【石油科技】零排放！ 看业内首创全电驱压裂技术

常规压裂使用柴油作为动力源，柴油燃烧会造成大量的废气、噪音等污染，USWS公司推出的世界首套全电驱动压裂技术完美解决了这一难题，而且能降低成本、提高效率。下面一起来了解一下这项技术吧～

 石油圈出品  来自： U.S. Well Service  编译： 白小明 张德凯  网址： www.oilsns.com 

在全球范围内，油田运营商都面对着严峻的环境监管压力，废物排放、噪声、矽尘等都会造成严重的后果。不合格地区对氮氧化物、一氧化碳、甲烷及其他排放物的管控更为严格。
在当今这个低油价、低成本的时代，仍然必须要强调改善这些状况，并同时降低总成本，提高效率。U.S. Well Service （简称USWS）公司近日推出了一项全新、环保压裂技术Clean Fleet with Whisper—首个全电驱动、可移动的水力压裂设备，100%由天然气提供能源，在节约成本的同时解决了环境监管的问题。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

电驱动压裂原理

传统的水力压裂设备由超过20台柴油机驱动，每台柴油机制动马力（bhp）高达2,500 hp。将压裂现场所有的柴油机由可移动的涡轮发动机替代，整套压裂设备就可以完全由电驱动。这种技术最早于2014年开始现场实施，目前在北美两套可用的电驱动压裂设备。
相对柴油来说，天然气是更加清洁的能源，它产生极少的污染。与传统的四冲程柴油机相比，涡轮发动机可以允许连续燃烧，因此燃烧更充分，大幅降低排放物。天然气驱涡轮发动机有如此大的优点，是源于其采用的预混合燃烧技术，可以保证空气和天然气配比更均匀，避免的禁排物的形成。涡轮发动机内，超过60%的空气可以和天然气预混合，这可以保证空气和天然气混合物的均质性。
电驱动压裂设备完全由从管道供给的天然气提供能源，如果现场没有天然气可用，也可以使用CNG或LNG。两台大型电动压缩机可以将天然气压缩至涡轮发电机需要的300psi压力。两台压缩器一起工作的话，可以为涡轮发电机提供的气体排量高达3 MMcf/d - 4 MMcf/d。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

可以根据井增产实际需求的水马力（hhp），来选择使用3台或者4台涡轮发电机。每台发电机可以提供三相交流电量5.67MW（电压13,800 v），合计17.01 MW  -  22.68 MW，输出的电符合ISO标准。
涡轮发电机发出的电经过装有一组开关设备的拖车。这些设备重新分配电流，提供断路装置，为地面设备如接地设备提供安全保护。然后电流离开开关设备，用变压器降压至600 v。变压器为浇注线圈干式变压器，额定容量3,500千安培伏特。
至此，电动压裂设备和传统的水力压裂设备就差不多了，唯一不同是用电动马达和变频设备（VFDs）替代了柴油发动机和变速箱。每套电动压裂设备有8台双泵拖车，工作电压均为600-v。每辆双泵拖车水马力为3,500hhp，整套设备提供的水马力为28,000hhp。
双泵系统有2台独立的三缸泵。传统的柴油驱动泵设备，在鹅颈管处通常有很大的散热器。在电驱动泵，不需要散热器，取而代之的是一个VFD房和2个独立的VFDs。另外，电驱动泵不需要搅拌器、保湿设备、大风扇、防砂设备、真空除尘设备等。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

世界首套全电驱动压裂装置

USWS公司带来的Clean Fleet电驱动压裂装置采用了业内最先进的设备，在保证压裂效率的同时还提高了现场操作的安全性，降低环境影响。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

（1）Clean Fleet的电力来自作业现场的天然气燃烧发电，整个操作过程燃料费用可降低90%；（2）Clean Fleet能够显著降低压裂对于空气的污染，氮氧化物和一氧化碳的排放降低99%；（3）Clean Fleet的使用消除了柴油运输的必要，降低运输风险和费用；（4）Clean Fleet Whisper技术能够显著降低作业现场噪音污染，使作业现场更加安全；（5）针对作业时设备的震动问题，Clean Fleet采用了最先进的技术，可降低振动80%，提高操作成功率和安全系数。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 1  降低气体污染

Clean Fleet将污染气体排放降低了99%，几乎可以做到有害气体零排放。
这种零排放主要是因为用天然气作为能源取代了传统的柴油机。排气口测得的涡轮发电机的氮氧化物的排放量少于0.036 g/kWh。这看起来有些不可思议，其实这是将柴油机换为电动压裂装置的自然结果。
此外，Clean Fleet还能够减少甲烷这一剧毒物质的漏失，这是相对于柴油和混合压裂技术的另一大优点。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 2  降低成本 提高效率

用现场的天然气驱动涡轮发动机，降低了90%的成本。Clean Fleet最高可提供14500psi的工作压力，是业内工作压力超过10000psi的最新产品之一。
涡轮发电机平均每小时消耗107 Mcf的天然气，可为压裂设备提供超过10,000 hhp的动力。而柴油发动机要提供同样的动力，每小时需要消耗大约1,000加仑的柴油。这种大幅度的成本节约，源于现场未处理的天然气的低价格和节约了天然气的运输成本。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

电动马达第一次维护时间间隔为30,000小时，且预期寿命高达20年。柴油发动机需要每个月进行维护，例如换油和换过滤器，而电动压裂设备不用。长寿命减少了维护时间，增加了泵的使用时间，具有很大的经济优势。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 3  降低噪声污染

Clean Fleet Whisper是USWS公司专门用于降低噪声污染而研发的模块，该模块目前是业内最为先进的噪声消除技术。Whisper能够显著降低噪声，提升现场工作到安全性，减少对周边居民的打扰。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 4  降低振动  提高稳定性

Clean Fleet技术通过降低振动和金属疲劳来增加安全性。与传统的柴油驱动设备相比，电驱动压裂设备可以降低金属振动80%。这种大幅度的降低主要是通过用VFD替代柴油发动机和变速箱实现的，VFD控制电动马达，而电动马达与水力压裂泵是直联的（没有中间设备）。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

技术创新不止步

 1  SANDSHIELD减少矽尘

常规的柴油机压裂作业现场会有大量的矽尘，这对于作业人员身体危害和现场的安全都是非常大的威胁。Clean Fleet技术采用了USWS公司研发的SANDSHIELD技术，显著降低现场的矽尘。为了增加安全性，在控制危险源方面，相比行政管控和劳保设备，这些工程的控制更有效。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 2  FRAC MD提高工作效率

USWS公司对设备的高质量维护体现在最新技术FRAC MD上，该技术能够对设备进行诊断，降低由于设备疲劳等引起的设备损坏，降低非生产时间。公司技术人员表示：“有了这项技术，现场作业的可靠性得到了显著提高，我们能够更准确的做出预测，提高工作效率”。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

关于 U.S. Well Service

USWS是一家专门为非常规油气田、天然气田提供高压水力压裂技术与服务的公司。该公司同时提供柴油压裂服务和电驱动压裂服务，具有多年的压裂经验，工艺成熟，能够满足各种压裂作业需求。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

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