液氮泵车技术国内外现状发展综述

吴明栋

摘要：一直以来，能源都是世界经济发展的重要支柱，因此能源的开采也受到了全球各国政府和人民的高度关注。而在油气资源开发的过程当中，液氮压裂技术是其中最常见的技术之一，该项技术对油气资源开采效率和开采安全性方面有着重要的影响。在该技术的应用过程中，液氮泵车是其中最常见的一种液氮作业设备，因此液氮作业技术的应用对整个能源生产体系也有着巨大的影响。基于此，本文围绕着液氮作业展开论述，对液氮作业技术国内外发展现状进行深入分析，以供相关人员参考，进而推动我国社会经济的稳步发展。

关键词：液氮泵车;技术;国内外;发展现状;措施建议

引言

在气井、油井的开采过程中，氮气在其中有著重要的作用，合理的氮气使用能够更加安全、高效、快捷、省时的完成开采。而在实际的油气藏开采过程中，氮气压裂技术是其中应用最为广泛的一种技术，在该种技术的应用过程中，液氮泵车是其中最关键的设备，该设备广泛的应用于石油、煤层气、页岩气等开采过程当中，并且液氮泵车也常与压裂泵车、二氧化碳泵车等共同作业，主要目的是向井内注入大量高压压裂流体，改善流体比重、稳定携带支撑剂、增加返排能力、降低地层污染等优势，从而压开地层，使其中的油气从裂缝中流出。就目前来看，我国在石油和天然气开发过程中所使用的液氮泵车主要都是由国外引进的产品，而液氮泵车技术较为复杂，我国厂商目前并没有能力进行规模化生产。但由于国外液氮泵车产品价格较高，供货周期较长，对我国能源开采已经产生了巨大的影响，因此我国相关部门和企业应当加大对液氮泵车的研究力度，不断的进行科学研发，争取早日突破国外对我国能源开采的限制，从而实现我国综合国力的提升。

一、液氮泵车

1.1液氮泵车概述

就目前能源开采行业而言，其中常用的液氮泵车主要由直燃式液氮泵车和热回收式液氮泵车两种。目前国内能源行业主要用的是直燃式液氮泵车，但由于能源开采行业的不断发展，压裂工艺技术的不断进步，对其开采过程的安全性要求也越来越高，对于一些含有较高量的油气井而言，直燃式液氮泵车由于需要加热，其中容易出现爆炸等安全隐患。因此随着时代的不断发展直燃式液氮泵车也逐步不能满足我国油气开采的需求，而消除明火的加热方式也更加受到国内油气开采行业的追捧。对此，如今国内相关企业新购置的液氮泵车逐步热衷于热回收式液氮泵车，而且在国际天然气开采行业当中，直燃式液氮泵车也被排除在外，随着热回收式液氮泵车技术的逐步成熟，直燃式液氮泵车也逐步被能源市场专业化使用。通常情况下，热回收式液氮泵车主要由牵引卡车、动力驱动系统、用于储存液氮的储罐、高压柱塞泵、液氮蒸发器及相关控制装置和仪器仪表等组成，该种泵车的主要作用是用于现场有可燃气体的现场作业、储存、将低压液氮通过增压装置转换为高压氮气，并且通过管道将高压液氮注入到管道及开采井中，直燃式液氮泵车的主要特点是高压、大排量、低温。

1.2液氮泵车的工作原理

由于直燃式液氮泵车已经成为了当前国内外主要应用的设备，本文便以该种泵车为主，分析其工作原理。

在直燃式液氮泵车工作过程中，灌注泵首先将储存在液氮储罐当中的液氮输送至高压柱塞泵当中，而高压柱塞泵通过发动机与传动装置的带动将液氮打入到液氮蒸发器当中，之后液氮经过蒸发器后形成气态氮，而后进入到高压管路直至汇聚到井筒当中，以此来完成氮气压裂施工。

1.3液氮泵车的作用和应用范围

液氮泵车是一种液氮作业应用的专一型设备，该种设备能够将储罐当中的液氮通过泵注设备等相关装置将液氮转换为高压、具有一定温度的气体，而该种气体能够满足油气开采过程中的工艺需求。就目前而言，液氮泵车在石油、天然气的开采过程中具有的广泛的应用，其中主要应用的工艺有氮气压裂工艺、氮气驱替、氮气排液、管线输送、管线测试、管线清洗、置换等。

二、液氮泵车国内外技术现状

在能源开采行业当中氮气压裂技术是其中最常见，也是应用最安全的一种。而在该种技术的应用过程中液氮泵车是其中最关键的设备，由于该设备的技术含量较高，相比较国外发达国家我国目前处于初步研究阶段，因此液氮泵车在我国油气田开采的过程中应用依旧没有普及，这严重的影响着我国能源开采行业的发展，这对于我国经济的增长有着恶劣的影响。

随着我国经济的不断发展，国内各行业领域对于能源的需求量也越来越多，这也对能源开采企业提出了新的要求，这也意味着液氮泵车在我国市场当中有着巨大的潜力，对此相关部门和企业应当加大力度对液氮泵车进行研究，以此来破除英、美等国对我国能源开采行业的扼制。与国内相比，国外液氮泵车的研制已经经过了漫长的发展时期，该种设备的制造过程也已经形成了一套完善系统。在液氮泵车的设计制造过程中，液氮泵是其中最关键的一个部件，在国外的ACD公司、Hydra Rig公司、AIRC0公司中均有该种泵体的专利，而我国在该方面却依旧处于空白。目前随着科学技术的不断发展，我国在液氮泵车设备的研发方面也取得了不小的成绩，但相比较国外依旧存在着些许不足。从20世纪80年代美国的液氮泵车被我国引进后，先后有多家机械厂开展了液氮泵车的试制，但在实际的试制过程中“高压低温”的问题难以得到有效的解决，随着时间的推移，我国也仅有两家公司可以生产出用于石油、天然气开采的液氮泵车，但其相比较国外设备，依旧存在着一定的差距。除此之外，国内所生产的液氮泵车所使用的关键零件主要以进口为主，自主化程度较低，并且没有掌握到液氮泵车的核心技术，这也使国内液氮泵车制造企业在国际上并没有竞争优势。目前，我国政府部门已经认识到液氮泵车制造方面所存在的不足，并且也逐步开展了相关科研项目来进行液氮泵车的研制，希望国产高精尖液氮泵车能够早一天到来。

三、结语

相比较国外，我国在液氮泵车的研制方面依旧处于初步发展阶段，虽然目前已经取得了巨大的进步，但相比较发达国家其中依旧存在着一些差距。在国内液氮泵车的生产过程中，核心部件依旧需要通过进口的方式来满足，这不仅极大的提高了液氮泵车的生产成本，而且很多部件交货周期较长，可以说液氮泵车核心技术的缺失也让欧美发达国家扼制住我国能源开采行业的咽喉。对此，我国相关部门和企业应当加大对液氮泵车的研究和开发，加大该方面的投入，只有这样，才能够满足当前人民日益增长的能源需求，才能真正的突破国外公司的垄断，进而实现自我的发展。

参考文献：

[1] 王显彬，宋祎平. 液氮泵车液压系统设计与研究[J]. 龙岩学院学报，2021，39（5）：73-77.

[2] 曹秀义，胡立俊. 840K液氮泵车技术性能评价[J]. 广东化工，2016，43（19）：164-165，171.

[3] 蒋涛，方福君，罗彬. 进口液氮泵车液马达国产化改造[J]. 化工管理，2018（28）：154-155，159.