[實用新型]用于頁巖氣開采的中壓變頻系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320038659.7
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN203039639U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙崇勝;王江陽;程明皓;韓淳
• 申請（專利權(quán)）人: 成都宏天電傳工程有限公司
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P27/06
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種中壓變頻系統(tǒng)，特別涉及一種用于頁巖氣開采的中壓變頻系統(tǒng)。

背景技術(shù)

頁巖氣是保留在生油巖層中的天然氣，是“非常規(guī)天然氣”的一種，與“煤層氣”、“致密氣”同屬一類。作為新興的能源學(xué)科的一種，頁巖氣研究和發(fā)展起來并非易事。受勘探開發(fā)理論和技術(shù)上的瓶頸制約，目前，國際上除了美國對頁巖氣大量商業(yè)化開發(fā)利用外，其他國家仍處于研究開發(fā)階段。隨著勘探開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，非常規(guī)天然氣將成為未來我國重要的低碳資源。

頁巖氣是充填于頁巖裂隙、微細(xì)孔隙及層面內(nèi)的天然氣，其儲層的滲透率低、氣流的阻力比傳統(tǒng)天然氣大得多，從而難以開采。開采頁巖氣層需要采取某種增產(chǎn)措施和特殊的鉆井與完井方法，目前多采用水平井或斜井開采，斜井鉆進(jìn)是開發(fā)透鏡狀氣藏可選擇的最佳方法，水平井將成為開發(fā)邊緣海相和海相席狀砂巖最佳方法。

頁巖氣勘探方法有地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)勘探、鉆井等方法，采用多學(xué)科綜合勘探是頁巖氣勘探發(fā)展方向。由于頁巖氣藏的自身特性，頁巖氣只有在某些特定條件下才能被開采出來。巖石內(nèi)必須具備足夠的通道以使天然氣流入井筒。在頁巖中，氣源巖中裂縫引起的滲透性在一定程度上可以補(bǔ)償基質(zhì)的低滲透率。因此，將頁巖作為開采目標(biāo)的作業(yè)者應(yīng)事先考慮系統(tǒng)滲透率，即包含頁巖基質(zhì)和天然裂縫的綜合滲透率。為了更好地利用儲層中的天然裂縫，并且使井筒穿越更多儲層，越來越多的作業(yè)者都在應(yīng)用水平鉆井技術(shù)。該技術(shù)在石油工業(yè)中并不是一項新技術(shù)，但它對提高頁巖氣開發(fā)成功率卻有著重大的意義。從水平井中獲得的最終采收率是直井的3倍，而費用只相當(dāng)于直井的2倍。

頁巖氣相對于常規(guī)油氣開發(fā)對技術(shù)的要求更高，這主要是由頁巖氣成藏特點決定的。水平井同步壓裂和分段壓裂技術(shù)的廣泛運用，使原本低產(chǎn)或無氣流的頁巖氣井獲得工業(yè)價值成為可能，近年來水平井在北美地區(qū)新井中所占比例逐年上升，水平部分長度也在不斷增加。與傳統(tǒng)垂直井不同，頁巖氣水平井需要8～20臺壓裂車同時作業(yè)，隨著單階段長度的增加，單井所需的壓裂階段不斷增加。2010年已開始試驗30階段甚至更高的階段壓裂，相應(yīng)的單井壓裂所需的工作時間越來越長。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)，提供一種電機(jī)直接驅(qū)動壓裂泵代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械傳動路線，提高機(jī)組的工作效率，減小機(jī)組的體積與重量，降低制造成本；并使用DTC直接轉(zhuǎn)矩控制交流變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等參數(shù)，轉(zhuǎn)速和扭矩的控制精度高，能快速、準(zhǔn)確且穩(wěn)定的實現(xiàn)過程控制，能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和診斷的用于頁巖氣開采的中壓變頻系統(tǒng)。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：用于頁巖氣開采的中壓變頻系統(tǒng)，它包括電控房、ABB中壓變頻系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、壓裂泵、用戶操作系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，所述的電機(jī)系統(tǒng)包括交流變頻電機(jī)、軟啟動器、傳感器和冷卻系統(tǒng)，軟啟動器、傳感器和冷卻系統(tǒng)分別與交流變頻電機(jī)相連；

電控房的電壓輸出與ABB中壓變頻系統(tǒng)相連，ABB中壓變頻系統(tǒng)的輸出與交流變頻電機(jī)連接，交流變頻電機(jī)直接驅(qū)動壓裂泵，傳感器的數(shù)據(jù)輸出與PLC控制系統(tǒng)相連，PLC控制系統(tǒng)還分別與ABB中壓變頻系統(tǒng)、軟啟動器和用戶操作系統(tǒng)連接，PLC控制系統(tǒng)還通過通訊網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相連。

ABB中壓變頻系統(tǒng)包括ABB?ACS1000變頻器，使用DTC直接轉(zhuǎn)矩控制控制交流變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。

冷卻系統(tǒng)包括空調(diào)及其控制器和水冷裝置，水冷裝置采用循環(huán)水冷卻。?

交流變頻電機(jī)為雙軸伸直驅(qū)變頻調(diào)速異步鼠籠式電機(jī)。

壓裂泵為6000HP的五缸壓裂泵。

本實用新型的優(yōu)點在于：

1、電機(jī)直接驅(qū)動壓裂泵代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓裂泵組柴油機(jī)＋液力變速箱的機(jī)械傳動路線，提高機(jī)組的工作效率，減小機(jī)組的體積與重量，降低制造成本，還可以在此基礎(chǔ)上開發(fā)研究直驅(qū)五缸泥漿泵、直驅(qū)頂驅(qū)等設(shè)備。

2、選用ABB?ACS1000變頻器，使用DTC直接轉(zhuǎn)矩控制交流變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等參數(shù)，轉(zhuǎn)速和扭矩的控制精度高，能快速、準(zhǔn)確且穩(wěn)定的實現(xiàn)過程控制，實現(xiàn)壓裂作業(yè)穩(wěn)定，機(jī)械磨損最小。

3、采用水冷結(jié)合風(fēng)冷的冷卻方法，散熱快，水冷裝置采用循環(huán)水冷卻方式，提高水的重復(fù)利用率，減少環(huán)境污染。

4、友好的用戶操作系統(tǒng)，還能將PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和診斷功能。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的變頻器的主電路連接圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步本實用新型的技術(shù)方案，但本實用新型所保護(hù)的內(nèi)容不局限于以下所述。