提供了一种用于液力压裂的系统。该系统可以包含移动式液力压裂子系统，该移动式液力压裂子系统包括电联接至发电机(50)的变频驱动器(VFD)(12)。电动马达(14)由VFD(12)驱动。谐波抑制电路(16)配置为抑制由VFD(12)引起的谐波失真。液力泵(20)由马达(14)驱动以输送加压压裂流体。VFD(12)、谐波抑制电路(16)、马达(14)和液力泵(20)可以布置在移动式平台(24)上，使得这样布置的子系统可以从一个物理位置运输到另一物理位置。在某些公开的实施方式中，液力压裂子系统可以配装在移动式平台(24)上，该移动式平台(24)的尺寸和重量不受要求有许可证和/或由押运车陪同以在公共高速公路、比如在美国和/或加拿大的公共高速公路上行驶的法律或法规的约束。的法律或法规的约束。的法律或法规的约束。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有抑制由变频驱动器引起的谐波的电路的液力压裂系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年4月26日提交的美国临时申请62/839,104的权益，该美国临时申请通过参引并入本文。
技术介绍
1.
[0003]所公开的实施方式总体上涉及液力压裂领域，比如与石油和天然气应用结合使用的液力压裂领域，并且更特别地涉及液力压裂系统，以及甚至更特别地涉及包括用以抑制由变频驱动引起的谐波失真的电路的系统。
[0004]2.相关技术的描述
[0005]液力压裂是用于促进油气井的生产的过程。液力压裂通常涉及将高压流体混合物在高压下泵送穿过井筒从而进入地质层组，高压流体混合物可以包括颗粒物/支撑剂和可选的化学品。在高压流体混合物进入层组时，该流体使层组破裂并产生裂缝。在流体压力从井筒和层组中释放时，裂纹或裂缝下陷，但通过流体混合物中携带的颗粒物/支撑剂至少部分地保持打开。使裂纹保持打开允许从层组中提取石油和天然气。
[0006]某些已知的液力压裂系统可以使用大型柴油发动机驱动式泵以对正被注入到井筒和层组中的流体混合物加压。这些大型柴油发动机驱动式泵由于其尺寸和重量可能难以从一个地点运输至另一地点，而且在可能不容易获得铺面道路和机动空间的偏远且未开发的井场，至少同样难以移动或定位。此外，这些大型柴油发动机驱动的泵需要大型燃料储存罐，所述燃料储存罐也必须运输至井场。涉及柴油发动机驱动式泵的系统的另一缺点是柴油发动机的繁琐的维护要求，这些维护要求通常涉及大约每300至400小时就进行重大维护操作，由此导致发动机大约每2至3周定期停机。此外，涉及柴油发动机驱动式泵的现有技术移动式系统的功率与重量比往往相对较低。
[0007]为了尝试减少柴油发动机驱动的压裂泵系统所涉及的一些困难，已经提出了某些电驱动的液力压裂系统。对于涉及电动液力系统的方法的示例，请参阅国际公开WO 2018/071738 A1。
技术实现思路
[0008]一个公开的实施方式涉及一种用于液力压裂的系统，该系统可以包含移动式液力压裂子系统，该移动式液力压裂子系统包括可以电联接成接收来自发电机的交流电的变频驱动器(VFD)。电动马达由VFD电驱动。谐波抑制电路配置为抑制由VFD引起的谐波失真。液力泵由电动马达驱动以输送加压压裂流体。VFD、谐波抑制电路、电动马达和液力泵可以布置在移动式平台上，使得这样布置的子系统可以从一个物理位置运输至另一物理位置。
附图说明
[0009]图1图示了所公开的系统的一种非限制性实施方式的框图，该系统可以包含移动式液力压裂子系统，该移动式液力压裂子系统包括用以抑制比如可能由VFD产生的谐波失真的电路，并且该系统还可以包含动力产生子系统、移动式子系统或者其他子系统。
[0010]图2图示了可以在所公开的移动式液力压裂子系统中使用的电路的一种非限制性示例的框图，并且非限制性地，该电路可以包含联接至呈线路电抗器以及其他滤波机制形式的谐波抑制电路的六脉冲VFD。
[0011]图3图示了可以可选地在所公开的移动式液力压裂子系统中使用的其他电路的另一非限制性示例的框图，并且该电路可以包含联接至呈稳压接地基准(VSGR)电路形式的谐波抑制电路的VFD。
[0012]图4图示了所公开的系统的一个非限制性实施方式的框图，该系统可以包含可扩展的移动式液力压裂子系统，并且该系统还可以包含可扩展的动力产生子系统、移动式子系统或者其他子系统。
[0013]图5图示了所公开的移动式液力压裂子系统的一个非限制性实施方式的框图，所述移动式液力压裂子系统配备有相应的六脉冲VFD和相应的线路电抗器，其中，所述移动式液力压裂子系统可以以并联的形式连接至单个动力产生子系统、移动式子系统或者其他子系统。
[0014]图6图示了可以可选地在所公开的移动式液力压裂子系统中使用的另一电路的另一非限制性示例的框图。
具体实施方式
[0015]本专利技术人已经认识到，可能涉及使用变频驱动器(VFD)的用于液力压裂的某些现有技术系统可能有各种各样的缺点，比如可能涉及由于在具有挑战的环境条件(例如，在运输至规定地点等时的极端温度、高振动、崎岖或不平坦的地形)下的操作而导致的可靠性问题，但是可靠的操作对于液力压裂过程仍然是关键的。
[0016]其他缺点可能是由于用于在VFD中执行功率信号调制的功率电子设备中的转换信号所导致的谐波失真而产生。例如，比如可能涉及谐波电流和/或谐波电压的谐波波形可以从VFD向回传播至连接成为VFD供电的动力产生源。这些谐波波形可能导致例如动力产生源中的绕组部件的低效和过热。另外的其他缺点可能是由于在用于液力压裂的某些现有技术系统中所涉及的典型的尺寸过大和过重的电路而产生，这进而可能涉及尺寸过大和过重的车辆用来运输此类系统，并且因此，可能会遇到允许尺寸过大和过重的车辆所涉及的繁琐的物流问题。
[0017]至少鉴于这种认识，所公开的实施方式构想了一种与用于液力压裂的系统相关的创新方法，该方法可以涉及使用VFD以及被设计为至少克服上述缺点的配套电路。所公开的实施方式被认为成本有效且可靠地提供了在压裂过程中使用的电驱动液力泵可能需要的必要的VFD功能。这可以通过成本有效地利用相对紧凑和轻量的电路来实现，该电路可以配装在尺寸和重量不受要求有许可证和/或由押运车辆陪同以在公共高速公路、比如在美国和/或加拿大的公共高速公路上行驶的法律或法规约束的车辆中。
[0018]所公开的实施方式还可以提供紧凑且独立的移动式动力产生子系统，该移动式动
力产生子系统可以配置有智能算法来对动力源分配按优先级进行管理并确定，从而用于对在满足液力压裂过程中可能涉及的负载的可变动力要求的同时使所涉及的动力源的可靠性和耐用性最大化有利的优化。
[0019]在以下详细描述中，阐述了各种具体细节以提供对这些实施方式的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解的是：可以在没有这些具体细节的情况下实践所公开的实施方式；本专利技术的各个方面不限于所公开的实施方式；并且本专利技术的各个方面可以以各种替代性实施方式实践。在其他情况下，为了避免不必要和繁琐的解释，没有详细描述本领域技术人员容易理解的方法、程序和部件。
[0020]此外，可以将各种操作描述为以有助于理解本专利技术的实施方式的方式执行的多个离散步骤。然而，除非另有说明，否则描述的顺序不应被解释为暗示这些操作需要按照其所呈现的顺序来执行，也不应被解释为这些操作甚至依赖于此顺序。此外，短语“在一个实施方式中”的重复使用不一定指代相同的实施方式，尽管这是可以的。需要注意的是，所公开的实施方式不必解释为相互排斥的实施方式，因为本领域技术人员可以根据给定应用的需求适当地对这些公开的实施方式的各方面进行组合。
[0021]图1图示了所公开的用于液力压裂的系统10的一个非限制性实施方式的框图，该系统10比如可以涉及移动式液力压裂子系统26和动力产生子系统54。将理解的是，尽管某些实施方式中的动力产生子系统54可以是移动式动力产生子系统，但是这种本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于液力压裂的系统，所述系统包括：变频驱动器(12)，所述变频驱动器(12)电联接成接收来自发电机(50)的交流电；电动马达，所述电动马达由所述变频驱动器电驱动；和谐波抑制电路(16)，所述谐波抑制电路(16)用以抑制由所述变频驱动器引起的谐波失真，所述谐波抑制电路连接在所述变频驱动器(12)的输入侧(18)与所述发电机(50)的输出侧(52)之间，从而减少来自所述发电机的谐波波形；以及液力泵(20)，所述液力泵(20)由所述电动马达驱动，所述液力泵布置成输送加压压裂流体，其中，所述变频驱动器、所述电动马达、所述谐波抑制电路和所述液力泵布置在相应的移动式平台(24)上。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述变频驱动器包括六脉冲变频驱动器(12
’
)。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述谐波抑制电路包括线路电抗器(16
’
)。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述发电机(50)的电抗阻抗与所述线路电抗器(16
’
)的电感组合地设置成进一步减少来自所述发电机的所述谐波波形。5.根据权利要求4所述的系统，还包括用于所述变频驱动器和所述线路电抗器的公共封装件(30)。6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述谐波抑制电路包括稳压接地基准电路(16”)。7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述发电机(50)是布置在动力产生移动式平台(56)上的移动式动力产生子系统(54)的一部分，其中，所述移动式动力产生子系统包括安装在所述动力产生移动式平台上以驱动所述发电机的燃气涡轮发动机(58)。8.根据权利要求7所述的系统，其中，布置在所述移动式平台上的所述变频驱动器、所述电动马达、所述谐波抑制电路和所述液力泵构成移动式液力压裂子系统(26)，所述移动式液力压裂子系统(26)能够与至少一个其他移动式液力压裂子系统(261)一起布置为形成可扩展的移动式液力压裂系统(60)，所述至少一个其他移动式液力压裂子系统中的每一者均包括布置在其他移动式平台上的其他变频驱动器、其他电动马达、其他谐波抑制电路和其他相应的液力泵。9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述移动式动力产生子系统(54)布置成电驱动所述移动式液力压裂系统(60)和可扩展的所述移动式液力压裂系统的所述至少一个其他移动式液力压裂子系统(261、262)，其中，可扩展的所述移动式液力压裂系统的所述移动式液力压裂子系统(26)和所述至少一个其他移动式液力压裂子系统(261、262)各自以并联形式连接至所述移动式动力产生子系统(54)的所述发电机的所述输出侧。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述移动式液力压裂系统的以并联形式连接至动力产生系统的所述发电机...
【专利技术属性】
技术研发人员：达利亚，
申请(专利权)人：西门子能源美国公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。