第一部分 壓裂作業設備

進行水力壓裂，需要整套的壓裂設備。壓裂設備主要包括壓裂車（或壓裂泵機組）、混砂車、運砂車、供液罐（或儲罐車）、管匯車（或高低壓管匯）、儀表車及井口附件等。

作業時，混砂車自供液罐吸入液體，由運砂車輸入砂子，混合攪拌后，送到壓裂車壓裂泵吸入口，壓裂泵將混合液升壓后，由井口注入井底，對油層進行壓裂。此外，還配有平衡車、儀表車、消防車以及作業機等。平衡車用來平衡上封隔器的壓力。作業機用來進行必要的起升作業等。

壓裂機組控制方式：

01 混砂車

壓裂液與支撐劑配比混合器稱為混砂車，混砂車的主要設備是攪拌器。其主要的功能是將所有預先配制好的壓裂液、交聯劑和支撐劑，以預期的比例和速率均勻混合，特殊施工時也可在此按比例加入特殊添加劑。混砂車同時向所有的壓裂車供給混砂液進行增壓，并注入到井筒。

混砂車的組成：

混砂車的作用：

一是把支撐劑與壓裂液充分混合；

二是為泵車提供充足的液體。

02 壓裂泵車

在水力壓裂施工中，壓裂車用于向井內注入高壓、大排量壓裂液，是壓開油層的關鍵設備。其主要由運載汽車、動力機、傳動系統和壓裂泵（一般為往復式柱塞泵）四大部分組成。

壓裂泵車的組成：

壓裂泵車的作用：

一是泵送液體，
二是使液體升壓。

對壓裂車的基本要求是：壓力高，排量大，有較大的變化范圍，工作可靠，能保證連續穩定運轉；有較強的耐腐蝕、耐磨性；越野性能好。

03 儀表車

儀表車是整套機組的控制中心。她由控制系統、數據采集系統、顯示分析系統和電源系統組成。

儀表車具有8個壓裂車控制單元、計算機顯示和分析單元、混砂車數據采集單元、系統供電系統及空調等四大部分。

儀表車的作用：

一是控制泵車和混砂車的運行參數，

二是適時記錄及監測分析施工參數。

04 管匯車

管匯車是配合壓裂機組作業的一種輔助設備。整機分為底盤車、高壓管匯、低壓管匯、備用高壓管匯、隨車吊五個部分。該車車臺本身不配動力系統，隨車液壓吊的液壓油泵的動力是通過取力機構從底盤車取力的高壓管匯。

當需要幾臺主壓裂車同時進行壓裂施工時，管匯將每臺主壓裂車和混砂車連接起來，她平時是安裝在車上，現場放置在泵入裝置之間。在車上部裝有入口管匯，接到混砂車，使壓裂液進入泵入裝置。在她下部是高壓出口管匯，她將泵和井口施工管線相連。泵入裝置接到她的入口和出口。

05 輸砂設備

輸砂設備以最簡單的方式將支撐劑輸送到攪拌器。小型壓裂施工可能只需要一臺或幾臺運砂車，將其停放在混砂車輸砂絞輪漏斗的上方，以手工控制一個滑門開關的大小來改變其卸砂速率，靠重力將支撐劑供給輸砂絞輪。通常每臺運砂車能容納 10m3的支撐劑。

大型壓裂施工則需要以高速率輸送大量的支撐劑，為滿足這種高要求，現場使用砂漏斗，她們的容量為 45～55m3，根據需要還可將兩個砂漏斗疊加起來。用吊車將袋裝支撐劑吊起來，倒入漏斗內，依底部滑門開關大小來改變其供砂流速。

第二部分 壓裂所用材料

包括壓裂液和支撐劑兩部分。

壓裂液的主要作用一是造縫，二是攜砂。

支撐劑的作用是支撐裂縫，增加裂縫的導流能力。目前常用的支撐劑有石英砂和陶粒。

01 壓裂液

水力壓裂工藝中使用的液體，統稱壓裂液。

壓裂液按不同施工階段起著不同的作用，分為前置液、攜砂液和頂替液。

壓裂液按配制材料化學性質和壓裂液體最終性質的不同而分類命名，包括：水基壓裂液、油基壓裂液、乳化壓裂液、泡沫壓裂液、醇基壓裂液、表面活性劑膠束壓裂液和濃縮壓裂液等。

水基壓裂液是以水為分散介質，添加各種處理劑，特別是水溶性聚合物，形成具有壓裂工藝所需的較強綜合性能的工作液。

泡沫壓裂液是一種液包氣乳化液，她具有黏度高、攜砂能力強的特點，可以由含表面活性劑的水、稠化水、交聯凍膠等作為液相，N2或CO2作為氣相。

油基壓裂液是以油為溶劑或分散介質，加入各種添加劑形成的壓裂液。

乳化壓裂液水相由植物膠稠化劑和含有表面活性劑的淡水或鹽水配制而成，油相可以是原油或柴油。根據表面活性劑即乳化劑性質不同，可以形成水包油（O/W）或油包水（W/O）兩種類型的壓裂液。

水基凍膠壓裂液用交聯劑將溶于水的稠化劑高分子進行不完全交聯，使具有線形結構的高分子水溶液變成線形和網狀體型結構混存的高分子水凍膠，作用是提高水溶液黏度、降低液體濾失、懸浮和攜帶支撐劑。

02 支撐劑

支撐劑指用來支撐已壓開的裂縫，使裂縫不再重新閉合，并使裂縫具有較高導流能力的固體顆粒。為了適應各種不同地層以及不同井深壓裂的需要，人們開發了許多種類的支撐劑，大致可分為天然和人造兩大類。天然支撐劑是以石英砂為代表，人造支撐劑是以陶粒為代表。支撐劑性能主要包括物理性能和導流能力兩方面。

支撐劑的作用是：在裂縫中沉積排列后支撐裂縫; 增大孔隙度，提高滲透率，使裂縫具有較高的導流能力；擴大油流通道，減少流體的流動阻力，達到增產目的。壓裂效果好壞、施工的成敗與選擇支撐劑有關。因此，掌握支撐劑性能，并能合理選用是一項重要工作。

支撐劑的粒徑范圍可分為 0.45～0.224mm、0.9～0.45mm 和1.25 ～0.9mm 三種不同的規格。粒徑在公稱粒徑范圍內的樣品質量，不應低于樣品總質量的 90%；粒徑小于粒徑范圍下限（0.224，0.45，0.9mm）的樣品質量，不應超過樣品總質量的2% ；粒徑大于頂篩的支撐劑樣品質量，不應超過樣品總質量的 0.1%。

支撐劑的球度與圓度；天然石英砂的球度、圓度應大于0.6；人造陶粒的球度，圓度應大于 0.8。

支撐劑的酸溶解度；天然石英砂和人造支撐劑的酸溶解度值采用同一規定，見表1。

支撐劑的濁度：支撐劑濁度值不應高于 100NTU 或 100 度。

支撐劑抗破碎能力：石英砂支撐劑抗破碎能力相應的粒徑范圍，規定閉合壓力與破碎率指標見表2；陶粒支撐劑的抗破碎能力見表3。