[發明專利]泵送系統、井場布局及用于泵送系統的控制方法

在審

• 申請號: 202210451262.4
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN114962203A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 仲躋風;呂亮;李守哲;王吉華;李心成;吳義朋
• 申請（專利權）人: 煙臺杰瑞石油裝備技術有限公司
• 主分類號: F04B17/03
• 分類號: F04B17/03;F04B49/06;F04B53/08;F04B53/18;E21B33/13;E21B43/26;F02B63/04;F02C6/00
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 陳桂香;姚鵬

本發明旨在提供一種包括能夠更高效和更靈活地供電的多電源系統的泵送系統。本發明提供了一種泵送系統，其包括電驅壓裂設備和多電源系統。所述電驅壓裂設備包括：柱塞泵；用于驅動所述柱塞泵的主電動機；和至少一個輔助用電裝置。所述多電源系統對所述電驅壓裂設備供電。這里，所述多電源系統包括至少一個主供電電源和至少一個輔助供電電源。所述主供電電源向所述主電動機供電，所述輔助供電電源向所述至少一個輔助用電裝置供電。本發明還提供了一種通過把上述泵送系統中的電驅壓裂設備替換為電驅泵送設備或電驅固井設備而得到泵送系統。此外，本發明還提供了包括泵送系統的井場布局以及用于泵送系統的控制方法。

技術領域

本發明一般涉及油氣田壓裂增產領域，具體涉及泵送系統、井場布局及用于泵送系統的控制方法。

背景技術

用電動機取代了柴油機的現有電驅壓裂/泵送/固井設備通常包括：柱塞泵；用于驅動柱塞泵的電動機(主電動機)；以及諸如散熱裝置(含散熱用輔助電動機)、潤滑裝置(含潤滑用輔助電動機)和控制系統等其他輔助用電裝置。在現有的泵送系統或井場布局中，除了含有上述電驅壓裂/泵送/固井設備之外，一般還需要布置有用于向該電驅壓裂/泵送/固井設備供電的供電系統。例如在電驅壓裂作業的泵送系統或井場布局中，根據作業工況的不同，壓裂作業時的總用電功率一般在0～35MW(兆瓦)之間，井場通常會配備具有相應輸出功率的供電系統作為電力來源。

一方面，因為一般壓裂作業過程中的用電功率非常大，而油氣田井場大多數都位于遠離市區或發電廠的地方，供電基礎設施非常薄弱，所以面臨著現場缺少供電電網的問題，于是，在很多井場中需要配備有發電設備以給井場中的用電裝置進行供電。另一方面，現有井場中即使可以采用發電設備作為供電系統，但是也存在如下一些問題：大功率發電機的單機功率(例如35MW)一般是為了滿足井場最大用電需求而設計的，但是井場中的大功率用電裝置(例如20MW～30MW)通常為間歇性作業(例如，在壓裂作業過程中的連續大功率作業時間為2小時左右，空閑間歇階段為十幾分鐘到幾個小時)，井場各種輔助用電裝置在壓裂作業的空閑間歇階段中的用電功率例如為0.2MW～5MW，而單機功率例如為35MW的大功率發電機處于怠速過程中仍然會耗費大量燃料，于是井場用電效率低、經濟性差。另外，也曾經提出了使用多種電源(比如電網和發電機)的組合方式，但是現有的多電源供電系統缺少統一的控制調配裝置，無法滿足井場大功率負載波動的工況，因此將會導致發電機在待機時處于高能耗低輸出模式，同時也增加了操作和使用的難度。

發明內容

[要解決的技術問題]

本發明是鑒于上述情形而做出的，本發明的一個目的是提供一種含有由多電源(兩個以上電源)系統供電的電驅壓裂設備的泵送系統，其能夠解決當現有技術中采用單電源系統供電時如果該單電源系統出現故障則無法保障電驅壓裂設備的正常工作的問題，此外，本發明還通過采用輔助供電系統，能夠在壓裂作業間歇中更加高效和靈活地供電，解決了現有技術中的單電源系統不能滿足輔助用電裝置的用電需求的問題。

本發明的另一個目的是提供一種含有由多電源(兩個以上電源)系統供電的電驅泵送設備的泵送系統。本發明的又一個目的是提供一種含有由多電源(兩個以上電源)系統供電的電驅固井設備的泵送系統。本發明的再一目的是提供一種含有上述任一種泵送系統的井場布局。本發明的另外一目的是提供一種用于上述泵送系統的控制方法。

[解決問題的技術方案]

根據本發明一個實施方案的泵送系統包括電驅壓裂設備和多電源系統。所述電驅壓裂設備包括：柱塞泵；用于驅動所述柱塞泵的主電動機；和至少一個輔助用電裝置。所述多電源系統對所述電驅壓裂設備供電。其中，所述多電源系統包括至少一個主供電電源和至少一個輔助供電電源。所述主供電電源向所述主電動機供電，并且所述輔助供電電源向所述至少一個輔助用電裝置供電。在此情況下，所述電驅壓裂設備的工作液體是壓裂液，所述柱塞泵將壓裂液加壓后輸送到地下以壓裂地層。