[实用新型]压裂系统

说明书

本实用新型提供了一种压裂系统，包括功能单元、供电单元和储能单元。功能单元用于执行压裂作业所需的工序。供电单元与功能单元电连接，并配置为向功能单元供电。储能单元分别与供电单元和功能单元电连接，其配置为储存来自供电单元的电能并且向功能单元供电。根据本实用新型，压裂系统的储能单元可以储存供电单元的富余电能并在需要时向整个压裂系统供电，起到储能调峰的作用，使发电机组等可以长时间保持经济工况运行，安全稳定，提高了效率和经济性。同时为非碳能源发电供给压裂作业成为可能。最大程度上减少了内燃机的使用，更加环保。还可以减少发电机组的数量以及用于布置发电机组的占地空间，降低压裂作业的施工成本。

技术领域

本实用新型涉及一种压裂系统。

背景技术

压裂是油气田增产的主要措施。受限于施工成本、环境污染等问题，目前油田现场施工已经逐步采用电动装备提供动力，也即电驱压裂施工作业。例如，可以将压裂系统连接至电网，通过电网供电；或者可以现场安装发电设备，通过发电设备供电；或者采用电网和发电机设备联合供电的方式。然而，采用电驱的压裂施工作业还存在以下问题：

1.目前普遍应用燃气轮机驱动发电机进行发电，其热效率高、经济性好。但燃气轮机通常需要配备黑启动设备用于发电机的启动。多台发电机就需要配备多台黑启动(通常为柴油机驱动的动力设备)，启动设备冗余。并且还需要配备柴油燃料等。这增加了井场的设备种类和复杂程度。

2.压裂施工的规模通常较大，例如，页岩气压裂施工通常能够达到2万-5万水马力。如果全部设备采用电力驱动，则需要25MW左右。因此需要确保足够的发电机功率。同时井场布置发电设备还需要放置气处理设备。考虑到安全问题(例如异常断电导致施工失败，不但无法达到预期效果，甚至引发安全事故)，还需要布置备用发电设备。这些情况都导致发电设备占地面积较大。另外，发电设备需要布置在平整的土地上。而井场大多位于野外环境，甚至位于山脉中。在这些环境中，平整的土地需要耗费成本来获得。进一步增加了压裂作业的施工成本。

3.压裂施工现场通常保持2-4h连续高功率作业，中间间歇阶段进行检查、切换井口、射孔等工作，然后再次进行高功率作业。换句话说，压裂施工作业的用电负荷存在很大的波动。如果在中间间歇阶段几乎不需要用电时使发电机组保持空转运行，会造成燃料的浪费。否则就需要随压裂施工作业的工序频繁地启停部分或全部发电机，成本较高，并且容易降低发电机组的使用寿命。

4.发电机单机功率存在限制。例如，高温作业时，燃气轮机发电的能力降低。因此有些工况下井场规划的发电设备可能会出现过载风险。

5.采用内燃机驱动的发电设备通常需要考虑燃料供给的问题。液体或气体燃料消耗量大。虽然发电机可以多台备用，但燃料供给系统和供给管线通常无法备用或很难备用，尤其是井口气等需要进行现场处理的气体，存在燃料供给中断的风险。为了解决这些问题，井场还需要考虑暂存储备燃料等措施。

6.采用电网供电时，用电波动对电网有一定要求。并且施工作业的稳定性受电网稳定性的直接影响，存在较大的稳定性风险。

7.有些井场所在的地区通常没有现成的供电设施，需要提前铺设，费用和周期成本较高。

8.海上作业时面临设备摆放面积和能源供给条件受限的问题。

因此，需要提供一种压裂系统，以至少部分地解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种压裂系统。

根据本实用新型的一个方面，所述压裂系统包括：

功能单元，所述功能单元用于执行压裂作业所需的工序；

供电单元，所述供电单元与所述功能单元电连接，所述供电单元配置为向所述功能单元供电；以及