压裂系统的制作方法

1.本公开的实施例涉及一种压裂系统。


背景技术：

2.在石油和天然气开采领域，压裂作业是指在采油或采气过程中，利用高压的压裂液使油气层形成裂缝的一种技术。通过压裂作业可使得油气层形成裂缝，从而可改善石油或天然气在地下的流动环境，使油井产量增加。因此，压裂作业是油气田开采中主要的增产方式。另一方面，世界页岩气资源丰富，但由于页岩地层渗透率很低，目前还没有得到广泛开发。压裂技术作为页岩气开发的核心技术之一，可广泛用于页岩储层改造和页岩气的开采。


技术实现要素：

3.本公开实施例提供一种压裂系统。该压裂系统包括第一压裂设备组、第二压裂设备组、燃气管路、压缩空气管路和辅助能源管路；第一压裂设备组包括n个涡轮压裂设备；第二压裂设备组包括m个涡轮压裂设备；燃气管路分别与第一压裂设备组和第二压裂设备组相连，并被配置为向n m个涡轮压裂设备提供燃气；压缩空气管路分别与第一压裂设备组和第二压裂设备组相连，并被配置为向n m个涡轮压裂设备提供压缩空气；各涡轮压裂设备包括辅助设备，辅助能源管路分别与第一压裂设备组和第二压裂设备组相连，并被配置为向n m个涡轮压裂设备的辅助设备提供辅助能源，n和m分别为大于等于2的正整数。由此，该压裂系统可将成组的多个压裂设备的燃气管路、压缩空气管路和辅助能源管路集成在一起，从而方便进行安全管理和设备维护，避免安全事故发生。
4.本公开至少一个实施例提供一种压裂系统，其包括：第一压裂设备组，包括n个涡轮压裂设备；第二压裂设备组，包括m个涡轮压裂设备；燃气管路，分别与所述第一压裂设备组和所述第二压裂设备组相连，并被配置为向n m个所述涡轮压裂设备提供燃气；压缩空气管路，分别与所述第一压裂设备组和所述第二压裂设备组相连，并被配置为向n m个所述涡轮压裂设备提供压缩空气；以及辅助能源管路，各所述涡轮压裂设备包括辅助设备，所述辅助能源管路分别与所述第一压裂设备组和所述第二压裂设备组相连，并被配置为向n m个所述涡轮压裂设备的所述辅助设备提供辅助能源，n和m分别为大于等于2的正整数。
5.例如，在本公开一实施例提供的压裂系统中，所述辅助设备包括柴油机，所述辅助能源管路被配置为输送柴油。
6.例如，在本公开一实施例提供的压裂系统中，所述辅助设备包括电动机，所述辅助能源管路被配置为输送电力。
7.例如，在本公开一实施例提供的压裂系统中，所述燃气管路包括燃气主管路和与所述燃气主管路相连的多个燃气支管路，所述辅助能源管路包括辅助能源主管路和与所述辅助能源主管路相连的多个辅助能源支管路，所述压缩空气管路包括压缩空气主管路和与所述压缩空气主管路相连的多个压缩空气支管路，其中，所述燃气主管路、所述辅助能源主
管路和所述压缩空气主管路设置在第一压裂设备组和第二压裂设备组之间。
8.例如，在本公开一实施例提供的压裂系统中，所述压裂系统还包括：管汇系统，位于第一压裂设备组和所述第二压裂设备组之间，且被配置为输送压裂液，所述燃气主管路、所述辅助能源主管路和所述压缩空气主管路固定在所述管汇系统上。
9.例如，在本公开一实施例提供的压裂系统中，所述管汇系统包括至少一个高低压管汇撬。
10.例如，在本公开一实施例提供的压裂系统中，所述燃气管路将所述第一压裂设备组和所述第二压裂设备组的n m个所述涡轮压裂设备串联，以向n m个所述涡轮压裂设备提供燃气。
11.例如，在本公开一实施例提供的压裂系统中，所述压缩空气管路将所述第一压裂设备组和所述第二压裂设备组的n m个所述涡轮压裂设备串联，以向n m个所述涡轮压裂设备提供压缩空气。
12.例如，在本公开一实施例提供的压裂系统中，所述辅助能源管路将所述第一压裂设备组和所述第二压裂设备组的n m个所述涡轮压裂设备串联，以向n m个所述涡轮压裂设备的所述辅助设备提供辅助能源。
13.例如，在本公开一实施例提供的压裂系统中，所述燃气管路包括第一子燃气管路和第二子燃气管路，所述第一子燃气管路将所述第一压裂设备组的n个所述涡轮压裂设备串联，以向n个所述涡轮压裂设备提供燃气，所述第二子燃气管路将所述第二压裂设备组的m个所述涡轮压裂设备串联，以向m个所述涡轮压裂设备提供燃气。
14.例如，在本公开一实施例提供的压裂系统中，所述压缩空气管路包括第一子压缩空气管路和第二子压缩空气管路，所述第一子压缩空气管路将所述第一压裂设备组的n个所述涡轮压裂设备串联，以向n个所述涡轮压裂设备提供压缩空气，所述第二子压缩空气管路将所述第二压裂设备组的m个所述涡轮压裂设备串联，以向m个所述涡轮压裂设备提供压缩空气。
15.例如，在本公开一实施例提供的压裂系统中，所述辅助能源管路包括第一子辅助能源管路和第二子辅助能源管路，所述第一子辅助能源管路将所述第一压裂设备组的n个所述涡轮压裂设备串联，以向n个所述涡轮压裂设备的所述辅助设备提供辅助能源，所述第二子辅助能源管路将所述第二压裂设备组的m个所述涡轮压裂设备串联，以向m个所述涡轮压裂设备的所述辅助设备提供辅助能源。
附图说明
16.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
17.图1为本公开一实施例提供的一种压裂系统的示意图
18.图2为本公开一实施例提供的另一种压裂系统的示意图；以及
19.图3为本公开一实施例提供的另一种压裂系统的示意图。
具体实施方式
20.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例
的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
21.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
22.在压裂作业中，为了提供更大的排量和实现更高的效率，通常会将多台压裂设备编组进行作业。压裂设备本身需要吸入低压的压裂液，并排出高压的压裂液，因此需要各种液体管道进行输送；另一方面，每台压裂设备均需要燃料(例如天然气)、压缩空气和辅助能源(例如电力、柴油等)等物质和能量，而这些物质和能量也需要管路进行输送。在这种情况下，包括多台压裂设备的编组的管路十分复杂，并且高压流体、燃料、压缩空气和辅助能源对于设备和人员均具有一定的危险性，因此需要设计合理、高效且整洁的管路系统，以便进行安全管理和设备维护，避免安全事故发生。
23.本公开实施例提供一种压裂系统。该压裂系统包括第一压裂设备组、第二压裂设备组、燃气管路、压缩空气管路和辅助能源管路；第一压裂设备组包括n个涡轮压裂设备；第二压裂设备组包括m个涡轮压裂设备；燃气管路分别与第一压裂设备组和第二压裂设备组相连，并被配置为向n m个涡轮压裂设备提供燃气；压缩空气管路分别与第一压裂设备组和第二压裂设备组相连，并被配置为向n m个涡轮压裂设备提供压缩空气；各涡轮压裂设备包括辅助设备，辅助能源管路分别与第一压裂设备组和第二压裂设备组相连，并被配置为向n m个涡轮压裂设备的辅助设备提供辅助能源，n和m分别为大于等于2的正整数。由此，该压裂系统可将成组的多个压裂设备的燃气管路、压缩空气管路和辅助能源管路集成在一起，从而方便进行安全管理和设备维护，避免安全事故发生。
24.下面，结合附图对本公开实施例提供的压裂系统进行详细的说明。
25.本公开一实施例提供一种压裂系统。图1为本公开一实施例提供的一种压裂系统的示意图。
26.如图1所示，该压裂系统100包括第一压裂设备组110、第二压裂设备组120、燃气管路130、压缩空气管路140和辅助能源管路150；第一压裂设备组110包括n个涡轮压裂设备200；第二压裂设备组120包括m个涡轮压裂设备200；燃气管路130分别与第一压裂设备组110和第二压裂设备组120相连，并被配置为向n m个涡轮压裂设备200提供燃气；压缩空气管路140分别与第一压裂设备组110和第二压裂设备组120相连，并被配置为向n m个涡轮压裂设备200提供压缩空气；各涡轮压裂设备200包括辅助设备210，辅助能源管路150分别与第一压裂设备组110和第二压裂设备组120相连，并被配置为向n m个涡轮压裂设备200的辅助设备210提供辅助能源，n和m分别为大于等于2的正整数。
27.在本公开一实施例提供的压裂系统中，该压裂系统包括第一压裂设备组和第二压裂设备组，第一压裂设备组包括n个涡轮压裂设备，第二压裂设备组包括m个涡轮压裂设备，由此该压裂系统可利用成组的多个涡轮压裂设备进行压裂作业，从而可提高排量和效率。
另一方面，该压裂系统还将多个涡轮压裂设备的燃气管路、压缩空气管路和辅助能源管路集成在一起，从而方便进行安全管理和设备维护，避免安全事故发生。
28.在一些示例中，如图1所示，m和n的数值可以相等，例如均为6。当然，本公开实施例包括但不限于此，m和n的数值也可以不相等。
29.在一些示例中，如图1所示，各涡轮压裂设备200的辅助设备210包括柴油机，辅助能源管路150被配置为输送柴油。
30.在一些示例中，辅助设备还可包括油泵、液压系统和液压马达；柴油机可驱动油泵，从而驱动液压系统；液压系统驱动液压马达以完成各种辅助工作，例如涡轮发动机的启动、驱动散热器工作等。当然，本公开实施例包括但不限于此，辅助设备还可包括润滑系统和润滑油泵，柴油机可驱动润滑油泵，从而驱动润滑系统工作。
31.在一些示例中，如图1所示，各涡轮压裂设备200的辅助设备210包括电动机，辅助能源管路150被配置为输送电力。
32.在一些示例中，辅助设备还可包括油泵、液压系统和液压马达；电动机可驱动油泵，从而驱动液压系统；液压系统驱动液压马达以完成各种辅助工作，例如涡轮发动机的启动、驱动散热器工作等。当然，本公开实施例包括但不限于此，辅助设备还可包括润滑系统和润滑油泵，电动机可驱动润滑油泵，从而驱动润滑。
33.在一些示例中，如图1所示，各涡轮压裂设备200包括涡轮发动机220、压裂泵230和传动机构240；涡轮发动机220通过传动机构240与压裂泵230相连。
34.在一些示例中，如图1所示，燃气管路130被配置为向各涡轮压裂设备200的涡轮发动机220提供燃料，例如天然气。
35.在一些示例中，如图1所示，压缩空气管路140被配置为向各涡轮压裂设备200的涡轮发动机220提供压缩空气。
36.在一些示例中，如图1所示，燃气管路130包括燃气主管路132和与燃气主管路132相连的多个燃气支管路134；压缩空气管路140包括压缩空气主管路142和与压缩空气主管路142相连的多个压缩空气支管路144；辅助能源管路150包括辅助能源主管路152和与辅助能源主管路152相连的多个辅助能源支管路154。燃气主管路132、辅助能源主管路152和压缩空气主管路142设置在第一压裂设备组110和第二压裂设备组120之间，从而便于对燃气管路、辅助能源管路和压缩空气管路进行安全管理和设备维护。
37.在一些示例中，如图1所示，燃气管路130的多个燃气支管路134分别与位于燃气主管路132两侧的第一压裂设备组110和第二压裂设备组120的n m个涡轮压裂设备200相连，并为n m个涡轮压裂设备200提供燃气。
38.在一些示例中，如图1所示，压缩空气管路140的多个压缩空气支管路144分别与位于压缩空气主管路142两侧的第一压裂设备组110和第二压裂设备组120的n m个涡轮压裂设备200相连，并为n m个涡轮压裂设备200提供压缩空气。
39.在一些示例中，如图1所示，辅助能源管路150的多个辅助能源支管路154分别与位于辅助能源主管路152两侧的第一压裂设备组110和第二压裂设备组120的n m个涡轮压裂设备200相连，并为n m个涡轮压裂设备200提供辅助能源。
40.在一些示例中，如图1所示，压裂系统100还包括管汇系统160，管汇系统160位于第一压裂设备组110和第二压裂设备组120之间，并被配置为输送压裂液。此时，燃气主管路
132、辅助能源主管路152和压缩空气主管路142固定在管汇系统160上。由此，该压裂系统将输送压裂液的管汇系统与燃气管路、压缩空气管路和辅助能源管路集成在一起，可进一步方便进行安全管理和设备维护。
41.在一些示例中，如图1所示，管汇系统160包括至少一个高低压管汇橇162；各高低压管汇橇162与至少一个涡轮压裂设备200相连，并被配置为向涡轮压裂设备200输送低压的压裂液，并汇集涡轮压裂设备输出的高压的压裂液。
42.例如，如图1所示，各高低压管汇橇162与四个涡轮压裂设备200相连。当然，本公开实施例包括但不限于此，各高低压管汇橇连接的涡轮压裂设备的数量可根据实际情况进行设置。
43.在一些示例中，如图1所示，管汇系统160包括多个高低压管汇橇162；多个高低压管汇橇162可通过第一高压管164相连。
44.例如，第一高压管可采用刚性管或者柔性管，本公开实施例在此不作具体限制。
45.在一些示例中，如图1所示，管汇系统160还包括第二高压管166，第二高压管166与压裂井口300相连通。
46.例如，第二高压管可采用刚性管或者柔性管，本公开实施例在此不作具体限制。
47.在一些示例中，如图1所示，该压裂设备100还包括燃气供给装置170、压缩空气供给装置180和辅助能源供给装置190；燃气供给装置170与燃气管路130相连，压缩空气供给装置180与压缩空气管路140相连，辅助能源供给装置190与辅助能源管路150相连。
48.图2为本公开一实施例提供的另一种压裂设备的示意图。如图2所示，燃气管路130将第一压裂设备组110和第二压裂设备组120的n m个涡轮压裂设备200串联，以向n m个涡轮压裂设备200提供燃气。由此，该压裂设备可通过燃气管路将第一压裂设备组和第二压裂设备组的n m个涡轮压裂设备串联，从而便于对压裂系统的燃气管路进行安全管理和设备维护。
49.在一些示例中，如图2所示，压缩空气管路140将第一压裂设备组110和第二压裂设备组120的n m个涡轮压裂设备200串联，以向n m个涡轮压裂设备200提供压缩空气。由此，该压裂设备可通过压缩空气管路将第一压裂设备组和第二压裂设备组的n m个涡轮压裂设备串联，从而便于对压裂系统的压缩空气管路进行安全管理和设备维护。
50.在一些示例中，如图2所示，辅助能源管路150将第一压裂设备组110和第二压裂设备组120的n m个涡轮压裂设备200串联，以向n m个涡轮压裂设备200的辅助设备210提供辅助能源。由此，该压裂设备可通过辅助能源管路将第一压裂设备组和第二压裂设备组的n m个涡轮压裂设备串联，从而便于对压裂系统的辅助能源管路进行安全管理和设备维护。
51.在一些示例中，如图2所示，各涡轮压裂设备200的辅助设备210包括柴油机，辅助能源管路150被配置为输送柴油。
52.在一些示例中，辅助设备还可包括油泵、液压系统和液压马达；柴油机可驱动油泵，从而驱动液压系统；液压系统驱动液压马达以完成各种辅助工作，例如涡轮发动机的启动、驱动散热器工作等。当然，本公开实施例包括但不限于此，辅助设备还可包括润滑系统和润滑油泵，柴油机可驱动润滑油泵，从而驱动润滑系统工作。
53.在一些示例中，如图2所示，各涡轮压裂设备200的辅助设备210包括电动机，辅助能源管路150被配置为输送电力。
54.在一些示例中，辅助设备还可包括油泵、液压系统和液压马达；电动机可驱动油泵，从而驱动液压系统；液压系统驱动液压马达以完成各种辅助工作，例如涡轮发动机的启动、驱动散热器工作等。当然，本公开实施例包括但不限于此，辅助设备还可包括润滑系统和润滑油泵，电动机可驱动润滑油泵，从而驱动润滑。
55.在一些示例中，如图2所示，该压裂设备100还包括燃气供给装置170、压缩空气供给装置180和辅助能源供给装置190；燃气供给装置170与燃气管路130相连，压缩空气供给装置180与压缩空气管路140相连，辅助能源供给装置190与辅助能源管路150相连。
56.在一些示例中，如图2所示，燃气供给装置170可与第一压裂设备组110或第二压裂设备组120中靠近燃气供给装置170的一个压裂设备200相连，然后将第一压裂设备组110和第二压裂设备组120的n m个涡轮压裂设备200串联，以向n m个涡轮压裂设备200提供燃气。
57.在一些示例中，如图2所示，各涡轮压裂设备200包括涡轮发动机220、压裂泵230和传动机构240；涡轮发动机220通过传动机构240与压裂泵230相连；燃气管路130被配置为向各涡轮压裂设备200的涡轮发动机220提供燃料，例如天然气。
58.在一些示例中，如图2所示，压缩空气供给装置180可与第一压裂设备组110或第二压裂设备组120中靠近压缩空气供给装置180的一个压裂设备200相连，然后将第一压裂设备组110和第二压裂设备组120的n m个涡轮压裂设备200串联，以向n m个涡轮压裂设备200提供压缩空气。
59.在一些示例中，如图2所示，压缩空气管路140被配置为向各涡轮压裂设备200的涡轮发动机220提供压缩空气。
60.在一些示例中，如图2所示，辅助能源供给装置190可与第一压裂设备组110或第二压裂设备组120中靠近辅助能源供给装置190的一个压裂设备200相连，然后将第一压裂设备组110和第二压裂设备组120的n m个涡轮压裂设备200串联，以向n m个涡轮压裂设备200的辅助设备210提供辅助能源。
61.在一些示例中，如图2所示，管汇系统160包括至少一个高低压管汇橇162；各高低压管汇橇162与至少一个涡轮压裂设备200相连，并被配置为向涡轮压裂设备200输送低压的压裂液，并汇集涡轮压裂设备输出的高压的压裂液。
62.在一些示例中，如图2所示，管汇系统160包括多个高低压管汇橇162；多个高低压管汇橇162可通过第一高压管164相连。
63.在一些示例中，如图2所示，管汇系统160还包括第二高压管166，第二高压管166与压裂井口300相连通。
64.图3为本公开一实施例提供的另一种压裂系统的示意图。如图3所示，燃气管路130包括第一子燃气管路130a和第二子燃气管路130b，第一子燃气管路130a将第一压裂设备组110的n个涡轮压裂设备200串联，以向n个涡轮压裂设备200提供燃气，第二子燃气管路130b将第二压裂设备组130b的m个涡轮压裂设备200串联，以向m个涡轮压裂设备200提供燃气。由此，该压裂系统通过第一子燃气管路和第二子燃气管路分别向第一压裂设备组的n个涡轮压裂设备和第二压裂设备组的m个涡轮压裂设备提供燃气，从而便于进行安全管理和设备维护。
65.在一些示例中，如图3所示，压缩空气管路140包括第一子压缩空气管路140a和第二子压缩空气管路140b，第一子压缩空气管路140a将第一压裂设备组110的n个涡轮压裂设
备200串联，以向n个涡轮压裂设备200提供压缩空气，第二子压缩空气管路140b将第二压裂设备组120的m个涡轮压裂设备200串联，以向m个涡轮压裂设备200提供压缩空气。由此，该压裂系统通过第一子压缩空气管路和第二子压缩空气管路分别向第一压裂设备组的n个涡轮压裂设备和第二压裂设备组的m个涡轮压裂设备提供压缩空气，从而便于进行安全管理和设备维护。
66.在一些示例中，如图3所示，辅助能源管路150包括第一子辅助能源管路150a和第二子辅助能源管路150b，第一子辅助能源管路150a将第一压裂设备组110的n个涡轮压裂设备200串联，以向n个涡轮压裂设备200的辅助设备210提供辅助能源，第二子辅助能源管路150b将第二压裂设备组120的m个涡轮压裂设备200串联，以向m个涡轮压裂设备200的辅助设备210提供辅助能源。由此，该压裂系统通过第一子辅助能源管路和第二子辅助能源管路分别向第一压裂设备组的n个涡轮压裂设备的辅助设备和第二压裂设备组的m个涡轮压裂设备的辅助设备提供辅助能源，从而便于进行安全管理和设备维护。
67.有以下几点需要说明：
68.(1)本公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
69.(2)在不冲突的情况下，本公开同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
70.以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。