电动水力压裂系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109906305A(43)申请公布日2019.06.18(21)申请号201780063067.1(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司1(22)申请日2017.10.131227代理人王艳江董敏(30)优先权数据62/408,4782016.10.14US(51)Int.Cl.E21B43/26(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日F01D15/08(2006.01)2019.04.11F02C3/00(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据E21B43/267(2006.01)PCT/US2017/0564492017.10.13(87)PCT国际申请的公布数据WO2018/071738EN2018.04.19(71)申请人迪傲公司地址美国纽约(72)发明人乌多·雷克尔斯哈罗德·琼斯权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称电动水力压裂系统(57)摘要一种水力压裂系统，其包括固定速度的燃气涡轮机组件(18)，该燃气涡轮机组件(18)具有燃气发生器和动力涡轮机，燃气发生器和动力涡轮机两者安装至半挂车。所述系统还包括水力泵(28)和水力驱动式压裂液泵(30)，水力泵(28)安装至半挂车并连接至动力涡轮机的输出轴，水力驱动式压裂液泵(30)安装至半挂车并与水力泵(28)流体连通，水力泵(28)向水力驱动式压裂液泵(30)供给流体压力。该系统构造成使得水力驱动式压裂液泵(30)接纳包含化学物质和支撑剂的压裂液，并且将压裂液加压至足以注入到井孔中来支持水力压裂操作的压力。CN109906305ACN109906305A权利要求书1/1页1.一种水力压裂系统，所述水力压裂系统包括：固定速度的燃气涡轮机，所述燃气涡轮机安装至半挂车；水力泵，所述水力泵安装至所述半挂车并连接至所述燃气涡轮机的输出轴；以及水力驱动式压裂液泵，所述水力驱动式压裂液泵安装至所述半挂车并与所述水力泵流体连通，所述水力泵向所述水力驱动式压裂液泵供给流体压力，其中，所述水力驱动式压裂液泵接纳包含化学物质和支撑剂的压裂液，并将所述压裂液加压至足以注入到井孔中来进行水力压裂操作的压力。2.根据权利要求1所述的水力压裂系统，还包括变速箱，所述变速箱定位在所述动力涡轮机与所述水力泵之间，以减小所述水力泵的输入每分钟转数。3.根据权利要求1所述的水力压裂系统，还包括四个半挂车的象限，所述四个半挂车各自具有安装在相应半挂车上的固定速度的燃气涡轮机组件、水力泵以及水力驱动式压裂液泵，所述四个半挂车中的每个半挂车与井孔流体连通，以向所述井孔供给高压压裂液。4.根据权利要求3所述的水力压裂系统，其中，所述四个半挂车中的每个半挂车与水化单元和混合单元流体连通，以接纳在所述水化单元和所述混合单元中的包含特定量的化学物质及支撑剂的压裂液。5.根据权利要求4所述的水力压裂系统，其中，所述四个半挂车形成压裂系统象限，所述压裂系统象限能够以构型的方式重复以产生用于井场的四象限构型，所述四象限构型包括多达十六个半挂车，其中，每个半挂车上具有由燃气涡轮机驱动的水力泵。2CN109906305A说明书1/5页电动水力压裂系统背景技术[0001]水力压裂是用来刺激石油和天然气井产量的方法。水力压裂一般涉及在高压下将包含颗粒/支撑剂和可选的化学物质的高压流体混合物泵送通过井孔并且泵入到地层中。随着高压流体混合物进入地层，高压流体混合物会使地层破裂并产生裂缝。当流体压力从井孔和地层释放时，裂纹或裂缝将会稳定(settle)，但裂缝或裂纹通过流体混合物中携带的颗粒/支撑剂而至少部分地保持张开。保持裂缝张开允许从地层提取石油和天然气。[0002]典型的水力压裂系统使用大量的大型柴油发动机驱动式泵以对正在注入到井孔和地层中的流体混合物进行加压。这些大型柴油发动机驱动式泵由于其尺寸和重量而难以运输，并且在已铺设的道路和操纵空间通常是不可用的情况下，这些大型柴油发动机驱动式泵同样地就更难以在井场上移动或定位。此外，这些大型柴油发动机驱动式泵需要大型的燃料箱，这些大型的燃料箱也必须运输至未经开发的井场。常规柴油发动机驱动式压裂系统的另一缺点是柴油发动机的维修要求，柴油发动机通常每300至400小时就需要进行大量的维修活动，因此导致设备每隔2周至3周的定期停机。[0003]鉴于水力压裂的必要性以及柴油发动机驱动式压裂泵系统的已知的缺点，石油和天然气工业正在研究各种方案，这些方案将允许在水力压裂系统中用电力驱动泵替代常规的柴油发动机驱动式泵。目前有少数公司正在开发电力驱动式水力压裂系统，其中，由燃气涡轮机驱动的发电机现场定位并用于为电动泵送系统产生电力。然而，现有的电力驱动式水力压裂系统也有可能的缺点。例