CN110644964B - 一种变频水力压裂系统及其压力调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变频水力压裂系统及其压力调节方法，其系统包括控制器、主通路和旁通路。主通路中，变频泵站的被控端与控制器连接，变频泵站的出液口与电控阀门的第一端连接，电控阀门的第二端与钻孔中的定压开启器连接，电控阀门的被控端与控制器连接；压力传感器测量主通路的内部压力值并将测量结果发送至控制器；旁通路中，电控流量阀的第一端与变频泵站的出液口连接，电控流量阀的第二端与液箱连接，电控流量阀的被控端与控制器连接；控制器根据主通路的内部压力值协调控制变频泵站的工作频率、电控流量阀和电控阀门的，以使主通路的内部压力值按照预设范围变化。以上方案可以自动准确地对主通路的内部压力值进行精准控制，提高压裂效率效果。

Description

一种变频水力压裂系统及其压力调节方法

技术领域

本发明涉及综采工作面开采设备技术领域，具体涉及一种变频水力压裂系统及其压力调节方法。

背景技术

在煤矿开采过程中，通常采用全部垮落法控制工作面采空区顶板，然而大部分煤矿采空区顶板是无法随工作面推进及时垮落的，原因诸如顶板岩石强度高、节理裂隙不发育、厚度大、整体性强、自承能力强等。这种情况下，煤层开采后顶板大面积悬露在采空区，短期内不垮落，一旦垮落，一次性垮落的面积和高度都非常大，产生强烈的来压现象，并且，此类顶板的初次来压步距往往较大，可达40～70m，甚至上百米，来压时有明显的动力现象，常常造成支护设备损坏，危及人身安全等恶性事故。

针对此类难垮顶板，现有技术中提出了采用水力压裂法控制上述难垮顶板。水力压裂法的实现过程包括：钻孔，做封、起裂和压裂三个步骤。首先在选定的钻孔位置使用钻机执行钻孔操作，待达到设计孔深后，在钻孔的末端一定位置安装水力压裂装备(包括封孔器、定压开启器、高压筛管等)，封孔器膨胀后能够在钻孔末端一定位置形成密封空间，在外部利用高压泵抽取液体并将液体输入至水力压裂装备中的定压开启器，定压开启器打开后液体进入高压筛管，高压筛管能够将液体引入密封空间，由于钻孔的末端是与岩层或煤层的裂隙相邻的，随着密封空间内的液体压力升高，液体会进入岩层或煤层裂隙，在达到某一额定压力后，岩层或煤层的裂隙会被压开，形成新的裂隙，岩层或煤层第一次出现开裂称为岩层起裂，此时的压力被称为起裂压力。在起裂完成后，液体会进入新的裂隙，重复上述过程，直至岩层或煤层的裂隙联产生足够大的空间，此时可控制液体压力无需上升，只需要稳定在某一较低压力值即可，至此认为此段岩层或煤层压裂完成。

根据上述描述的水力压裂过程，液体压力值的控制是整个压裂过程中的关键，现有技术中单纯依靠高压泵来实现液体注入的方式存在如下问题：高压泵的工作状态或者是开启或者是关闭，开启和关闭的过程均由人工靠经验判断，液体压力值的调节效率和准确度都有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中水力压裂方案对于压裂过程中的压力值调节效率和准确度低的技术问题，进而提供一种变频水力压裂系统及其压力调节方法。

本发明提供一种变频水力压裂系统，包括控制器、主通路和旁通路，其中：

所述主通路包括变频泵站、电控阀门和压力传感器；所述变频泵站的被控端与所述控制器的输出端连接，所述变频泵站的出液口与所述电控阀门的第一端连接，所述电控阀门的第二端与钻孔中的定压开启器连接，所述电控阀门的被控端与所述控制器的输出端连接；所述压力传感器测量所述主通路的内部压力值并将测量结果发送至所述控制器；

所述旁通路包括电控流量阀，所述电控流量阀的第一端与所述变频泵站的出液口连接，所述电控流量阀的第二端与液箱连接，所述电控流量阀的被控端与所述控制器的输出端连接；

所述控制器根据所述主通路的内部压力值协调控制所述变频泵站的工作频率、所述电控流量阀和所述电控阀门的开度，以使所述主通路的内部压力值按照预设范围变化。

可选地，上述的变频水力压裂系统中，还包括：

第一流量传感器，设置于所述主通路中，用于测量所述主通路内的液体流速并将测量结果发送至所述控制器。

可选地，上述的变频水力压裂系统中，所述控制器配置有显示屏；

所述控制器根据所述主通路的内部压力值与时间的对应关系生成主通路压力变化曲线后发送至所述显示屏进行显示；

所述控制器根据所述主通路的液体流速与时间的对应关系生成主通路流速变化曲线后发送至所述显示屏进行显示；

可选地，上述的变频水力压裂系统中，还包括溢流通路：

所述溢流通路包括溢流阀和第二流量传感器；所述溢流阀的第一端与所述变频泵站的出液口连接，所述溢流阀的第二端与所述液箱连接；所述第二流量传感器用于测量所述溢流通路的液体流速并将测量结果发送至所述控制器。

可选地，上述的变频水力压裂系统中，所述控制器还用于根据所述溢流通路的液体流速与时间的对应关系生成溢流通路流速变化曲线后发送至所述显示屏进行显示。

本发明还提供一种上述任一项所述变频水力压裂系统的压力调节方法，包括做封阶段压力调节步骤、起裂阶段压力调节步骤和压裂阶段压力调节步骤，其中：

所述做封阶段压力调节步骤用于在做封阶段控制变频泵站以最低频率向主通路中输入液体以使主通路的内部压力值按照设定速度增压至封孔器的膨胀阈值，之后使所述主通路的内部压力值在设定时长内维持在所述膨胀阈值；

所述起裂阶段压力调节步骤用于在做封阶段完成后，控制变频泵站的工作频率以设定频率梯度增加的方式向主通路中输入液体以调整所述主通路的内部压力值以设定压力梯度增加至起裂压力；

所述压裂阶段压力调节步骤用于在起裂阶段完成后，控制变频泵站以最高频率向主通路中输入液体直到压裂完成。

可选地，上述的变频水力压裂系统的压力调节方法中，所述做封阶段压力调节步骤包括：

响应于启动做封阶段的启动信号，控制器设置定封孔器的膨胀阈值为主通路的目标压力值；

所述控制器向所述电控流量阀输出控制信号以控制所述电控流量阀为最大开度，所述控制器向所述电控阀门输出控制信号以控制所述电控阀门开启；

所述控制器向变频泵站的被控端输入控制信号以控制所述变频泵站以最低频率值启动，所述控制器向所述电控流量阀输出控制信号以控制所述电控流量阀的开度以设定速度逐渐减小，当压力传感器检测到的所述主通路的内部压力值与所述目标压力值相同后停止调整所述电控流量阀的开度，直到做封阶段结束。

可选地，上述的变频水力压裂系统的压力调节方法中，所述起裂阶段压力调节步骤包括：

响应于做封阶段的结束信号，控制器设置主通路的起裂目标压力值；所述控制器向变频泵站的被控端输入控制信号以控制所述变频泵站的工作频率按照设定频率梯度增加，直到所述主通路的内部压力值达到所述起裂目标压力值；

若岩层或煤层裂隙还未出现起裂现象，控制器调高主通路的起裂目标压力值后，继续控制所述变频泵站的工作频率按照设定频率梯度增加，直到所述主通路的内部压力值达到调高后的起裂目标压力值；若岩层或煤层出现起裂现象，则进入压裂阶段压力调节步骤；否则重复本步骤。

可选地，上述的变频水力压裂系统的压力调节方法中，所述压裂阶段压力调节步骤包括：

响应于压裂阶段压力调节步骤的启动信号，控制器向所述电控流量阀的被控端输入控制信号以关闭所述电控流量阀，控制器向所述变频泵站的被控端输入控制信号以控制所述变频泵站的工作频率至最大频率，直到压裂阶段结束。

可选地，上述的变频水力压裂系统的压力调节方法中，在所述做封阶段压力调节步骤中，所述主通路的内部压力值维持在所述膨胀阈值的设定时长内，若溢流通路无液体回流则判定所述做封阶段结束；

在所述起裂阶段压力调节步骤中，若所述主通路的内部压力值在区间阈值内的下降量超过下降量阈值，则判定岩层或煤层出现起裂现象；

在所述压裂阶段压力调节步骤中，若所述主通路的内部压力值持续下降或者增长速度低于增速阈值，则判定所述压裂阶段结束；

所述压裂阶段结束后，控制器向所述变频泵站的被控端输出控制信号以控制所述变频泵站关闭，控制器向所述电控阀门输出控制信号以控制所述电控阀门关闭。

与现有技术相比，本发明实施例提供的上述技术方案至少具有以下有益效果：

本发明实施例提供的变频水力压裂系统及其压力调节方法，其中的系统包括控制器、主通路和旁通路，其中：主通路包括变频泵站、电控阀门和压力传感器；变频泵站的被控端与控制器的输出端连接，变频泵站的出液口与电控阀门的第一端连接，电控阀门的第二端与钻孔中的定压开启器连接，电控阀门的被控端与控制器的输出端连接；压力传感器测量主通路的内部压力值并将测量结果发送至控制器；旁通路包括电控流量阀，电控流量阀的第一端与变频泵站的出液口连接，电控流量阀的第二端与液箱连接，电控流量阀的被控端与控制器的输出端连接；控制器根据主通路的内部压力值协调控制变频泵站的工作频率、电控流量阀和电控阀门的，以使主通路的内部压力值按照预设范围变化。以上方案通过对电控流量阀、电控阀门和变频泵站的工作频率协调控制，可以实现自动地对主通路的内部压力值进行精准控制，实时地满足在压裂过程中任何阶段时主通路对于压力的需求，对压裂过程精准控制。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述变频水力压裂系统的结构框图；

图2为本发明另一个实施例所述变频水力压裂系统的结构框图；

图3为本发明一个实施例所述变频水力压裂系统的压力调节方法流程图；

图4为本发明一个实施例所述做封阶段压力调节步骤的流程图；

图5为本发明一个实施例所述起裂阶段压力调节步骤的流程图；

图6为本发明一个实施例所述压裂阶段压力调节步骤的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种变频水力压裂系统，如图1所示，包括控制器100、主通路200和旁通路300，其中：

所述主通路200包括变频泵站201、电控阀门202和压力传感器203；所述变频泵站201的被控端与所述控制器100的输出端连接，所述变频泵站200的出液口与所述电控阀门202的第一端连接，所述电控阀门202的第二端与钻孔中的定压开启器连接，所述电控阀门202的被控端与所述控制器100的输出端连接；所述压力传感器203测量所述主通路200的内部压力值并将测量结果发送至所述控制器100。由于主通路200实际上是与钻孔内的密封空间相连，进一步连接到岩层或煤层裂隙中，因此压力传感器203测量得到的主通路的内部压力值实质上可以认为是岩层或煤层裂隙中的压力值。以上，所述电控阀门202可以选择为电动球阀，电动球阀在控制器100的控制指令下可以开启或者关闭。所述变频泵站201可采用高压大流量泵站作为压力系统的动力输出，能够在一段时间内提供大流量的高压液体输出，以满足复杂压裂工作对液体流量的需求。

所述旁通路300包括电控流量阀301，所述电控流量阀301的第一端与所述变频泵站201的出液口连接，所述电控流量阀301的第二端与液箱400连接，所述电控流量阀301的被控端与所述控制器100的输出端连接。

所述控制器100根据所述主通路200的内部压力值协调控制所述变频泵站201的工作频率、所述电控流量阀301和所述电控阀门202的开度，以使所述主通路200的内部压力值按照预设范围变化。

根据压裂的施工工艺，压裂过程的压力控制可以分为三个阶段，分别为做封、起裂及压裂，下面分别对不同阶段的压力变化的预设范围进行说明。

1.做封阶段

在做封阶段，需要用较低的系统压力使封孔器膨胀，根据封孔器的类型型号能够确定其膨胀阈值的代销，一般情况下，封孔器膨胀的压力阈值约为3MPa，并且为了确认做封阶段是否完成，需要保持压力稳定在3MPa一定的时间进行观察，如一段时间后无液体回流，则认为做封成功，此时做封阶段结束。

2.起裂阶段

做封完成后，需要逐渐提高主通路内的压力，此时定压开启器会打开，液体进入岩层或煤层裂隙，此时需逐渐提高主通路内压力，通过压力传感器检测结果观察压力变化规律，以判断岩层的起裂压力是否达到。当主通路压力到达起裂压力时，主通路内压力会突然下降，时可以认为岩层或煤层出现新的裂隙，即起裂阶段完成。

3.压裂

在起裂阶段完成后，可将变频泵站调节至全流量状态(即最高工作频率)下工作，如果压裂未完成，则主通路压力曲线会在某一较小区间内稳定波动，此时认为正在进行正常压裂，待主通路压力值持续下降或增长很慢时，则认为压裂完成。根据以上三个阶段的分析，现场工况对变频水力压裂系统的压力控制主要有三个要求：

1.做封阶段需要系统可以缓慢增压至某一较低压力状态，且可以进行一段时间的保压。

2.起裂阶段需要系统可以实现较小压力区间内的压力调节，且控制方便且可视。

3.压裂阶段需要系统可以迅速调至满载状态工作，即变频泵站能够全流量输出。

根据以上工作过程，能得到在每一个工作阶段下主通路内的压力值变化的预设范围，控制器100通过对电控流量阀301、电控阀门202和变频泵站201的工作频率协调控制，可以实现自动地对主通路200的内部压力值进行精准控制，实时地满足在压裂过程中任何阶段时主通路200对于压力的需求，对压裂过程精准控制，提高压裂效果，延长压裂设备的使用寿命。也就是说，控制器100可以通过电控流量阀301的调节，配合变频泵站201的不同输出频率，实现系统的调压、保压以及不同压力状态下不同流量的稳定输出。调节过程精细准确，波动区间小，保压状态稳。且能够在压力变化过程中，实现远程的系统控制，避免工人在高压状态下近距离操作，提供系统的安全性。

以上方案中，所述变频水力压裂系统，如图2所示，还可以包括：

第一流量传感器204，设置于所述主通路200中，用于测量所述主通路200内的液体流速并将测量结果发送至所述控制器100。所述第一流量传感器204可以配置有无线通信单元，当检测到主通路200中的流量发送至控制器100。相似地，压力传感器203可以直接与主通路200中的任一点引出测量点，因为整个系统内部的压力是一致的，其也可以通过无线通信方式将测量结果发送至控制器100。

另外，如图2所示，以上方案中还可以包括溢流通路，所述溢流通路包括溢流阀501和第二流量传感器502；所述溢流阀501的第一端与所述变频泵站201的出液口连接，所述溢流阀501的第二端与所述液箱400连接；所述第二流量传感器502用于测量所述溢流通路的液体流速并将测量结果发送至所述控制器100。其中所述第二流量传感器502可直接设置在所述溢流阀501和所述液箱400之间以对溢流通路的流速进行测量。

优选地，以上方案中，所述控制器100可配置有显示屏；所述控制器100根据所述主通路200的内部压力值与时间的对应关系生成主通路压力变化曲线后发送至所述显示屏进行显示；所述控制器100根据所述主通路200的液体流速与时间的对应关系生成主通路流速变化曲线后发送至所述显示屏进行显示；所述控制器100还用于根据所述溢流通路的液体流速与时间的对应关系生成溢流通路流速变化曲线后发送至所述显示屏进行显示。以上方案中，能够对压裂过程中实时检测到的数据进行可视化展示和存储，便于操作人员对于系统的工作过程进行掌握和控制。

进一步地，如图2，所述变频泵站201通过过滤器205与液箱400连通，变频泵站201可以采用变频电机和乳化液泵的组合方式来实现，变频电机的输出频率发生变化后能够驱动乳化液泵从液箱中抽取液体以输入至钻孔内部，对于液箱400内的液体通过过滤器205进行过滤后进入变频泵站201，以提高液体的清洁度。

本发明的以上方案变频水力压裂系统能够显著提高自动化程度，可将压裂过程中的关键数据进行直观显示和存储分析，并能通过电控流量阀和变频泵站的配合，实现系统的变流量输出，以满足压裂过程中不同压力和流量的需求，对压裂过程实现精准的压力控制，提高压裂效果，延长压裂设备使用寿命。

实施例2

本实施例提供一种变频水力压裂系统的压力调节方法，其中的变频水力压裂系统采用实施例1中所示的方案，如图3所示，包括：

S101：做封阶段压力调节步骤，所述做封阶段压力调节步骤用于在做封阶段控制变频泵站以最低频率向主通路中输入液体以使主通路的内部压力值按照设定速度增压至封孔器的膨胀阈值，之后使所述主通路的内部压力值在设定时长内维持在所述膨胀阈值；其中，所述主通路的内部压力值维持在所述膨胀阈值的设定时长内，若溢流通路无液体回流则判定所述做封阶段结束。

S102：起裂阶段压力调节步骤，所述起裂阶段压力调节步骤用于在做封阶段完成后，控制变频泵站的工作频率以设定频率梯度增加的方式向主通路中输入液体以调整所述主通路的内部压力值以设定压力梯度增加至起裂压力；其中，若所述主通路的内部压力值在区间阈值内的下降量超过下降量阈值，则判定岩层或煤层出现起裂现象。

S103：压裂阶段压力调节步骤，所述压裂阶段压力调节步骤用于在起裂阶段完成后，控制变频泵站以最高频率向主通路中输入液体直到压裂完成。其中，若所述主通路的内部压力值持续下降或者增长速度低于增速阈值，则判定所述压裂阶段结束。

本实施例提供的上述方案，能够显著提高压裂过程中液体压力的自动化程度，并能通过流量控制阀和变频泵站的配合，实现系统的变流量输出，以满足压裂过程中不同压力和流量的需求，对压裂过程实现精准的压力控制，提高压裂效果，延长压裂设备使用寿命。

进一步地，如图4所示，所述做封阶段压力调节步骤包括：

S201:响应于启动做封阶段的启动信号，控制器设置封孔器的膨胀阈值为主通路的目标压力值；

S202:所述控制器向所述电控流量阀输出控制信号以控制所述电控流量阀为最大开度，所述控制器向所述电控阀门输出控制信号以控制所述电控阀门开启；

S203:所述控制器向变频泵站的被控端输入控制信号以控制所述变频泵站以最低频率值启动，所述控制器向所述电控流量阀输出控制信号以控制所述电控流量阀的开度以设定速度逐渐减小，当压力传感器检测到的所述主通路的内部压力值与所述目标压力值相同后停止调整所述电控流量阀的开度，直到做封阶段结束。

本阶段要实现的是通过电控流量阀的释放调整来实现主通路内部缓慢增压及保压。当在一个完全封闭的循环系统中，一旦建立系统压力，如果变频泵站持续输出，系统内压力会不断升高，那么将无法实现内系统的保压过程。为了满足“系统可以缓慢增压至某一较低压力状态，且可以进行一段时间的保压”的压力控制要求，本步骤中通过为主通路并联一个旁通路结构，采用电控流量阀作为旁通路的流量控制单元，电控流量阀可以在控制器的控制下调节流量的大小，最终使得旁通路的流量和变频泵站的最小输出流量相同，此时，当变频泵站已最小频率工作，变频泵站的输入流量和系统释放流量相同，系统内部的压力不会变化，即实现保压。

例如，做封阶段需要系统压力缓慢增加至3MPa，并维持一定的时间。在启动变频泵站前，首先设置系统内部的目标压力值为3MPa，并将电控流量阀调整到完全打开状态，此时系统为完全开示系统，几乎不会建立系统压力。然后将变频泵站在最低频率状态下启动，并渐次缓慢调节电控流量阀的节流状态，使得旁通路的释放流量逐渐变小，待小至一定状态后，系统压力会缓慢上升，当系统内压力上升至3MPa时，停止调节电控流量阀的开度并保持电控流量阀的状态，此时系统压力便可稳定在3MPa，直至做封完成。

进一步地，如图5所示，所述起裂阶段压力调节步骤包括：

S301：响应于做封阶段的结束信号，控制器设置主通路的起裂目标压力值；所述控制器向变频泵站的被控端输入控制信号以控制所述变频泵站的工作频率按照设定频率梯度增加，直到所述主通路的内部压力值达到所述起裂目标压力值；

S302：若岩层或煤层裂隙还未出现起裂现象，控制器调高主通路的起裂目标压力值后，继续控制所述变频泵站的工作频率按照设定频率梯度增加，直到所述主通路的内部压力值达到调高后的起裂目标压力值；若岩层或煤层出现起裂现象，则进入压裂阶段压力调节步骤；否则重复本步骤。

本阶段要实现的是通过变频泵站工作频率的调节来实现主通路内较小区间内的压力调整。也就是说，待做封阶段完成后，通过调整变频泵站的工作频率，来提高变频泵站输出流量来缓慢提高系统内部的压力，实现主通路内部较小区间内的压力调整。

例如，控制器设定主通路内的压力变化梯度为1MPa，在做封阶段完成后，通过控制器首先将主通路内部的目标压力值设置为4MPa，只要压力传感器检测到的主通路内的压力值未达到4MPa，控制器就会控制变频泵站提高工作频率，其内变频电机的转速随之增加，泵站输出流量增加。当变频泵站的输出流量增大至可以抵消电控流量阀释放流量的影响并使系统压力升高后，系统内部压力会缓慢达到4MPa，此时通过压力传感器的信号反馈至控制器，控制器能够根据压力值的变化判断是否已经得到起裂压力，如果达到起裂压力则不再控制系统内压力增加，否则会调高目标压力值重复上述过程，直到系统内压力值达到起裂压力。

进一步地，如图6所示，所述压裂阶段压力调节步骤包括：

S401:响应于压裂阶段压力调节步骤的启动信号，控制器向所述电控流量阀的被控端输入控制信号以关闭所述电控流量阀，控制器向所述变频泵站的被控端输入控制信号以控制所述变频泵站的工作频率至最大频率，直到压裂阶段结束；

S402:所述压裂阶段结束后，控制器向所述变频泵站的被控端输出控制信号以控制所述变频泵站关闭，控制器向所述电控阀门输出控制信号以控制所述电控阀门关闭。

本阶段实现的是，关闭电控流量阀并提高变频泵站的工作频率使变频泵站全流量输出。待测得此段岩层或煤层的起裂压力值后，变频泵站便可以全流量状态进行输出，直至压裂完成。

例如：假定起裂压力为20MPa，待压力传感器测量得到的压力值变化规律证明已经完成起裂后，控制器能够控制电控流量阀完全关闭，并将变频泵站调节至最大流量输出工作状态，此时变频泵站会始终以全流量状态工作，期间可能发生多次压裂过程，压力传感器检测到的系统内压力值的变化规律会在某一稳定区间内波动，直至最后压裂完成。待压裂完成后，即可控制所述变频泵站关闭、控制所述电控阀门关闭。

本申请提供的以上方案，还能够将各通路中的压力值随时间变化的曲线、流量值随时间变化的曲线通过显示屏进行可视化展示，即能够实现系统关键数据的实时显示、存储及分析的效果。关键点在于，能够通过电控流量阀与变频泵站的配合，实现系统内压力和流量的智能控制和变化，以上方案能够应用于高压大流量泵站中对于复杂压裂工况使用的需求，另外以上方案中采用的是变频泵站调节输出流量，很好地优化了系统功能，降低损耗。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种变频水力压裂系统，其特征在于，包括控制器、主通路和旁通路，其中：

所述主通路包括变频泵站、电控阀门和压力传感器；所述变频泵站的被控端与所述控制器的输出端连接，所述变频泵站的出液口与所述电控阀门的第一端连接，所述电控阀门的第二端与钻孔中的定压开启器连接，所述电控阀门的被控端与所述控制器的输出端连接；所述压力传感器测量所述主通路的内部压力值并将测量结果发送至所述控制器；

所述旁通路包括电控流量阀，所述电控流量阀的第一端与所述变频泵站的出液口连接，所述电控流量阀的第二端与液箱连接，所述电控流量阀的被控端与所述控制器的输出端连接；

所述控制器根据所述主通路的内部压力值协调控制所述变频泵站的工作频率、所述电控流量阀和所述电控阀门的开度，以使所述主通路的内部压力值按照预设范围变化。

2.根据权利要求1所述的变频水力压裂系统，其特征在于，还包括：

第一流量传感器，设置于所述主通路中，用于测量所述主通路内的液体流速并将测量结果发送至所述控制器。

3.根据权利要求2所述的变频水力压裂系统，其特征在于：

所述控制器配置有显示屏；

所述控制器根据所述主通路的内部压力值与时间的对应关系生成主通路压力变化曲线后发送至所述显示屏进行显示；

所述控制器根据所述主通路的液体流速与时间的对应关系生成主通路流速变化曲线后发送至所述显示屏进行显示。

4.根据权利要求1或2所述的变频水力压裂系统，其特征在于，还包括溢流通路：

所述溢流通路包括溢流阀和第二流量传感器；所述溢流阀的第一端与所述变频泵站的出液口连接，所述溢流阀的第二端与所述液箱连接；所述第二流量传感器用于测量所述溢流通路的液体流速并将测量结果发送至所述控制器。

5.根据权利要求4所述的变频水力压裂系统，其特征在于：

所述控制器配置有显示屏，所述控制器还用于根据所述溢流通路的液体流速与时间的对应关系生成溢流通路流速变化曲线后发送至所述显示屏进行显示。

6.一种权利要求1-5任一项所述变频水力压裂系统的压力调节方法，其特征在于，包括做封阶段压力调节步骤、起裂阶段压力调节步骤和压裂阶段压力调节步骤，其中：

所述做封阶段压力调节步骤用于在做封阶段控制变频泵站以最低频率向主通路中输入液体以使主通路的内部压力值按照设定速度增压至封孔器的膨胀阈值，之后使所述主通路的内部压力值在设定时长内维持在所述膨胀阈值；

所述起裂阶段压力调节步骤用于在做封阶段完成后，控制变频泵站的工作频率以设定频率梯度增加的方式向主通路中输入液体以调整所述主通路的内部压力值以设定压力梯度增加至起裂压力；

所述压裂阶段压力调节步骤用于在起裂阶段完成后，控制变频泵站以最高频率向主通路中输入液体直到压裂完成。

7.根据权利要求6所述的变频水力压裂系统的压力调节方法，其特征在于，所述做封阶段压力调节步骤包括：

响应于启动做封阶段的启动信号，控制器设置封孔器的膨胀阈值为主通路的目标压力值；

所述控制器向所述电控流量阀输出控制信号以控制所述电控流量阀为最大开度，所述控制器向所述电控阀门输出控制信号以控制所述电控阀门开启；

所述控制器向变频泵站的被控端输入控制信号以控制所述变频泵站以最低频率值启动，所述控制器向所述电控流量阀输出控制信号以控制所述电控流量阀的开度以设定速度逐渐减小，当压力传感器检测到的所述主通路的内部压力值与所述目标压力值相同后停止调整所述电控流量阀的开度，直到做封阶段结束。

8.根据权利要求6所述的变频水力压裂系统的压力调节方法，其特征在于，所述起裂阶段压力调节步骤包括：

响应于做封阶段的结束信号，控制器设置主通路的起裂目标压力值；所述控制器向变频泵站的被控端输入控制信号以控制所述变频泵站的工作频率按照设定频率梯度增加，直到所述主通路的内部压力值达到所述起裂目标压力值；

若岩层或煤层裂隙还未出现起裂现象，控制器调高主通路的起裂目标压力值后，继续控制所述变频泵站的工作频率按照设定频率梯度增加，直到所述主通路的内部压力值达到调高后的起裂目标压力值；若岩层或煤层出现起裂现象，则进入压裂阶段压力调节步骤；否则重复本步骤。

9.根据权利要求6所述的变频水力压裂系统的压力调节方法，其特征在于，所述压裂阶段压力调节步骤包括：

响应于压裂阶段压力调节步骤的启动信号，控制器向所述电控流量阀的被控端输入控制信号以关闭所述电控流量阀，控制器向所述变频泵站的被控端输入控制信号以控制所述变频泵站的工作频率至最大频率，直到压裂阶段结束；

所述压裂阶段结束后，控制器向所述变频泵站的被控端输出控制信号以控制所述变频泵站关闭，控制器向所述电控阀门输出控制信号以控制所述电控阀门关闭。

10.根据权利要求6-9任一项所述的变频水力压裂系统的压力调节方法，其特征在于：

在所述做封阶段压力调节步骤中，所述主通路的内部压力值维持在所述膨胀的设定时长内，若溢流通路无液体回流则判定所述做封阶段结束；

在所述起裂阶段压力调节步骤中，若所述主通路的内部压力值在区间阈值内的下降量超过下降量阈值，则判定岩层或煤层出现起裂现象；

在所述压裂阶段压力调节步骤中，若所述主通路的内部压力值持续下降或者增长速度低于增速阈值，则判定所述压裂阶段结束。

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