CN213597942U - 一种电驱压裂机组及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电驱压裂机组及系统；所述电驱压裂机组，其包括：压裂撬组件和变频系统，所述压裂撬组件至少包括一变频压裂撬和一定频压裂撬；所述定频压裂撬连通供电母线；所述变频系统一端与所述供电母线连通，另一端与所述变频压裂撬连通，调整所述变频压裂撬的电流频率。这样，通过定频压裂撬进行替换，从而减少了替换部分对应的占地面积和价格成本，进而在总体上解决了现有的电驱压裂设备占地面积过大且成本过高的问题。

Description

一种电驱压裂机组及系统

技术领域

本实用新型涉及电驱压裂技术领域，具体而言，涉及一种电驱压裂机组及系统。

背景技术

在全球的油气田作业现场，通过电驱压裂驱动压裂撬工作在电力设备比较完善的地方应用较为广泛。现有的电驱压裂设备，为了调节压裂撬的转速和排量，都是采用设置变频电动机的方式进行驱动，通过控制频率的变化来控制压裂撬的转速和排量。

但是这种变频控制的方式，虽然可以灵活调节压裂撬的转速和排量，但是在硬件上，每个压裂撬都需要设置变频器，而现有的变频器，每台至少占据15平方米的面积，且售价高达300万以上。这对于现有的电驱压裂设备而言，占地面积过大且成本过高。

实用新型内容

为在一定程度上解决上述技术问题的至少一个方面，本实用新型提供一种电驱压裂机组，其包括：压裂撬组件和变频系统，所述压裂撬组件至少包括一变频压裂撬和一定频压裂撬；所述定频压裂撬连通供电母线；所述变频系统一端与所述供电母线连通，另一端与所述变频压裂撬连通，调整所述变频压裂撬的电流频率。

这样，通过定频压裂撬进行替换，从而减少了替换部分对应的占地面积和价格成本，进而在总体上解决了现有的电驱压裂设备占地面积过大且成本过高的问题。

可选的，所述压裂撬组件中所述定频压裂撬的总额定功率为所述压裂撬组件的总额定功率的1/3-2/3，或者

所述压裂撬组件中所述定频压裂撬的数量为所述变频压裂撬数量的0.5-2倍。

这样，可以节省变频器的占地面积和价格成本，从而进一步解决了占地面积和价格成本的问题。

可选的，所述压裂撬组件中所述定频压裂撬的总额定功率为所述压裂撬组件的总额定功率的1/2，或者

所述压裂撬组件中所述定频压裂撬的数量与所述变频压裂撬的数量相同。

这样，可以在保证压裂撬组件的总功率范围的情况下，最大限度减少变频压裂撬的占据比例，进而最大限度节省占地面积和价格成本，从而进一步解决了占地面积和价格成本的问题。

可选的，所述压裂撬组件中所述定频压裂撬的额定功率均落入所述变频压裂撬的总功率范围。

这样，可以使得所述压裂撬组件的总功率范围可以覆盖所有的功率，从而避免由于覆盖范围不完全造成的遗漏。

可选的，所述压裂撬组件中所述定频压裂撬的数量为多个，所述变频压裂撬的数量为一个或两个，且至少一个所述定频压裂撬的额定功率落入所述变频压裂撬的总功率范围。

这样，仅使用一个或两个变频压裂撬，从而在保证压裂撬组件的总功率范围的覆盖率的基础上，大大减少了变频器的使用数量，从而大大减小了占地面积和价格成本。

可选的，所述变频压裂撬/所述定频压裂撬包括驱动电机和压裂泵，所述驱动电机驱动所述压裂泵。

这样，所述驱动电机提供驱动力，驱使所述压裂泵进行工作，从而完成压裂工作。

可选的，所述压裂泵为多个，所述变频压裂撬/所述定频压裂撬还包括分动箱，所述驱动电机通过分动箱与多个所述压裂泵连接，所述分动箱将所述驱动电机的动力分配至多个所述压裂泵。

这样，通过一个驱动电机可以通过分动箱驱动多个连接的压裂泵进行工作；分动箱对驱动电机的动力进行分配，分配到各个连接的压裂泵上，驱动所述压裂泵进行正常工作。

可选的，所述变频压裂撬/所述定频压裂撬中，所述驱动电机的数量为一个。

可选的，所述变频系统包括变频器，所述变频器与所述变频压裂撬连接。

这样，所述变频系统中的变频器直接与所述变频压裂撬中的驱动电机连接，对流入驱动电机的交流电进行频率调节，从而调节所述驱动电机的运行功率。

可选的，一个所述变频器与两个或三个所述变频压裂撬连接。

这样，可以通过集成的方式将两个或三个变频压裂撬的变频器集成在一起，从而减少变频器的占用面积和价格成本。

本实用新型的另一目的在于提供一种电驱压裂系统，其包括如上述所述的电驱压裂机组和发电机组，所述发电机组与所述电驱压裂机组通过所述供电母线连通。

这样，通过定频压裂撬进行替换，从而减少了替换部分对应的占地面积和价格成本，进而在总体上解决了现有的电驱压裂设备占地面积过大且成本过高的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电驱压裂机组的结构图；

图2为本实用新型实施例的电驱压裂机组的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的电驱压裂系统的结构示意图。

附图标记说明：

1-压裂撬组件；11-变频压裂撬11；12-定频压裂撬；13-驱动电机；14-压裂泵；15-分动箱；2-变频系统；21-变频器；3-供电母线；4-发电机组。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在此需要说明的是，对于压裂撬组件乃至整个电驱压裂机组，要描述其具体的工作能力，一般是通过压裂撬组件或者电驱压裂机组的排量或者功率来进行判断，其中，功率为排量和对应压力的乘积除以系数得到。在本申请中，为了便于进行描述和限定，统一用功率来对压裂撬组件或者整个电驱压裂机组的工作能力进行限定。但是这并不意味着本申请放弃了通过排量或者其他运行参数来限定或描述工作能力的方式，无论是通过功率还是通过对应转换的排量或者其他运行参数如运行压力等来描述工作能力，均落入本实用新型的保护范围。

如图1所示，其为本实用新型实施例的电驱压裂机组的结构图；结合图2，其中，所述电驱压裂机组，其包括：压裂撬组件1和变频系统2，所述压裂撬组件1至少包括一变频压裂撬11和一定频压裂撬12；所述定频压裂撬12连通供电母线3；所述变频系统2一端与所述供电母线3连通，另一端与所述变频压裂撬11连通，调整所述变频压裂撬11的电流频率。

这样，通过供电母线3提供交流电，通过压裂撬组件1完成压裂工作；对于压裂撬组件1中的定频压裂撬12，直接通过供电母线3提供固定频率的交流电，对于变频压裂撬11，供电母线3提供的交流电经过变频系统2后调整电流频率，然后提供给变频压裂撬11，以供变频压裂撬11进行工作。

这样，这个电驱压裂机组中，一部分压裂工作有定频压裂撬12替换掉变频压裂撬11来完成，则这部分对应的变频系统2就可以对应省略，从而减少了该部分对应的占地面积和价格成本；这样，通过定频压裂撬12进行替换，从而减少了替换部分对应的占地面积和价格成本，进而在总体上解决了现有的电驱压裂设备占地面积过大且成本过高的问题。

另外，通过定频压裂撬12替换变频压裂撬11，也减少了中间环节和接线数量。

可选的，所述压裂撬组件1中所述定频压裂撬12的总额定功率为所述压裂撬组件1的总额定功率的1/3-2/3。

其中，所述压裂撬组件1包含多个定频压裂撬12和多个变频压裂撬11；其中，每个定频压裂撬12具有其额定功率，每个变频压裂撬11具有其可调节的功率范围；则变频压裂撬11中可调节的功率范围中的最大功率，本申请中即认为是变频压裂撬11的额定功率。

其中，所述定频压裂撬12的总额定功率，即为所有定频压裂撬12的额定功率之和；所述变频压裂撬11的总额定功率，即为所有变频压裂撬11的额定功率(可调节的功率范围的最大功率)之和；所述压裂撬组件1的总额定功率，即为该压裂撬组件1中的所述定频压裂撬12的总额定功率与所述变频压裂撬11的总额定功率之和。

这样，由于定频压裂撬12和变频压裂撬11相比，可以省去变频器21占据的占地面积和价格成本；所以将定频压裂撬12的总额定功率设置为压裂撬组件1总额定功率的1/3-2/3，则意味着可以节省1/3-2/3的变频器21的占地面积和价格成本，从而进一步解决了占地面积和价格成本的问题。

在此，需要对定频压裂撬12的总额定功率和压裂撬组件1总额定功率的情况进行说明。压裂撬组件1包括定频压裂撬12和变频压裂撬11，其中，所述定频压裂撬12按照额定功率进行工作，变频压裂撬11按照0-额定功率的范围进行调节工作。在此，对整个压裂撬组件1的可选择功率进行分析时，我们要从定频压裂撬12和变频压裂撬11两方面进行考虑：

首先，占地面积和价格成本上考虑，定频压裂撬12的总额定功率占据的份额越多，意味着替换掉的变频压裂撬11越多，越能节省占地面积和价格成本；因此，从占地面积和价格成本上考虑，定频压裂撬12的总额定功率占据的份额越多越好。

其次，以定频压裂撬12的启动数量为基础考虑整个压裂撬组件1的可选择功率：为了便于进行举例说明，我们假设所有定频压裂撬12的额定功率均相同(额定功率为E)，定频压裂撬12的数量为n个，所有变频压裂撬11的可调节功率范围均相同(可调节范围的最大值为F)，变频压裂撬11的数量为m个：则定频压裂撬12的开启数量不同，则整个压裂撬组件1的总功率范围也不相同。为了便于进行进一步的分析，我们对不同数量的定频压裂撬12启动情况下的压裂撬组件1的总功率范围进行了计算和统计，具体如下表：

由上表我们可以发现，若要使得所述压裂撬组件1的总功率范围可以覆盖0-(nE+mF)，则必须要满足E≤mF；也即是说，定频压裂撬12的额定功率落入变频压裂撬11的总功率范围内。

最后，上述结论是基于所有变频压裂撬11同时启动且所述定频压裂撬12的额定功率均相同的前提下进行分析的。在所述定频压裂撬12的额定功率不相同的情况下，其实际情况会有所调整。

可选的，所述压裂撬组件1中所述定频压裂撬12的额定功率均落入所述变频压裂撬11的总功率范围。

这样，可以使得所述压裂撬组件1的总功率范围可以覆盖所有的功率(该功率小于所述总功率范围内的最大值)，从而避免由于覆盖范围不完全造成的遗漏(遗漏以后，意味着所述压裂撬组件1无法调节到遗漏掉的功率)。

可选的，所述压裂撬组件1中所述定频压裂撬12的数量为所述变频压裂撬11数量的0.5-2倍。

这样，是从压裂撬的数量角度对压裂撬组件1中定频压裂撬12和变频压裂撬11的数量关系进行限定，从而将部分变频压裂撬11替换为定频压裂撬12，进而节省了占地面积和价格成本。

可选的，所述压裂撬组件1中所述定频压裂撬12的总额定功率为所述压裂撬组件1的总额定功率的1/2。

这样，可以在保证压裂撬组件1的总功率范围的情况下，最大限度(考虑到存在一个变频压裂撬11和一个定频压裂撬12的情况存在)减少变频压裂撬11的占据比例，进而最大限度节省占地面积和价格成本，从而进一步解决了占地面积和价格成本的问题。

可选的，所述压裂撬组件1中所述定频压裂撬12的数量与所述变频压裂撬11的数量相同。

这样，是从压裂撬的数量角度对压裂撬组件1中定频压裂撬12和变频压裂撬11的数量关系进行限定，从而最大限度(考虑到存在一个变频压裂撬11和一个定频压裂撬12的情况存在)将变频压裂撬11替换为定频压裂撬12，进而节省了占地面积和价格成本。

可选的，所述压裂撬组件1中所述定频压裂撬12的数量为多个，所述变频压裂撬11的数量为一个，且至少一个所述定频压裂撬12的额定功率落入所述变频压裂撬11的总功率范围。

这样，仅使用一个变频压裂撬11，从而在保证压裂撬组件1的总功率范围的覆盖率的基础上，大大减少了变频器21的使用数量，从而大大减小了占地面积和价格成本。

可选的，所述压裂撬组件1中所述定频压裂撬12的数量为多个，所述变频压裂撬11的数量为两个，且至少一个所述定频压裂撬12的额定功率落入所述变频压裂撬11的总功率范围。

上述仅使用一个变频压裂撬11，意味着只能进行一个变频压裂撬11的调节，来达到整个压裂撬组件1的预设功率；这就意味着对于调节的要求比较严格好苛刻，这种严格和苛刻对于工作人员而言，是十分不利的，容易造成工作人员的误操作；在此基础上，将所述变频压裂撬11的数量设置为两个，从而大大增加了变频压裂机组在控制时的余量和容错率，且最大限度第保证了定频压裂撬12的数量，从而大大减小了占地面积和价格成本。

可选的，如图2所示，所述变频压裂撬11/所述定频压裂撬12包括驱动电机13和压裂泵14，所述驱动电机13驱动所述压裂泵14。

这样，所述驱动电机13提供驱动力，驱使所述压裂泵14进行工作，从而完成压裂工作。

在此需要说明的是，所述变频压裂撬11/所述定频压裂撬12的结构相同，唯一不同之处在于，所述变频压裂撬11中的驱动电机13为变频驱动电机13；所述定频压裂撬12中的驱动电机13为定频驱动电机13。

可选的，如图2所示，所述压裂泵14为多个，所述变频压裂撬11/所述定频压裂撬12还包括分动箱15，所述驱动电机13通过分动箱15与多个所述压裂泵14连接，所述分动箱15将所述驱动电机13的动力分配至多个所述压裂泵14。

这样，通过一个驱动电机13可以通过分动箱15驱动多个连接的压裂泵14进行工作；分动箱15对驱动电机13的动力进行分配，分配到各个连接的压裂泵14上，驱动所述压裂泵14进行正常工作。

可选的，如图2所示，所述变频压裂撬11/所述定频压裂撬12中，所述驱动电机13的数量为一个。

可选的，如图2所示，所述变频系统2包括变频器21，所述变频器21与所述变频压裂撬11连接。

这样，所述变频系统2中的变频器21直接与所述变频压裂撬11中的驱动电机13连接，对流入驱动电机13的交流电进行频率调节，从而调节所述驱动电机13的运行功率。

可选的，一个所述变频器21与两个或三个所述变频压裂撬11连接。

这样，可以通过集成的方式将两个或三个变频压裂撬11的变频器21集成在一起，从而减少变频器21的占用面积和价格成本。

如图3所示，其为本实用新型实施例的电驱压裂系统的结构示意图；其中，所述电驱压裂系统，包括如上述所述的电驱压裂机组和发电机组4，所述发电机组4与所述电驱压裂机组通过所述供电母线3连通。

这样，通过定频压裂撬12进行替换，从而减少了替换部分对应的占地面积和价格成本，进而在总体上解决了现有的电驱压裂设备占地面积过大且成本过高的问题。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种电驱压裂机组，其特征在于，包括：压裂撬组件(1)和变频系统(2)，所述压裂撬组件(1)至少包括一变频压裂撬(11)和一定频压裂撬(12)；所述定频压裂撬(12)连通供电母线(3)；所述变频系统(2)一端与所述供电母线(3)连通，另一端与所述变频压裂撬(11)连通，调整变频压裂撬(11)的电流频率。

2.根据权利要求1所述的电驱压裂机组，其特征在于，所述压裂撬组件(1)中所述定频压裂撬(12)的总额定功率为所述压裂撬组件(1)的总额定功率的1/3-2/3，或者

所述压裂撬组件(1)中所述定频压裂撬(12)的数量为所述变频压裂撬(11)数量的0.5-2倍。

3.根据权利要求1所述的电驱压裂机组，其特征在于，所述压裂撬组件(1)中所述定频压裂撬(12)的总额定功率为所述压裂撬组件(1)的总额定功率的1/2，或者

所述压裂撬组件(1)中所述定频压裂撬(12)的数量与所述变频压裂撬(11)的数量相同。

4.根据权利要求1-3任一所述的电驱压裂机组，其特征在于，所述压裂撬组件(1)中所述定频压裂撬(12)的额定功率均落入所述变频压裂撬(11)的总功率范围。

5.根据权利要求1-3任一所述的电驱压裂机组，其特征在于，所述压裂撬组件(1)中所述定频压裂撬(12)的数量为多个，所述变频压裂撬(11)的数量为一个或两个，且至少一个所述定频压裂撬(12)的额定功率落入所述变频压裂撬(11)的总功率范围。

6.根据权利要求1-3任一所述的电驱压裂机组，其特征在于，所述变频压裂撬(11)/所述定频压裂撬(12)包括驱动电机(13)和压裂泵(14)，所述驱动电机(13)驱动所述压裂泵(14)。

7.根据权利要求6所述的电驱压裂机组，其特征在于，所述压裂泵(14)为多个，所述变频压裂撬(11)/所述定频压裂撬(12)还包括分动箱(15)，所述驱动电机(13)通过分动箱(15)与多个所述压裂泵(14)连接，所述分动箱(15)将所述驱动电机(13)的动力分配至多个所述压裂泵(14)。

8.根据权利要求6所述的电驱压裂机组，其特征在于，所述变频压裂撬(11)/所述定频压裂撬(12)中，所述驱动电机(13)的数量为一个。

9.根据权利要求1-3任一所述的电驱压裂机组，其特征在于，所述变频系统(2)包括变频器(21)，所述变频器(21)与所述变频压裂撬(11)连接。

10.根据权利要求9所述的电驱压裂机组，其特征在于，一个所述变频器(21)与两个或三个所述变频压裂撬(11)连接。

11.一种电驱压裂系统，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一所述的电驱压裂机组和发电机组(4)，所述发电机组(4)与所述电驱压裂机组通过所述供电母线(3)连通。

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