一种应用页岩气开采的压裂泵泵组自动控制方法与流程

本发明涉及页岩气压裂施工作业领域，主要用于压裂橇或压裂车的控制，涉及一种应用与页岩气开采的压裂泵泵组自动控制方法。

背景技术：

在石油领域，压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，又称水力压裂。压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，使油井产量增加，对改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用。

在非常规油气田开发中，压裂作业的规模越来越大，每个平台上配置的压裂泵数量在十至二十台不等，在压裂施工作业中操作人员需要对十台以上的压裂泵进行操作，单泵操作的方式较为不便，目前国内外针对压裂泵泵组的操作有分组集中控制的方案，但在实际的应用中由于施工出现的超压停泵、单泵运行异常等情况没有做合理的算法处理，导致了泵组集中控制功能在现场的使用时操作不够方便，最终没有在压裂泵施工中推广应用，目前压裂施工依旧采用单泵手动操作的方式，此方式对于操作人员而言，增加了施工中排量调节的操作步骤，并且不满足今后智能化压裂自动调节排量的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述目的，提出一种应用与页岩气开采的压裂泵泵组自动控制方法。

一种应用页岩气开采的压裂泵泵组自动控制方法，包括如下步骤：

步骤1：对多个压裂泵进行编组，设定其总排量；

步骤2：启动泵组运行，控制泵组中各压裂泵的排量，均分泵组总排量；

步骤3：泵组集中控制plc作为压裂泵泵组自动控制的主控制器，通过message指令与各压裂泵plc建立通讯，采集每台压裂泵的数据；

步骤4：根据返回的数据，依次向各压裂泵plc发送指令，控制压裂泵排量。

需要理解的是，所述压裂泵plc通过工业以太网与泵组plc进行数据交互。

所述步骤4具体包括如下步骤：

步骤41：泵组运行正常时，根据液缸尺寸计算对于的电机转速，将转速分配到对应的压裂泵上，使不同液缸尺寸的压裂泵均分相同的排量；

步骤:42：若泵组中的压裂泵运行出现超压或故障停泵时，泵组plc扣除异常压裂泵的排量，使总排量降低，保持其它泵组排量不变；

步骤43：若泵组中的泵运行出现故障，但不需停泵时，泵组plc单独控制泵组中出现故障的排量，补偿其它压裂泵排量，通过控制各压裂泵执行对应动作控制各压裂泵的排量。

本发明的有益效果：能够解决不同泵况下泵组中单泵排量按实际需要分配的情况，泵组中的泵通过开启单泵调节使能功能，在单独操作单泵的同时泵组自动重新分配排量，保证总排量不变。在单泵出现故障或者超压停泵的时候，泵组总排量自动扣除该泵排量，满足施工作业的要求，避免泵组自动提高排量的错误动作。在泵组中的某台泵切换至单泵模式后，泵组总排量自动扣除该泵的排量，保证了施工的总排量不变，实现无扰动切换。

附图说明

图1为本发明的步骤流程图。

图2为本发明的控制流程图。

图3为本发明的实施例1。

图4为本发明的实施例2。

图5为本发明的实施例3。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1，一种应用页岩气开采的压裂泵泵组自动控制方法，包括如下步骤：

步骤1：对多个压裂泵进行编组，设定其总排量；

步骤2：启动泵组运行，控制泵组中各压裂泵的排量，均分泵组总排量；

步骤3：泵组集中控制plc作为压裂泵泵组自动控制的主控制器，通过message指令与各压裂泵plc建立通讯，采集每台压裂泵的数据；

步骤4：根据返回的数据，依次向各压裂泵plc发送指令，控制压裂泵排量。

需要理解的是，所述压裂泵plc通过工业以太网与泵组plc进行数据交互。

所述步骤4具体包括如下步骤：

步骤41：泵组运行正常时，根据液缸尺寸计算对于的电机转速，将转速分配到对应的压裂泵上，使不同液缸尺寸的压裂泵均分相同的排量；

步骤:42：若泵组中的压裂泵运行出现超压或故障停泵时，泵组plc扣除异常压裂泵的排量，使总排量降低，保持其它泵组排量不变；

步骤43：若泵组中的泵运行出现故障，但不需停泵时，泵组plc单独控制泵组中出现故障的排量，补偿其它压裂泵排量，通过控制各压裂泵执行对应动作控制各压裂泵的排量。

如图2所示，压裂泵plc通过工业以太网与泵组plc进行数据交互，泵组排量控制的算法集成在泵组plc中，泵组plc通过接受上位机的命令以及压裂泵plc的参数来执行相应的动作。

如图3所示，压裂泵施工中对泵1至泵n编组，设定总排量后启动泵组运行，此时泵组中各泵的排量均分泵组总排量。

如图4所示，当其中泵组中的泵运行出现超压或者故障停泵时，泵组将自动扣除异常泵的排量，使总排量降低，其于泵排量保持不变。

如图5所示，当泵组中的泵运行中出现问题（如盘根滴水），但不需要停泵时，可以使用单泵调节功能，单独操作泵组中某台泵的排量，其余泵的排量会自动补偿而保证泵组总排量不变。

技术特征：

1.一种应用页岩气开采的压裂泵泵组自动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对多个压裂泵进行编组，设定其总排量；

步骤2：启动泵组运行，控制泵组中各压裂泵的排量，均分泵组总排量；

步骤3：泵组集中控制plc作为压裂泵泵组自动控制的主控制器，通过message指令与各压裂泵plc建立通讯，采集每台压裂泵的数据；

步骤4：根据返回的数据，依次向各压裂泵plc发送指令，控制压裂泵排量。

2.如权利要求1所述一种应用页岩气开采的压裂泵泵组自动控制方法，其特征在于，所述压裂泵plc通过工业以太网与泵组plc进行数据交互。

3.如权利要求1所述一种应用页岩气开采的压裂泵泵组自动控制方法，其特征在于，所述步骤4具体包括如下步骤：

步骤41：泵组运行正常时，根据液缸尺寸计算对于的电机转速，将转速分配到对应的压裂泵上，使不同液缸尺寸的压裂泵均分相同的排量；

步骤:42：若泵组中的压裂泵运行出现超压或故障停泵时，泵组plc扣除异常压裂泵的排量，使总排量降低，保持其它泵组排量不变；

步骤43：若泵组中的泵运行出现故障，但不需停泵时，泵组plc单独控制泵组中出现故障的排量，补偿其它压裂泵排量，通过控制各压裂泵执行对应动作控制各压裂泵的排量。

技术总结
本发明公开了一种应用页岩气开采的压裂泵泵组自动控制方法，包括如下步骤：步骤1：对多个压裂泵进行编组，设定其总排量；步骤2：启动泵组运行，控制泵组中各压裂泵的排量，均分泵组总排量；步骤3：泵组PLC实时监测各压裂泵PLC的状态，并将监测数据上报至上位机，上位机对泵组PLC发送的数据进行分析并输出指令至泵组PLC，控制各压裂泵执行对应动作。本发明的有益效果：能够解决不同泵况下泵组中单泵排量按实际需要分配的情况，泵组中的泵通过开启单泵调节使能功能，在单独操作单泵的同时泵组自动重新分配排量，保证总排量不变。

技术研发人员：余俊勇;董方正
受保护的技术使用者：四川宏华电气有限责任公司
技术研发日：2021.04.02
技术公布日：2021.07.23