[发明专利]一种压裂作业中液氮泵的控制方法

权利要求书

1.一种压裂作业中液氮泵的控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）待灌注泵、柱塞泵及其管线冷却完成后，当蒸发器入口温度低于设定值后，启动蒸发器风扇并控制其低速运转，点燃8个引火器；

（2）控制蒸发器风扇至高速运转，打开排出阀；

（3）判断当前液氮泵的控制模式，若为单泵手动控制，根据操作者操作控制发动机油门和传动箱档位；若为编组手动控制，把连接到网络上的所有液氮泵编为一组，操作者在任何编为一组的设备上控制该组泵的传动箱档位和发动机油门，并控制保持组的档位和油门一致；若为限压定排控制，根据设定排量和限定压力自动调节发动机油门和传动箱档位，在此模式下，比较当前液氮泵压力和设定压力，在当前液氮泵压力比设定压力区间低时，根据设定排量来控制发动机油门和传动箱档位，使氮液泵排量为设定排量；在当前液氮泵压力处于设定区间内时，若设定排量小于当前液氮泵排量，则调节发动机油门和传动箱档位，控制液氮泵排量为设定排量，若设定排量高于当前液氮泵排量时，则保持当前排量；在当前大泵压力比设定压力区间高时，所有设为自动限压定排的液氮泵同时降低油门至最小锁定转速，随后按照泵的先后编排次序，最后一台开始一档一档向下降档位直至空档，然后在前面的一台也逐次一档一档下降档位，直至所有限压定排的液氮泵均处于空档或液氮泵压力处于设定压力区间内；若为恒配比控制，设定液氮配比，根据当前混砂排量实时计算液氮排量来控制发动机油门和传动箱档位，保持液氮排量和混砂排量之比为定值，所述液氮排量=混砂排量*设定配比；

（4）根据当前液氮排量和设定氮气出口温度，计算燃烧器个数； 

（5）根据确定的燃烧器个数，使之对称燃烧，并在设定时间内，让8个燃烧器循环燃烧；

（6）在作业过程中，若液氮罐压力大于设定压力，则打开排空阀进行泄压；若液氮罐压力小于设定压力，则打开建压阀进行建压；

（7） 作业过程中，实时监测灌注压力和饱和压力，若灌注压力过低，则提高灌注泵转速；若饱和压力过高，提高灌注泵转速。

2.根据权利要求1所述的一种压裂作业中液氮泵的自动控制方法，其特征是：根据当前液氮排量和设定氮气出口温度，计算燃烧器个数的方法是，先计算单位时间内所需热量Q_Z，单位时间内所需热量Q_Z=液氮排量*液氮密度*液氮汽化热+液氮排量*液氮密度*（氮气出口温度-氮气入口温度）*氮气比热容 ，一个燃烧器单位时间内产生的热量设为Q，则燃烧器个数为Q_Z/Q。

3.根据权利要求1所述的一种压裂作业中液氮泵的自动控制方法，其特征是：步骤（2）中若为限压定排控制，根据设定排量和限定压力自动调节发动机油门和传动箱档位，首先判断限压定排泵的台数，再计算每台泵的设定排量，根据设定排量确定传动箱档位，根据当前排量和设定排量来调节油门。

4.根据权利要求1所述的一种压裂作业中液氮泵的自动控制方法，其特征是：作业过程中，实时监测大泵排出压力，气氮排出温度，蒸发器壳体温度，蒸发器尾气温度，任何时候监测到大泵排出压力超设定压力，气氮排出口温度低于设定温度，蒸发器壳体温度高于设定温度，蒸发器尾气温度高于设定温度，液氮泵将进入保护状态，即使发动机怠速，传动箱空档并刹车，同时给出提示，或是熄火停泵，待监测到这些参数值回复到正常后，需要用户复位后才能再次作业；在监测到气氮温度低于设定温度，且和其他设备连入一个网络后，自动将报警信号通过网络传送给其他压裂设备，让其他压裂设备也自动进入保护状态。