[發明專利]一種頁巖氣全電動自動化壓裂作業設備及方法

在審

• 申請號: 202110951921.6
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113404478A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 王江陽;馬雙富;趙橋;練國春;趙崇勝
• 申請（專利權）人: 四川宏華電氣有限責任公司
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明公開了一種頁巖氣全電動自動化壓裂作業設備及方法，其中：35kV高壓房從電網接入35kV高壓電源；10kV高壓房通過高壓電纜與35kV高壓房連接；電動壓裂泵從變頻電源房接入電源；儲液罐分為清水儲液罐和混配液儲液罐，電動供液橇吸入口連接水源；清水儲液罐與電動混配橇管道連接；混配液儲液罐與電動混砂橇管道連接；電動混砂橇連接混配液儲液罐和儲砂罐；電動混砂橇與高低壓管匯橇管道連接，電動壓裂泵與高低壓管匯橇管道連接。本發明通過實施頁巖氣全電動自動化壓裂與原有作業模式相比，減少了井場占地面積；設備自動化程度高，減少設備操作人員。

技術領域

本發明涉及壓裂作業領域，尤其涉及一種頁巖氣全電動自動化壓裂作業設備及方法。

背景技術

目前,壓裂作業主要依靠施工指揮人員對設備操作人員進行指令指揮來完成對壓裂作業設備的操作，存在溝通效率低，作業人員多，中間環節多，易發誤操作等問題，整體壓裂作業過程屬于經驗控制階段。

自動化壓裂作業是基于壓裂配套設備自動化，壓裂作業信息實時監測的一套用于提高壓裂作業效率，降低作業人員數量的閉環自動化控制系統。

壓裂施工主要的步驟包括射孔、測試壓裂、循環、試壓、試擠、前置液、攜砂液、頂替液、測壓降，各階段涉及的設備與控制目標均不相同，需要按階段分別探討控制方法。射孔階段涉及的設備有井口閥門，泵送管匯出口閥門，泵橇閥門，壓裂泵，供液橇，儲水罐等。

在申請號為CN201610458683.4的發明專利申請文件匯總提出了一種海洋油氣壓裂作業信息交互系統，該系統由壓裂作業儀表橇、海洋油氣壓裂作業信息集成裝置和船舶信息中心；船舶信息中心為遠程監控壓裂作業現作業的監控中心，負責全船各系統設備狀態的監測、海洋環境信息的監測以及下達指導壓裂作業的命令；壓裂作業儀表橇實現對壓裂作業現場數據的實時采集，通過串口將數據發送到海洋油氣壓裂作業信息集成裝置；海洋油氣壓裂作業信息集成裝置通過網絡通信機制與船舶信息中心進行信息的雙向交互；海洋油氣壓裂作業信息集成裝置設置虛擬局域網，完成裝置內部信息傳輸的隔離。該發明能夠解決現有的海洋油氣壓裂作業傳輸距離近、自動化程度低、不易于遠程監測控制等問題。但該種設備主要針對海洋油氣壓裂作業，并不能解決現在頁巖氣壓裂作業的應用問題，該設備存在能耗高、噪音大、占地面積大、污染物排放高，長期運維成本高等問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中頁巖氣壓裂作業多采用柴油壓裂機組作業主要的泵注加壓設備，該設備存在能耗高、噪音大、占地面積大、污染物排放高，長期運維成本高等問題，提供一種頁巖氣全電動自動化壓裂作業設備及方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種頁巖氣全電動自動化壓裂作業設備，包括：35kV高壓房、10kV高壓房、變頻電源房、電動壓裂泵、儀表橇、電動混砂橇、電動混配橇、電動供液橇、儲砂罐、自動輸砂設備、儲液罐、儲酸罐及高低壓管匯橇；其中：

所述35kV高壓房從電網接入35kV高壓電源，將電源變換為10kV電源；所述10kV高壓房通過高壓電纜與35kV高壓房連接，饋出多路10 kV電源，同時將10kV電源變換為400V；所述10kV高壓房分別與變頻電源房、電動混砂橇、儀表橇、電動混配橇、儲砂罐、儲液罐、儲酸罐和電動供液橇電氣連接；所述電動壓裂泵從變頻電源房接入電源，用于將電能轉化為壓裂液動能，將壓裂液通過管匯注入井下，壓裂地層；

所述儲液罐分為清水儲液罐和混配液儲液罐，所述電動供液橇吸入口連接水源，所述清水儲液罐進液口與電動供液橇輸出端口管道連接；所述清水儲液罐與電動混配橇管道連接；所述電動混配橇將粉劑、添加劑和清水溶解混合，制備壓裂液并通過排出離心泵將其注入混配液儲液罐；所述混配液儲液罐與電動混砂橇管道連接；所述自動輸砂設備將支撐劑輸送至儲砂罐；所述電動混砂橇接入混配液儲液罐中混配好的壓裂液和儲砂罐中的支撐劑，將壓裂液和支撐劑進行混合；所述電動混砂橇與高低壓管匯橇管道連接，所述電動壓裂泵與高低壓管匯橇管道連接。