CN112127863A - 一体式变频压裂橇 - Google Patents

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董富强
樊春明
朱浩铭
郗秦阳
张正祖
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China National Petroleum Corp
Baoji Oilfield Machinery Co Ltd
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China National Petroleum Corp
Baoji Oilfield Machinery Co Ltd
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
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Abstract

本发明公开了一体式变频压裂橇，包括橇体，橇体内固接有高压供电装置，高压供电装置连接变频一体机，变频一体机通过转动轴连接压裂泵，橇体内还固接有用于润滑压裂泵传动部件的动力端润滑系统和用与润滑压裂泵盘根和柱塞的液力端润滑系统，压裂泵的输入端连接吸入管汇、输出端连接排出管汇。本发明一体变频压裂橇，实现了现有产品的变频房和压裂泵橇一体式设计，实际使用中可以减少了运输单元，省去变频房和压裂泵橇之间动力电缆连接，只需接入10kV高压电，可有效降低了人员劳动强度，提高设备可靠性。

Description

一体式变频压裂橇
技术领域
本发明属于油气田压裂设备技术领域，涉及一体式变频压裂橇。
背景技术
压裂设备是油气田压裂增产作业的核心设备之一，压裂设备驱动分为内燃机驱动和电机驱动两种形式，采用电机驱动的变频压裂橇具有无级调速、零排放、噪音低、成本低、使用维护简单等诸多优点，近几年发展较快。目前，应用较多的变频压裂橇均采用分体式结构，包括变频房和压裂泵橇，变频房和压裂泵橇由于重量和外形尺寸较大，必需单独运输，实际作业时面临井场占地面积大，运输单元多，单元设备间需要连接较重的动力电缆等问题。所以如何实现变频压裂橇小型化、集成化设计是急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种一体式变频压裂橇，解决了现有技术中存在的分体式变频压裂橇占地面积大、运输单元多，电缆连接不便的问题。
本发明所采用的技术方案是，一体式变频压裂橇，包括橇体，所述橇体内固接有高压供电装置，所述高压供电装置连接变频一体机，所述变频一体机通过转动轴连接压裂泵，所述橇体内还固接有用于润滑压裂泵传动部件的动力端润滑系统和用于润滑压裂泵盘根和柱塞的液力端润滑系统，所述压裂泵的输入端连接吸入管汇、输出端连接排出管汇。
本发明的特点还在于：
所述橇体包括底座，所述底座上焊接有固定框架，所述固定框架活动连接有活动框架，所述固定框架顶部四角设有四个内藏式的吊耳。
所述高压供电装置一侧设有进线柜、本地控制箱和单开门，所述高压供电装置与变频一体机连接一侧设有出线柜，所述高压供电装置顶部设有顶盖，所述顶盖与固定框架通过搭扣连接。
所述变频一体机由变频电机和逆变单元连接构成，所述逆变单元与高压供电装置连接，所述变频电机的输出端通过传动轴连接压裂泵。
所述橇体长度不大于9300mm、宽度不大于2500mm，高度不大于2580mm。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种一体式变频压裂橇，实现了现有产品的变频房和压裂泵橇一体式设计，实际使用中可以减少了运输单元，省去变频房和压裂泵橇之间动力电缆连接，工作时只需接入10kV高压电，可有效降低了人员劳动强度，提高设备可靠性。
附图说明
图1是本发明一体式变频压裂橇的结构示意图；
图2是本发明一体式变频压裂橇的橇体结构示意图；
图3是本发明一体式变频压裂橇的高压供电装置的结构示意图；
图4是本发明一体式变频压裂橇的变频一体机的结构示意图。
图中，1.橇体，2.高压供电装置，3.变频一体机，4.压裂泵，5.动力端润滑系统，6.液力端润滑系统，7.传动轴，8.吸入管汇，9排出管汇.101.底座，102.固定框架，103.活动框架，104.吊耳，201.进线柜，202.本地控制柜，203.出线柜，204.顶盖，301.变频电机，302.逆变单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一体式变频压裂橇，如图1-4所示，包括框架式结构的橇体1，橇体1由底座101、固定框架102焊接而成，固定框架102的顶部对称布置4个内藏式的吊耳104，活动框架103与固定框架102通过销轴连接，可以快速拆卸，便于更换压裂泵，固定框架102顶部设置有吊装空间，用于更换变频一体机3，活动框架103顶部设置有吊装空间用于更换大泵液力端；高压供电装置2由墙板、侧门、顶盖与橇体1焊接形成集装箱结构，高压供电装置2的侧面设置有10kV高压进线柜201、本地控制箱202及一道单开门，本地控制柜202实现整橇的控制，高压供电装置2与靠近变频一体机3的一侧设有出线柜203，出线接口包括：高压直流输出接口、低压辅助设备输出接口、通讯控制接口，高压供电装置2端头设置有一道对开门，顶部设置有顶盖204，顶盖204与固定框架通过搭扣连接，可吊起拆卸；高压供电装置2的房体内部单元包括：高压开关柜、变压器、整流滤波单元、控制系统等；高压供电装置2通过电缆连接变频一体机3，变频一体机3通过转动轴7连接压裂泵4，变频一体机3和压裂泵4分别通过螺栓固定在底座101上，传动轴7上安装有护罩，橇体1内还固接有用于润滑压裂泵4传动部件的动力端润滑系统5和用于润滑压裂泵盘根和柱塞的液力端润滑系统6，压裂泵4的输入端连接吸入管汇8、输出端连接排出管汇9，变频一体机3由变频电机301和逆变单元302连接构成，逆变单元302与高压供电装置2连接。
本发明为了提升整机功率密度，采用额定输出压力和最大输出压力两种工作状态，实际工作压力在额定输出压力以下可连续运行，同时，设备满足在最大输出压力下持续运行至少30min，以适应井底压力波动，可选地，额定输出压力设定为最大输出压力的75％～86％。
本发明整体长度不超过9300mm，宽度不超过2500mm，高度不超过2580mm；总重量30吨以下。
本发明中变频一体机额定输出功率等于最大输出功率的75％～95％。
本发明一体式变频压裂橇中主要部件的作用分别如下：
橇体为整机的承载部件，用于集成安装其它部件，整机的变频驱动系统的部件分别安装在高压供电装置和变频一体机的逆变单元内，有别于现有产品变频驱动系统部件均安装在变频房内的技术方案，变频驱动系统用于对变频电机进行驱动调速，变频一体机为动力机，为压裂泵提供驱动力，传动轴用于动力传递；压裂泵给液体泵送加压，实现页岩气压裂作业；吸入管汇与出管汇是液体进、出压力泵的通道；动力端润滑系统和液力端润滑系统用于润滑压裂泵零部件，保证其正常工作。
本发明一体式变频压裂撬其工作原理如下：
高压供电装置从电网接入10kV高压交流电，输出高压直流电驱动变频一体机，变频一体机通过传动轴驱动压裂泵工作，液体从吸入管汇进入压力泵，经过压裂泵增压后从排出管汇排出并注入到页岩气井内，实现压裂作业，变频一体机具有调速度功能，驱动压裂泵输出不同的排量，动力端润滑系统用于润滑压裂泵的内部的传动部件，液力端润滑系统用于润滑压裂泵的柱塞与盘根。
本发明一体式变频压裂橇，其优点在于：
现有产品的变频房和压裂泵橇由于重量和外形尺寸均较大，需要分体单独运输，到油田井场后再连接设备间的电缆，本发明实现了变频房和压裂泵橇一体式设计，整机重和尺寸小，满足整体运输要求，实际使用中减少了运输单元，省去变频房和压裂泵橇之间动力电缆连接，只需接入10kV高压电，可有效降低了人员劳动强度，提高设备可靠性。

Claims (5)

1.一体式变频压裂橇，其特征在于，包括橇体(1)，所述橇体(1)内固接有高压供电装置(2)，所述高压供电装置(2)连接变频一体机(3)，所述变频一体机(3)通过转动轴(7)连接压裂泵(4)，所述橇体(1)内还固接有用于润滑压裂泵传动部件的动力端润滑系统(5)和用于润滑压裂泵盘根和柱塞的液力端润滑系统(6)，所述压裂泵(4)的输入端连接吸入管汇(8)、输出端连接排出管汇(9)。
2.根据权利要求1所述的一体式变频压裂橇，其特征在于，所述橇体(1)包括底座(101)，所述底座(101)上焊接有固定框架(102)，所述固定框架(102)活动连接有活动框架(103)，所述固定框架(102)顶部四角设有四个内藏式的吊耳(104)。
3.根据权利要求1所述的一体式变频压裂橇，其特征在于，所述高压供电装置(2)一侧设有进线柜(201)、本地控制箱(202)和单开门，所述高压供电装置(2)与变频一体机(3)连接一侧设有出线柜(203)，所述高压供电装置(2)顶部设有顶盖(204)，所述顶盖(204)与固定框架(102)通过搭扣连接。
4.根据权利要求1所述的一体式变频压裂橇，其特征在于，所述变频一体机(3)由变频电机(301)和逆变单元(302)连接构成，所述逆变单元(302)与高压供电装置(2)连接，所述变频电机(301)的输出端通过传动轴(7)连接压裂泵(4)。
5.根据权利要求1所述的一体式变频压裂橇，其特征在于，所述橇体(1)长度不大于9300mm、宽度不大于2500mm，高度不大于2580mm。
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