相關企業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當中，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的逐步成熟，直燃式液氮泵車也逐步被能源市場專業化使用。通常情況下，熱回收式液氮泵車主要由牽引卡車、動力驅動系統、用于儲存液氮的儲罐、高壓柱塞泵、液氮蒸發器及相關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場有可燃氣體的現場作業、儲存、將低壓液氮通過增壓裝置轉換為高壓氮氣，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成為了當前國內外主要應用的設備，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中的液氮輸送至高壓柱塞泵當中，而高壓柱塞泵通過發動機與傳動裝置的帶動將液氮打入到液氮蒸發器當中，之后液氮經過蒸發器后形成氣態氮，而后進入到高壓管路直至匯聚到井筒當中，以此來完成氮氣壓裂施工。

1.3液氮泵車的作用和應用范圍

液氮泵車是一種液氮作業應用的專一型設備，該種設備能夠將儲罐當中的液氮通過泵注設備等相關裝置將液氮轉換為高壓、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用，其中主要應用的工藝有氮氣壓裂工藝、氮氣驅替、氮氣排液、管線輸送、管線測試、管線清洗、置換等。

二、液氮泵車國內外技術現狀

在能源開采行業當中氮氣壓裂技術是其中最常見，也是應用最安全的一種。而在該種技術的應用過程中液氮泵車是其中最關鍵的設備，由于該設備的技術含量較高，相比較國外發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用依舊沒有普及，這嚴重的影響著我國能源開采行業的發展，這對于我國經濟的增長有著惡劣的影響。

隨著我國經濟的不斷發展，國內各行業領域對于能源的需求量也越來越多，這也對能源開采企業提出了新的要求，這也意味著液氮泵車在我國市場當中有著巨大的潛力，對此相關部門和企業應當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的扼制。與國內相比，國外液氮泵車的研制已經經過了漫長的發展時期，該種設備的制造過程也已經形成了一套完善系統。在液氮泵車的設計制造過程中，液氮泵是其中最關鍵的一個部件，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。目前隨著科學技術的不斷發展，我國在液氮泵車設備的研發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出用于石油、天然氣開采的液氮泵車，但其相比較國外設備，依舊存在著一定的差距。除此之外，國內所生產的液氮泵車所使用的關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，這也使國內液氮泵車制造企業在國際上并沒有競爭優勢。目前，我國政府部門已經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科研項目來進行液氮泵車的研制，希望國產高精尖液氮泵車能夠早一天到來。

三、結語

相比較國外，我國在液氮泵車的研制方面依舊處于初步發展階段，雖然目前已經取得了巨大的進步，但相比較發達國家其中依舊存在著一些差距。在國內液氮泵車的生產過程中，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的缺失也讓歐美發達國家扼制住我國能源開采行業的咽喉。對此，我國相關部門和企業應當加大對液氮泵車的研究和開發，加大該方面的投入，只有這樣，才能夠滿足當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，進而實現自我的發展。

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