[發明專利]具有抑制由變頻驅動器引起的諧波的電路的液力壓裂系統

在審

• 申請號: 201980094114.8
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN113597500A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 達利亞·埃爾塔維;阿爾溫德·斯里拉曼;林恩·惠特克拉夫特
• 申請（專利權）人: 西門子能源美國公司
• 主分類號: E21B41/00
• 分類號: E21B41/00;F02C6/00;F02C6/14;E21B43/26
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王艷江;嚴小艷

提供了一種用于液力壓裂的系統。該系統可以包含移動式液力壓裂子系統，該移動式液力壓裂子系統包括電聯接至發電機(50)的變頻驅動器(VFD)(12)。電動馬達(14)由VFD(12)驅動。諧波抑制電路(16)配置為抑制由VFD(12)引起的諧波失真。液力泵(20)由馬達(14)驅動以輸送加壓壓裂流體。VFD(12)、諧波抑制電路(16)、馬達(14)和液力泵(20)可以布置在移動式平臺(24)上，使得這樣布置的子系統可以從一個物理位置運輸到另一物理位置。在某些公開的實施方式中，液力壓裂子系統可以配裝在移動式平臺(24)上，該移動式平臺(24)的尺寸和重量不受要求有許可證和/或由押運車陪同以在公共高速公路、比如在美國和/或加拿大的公共高速公路上行駛的法律或法規的約束。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2019年4月26日提交的美國臨時申請62/839,104的權益，該美國臨時申請通過參引并入本文。

背景技術

1.技術領域

所公開的實施方式總體上涉及液力壓裂領域，比如與石油和天然氣應用結合使用的液力壓裂領域，并且更特別地涉及液力壓裂系統，以及甚至更特別地涉及包括用以抑制由變頻驅動引起的諧波失真的電路的系統。

2.相關技術的描述

液力壓裂是用于促進油氣井的生產的過程。液力壓裂通常涉及將高壓流體混合物在高壓下泵送穿過井筒從而進入地質層組，高壓流體混合物可以包括顆粒物/支撐劑和可選的化學品。在高壓流體混合物進入層組時，該流體使層組破裂并產生裂縫。在流體壓力從井筒和層組中釋放時，裂紋或裂縫下陷，但通過流體混合物中攜帶的顆粒物/支撐劑至少部分地保持打開。使裂紋保持打開允許從層組中提取石油和天然氣。

某些已知的液力壓裂系統可以使用大型柴油發動機驅動式泵以對正被注入到井筒和層組中的流體混合物加壓。這些大型柴油發動機驅動式泵由于其尺寸和重量可能難以從一個地點運輸至另一地點，而且在可能不容易獲得鋪面道路和機動空間的偏遠且未開發的井場，至少同樣難以移動或定位。此外，這些大型柴油發動機驅動的泵需要大型燃料儲存罐，所述燃料儲存罐也必須運輸至井場。涉及柴油發動機驅動式泵的系統的另一缺點是柴油發動機的繁瑣的維護要求，這些維護要求通常涉及大約每300至400小時就進行重大維護操作，由此導致發動機大約每2至3周定期停機。此外，涉及柴油發動機驅動式泵的現有技術移動式系統的功率與重量比往往相對較低。

為了嘗試減少柴油發動機驅動的壓裂泵系統所涉及的一些困難，已經提出了某些電驅動的液力壓裂系統。對于涉及電動液力系統的方法的示例，請參閱國際公開WO 2018/071738 A1。

發明內容

一個公開的實施方式涉及一種用于液力壓裂的系統，該系統可以包含移動式液力壓裂子系統，該移動式液力壓裂子系統包括可以電聯接成接收來自發電機的交流電的變頻驅動器(VFD)。電動馬達由VFD電驅動。諧波抑制電路配置為抑制由VFD引起的諧波失真。液力泵由電動馬達驅動以輸送加壓壓裂流體。VFD、諧波抑制電路、電動馬達和液力泵可以布置在移動式平臺上，使得這樣布置的子系統可以從一個物理位置運輸至另一物理位置。

附圖說明

圖1圖示了所公開的系統的一種非限制性實施方式的框圖，該系統可以包含移動式液力壓裂子系統，該移動式液力壓裂子系統包括用以抑制比如可能由VFD產生的諧波失真的電路，并且該系統還可以包含動力產生子系統、移動式子系統或者其他子系統。

圖2圖示了可以在所公開的移動式液力壓裂子系統中使用的電路的一種非限制性示例的框圖，并且非限制性地，該電路可以包含聯接至呈線路電抗器以及其他濾波機制形式的諧波抑制電路的六脈沖VFD。

圖3圖示了可以可選地在所公開的移動式液力壓裂子系統中使用的其他電路的另一非限制性示例的框圖，并且該電路可以包含聯接至呈穩壓接地基準(VSGR)電路形式的諧波抑制電路的VFD。