压裂井场供电系统技术方案

本申请公开了一种压裂井场供电系统，以能够在适应负载功率波动的作业工况的同时，提高压裂井场作业效率、减少能耗。所述压裂井场供电系统包括：多个电源；配电设备，输入端与各个电源连接，并输出端连接到压裂井场作业设备，用于将电源输出的电能输送至压裂井场作业设备，监测已启用的电源的负载状态信息；第一控制模块，分别与各个电源、配电设备及压裂井场作业设备连接，用于在压裂井场作业之前，基于压裂井场作业设备的总用电量上限和各个电源的供电量上限，确定并启动多个电源中的第一目标电源，在压裂井场作业间隙，基于已启用的电源的负载状态信息，确定并关停已启用的电源中的第二目标电源。的第二目标电源。的第二目标电源。

【技术实现步骤摘要】
压裂井场供电系统
[0001]本申请是申请号为CN202111047046.5、申请日为2021年09月07日、专利技术名称为“压裂井场供电系统”的专利申请的分案申请。


[0002]本申请涉及石油装备领域，尤其涉及一种压裂井场供电系统。

技术介绍

[0003]在油田现场钻井、固井、压裂增产等作业过程中，现场作业的电动设备需要电力的供给，因此需要配套相应的供电系统。目前，现有的供电系统主要采用单电大功率发电机或者电网+发电机组合的方式供电，前者虽然能够满足压裂井场最大用电需求，但压裂井场作业通常为间歇性作业，在作业间隙用电量需求较小，在此过程中，单机大功率发电机处于怠速状态下仍然需要耗费大量燃料，因而效率低、经济性差；后者虽然能够适应负载功率波动的作业工况，但缺少统一调配，导致发电机处于待机高能耗低输出的模式，同时也增加了操作和使用的难度。
[0004]因此，当前亟需一种既能适应负载功率波动的作业工况，又能提高压裂井场作业效率、减少能耗的供电方案。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种压裂井场供电系统，以能够在适应负载功率波动的作业工况的同时，提高压裂井场作业效率、减少能耗。
[0006]为了实现上述目的，本申请实施例采用下述技术方案：
[0007]本申请实施例提供一种压裂井场供电系统，包括：
[0008]多个电源；
[0009]配电设备，具有输入端和输出端，所述输入端分别与各个电源连接，所述输出端连接到压裂井场作业设备，用于将所述电源输出的电能输送至所述压裂井场作业设备，以及监测已启用的电源的负载状态信息；
[0010]第一控制模块，分别与各个电源、所述配电设备及所述压裂井场作业设备连接，用于在压裂井场作业之前，获取所述压裂井场作业设备的总用电量上限和各个电源的供电量上限，基于所述总用电量上限和各个电源的供电量上限，确定并启动所述多个电源中的第一目标电源，以及在压裂井场作业间隙，基于所述已启用的电源的负载状态信息，确定并关停所述已启用的电源中的第二目标电源。
[0011]可选地，所述第一控制模块具体用于：
[0012]在压裂井场作业之前，以已启用的电源的供电量上限之和不小于所述总用电量上限为目标，基于各个电源的供电量上限及对应的启用优先级，确定并启动所述多个电源中的第一目标电源。
[0013]可选地，所述负载状态信息包括负载率及负载率对应的持续时长
[0014]所述第一控制模块具体用于：
[0015]在压裂井场作业间隙，从所述已启用的电源中确定负载率持续低于第一预设负载率的时长超过第一预设时长的电源，作为第一候选电源；
[0016]如果压裂井场作业间隙所需的用电量上限不超过第一剩余供电量上限，则关停所述第一候选电源，其中，所述第一剩余供电量上限为所述已启用的电源中除所述第一候选电源以外的电源的供电量上限之和。
[0017]可选地，所述配电设备，还用于在压裂井场作业过程中，监测所述压裂井场作业设备的当前总用电量和已启用的电源的当前供电量；
[0018]所述第一控制模块还用于：
[0019]在压裂井场作业过程中，在所述压裂井场作业设备的当前总用电量与所述已启用的电源的当前供电量之和的比值超过第一预设比值时，基于所述多个电源中未启用的电源的供电量上限，确定并启动所述未启用的电源中的备用电源。
[0020]可选地，所述第一控制模块还用于：
[0021]在压裂井场作业过程中，从所述已启用的电源中确定负载率持续低于第二预设负载率的时长超过第二预设时长的电源，作为第二候选电源；
[0022]如果所述压裂井场作业设备的当前总用电量不超过第二剩余供电量上限，则关停所述第二候选电源，其中，所述第二剩余供电量上限为所述已启用的电源中除所述第二候选电源以外的电源的供电量上限之和。
[0023]可选地，所述第一控制模块具体用于：
[0024]在所述第二候选电源的数量为多个时，基于各个所述第二候选电源的启用优先级，依次针对单个所述第二候选电源，如果所述压裂井场作业设备的当前总用电量不超过第二剩余供电量上限，则关停所述第二候选电源。
[0025]可选地，所述第一控制模块还用于：
[0026]在压裂井场作业过程中，在所述压裂井场作业设备的当前总用电量与所述已启用的电源的当前供电量之和的比值超过第二预设比值时，基于所述比值向所述压裂井场作业设备输出排量降低指令，所述排量降低指令用于指示所述压裂井场作业设备降低输出排量。
[0027]可选地，所述电源包括：
[0028]至少一个发电机组；
[0029]并机柜，分别与所述至少一个发电机组及所述配电设备连接，用于导通或断开所述至少一个发电机组与所述配电设备之间的连接；
[0030]第二控制模块，分别与所述至少一个发电机组、所述并机柜及所述第一控制模块连接，用于在所述第一控制模块的控制下，控制所述至少一个发电机组开启或关停，以及控制所述并机柜工作。
[0031]可选地，所述至少一个发电机组为燃气轮机发电机组。
[0032]可选地，所述发电机组的数量为至少两个，至少两个所述发电机组的类型不同。
[0033]可选地，所述电源还为以下形式中的一种或多种的组合：电网和/或储能装置；
[0034]所述电网的输出端与所述配电设备连接，所述储能装置分别与其它各个电源及所述配电设备连接。
[0035]可选地，所述配电设备包括开关柜和电信号采集器，所述开关柜的输入端分别与各个电源连接，所述开关柜的输出端与所述电信号采集器的一端连接，所述电信号采集器的另一端与所述压裂井场作业设备连接，所述电信号采集器的输出端与所述第一控制模块连接；
[0036]所述电信号采集器用于监测已启用的电源的运行参数，基于所述已启用的电源的运行参数，确定所述已启用的电源的负载状态信息；
[0037]所述开关柜用于导通或断开所述电源与所述电信号采集器之间的连接。
[0038]本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0039]通过设置配电设备和多个电源，并将配电设备的输入端分别与各个电源连接及输出端连接到压裂井场作业设备，配电设备不仅可以各个电源输出的电能输送至压裂井场作业设备，为压裂井场作业提供电能，还可以监测已启用的电源的负载状态信息；通过设置第一控制模块并将其分别与各个电源、配电设备及压裂井场作业设备连接，第一控制模块在压裂井场作业之前，提前获取压裂井场作业设备的总用电量上限和各个电源的供电量上限，基于压裂井场作业设备的总用电量上限和各个电源的供电量上限来启动电源，可以满足压裂井场作业过程中的大功率用电需求；而在压裂井场作业间隙，该阶段所需的用电量较少，基于已启用的电源的负载状态信息，关停已启用的电源中的部分电源，可以在满足压裂井场作业间隙的小功率用电需求的同时，保证已启用的电源均在高效率的发电模式下运行，减少电源的待机能耗，从而减少整个压裂井场作业间隙的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压裂井场供电系统，其特征在于，包括：多个电源；配电设备，具有输入端和输出端，所述输入端分别与各个电源连接，所述输出端连接到压裂井场作业设备，用于将所述电源输出的电能输送至所述压裂井场作业设备，以及在压裂井场作业过程中，监测所述压裂井场作业设备的当前总用电量和已启用的电源的当前供电量；第一控制模块，分别与各个电源、所述配电设备及所述压裂井场作业设备连接，用于在压裂井场作业过程中，在所述压裂井场作业设备的当前总用电量与所述已启用的电源的当前供电量之和的比值超过第一预设比值时，基于所述多个电源中未启用的电源的供电量上限，确定并启动所述未启用的电源中的备用电源。2.根据权利要求1所述的压裂井场供电系统，其特征在于，所述第一控制模块，还用于在压裂井场作业之前，获取所述压裂井场作业设备的总用电量上限和各个电源的供电量上限，以及基于所述总用电量上限和各个电源的供电量上限，确定并启动所述多个电源中的第一目标电源。3.根据权利要求2所述的压裂井场供电系统，其特征在于，所述第一控制模块具体用于：在压裂井场作业之前，以已启用的电源的供电量上限之和不小于所述总用电量上限为目标，基于各个电源的供电量上限及对应的启用优先级，确定并启动所述多个电源中的第一目标电源。4.根据权利要求1所述的压裂井场供电系统，其特征在于，所述配电设备，还用于监测已启用的电源的负载状态信息；所述第一控制模块，还用于在压裂井场作业间隙，基于所述已启用的电源的负载状态信息，确定并关停所述已启用的电源中的第二目标电源。5.根据权利要求4所述的压裂井场供电系统，其特征在于，所述负载状态信息包括负载率及负载率对应的持续时长；所述第一控制模块具体用于：在压裂井场作业间隙，从所述已启用的电源中确定负载率持续低于第一预设负载率的时长超过第一预设时长的电源，作为第一候选电源；如果压裂井场作业间隙所需的用电量上限不超过第一剩余供电量上限，则关停所述第一候选电源，其中，所述第一剩余供电量上限为所述已启用的电源中除所述第一候选电源以外的电源的供电量上限之和。6.根据权利要求5所述的压裂井场供电系统，其特征在于，所述配电设备包括开关柜和电信号采集器，所述开关柜的输入端分别与各个电源连接，所述开关柜的输出端与所述电信号采集器的一端连接，所述电信号采集器的另一端与所述压裂井场作业设备连接，所述电信号采集器的输出端与所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲跻风，吕亮，崔树桢，李心成，李守哲，吴义朋，
申请(专利权)人：烟台杰瑞石油装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：