[发明专利]包括具有直联式发电机的移动发电子系统的水力压裂系统

说明书

提供了一种用于水力压裂的系统。发电机(22)在没有转速降低装置的情况下直接联接至燃气涡轮发动机(24)。因此，发电机(22)可以以相对高的速度运行，并且可以涉及最先进的电动技术，发电机例如可以包括开关磁阻发电机(SRG)、同步磁阻发电机(SynRG)或永磁发电机(PMG)。电力电路(30)可以被布置成接收由发电机(22)生成的电力，并且可以电连接至电力总线(32)。燃气涡轮发动机(24)、发电机(22)和电力电子电路(30)可以各自分别安装到发电移动平台(34)上，并且组合地构成移动发电子系统(20)，该移动发电子系统可以可操作地与移动的或其他方式的一个或更多个水力压裂子系统(50)组合布置，水力压裂子系统可以类似地利用这样的电动技术以用于马达驱动目的。

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2019年4月26日的美国临时申请62/839,104的权益，该申请通过引用并入本文中。

背景技术

1.技术领域

所公开的实施方式总体上涉及例如与石油和天然气应用结合使用的水力压裂领域，并且更具体地涉及用于水力压裂的系统，并且甚至更具体地涉及包括使用直联式发电机的移动发电子系统的用于水力压裂的系统。也就是说，发电机在没有转速降低装置的情况下机械联接至燃气涡轮发动机。

2.相关技术的描述

水力压裂是用于促进油气井生产的工艺。水力压裂通常涉及在高压下通过井眼将可以包括颗粒/支撑剂和可选化学品的高压流体混合物泵送到地质地层中。当高压流体混合物进入地层时，该流体使地层破裂并且产生裂缝。当流体压力从井眼和地层释放时，断裂或裂缝沉降，但至少部分地由流体混合物中携带的颗粒/支撑剂保持打开。保持断裂打开使得能够从地层提取石油和天然气。

某些已知的水力压裂系统可以使用大型柴油发动机动力泵来对注入到井眼和地层中的流体混合物加压。由于这些大型柴油发动机动力泵的尺寸和重量，可能难以将其在站点之间运输，并且同样地(如果不是更多的话)难以在遥远且未开发的井场中对其进行移动或定位，该井场可能不容易获得铺砌道路和操作空间。此外，这些大型柴油发动机动力泵需要大型燃料储罐，这些大型燃料储罐还必须被运输到井场。涉及柴油发动机动力泵的系统的另一缺点是柴油发动机的繁重维护要求，其通常涉及约每300小时至400小时的重大维护操作，因此导致发动机约每2周至3周的定期停机时间。此外，涉及柴油发动机动力泵的现有技术移动系统的功率重量比趋于相对低。

为了试图减少柴油发动机动力压裂泵系统所涉及的一些困难，已经提出了某些电驱动水力压裂系统。有关涉及电动液压系统的一种方法的示例，请参见国际公开WO 2018/071738 A1。

发明内容

所公开的实施方式涉及一种用于水力压裂的系统。该系统可以包括：燃气涡轮发动机；发电机，其在没有转速降低装置的情况下直接联接至燃气涡轮发动机；以及电力电路，其被布置成接收由发电机生成的电力并且能够电连接至电力总线。燃气涡轮发动机、发电机和电力电子电路可以各自分别安装到发电移动平台上，并且组合地构成移动发电子系统。

附图说明

图1示出了所公开的移动发电子系统的一个非限制性实施方式的框图，所公开的移动发电子系统可以包括在没有转速降低装置的情况下直接联接至燃气涡轮发动机的发电机。

图2示出了其中移动发电子系统中的发电机可以是开关磁阻发电机的所公开系统的一个非限制性实施方式的框图；并且还示出了可以可操作地与移动发电子系统组合布置的移动或其他方式的所公开的水力压裂子系统的一个非限制性示例。

图3示出了其中移动发电子系统可以如图2所示的所公开的系统的另一非限制性实施方式的框图；并且还示出了移动的或其他方式的所公开的水力压裂子系统的另一非限制性示例。

图4示出了其中发电子系统中的发电机可以是永磁发电机的所公开的系统的一个非限制性实施方式的框图；并且还示出了移动的或其他方式的水力压裂子系统的又一非限制性示例。