[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于頁巖氣開采的壓裂泵扭矩異常自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110282131.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN113153722B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余俊勇;董方正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川宏華電氣有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F04B51/00
• 分類號(hào): F04B51/00;F04B49/06;E21B43/26
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 詹權(quán)松

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于頁巖氣開采的壓裂泵扭矩異常自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，通過壓裂泵變頻器采集并輸出壓裂泵扭矩實(shí)際值，通過壓裂泵傳感器采集壓裂泵泵壓和壓裂泵液缸參數(shù)，計(jì)算出理論扭矩值，判斷壓裂泵扭矩實(shí)際值和理論值的偏差是否超過扭矩波動(dòng)范圍進(jìn)而觸發(fā)扭矩異常檢測(cè)算法單元工作，若超過，則判斷偏差是否滿足算法檢測(cè)的條件，進(jìn)而控制報(bào)警器的響應(yīng)和上位機(jī)的輸出異常信息。本發(fā)明旨在解決設(shè)備在運(yùn)行異常時(shí)通過蜂鳴器和上位機(jī)能及時(shí)提醒操作人員進(jìn)行處理，有效的解決了操作人員耗費(fèi)精力關(guān)注壓裂泵扭矩異常波動(dòng)的問題，同時(shí)減少了設(shè)備損失的情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到頁巖氣壓裂施工作業(yè)裝備領(lǐng)域，特別涉及到一種應(yīng)用于頁巖氣開采的壓裂泵扭矩異常檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在非常規(guī)油氣田開發(fā)中，壓裂作業(yè)的規(guī)模越來越大，每個(gè)平臺(tái)上配置的壓裂泵數(shù)量在十套至二十套不等，操作人員需要耗費(fèi)大量精力去關(guān)注各個(gè)設(shè)備參數(shù)是否出現(xiàn)異常，其中扭矩異常對(duì)于壓裂泵運(yùn)行至關(guān)重要，出現(xiàn)扭矩異常波動(dòng)需要操作人員在十幾秒內(nèi)采取降排量或者停泵的措施，否則將有可能間接導(dǎo)致液缸損壞，進(jìn)而造成較大的設(shè)備損失，甚至耗費(fèi)幾個(gè)小時(shí)時(shí)間去更換新液缸，增加現(xiàn)場(chǎng)人員的工作量。目前，國內(nèi)外對(duì)于壓裂泵扭矩的監(jiān)測(cè)通常采用觀察扭矩實(shí)時(shí)曲線的方式，此方式要求操作人員在施工過程中一直緊盯曲線變化，耗費(fèi)操作人員大量精力。因設(shè)備穩(wěn)定性的提升，扭矩異常波動(dòng)的情況偶爾出現(xiàn)，并且目前國內(nèi)外壓裂作業(yè)時(shí)間長，單段施工作業(yè)的時(shí)間有時(shí)達(dá)到六七小時(shí)，在這樣的工作條件下，通常操作人員不會(huì)持續(xù)關(guān)注設(shè)備參數(shù)運(yùn)行情況，只是偶爾查看設(shè)備參數(shù)是否異常或者在設(shè)備出現(xiàn)刺漏才會(huì)關(guān)注到參數(shù)的異常，最終可能因采取措施不及時(shí)而導(dǎo)致液缸出現(xiàn)損壞。因此如何降低操作人員耗費(fèi)過多的精力去關(guān)注壓裂泵扭矩異常波動(dòng)的情況，以及如何在設(shè)備運(yùn)行異常時(shí)及時(shí)處理減少損失是一個(gè)亟待解決的問題。

上述內(nèi)容僅用于輔助理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不代表承認(rèn)上述內(nèi)容是現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，在于提供一種應(yīng)用于頁巖氣開采的壓裂泵扭矩異常檢測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)壓裂泵理論扭矩值與實(shí)際扭矩值的偏差與扭矩波動(dòng)范圍進(jìn)行比較，進(jìn)而觸發(fā)扭矩異常檢測(cè)算法單元工作，若偏差滿足算法檢測(cè)的條件，則輸出異常信息并報(bào)警。根據(jù)算法檢測(cè)的結(jié)果判斷壓裂泵液力端扭矩實(shí)際值波動(dòng)異常情況，并判斷出扭矩波動(dòng)異常且需要立即停泵的工況。本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中人員工作強(qiáng)度和設(shè)備異常處理效率的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于頁巖氣開采的壓裂泵扭矩異常檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述壓裂泵扭矩異常檢測(cè)系統(tǒng)包括：PLC控制器、泵壓采集設(shè)備、壓裂泵變頻器和扭矩異常檢測(cè)算法單元；其中：

所述泵壓采集設(shè)備連接所述PLC控制器，采集壓裂泵泵壓和壓裂泵液缸參數(shù)傳輸至所述PLC控制器，并計(jì)算出壓裂泵理論扭矩值；

所述壓裂泵變頻器連接所述PLC控制器，讀取壓裂泵的實(shí)際扭矩值并傳輸至PLC控制器；

所述PLC控制器分別連接泵壓采集設(shè)備、壓裂泵變頻器和扭矩異常檢測(cè)算法單元，接收泵壓采集設(shè)備傳輸?shù)膲毫驯帽脡汉蛪毫驯靡焊讌?shù)、壓裂泵變頻器傳輸?shù)膶?shí)際扭矩值，根據(jù)壓裂泵泵壓理論扭矩值計(jì)算公式得到壓裂泵理論扭矩值，所述PLC控制器計(jì)算出理論扭矩值和實(shí)際扭矩值的偏差進(jìn)而觸發(fā)扭矩異常檢測(cè)算法單元工作；

所述扭矩異常檢測(cè)算法單元連接PLC控制器，用于判斷理論扭矩值和實(shí)際扭矩值的偏差是否大于扭矩波動(dòng)范圍，若大于，則判斷偏差是否滿足算法檢測(cè)的條件，若滿足則輸出異常信息并報(bào)警。

優(yōu)選的，所述泵壓采集設(shè)備連接所述PLC控制器，通過泵壓傳感器采集壓裂泵泵壓和壓裂泵液缸參數(shù)并傳輸?shù)絇LC控制器計(jì)算得到理論扭矩值。

優(yōu)選的，所述壓裂泵變頻器連接所述PLC控制器，采集壓裂泵扭矩實(shí)際值，并傳輸?shù)絇LC控制器，通過PLC控制器對(duì)壓裂泵變頻器進(jìn)行讀寫，得到壓裂泵實(shí)際扭矩值，并對(duì)壓裂泵給定轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。