[发明专利]一种压裂设备运行工况控制方法、装置及压裂设备

说明书

本发明提供了一种压裂设备运行工况控制方法、装置及压裂设备，所述压裂设备运行工况控制方法包括：获取压裂工况参数，其中，所述压裂工况参数包括压裂泵输出流量和压裂泵输出压力；当所述压裂工况参数满足经济工况自适应模式的运行条件时，根据所述压裂工况参数和预先建立的基于不同发动机负载率、不同发动机和变速箱配比条件下的经济工况数学模型，确定所述压裂工况参数所对应的经济工况运行参数；控制所述压裂设备按照所述经济工况运行参数进行压裂作业。本发明的压裂设备运行工况控制方法使得压裂设备在变量工况下始终以压裂工况参数所对应的经济工况运行参数进行压裂作业，保证压裂设备持续工作在最优油耗工况，从而达到降低油耗的目的。

技术领域

本发明涉及压裂技术领域，具体而言，涉及一种压裂设备运行工况控制方法、装置及压裂设备。

背景技术

目前，我国深层致密油气以及页岩气已经进入规模开发的阶段，各大油区内的压裂装备的规模也比较可观。这使得在大型压裂施工过程中，燃油消耗巨大，例如，对于机械式压裂车而言，整套机组单井(20段)耗油量通常为200t左右。机械式压裂车的常规操作模式是保持发动机在1900r/min转速下连续工作，通过转换变速箱档位调整压裂泵输入转速，最终满足终端不同的输出流量和压力需求。但这种操作模式导致柴油发动机长期在额定转速区间工作，不仅耗油量高，而且设备使用不合理。

发明内容

本发明解决的问题是：如何降低机械式压裂车进行压裂作业时的油耗。

为解决上述问题，本发明提供一种压裂设备运行工况控制方法，包括：

获取压裂工况参数，其中，所述压裂工况参数包括压裂泵输出排量和压裂泵输出压力；

当所述压裂工况参数满足经济工况自适应模式的运行条件时，根据所述压裂工况参数和预先建立的基于不同发动机负载率、不同发动机和变速箱配比条件下的经济工况数学模型，确定所述压裂工况参数所对应的经济工况运行参数；

控制所述压裂设备按照所述经济工况运行参数进行压裂作业。

可选地，所述经济工况数学模型的建立具体包括：

设定m个不同的排量值，并分别确定m个所述排量值所对应的发动机输出转速和变速箱档位的组合；

根据变速箱速比和所述变速箱档位确定相应组合内所述发动机输出转速所对应的压裂泵最高输出压力值；

在压裂泵最低输出压力值与所述压裂泵最高输出压力值之间设定n个不同的压力值；

分别确定n个所述压力值所对应的压裂泵输出功率、发动机实际输出功率和所述发动机负载率；

根据所述压裂泵输出功率、所述发动机实际输出功率和所述发动机负载率确定不同工况点的发动机油耗值；

从同一所述工况点所对应的不同所述发动机油耗值中选取最小值作为所述工况点的发动机最小油耗值，并根据不同所述工况点的所述发动机最小油耗值所对应的所述发动机负载率、所述发动机输出转速和所述变速箱档位的组合建立所述经济工况数学模型。

可选地，所述运行条件包括：所述压裂泵输出排量与所述经济工况数学模型中的所述排量值相匹配，且所述压裂泵输出压力与所述经济工况数学模型中的所述压力值相匹配。

可选地，所述根据所述压裂工况参数和预先建立的基于不同发动机负载率、不同发动机和变速箱配比条件下的经济工况数学模型，确定所述压裂工况参数所对应的经济工况运行参数包括：

根据预设的经济工况运行学习算法从所述经济工况数学模型中调取与所述压裂工况参数相对应的所述经济工况运行参数。

可选地，所述经济工况运行参数包括发动机经济转速和变速箱经济档位，所述控制所述压裂设备按照所述经济工况运行参数进行压裂作业包括：