(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体配管の圧力を管理する方法であって、
測定された複数のプロセス圧力を特定するために、坑井内に配置されたポンプによって、炭化水素流体配管ネットワーク内の複数の特定の位置で、前記坑井から地上炭化水素流体配管ネットワークを通って循環する炭化水素流体の流体圧力を測定するステップであって、前記複数の特定の位置は、スペックブレークバルブの出口側に結合された前記地上炭化水素流体配管ネットワークの下流側炭化水素配管システムに配され、前記スペックブレークバルブは、その入口側に結合された前記地上炭化水素流体配管ネットワークの上流側炭化水素配管システムと前記下流側炭化水素配管システムとを分離するものであり、前記上流側炭化水素配管システムは、前記坑井又は前記ポンプのデッドヘッド圧力以上の最大圧力レートを備える、ステップと；
前記測定された複数のプロセス圧力の少なくとも半分が指定の閾値を超えることを特定するステップであって、前記指定の閾値は、前記下流側炭化水素配管システムの最大許容動作圧力（ＭＡＯＰ）レート以下であり、前記ＭＡＯＰレートは、前記デッドヘッド圧力未満である、ステップと；
前記特定に基づいて、少なくとも１つの流れ制御装置を作動させるステップと；
前記炭化水素流体配管ネットワーク内の前記炭化水素流体の流体圧力を低減させるために、作動した前記少なくとも１つの流れ制御装置を用いて、前記坑井内の前記炭化水素流体の流れを制御するステップと；を備える、
作動流体配管の圧力を管理する方法。
【請求項２】
少なくとも１つの流れ制御装置を作動させるステップは、前記ポンプのモータコントローラ、前記ポンプを備える作業ストリングに流体的に結合されたダウンホールバルブ、又は前記ポンプに電気的に連結されたパワースイッチギアモジュールのうちの少なくとも１つを調節するステップを備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポンプのモータコントローラ、前記ポンプを備える作業ストリングに流体的に結合されたダウンホールバルブ、又は前記ポンプに電気的に連結されたパワースイッチギアモジュールのうちの少なくとも１つを調節するステップは、
前記ポンプを前記炭化水素流体配管ネットワークから流体的に分離するために、前記ダウンホールバルブを閉鎖位置に作動させるステップと；
前記ポンプを減速又は停止させるために前記モータコントローラを調整するステップと；
前記モータコントローラを前記パワースイッチギアモジュールから電気的に分離するために、前記パワースイッチギアモジュールに電気的に結合されたリレーを遮断するステップと；の少なくとも１つを備える、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ポンプを減速又は停止させるために前記モータコントローラを調整するステップは、前記ポンプのモータに電気的に結合された調整可能な周波数ドライブを調整するステップを備える、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ポンプを前記炭化水素流体配管ネットワークから流体的に分離するために、前記ダウンホールバルブを前記閉鎖位置に調節するステップは、
前記ダウンホールバルブの流体アクチュエータに流体的に結合されたソレノイドバルブに少なくとも１つの信号を送信するステップと；
前記信号に基づいて、前記流体アクチュエータから流体を排出するステップと；
前記流体の排出に基づいて、閉鎖位置に移動するよう前記ダウンホールバルブを作動するステップと；を備える、
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記ポンプが電動液中ポンプを備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の特定の位置は、少なくとも３つの特定の位置を備え、前記測定された複数のプロセス圧力は、少なくとも３つの測定されたプロセス圧力を備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
炭化水素配管保護システムであって、
地表から地下層に延在する坑井に流体的に結合された地上の炭化水素流体配管に結合するように構成された複数のプロセス圧力センサであって、前記炭化水素流体配管は、スペックブレークバルブの出口側に結合された下流側炭化水素配管システムを備え、前記スペックブレークバルブは、その入口側に結合された前記炭化水素流体配管の上流側炭化水素配管システムから前記下流側炭化水素配管システムを分離するものであり、前記上流側炭化水素配管システムは、前記坑井又は前記坑井内に配置されたポンプのデッドヘッド圧力以上の最大圧力レートを備える、前記複数のプロセス圧力センサと；
前記複数のプロセス圧力センサと、前記坑井内に配置された前記ポンプによって前記地下層から前記坑井を通って前記炭化水素流体配管内に循環される炭化水素流体の流れを調整するように配置された少なくとも１つの流れ制御装置とに通信可能に結合するように構成されたコントローラであって、
前記複数のプロセス圧力センサの各々から流体圧力測定値を受信する動作と；
前記複数のプロセス圧力測定値の少なくとも半分が指定の閾値を超えると特定する動作であって、前記指定の閾値は、前記下流側炭化水素配管システムの最大許容動作圧力（ＭＡＯＰ）レート以下であり、前記ＭＡＯＰレートは、前記デッドヘッド圧力未満である、動作と；
前記特定に基づいて、前記炭化水素流体配管内の前記炭化水素流体の流体圧力を低減させるために、前記坑井内の前記炭化水素流体の流れを制御する前記少なくとも１つの流れ制御装置を制御する動作と；を実行するように構成される、前記コントローラと；を備える、
炭化水素配管保護システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの流れ制御装置を制御する前記動作は、前記ポンプのモータコントローラ、前記ポンプを備える作業ストリングに流体的に結合されたダウンホールバルブ、又は前記ポンプに電気的に結合されたパワースイッチギアモジュールのうちの少なくとも１つを調整する動作を備える、
請求項８に記載の炭化水素配管保護システム。
【請求項１０】
前記ポンプの前記モータコントローラ、前記ポンプを備える前記作業ストリングに流体的に結合された前記ダウンホールバルブ、又は前記ポンプに電気的に結合された前記パワースイッチギアモジュールのうちの少なくとも１つを調整する動作は、前記コントローラと共に、
前記ポンプを前記炭化水素流体配管から流体的に分離するために、前記ダウンホールバルブを閉鎖位置に調整する動作と；
前記ポンプを減速又は停止させるために前記モータコントローラを調整する動作と；
前記モータコントローラを前記パワースイッチギアモジュールから電気的に分離するために、前記パワースイッチギアモジュールに電気的に結合されたリレーを遮断する動作と；の少なくとも１つを実行することを備える、
請求項９に記載の炭化水素配管保護システム。
【請求項１１】
前記ポンプを減速又は停止させるために前記モータコントローラを調整する前記動作は、前記ポンプを停止させるために前記ポンプのモータに電気的に結合された調整可能な周波数ドライブを前記コントローラで電気的に絶縁する動作を備える、
請求項１０に記載の炭化水素配管保護システム。
【請求項１２】
前記ポンプを前記炭化水素流体配管から流体的に分離するために、前記ダウンホールバルブを前記閉鎖位置に調整する動作は、
前記コントローラから、前記ダウンホールバルブの流体アクチュエータに流体的に結合されたソレノイドバルブに少なくとも１つの信号を送信する動作であって、前記信号は、前記ダウンホールバルブを前記閉鎖位置に移動させるために前記流体アクチュエータから流体を排出する命令を含む、動作を備える、
請求項１０に記載の炭化水素配管保護システム。
【請求項１３】
前記ポンプが電動液中ポンプを備える、
請求項９に記載の炭化水素配管保護システム。
【請求項１４】
前記複数のプロセス圧力センサは、少なくとも３つのプロセス圧力センサを備える、
請求項８に記載の炭化水素配管保護システム。
【請求項１５】
炭化水素配管ネットワークの圧力を管理するためのコンピュータにより実施される方法であって、
少なくとも１つのハードウェアプロセッサを備えるコントローラにおいて、坑井に流体的に結合された炭化水素流体配管内のスペックブレークバルブの下流に取り付けられた複数の圧力センサからの複数の炭化水素プロセス圧力測定値を受信するステップであって、前記スペックブレークバルブの上流側の前記炭化水素流体配管の第１の圧力レートは、前記坑井又は前記坑井に配置された電動液中ポンプのデッドヘッド圧力以上であり、前記スペックブレークバルブの下流側の前記炭化水素流体配管の第２の圧力レートは、前記第１の圧力レートよりも低い最大許容動作圧力レートである、ステップと；
受信した前記複数の炭化水素プロセス圧力測定値の少なくとも半分が、前記スペックブレークバルブの下流側の前記炭化水素流体配管の前記最大許容動作圧力よりも大きい値を超えることを、前記コントローラを用いて特定するステップと；
前記特定に基づいて、前記炭化水素流体配管内の炭化水素流体の流れを低減するために、前記コントローラから少なくとも１つの信号を、前記電動液中ポンプのモータコントローラ、前記電動液中ポンプに電気的に結合されたスイッチギアリレー、又はダウンホールバルブのアクチュエータのうちの少なくとも１つに送信するステップと；を備える、
コンピュータにより実施される方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの信号は、少なくとも前記モータコントローラに送信され、前記信号の受信に基づいて、前記モータコントローラは前記電動液中ポンプへの電力の切断又は前記電動液中ポンプの動作速度の低減のうちの少なくとも１つを実行する、
請求項１５に記載のコンピュータにより実施される方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの信号は、前記ダウンホールバルブのアクチュエータに送信され、前記信号の受信に基づいて、ダウンホールバルブは前記炭化水素流体配管内の炭化水素流体の流れを実質的に停止させるために閉鎖位置に調整される、
請求項１５に記載のコンピュータにより実施される方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの信号は、少なくとも前記スイッチギアリレーに送信され、前記信号の受信に基づいて、前記スイッチギアリレーは前記電動液中ポンプへの電力を切断するようにパワースイッチギアに命令する、
請求項１５に記載のコンピュータにより実施される方法。
【請求項１９】
前記複数の圧力センサは、少なくとも３つの圧力センサを備える、
請求項１５に記載のコンピュータにより実施される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は２０１７年４月１７日に出願された米国特許出願第１５／４８９，３７１号の優先権を主張し、その全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は炭化水素流体配管システムを保護するための、より詳細には過圧事象から炭化水素流体配管システムを保護するための装置、システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
炭化水素生産坑井（例えば、油坑井、ガス坑井）は、しばしば、炭化水素生産が地表に到達できるよう炭化水素生産リザーバからの圧力を上昇させるポンプといった人工リフト装置を含む。場合によっては、ポンプ（又は複数のポンプ）は、デッドヘッド（ｄｅａｄｈｅａｄ）状態（例えば、ポンプの下流の流れ（ｆｌｏｗ）の閉塞）において、下流の配管システム（例えば、配管ネットワーク、マニホールド、及び機器）の最大許容動作圧力（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａｌｌｏｗａｂｌｅ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ、ＭＡＯＰ）を超える可能性がある広範囲の圧力を生成し得る。下流配管システム内の異常に高い圧力は配管ネットワーク及び機器のＭＡＯＰを超える可能性があり、それによって、システムに大きな損傷を与える可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
例示的な実施では、測定された複数のプロセス圧力を特定するために、作動流体配管の圧力を管理する方法であって、坑井内に配置されたポンプによって坑井内から炭化水素流体配管ネットワーク内の複数の特定の位置で、地上炭化水素流体配管ネットワークを通って循環する炭化水素流体の流体圧力を測定するステップと；測定された複数のプロセス圧力の少なくとも半分が指定の閾値を超えることを特定するステップと；特定に基づいて、炭化水素流体配管ネットワーク内の炭化水素流体の流体圧力を低減するために、坑井内の炭化水素流体の流れ（流量）を制御するように動作可能な少なくとも１つの流れ制御装置を作動させるステップと；を含む。
【０００５】
例示的な実施と組み合わせることができる一態様では、少なくとも１つの流れ制御装置を作動させるステップは、ポンプのモータコントローラ、ポンプを含む作業ストリングに流体的に結合されたダウンホールバルブ、又はポンプに電気的に結合されたパワースイッチギア（電源開閉器）モジュールのうちの少なくとも１つを調整するステップを含む。
【０００６】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、ポンプのモータコントローラ、ポンプを含む作業ストリングに流体的に結合されたダウンホールバルブ、又はポンプに電気的に結合されたパワースイッチギアモジュールのうちの少なくとも１つを作動させるステップは、ポンプを炭化水素流体配管ネットワークから流体的に分離するためにダウンホールバルブを閉鎖位置に作動させるステップ、ポンプを減速又は停止させるためにモータコントローラを調整するステップ、又はモータコントローラをパワースイッチギアモジュールから電気的に分離するためにパワースイッチギアモジュールに電気的に結合されたリレーを遮断するステップ、のうちの少なくとも１つを含む。
【０００７】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、ポンプを減速又は停止させるようにモータコントローラを調整するステップは、ポンプのモータに電気的に結合される調整可能な周波数ドライブを調整するステップを含む。
【０００８】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、炭化水素流体配管ネットワークからポンプを流体的に分離するために、ダウンホールバルブを閉鎖位置に調整するステップは、ダウンホールバルブの流体アクチュエータに流体的に結合されたソレノイドバルブに少なくとも１つの信号を送信するステップと、信号に基づいて、流体アクチュエータから流体を排出（抽気）するステップと、流体を排出するステップに基づいて、ダウンホールバルブを作動させて閉鎖位置に移動させるステップとを含む。
【０００９】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、ポンプが電動液中ポンプを含む。
【００１０】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、複数の特定の位置は、炭化水素流体配管ネットワークに取り付けられたスペックブレークバルブの下流にあり、複数の特定の位置は隣接している。
【００１１】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、複数の特定の位置は少なくとも３つの特定の位置を含み、複数の測定されたプロセス圧力は少なくとも３つの測定されたプロセス圧力を含む。
【００１２】
別の例示的な実施では、炭化水素配管保護システムであって、地表から地下層内に延在する坑井に流体的に結合された地上炭化水素流体配管に結合するように構成された複数のプロセス圧力センサと、複数のプロセス圧力センサと坑井内に配置されたポンプによって地下層から坑井を通って炭化水素流体配管内に循環する炭化水素流体の流れを調整するように配置された少なくとも１つの流れ制御装置とに通信可能に結合するように構成されたコントローラとを含む。コントローラは、複数のプロセス圧力センサの各々から流体圧力測定値を受信する動作と、複数のプロセス圧力測定値の少なくとも半分が指定の閾値を超えると特定する動作と、特定に基づいて、炭化水素流体配管内の炭化水素流体の流体圧力を低減するために、坑井内の炭化水素流体の流れを制御するように少なくとも１つの流れ制御装置を制御する動作とを実行するように構成される。
【００１３】
例示的な実施と組み合わせることができる一態様では、少なくとも１つの流れ制御装置を制御する動作が、ポンプのモータコントローラ、ポンプを含む作業ストリングに流体的に結合されたダウンホールバルブ、またはポンプに電気的に結合されたパワースイッチギアモジュールのうちの少なくとも１つを調整する動作を含む。
【００１４】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、ポンプのモータコントローラ、ポンプを含む作業ストリングに流体的に結合されたダウンホールバルブ、又はポンプに電気的に結合されたパワースイッチギアモジュールのうちの少なくとも１つを調整する動作は、コントローラと共に、ポンプを炭化水素流体配管から流体的に分離するためにダウンホールバルブを閉鎖位置に調整する動作と、ポンプを停止するためにモータコントローラを調整する動作と、モータコントローラをパワースイッチギアモジュールから電気的に分離するためにパワースイッチギアモジュールに電気的に結合されたリレーを遮断する動作と、を含む少なくとも１つを実行することを含む。
【００１５】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、ポンプを減速又は停止させるためにモータコントローラを調整する動作が、ポンプを停止させるためにポンプのモータに電気的に結合された調整可能な周波数ドライブを、コントローラと共に電気的に絶縁する動作を含む。
【００１６】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、炭化水素流体配管からポンプを流体的に分離するためにダウンホールバルブを閉鎖位置に調整する動作は、ダウンホールバルブの流体アクチュエータに流体的に結合されたソレノイドバルブに少なくとも１つの信号をコントローラから送信する動作を含み、この信号は、ダウンホールバルブを閉鎖位置に移動させるために流体アクチュエータから流体を排出する命令を含む。
【００１７】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、ポンプが電動液中ポンプを含む。
【００１８】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、複数のプロセス圧力センサが炭化水素流体配管に取り付けられたスペックブレークバルブの下流で炭化水素流体配管に結合するように構成される。
【００１９】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、複数のプロセス圧力センサが、少なくとも３つのプロセス圧力センサを含む。
【００２０】
別の実施の例では、炭化水素配管ネットワークの圧力を管理するためのコンピュータにより実施される方法であって、少なくとも１つのハードウェアプロセッサを含むコントローラにおいて、炭化水素流体配管内のスペックブレークバルブの下流に取り付けられた複数の圧力センサから複数の炭化水素プロセス圧力測定値を受信するステップと、受信した複数の炭化水素プロセス圧力測定値の少なくとも半分が炭化水素配管ネットワークの最大許容動作圧力よりも大きい値を超えることをコントローラで特定するステップと、特定に基づいて、配管ネットワーク内の炭化水素流体の流れを低減するために、少なくとも１つの信号をコントローラから電動液中ポンプのモータコントローラ、スイッチギアリレー、又はダウンホールバルブアクチュエータのうちの少なくとも１つに送信するステップと、を含む。
【００２１】
例示的な実施と組み合わせることができる一態様では、少なくとも１つの信号が少なくともモータコントローラに送信され、信号の受信に基づいて、モータコントローラは電動液中ポンプへの電力の切断、又は電動液中ポンプの動作速度の低減のうちの少なくとも１つを実行する。
【００２２】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、少なくとも１つの信号が少なくともダウンホールバルブアクチュエータに送信され、信号の受信に基づいて、ダウンホールバルブは配管ネットワーク内の炭化水素流体の流れを実質的に停止させるために閉鎖位置に調整される。
【００２３】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、少なくとも１つの信号が少なくともスイッチギアリレーに送信され、信号の受信に基づいて、スイッチギアリレーは液中ポンプへの電力を切断するようにパワースイッチギアに命令する。
【００２４】
前述の態様のいずれかと組み合わせることができる別の態様では、複数の圧力センサが少なくとも３つの圧力センサを含む。
【００２５】
本開示による実装は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。例えば、本開示による炭化水素流体配管保護システムは、炭化水素流体配管システムを保護するように設計された少なくとも安全度水準２（またはそれ以上）を達成することができる。さらに、本開示による炭化水素流体配管保護システムは、過圧事象による炭化水素流体配管システム及び関連する機器への損傷を防止又は低減するのを助けることができる。別の例として、本開示による炭化水素流体配管保護システムは異常圧力が炭化水素流体配管システムの最大許容動作圧力（ＭＡＯＰ）を超える場合を事前に識別し、炭化水素流体圧力が炭化水素流体配管ネットワークシステムの機械的能力内に留まることを可能にするために圧力源を隔離又は排除するための緊急動作を開始することができる。さらに、保護システムは炭化水素流体システム内の過圧以外の要因（例えば、外部衝撃）によって引き起こされる圧力封じ込め（漏れ）損失につながるライン（管路）の破裂に起因する炭化水素流体システム内の低圧事象の場合における保護を提供するために使用されてもよい。
【００２６】
本開示で説明される主題の１つ又は複数の実施の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載される。主題の他の特徴、態様及び利点は、明細書、図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本開示に係る炭化水素供給システムの例を示す概略図である。
【００２８】
【図２】図２は、本開示に係る炭化水素供給システムのための高完全性保護システム（ＨＩＰＳ）の例を示す概略図である。
【００２９】
【図３】図３は、本開示に係る炭化水素供給システムのためのＨＩＰＳの別の例示的な実施の概略図である。
【００３０】
【図４】図４は、本開示に係る炭化水素供給システムのためのＨＩＰＳの別の例示的な実施の概略図である。
【００３１】
【図５】図５は、本開示に係る炭化水素供給システムのためのＨＩＰＳの別の例示的な実施の概略図である。
【００３２】
【図６】図６は、本開示に係る炭化水素供給システムのためのＨＩＰＳのための例示的な安全認定コントローラを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本開示は、比較的高い圧力レート（例えば、フルレート（ｆｕｌｌ  ｒａｔｉｎｇ）区間）を有する配管（パイプライン）ネットワークの第１の部分を、比較的低い圧力レートを有する配管ネットワークの第２の部分から分離するバルブを含む、地上の（又は地下に埋設された）炭化水素流体（例えば、油、ガス）配管ネットワーク等の炭化水素流体配管システムのための高完全性保護システム（Ｈｉｇｈ  Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＨＩＰＳ）及び方法について記載する。ＨＩＰＳは配管ネットワークの第２の部分（例えば、低レート区間）を通って循環する炭化水素流体の複数のプロセス圧力値を測定する。配管ネットワークの第２の部分の最大許容動作圧力（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａｌｌｏｗａｂｌｅ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ、ＭＡＯＰ）を超える測定圧力値の少なくとも一部に基づいて、ＨＩＰＳは炭化水素流体配管ネットワークを通る炭化水素流体の流れ（流量）を低減又は停止するための１つ又は複数の動作を開始することができ、それによって、配管ネットワークのフルレート区間内の（圧力発生源に最も近い）圧力を含む。
【００３４】
図１は、炭化水素供給システム１００の例を示す概略図である。一般に、システム１００は、地表１０２から地下層１０６（例えば、岩石層、地質層）まで延在する坑井１０４により地下層１０６から炭化水素（例えば、油、ガス、またはその両方）を生成するように動作されてもよい。この例に示されるように、坑井は、地表１０２（例えば、陸地又は陸上表面）から実質的に垂直な方向に（例えば、掘削手順及び技術を考慮して）、地下層１０６まで延在する。図１に示される坑井１０４は垂直セクションのみを含むが、他の実施は垂直部分及び水平部分（接合する又は交差するもの）、並びに垂直部分及び水平部分を接続する湾曲部分を含んでもよい。一般に、代替の実施では、坑井１０４が水平、垂直（例えば、垂直のみ）、傾斜、湾曲、及び他のタイプの坑井の幾何学的形状及び向きを含むことができる。
【００３５】
この例では、坑井１０４はケーシング１０８を含み、このケーシング１０８はケーシング１０８の内部容積にボーリング（掘削）孔を画定するために、坑井壁にセメント接合されるか、または他の方法で固定される。ケーシング１１０は、導体ケーシング、表面ケーシング、中間ケーシング、及び生産ケーシングを含む、又はそれらを含む１つ又は複数のケーシングタイプを含むか、又は表すことができる。代替的な実施では、坑井１０４が被覆されていなくてもよく、または被覆されていないセクションを含んでいてもよい。
【００３６】
炭化水素流体が地下ゾーン１０６からボアホール及び地下表面１０２に流れることを可能にするために、ケーシング１０８に穿孔（特にラベリングはされていない）を形成することができる。穿孔は、形状チャージ（ｓｈａｐｅ  ｃｈａｒｇｅ）、穿孔ガン、及び／又は他のツールを使用して形成することができる。坑井１０４は、概ね垂直な坑井として図示されているが、坑井１０４の形成技術、地下層１０６における岩石形成のタイプ、及び他の要因に応じて、（例えば、地表１０２に対して）正確には垂直から逸脱してもよい。一般的に、本開示は、地表１０２から地下層１０６に坑井１０４を形成するための従来の及び新規な技術の全てを想定している。
【００３７】
地下層１０６は、地表１０２に生成される炭化水素（例えば、油、ガス）又は他の流体（例えば、水）を有する１つ以上の岩石層又は地質層を含む。例えば、岩石層又は地質層はシェール（頁岩）、砂岩、又は他のタイプの岩石であり得、典型的には、必要であれば、このような炭化水素の生成を開始、増加、又は増強するために、流体圧を用いて破砕され得る（または別の完了技術で促進され得る）。
【００３８】
例示的な炭化水素供給システム１００は、坑井１０４内に配置され、地表１０２から延在する作業ストリング１２０内（または作業ストリング１２０）に連結されたポンプ１１０を含む。この実施の例では、ポンプ１１０が入口部１１４に結合されたポンプモジュール１１２を含む電動液中ポンプ１１０（ＥＳＰ１１０）であり、入口部１１４はモータ１１４に結合されている（簡略化のために他の既知の構成要素は図示されていない）。一般に、ＥＳＰ１１０は地下層１０６から炭化水素１１８に人工の揚力を提供するように動作可能であり、それによって、作業ストリング１２０を通って地表１０２の炭化水素配管システム１２８に循環するための炭化水素１１８の流体圧力を増加させる。
【００３９】
ＥＳＰ１１０は一般に、モータ１１６によって駆動されるポンプモジュール１１２（例えば、遠心ポンプモジュール）を用いて炭化水素流体１１８を入口部１１４に流すように動作する。ポンプモジュール１１２によって生成される遠心力は炭化水素流体１１８を、ポンプモジュール１１４を通って作業ストリング１２０内に、そして炭化水素配管システム１２８に持ち上げる。この例では、モータ１１６は、地表１０２（またはバッテリもしくはダウンホール発電機などの他の電源）からモータ１１６まで延在する電気ケーブルによって電力供給される電気誘導モータであるか、又は当該電気誘導モータを含む。ポンプ１１０は、電動液中ポンプとして記載されているが、炭化水素流体１１８を坑井１０４から作業ストリング１２０を通って炭化水素配管システム１２８内に循環させるように動作可能な、プログレッシブキャビティポンプ、サッカーロッド又はサーフェスロッドポンプ、または他のポジティブリフト装置等の別の形態のポンプであってもよい。
【００４０】
この実施の例では、作業ストリング１２０はまた、１つ以上のダウンホール（ｄｏｗｎｈｏｌｅ、地下穴）バルブ１２２及び１２４を含む。例えば、ダウンホールバルブ１２２及び１２４の各々は、炭化水素流体１１８が作業ストリング１２０を通り、坑口（ｗｅｌｌｈｅａｄ）１２６を通り、炭化水素配管システム１２８内に流れることを可能にする。いくつかの態様では、ダウンホールバルブ１２２又は１２４のうちの１つは作業ストリング１２０を炭化水素配管システム１２８から流体的に隔離するように動作する、隔離又は遮断（例えば、非調節式の）バルブであってもよい。いくつかの態様では、ダウンホールバルブ１２２又は１２４の一方又は両方が地下安全バルブ（Ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｖａｌｖｅｓ、ＳＳＳＶ）である。
【００４１】
図示の炭化水素供給システム１００は、例えば、坑井１０４内に配置されたポンプ１１０を含む、システム１００の１つ以上の構成要素に電力１３２を供給する電力システム１３０を含む。いくつかの態様では、電力システム１３０は、例えば、電力系統（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｕｔｉｌｉｔｙ  ｇｒｉｄ）への接続又はその一部、１つ又は複数の発電機（例えば、電力系統への一次又は二次電源として）、１つ又は複数の変圧器、及び１つ又は複数のインバータを含む。
【００４２】
この例では、制御システム１３４がポンプ１１０、動力システム１３０、及び、例えば、炭化水素配管システム１２８内の他のコンポーネントのような、炭化水素供給システム１００の１つ以上の構成要素に通信可能に連結される。制御システム１３４は例えば、１つ又は複数の通信線１３６（図１には、ポンプ１１０又はポンプ１１０のモータコントローラに通信可能に結合されているものとして示されている）を介して、そのような構成要素に通信可能に結合することができる。通信線１３６は、有線であっても無線であってもよい。
【００４３】
いくつかの態様では、制御システム１３４が炭化水素供給システム１００のための高完全性保護システム（ＨＩＰＳ）であってもよく、またはその一部であってもよい。ＨＩＰＳ（図２〜図５に例示的な実施を示す）は、炭化水素配管システム１２８、ポンプ１１０（又はポンプ１１０のモータコントローラ）、並びに動力システム１３０の特定のコンポーネントに取り付けられた２つ以上の圧力センサを含むか、又はそれらに結合されてもよい。２つ以上の圧力センサは例えば、炭化水素配管システム１２８（例えば、チョークバルブの下流及び配管スペックの下流、または「スペックブレーク（ｓｐｅｃ  ｂｒｅａｋ、（配管等の）仕様変更が可能な）」バルブ）を通って循環する炭化水素流体１１８のプロセス圧力を検知又は測定することができる。制御システム１３４を含むＨＩＰＳは、圧力センサが所定のトリップ設定点（例えば、最も低いレートの最大圧力（及び配管ネットワーク内の最も弱いリンク）を有する炭化水素配管システム１２８の一部に従って予め確立された）以上の圧力値を検知したことを特定することができる。次いで、ＨＩＰＳは流れの停止をもたらす１つ又は複数の動作を開始することができ、これは、次に、配管システム１２８を通って循環する炭化水素流体１１８のプロセス圧力を含む。
【００４４】
いくつかの態様では、ＨＩＰＳが国際安全規格（例えば、ＩＥＣ６１５１１及びＩＥＣ６１５０８）に準拠してポンプ制御システム１３４と共に実施され得る。例えば、ポンプ制御システム１３４の制御機能は、従来のポンプ制御機能としてポンプ自体の損傷を防止する過圧保護を提供することができるが、下流の配管ネットワークに過圧保護を提供することは意図されていないため、下流の配管ネットワークを保護することを目的とする安全機能からは分離される、あるいは分離されなければならない。さらに、従来のポンプ安全機能はポンプ制御を有する共通の制御システム内に収容されてもよく、したがって、ポンプ１１０（例えば、ＥＳＰ１１０）及び下流配管ネットワークの保護のための安全機能及び制御機能の独立性及び分離を必要とする規格要件を満たすことはできない。しかし、制御システムが国際安全基準を満たしており、制御システムの構成要素の故障が安全機能に影響を及ぼさない場合、ポンプの制御及び保護、並びに下流配管ネットワークの過圧保護は、同じハウジングを共有することができる。
【００４５】
図２は、炭化水素供給システムのための高完全性保護システム（ＨＩＰＳ）２００の実施の例を示す概略図である。いくつかの態様では、ＨＩＰＳ２００が図１に示される炭化水素供給システム１００を有する制御システム１３４の全部又は一部として実装されてもよい。炭化水素供給システムのためのＨＩＰＳのこの例示的な実施では、複数の圧力センサが炭化水素配管システムの一部を通って循環する炭化水素流体のプロセス圧力を検知又は測定することができる。複数の圧力センサの一部によって測定され、ＨＩＰＳの安全認定コントローラによって特定されるような過圧事象の場合、ＨＩＰＳの一部、又はＨＩＰＳに通信可能に結合される２つの流れ制御（例えば、隔離）装置は、プロセス圧力を含む炭化水素流体の流れを停止するように調整又は作動されてもよい。
【００４６】
特に図２を参照すると、ＨＩＰＳ２００は、アナログ入力２２４ａ〜２２４ｃを介してそれぞれの圧力センサ２２２ａ〜２２２ｃに通信可能に結合された安全認定コントローラ２０２を含む。この例では、圧力センサ２２２ａ〜２２２ｃがスペックブレークバルブ２２０を介して上流側炭化水素配管システム２０８に流体的に結合された下流側炭化水素配管システム２１０に取り付けられている。一般に、下流炭化水素配管システム２１０は、上流炭化水素配管システム２０８よりも低い最大許容作動圧力を有することができる。例えば、上流炭化水素配管システム２０８及びスペックブレークバルブ２２０は、ＥＳＰ２０６（又はＥＳＰ２０６からの人工的な揚力なしに自然に流れる場合にはその坑井）からのデッドヘッド圧力に耐えるようにレート（ｒａｔｉｎｇ）設定されてもよい。しかしながら、下流側炭化水素配管システム２１０は、ＥＳＰ２０６（又はＥＳＰ２０６からの人工的な揚力なしに自然に流れる場合にはその坑井）からのデッドヘッド圧力に少なくとも等しい最大許容動作圧力レート（またはＭＡＯＰ）を有していなくてもよい。したがって、下流側炭化水素配管システム２１０は上流側炭化水素配管システム２０８よりも（例えば、処理プラントに炭化水素流体を運ぶために長い距離をカバーするより低い配管クラスを使用することにより）著しく費用効率がよいが、配管システム２１０は配管システム２０８と比較して、より低いＭＡＯＰを有する。
【００４７】
上流側炭化水素配管システム２０８は圧力を上昇させ、炭化水素流体を上流側炭化水素配管システム２０８に持ち上げ、スペックブレークバルブ２２０を通って下流側炭化水素配管システム２１０に持ち上げるために、坑井内に配置されたポンプ２０６に流体的に結合される。この例では、ポンプ２０６は電動液中ポンプ（ＥＳＰ）である。代替の実施では、ポンプ２０６がサッカーロッドポンプ又は他の人工的なリフト方法であってもよい。
【００４８】
図２に示すように、上流側炭化水素配管システム２０８は、ポンプ２０６（ＥＳＰ２０６）に流体的に結合された複数のバルブを含む。例えば、システム２００は地下安全バルブ（ＳＳＳＶ）２１２を含み、地下安全バルブ（ＳＳＳＶ）２１２は、坑井内のダウンホール（例えば、ＥＳＰ２０６を有するフローストリング内）に配置でき、地表安全バルブ（ＳＳＶ）２１４及び２１６は、地表の上流炭化水素配管システム２０８内に配置される。いくつかの態様では、ＳＳＳＶ２１２は、この例において隔離型バルブであるＳＳＶ２１４及び２１６と同様に、隔離又は遮断（例えば、非変調）型のバルブであってよい。
【００４９】
この実施の例ではまた、チョークバルブ２１８が、ＳＳＶ２１６とスペックブレークバルブ２２０との間の上流側炭化水素配管システム２０８内に配置される。一般に、チョークバルブ２１８は上流側炭化水素配管システム２０８を流れる炭化水素流体の流れを制御するように制御可能な調節型のバルブである（例えば、安全又は過圧制御ではなく、生産制御のためのもの）。
【００５０】
説明したように、この例では、下流側炭化水素配管システム２１０に取り付けられた３つの圧力センサ２２２ａ〜２２２ｃがあり、下流側炭化水素配管システム２１０を循環する炭化水素流体のプロセス圧力を測定又は検知する。圧力センサ２２２ａ〜２２２ｃは、それぞれのアナログ入力２２４ａ〜２２４ｃを介して安全認定コントローラ２０２に通信可能に結合される。この例では、安全認定コントローラ２０２（例えば、ＳＩＬ（Ｓａｆｅｔｙ  Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｌｅｖｅｌ、安全度水準）レート認定プログラマブルロジックソルバ、安全認定ソリッドステートロジックソルバ、または安全認定トリップアンプ）はまた、３つのデジタル出力２３０ａ〜２３０ｂ及び２３４を含む。図示のように、デジタル出力２３０ａ〜２３０ｂは坑口緊急停止モジュール２２６に結合され、次に、このモジュールは、バルブ制御装置２３２を介してＳＳＶ２１４に通信可能に結合される。この例では、坑口緊急停止モジュール２２６は、加圧流体（例えば、油圧油（典型的なもの）、空気、又は他の流体）をＳＳＳＶ２１２及びＳＳＶ２１４及び２１６のアクチュエータに供給する油圧又は空気圧システムを含む。この例では、ＳＳＳＶ２１２及びＳＳＶ２１４及び２１６のそのようなアクチュエータがアクチュエータからの流体圧力の除去がＳＳＳＶ２１２及びＳＳＶ２１４及び２１６をそれぞれの閉鎖位置に調整し得るという点で、閉鎖に失敗する可能性がある。
【００５１】
図示のように、デジタル出力２３４は、安全認定コントローラ２０２からポンプモータコントローラ２０４に通信可能に結合され、ポンプモータコントローラ２０４は次に、ポンプ電力供給２３６を介してＥＳＰ２０６（例えば、ＥＳＰ２０６のモータ）に通信可能に結合される。いくつかの態様では、ポンプモータコントローラ２０４がＥＳＰ２０６の速度を調整する（例えば、ポンプモータの周波数を調整する）ように動作可能な調整可能な周波数ドライブ（駆動装置）であるか、またはそれを含む。
【００５２】
図２の代替の実施では、安全認定コントローラ２０２及びポンプモータコントローラ２０４が同じキャビネット又はエンクロージャ内に収容することができ、これは例えば、ＥＳＰ２０６の制御及び保護を達成するとともに、下流側配管ネットワーク２１０に必要な過圧安全認定保護を提供する統合調整可能な周波数ドライブ（Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｒｉｖｅ、ＡＦＤ）２４２と見なすことができる。この代替の実施では、統合ＡＦＤ２４２は破線で示されている。
【００５３】
ポンプモータコントローラ２０４はこの例に示すように、電力接続２３８を介してパワースイッチギア（電源開閉器）２２８に電気的に結合されている。次に、電力スイッチギア２２８は、電力系統、１つ又は複数のバックアップ電源（例えば、発電機、再生可能電力、バッテリ）等の電源２４０に電気的に結合される。パワースイッチギア２２８は、いくつかの態様では（ポンプモータコントローラ２０４を介して）ＥＳＰ２０６並びに他の坑井の現場の構成要素（例えば、コンプレッサや他のポンプ）に電力を供給することができる。
【００５４】
代替的な実施では、パワースイッチギア２２８は、ＳＩＬレートの電源遮断スイッチ２０５、又はＥＳＰ２０６を電源２４０から電気的に分離する（切り離す）ように動作する（例えば、安全認定コントローラ２０２によって制御される）スイッチ２０５（破線で示す）を介してポンプモータコントローラ２０４に結合されてもよい。パワースイッチギア２２８はまた、電源２４０の電圧（例えば、１３．５ｋＶａ以上のような高電力であり得る）をより低い電圧範囲（例えば、１２０Ｖ〜４８０Ｖあるいはそれ以上）に降圧するための１つ以上の変圧器を含むことができる。
【００５５】
例示的な動作では、ＨＩＰＳ２００は一般に、下流側炭化水素配管システム２１０内の過圧事象（例えば、配管システム２１０のＭＡＯＰに近づく配管内の炭化水素流体の圧力）を検出し、その検出に基づいて、システム２００の１つ又は複数の構成要素を閉じて、下流側炭化水素配管システム２１０を流れる炭化水素流体の圧力を低下させるように機能することができる。例えば、それぞれの圧力センサ２２２ａ〜２２２ｃからのアナログ入力２２４ａ〜２２４ｃ（例えば、４〜２０ｍＡ又は０〜１０ＶＤＣ）は、炭化水素流体の循環中において、ＥＳＰ２０６によって、上流側炭化水素配管システム２０８を通って、スペックブレークバルブ２２０の下流の下流側炭化水素配管システム２１０に監視される。アナログ入力２２４ａ〜２２４ｃの各々は、アナログ圧力測定値を安全認定コントローラ２０２に提供する。この例では、安全認定コントローラ２０２は、３つ中２つの構成のセンサ要素の投票構成によって検出される過圧事象（例えば、下流配管システム２１０内の炭化水素流体の圧力が配管システム２１０のＭＡＯＰに近づく）があるかどうかを特定する。したがって、３つの圧力センサ２２２ａ〜２２２ｃのうちの少なくとも２つが、ＭＡＯＰを超えるのに近いプロセス圧力を測定する場合、安全認定コントローラ２０２は過圧事象が発生する可能性があることを特定してもよい。このような場合、安全認定コントローラ２０２は坑口緊急停止モジュール２２６へのデジタル出力２３０ａ〜２３０ｂ及び２３４を遮断し、ポンプモータコントローラ２０４への電力とＥＳＰ２０６への電力を分離することができる。通電を停止することによって、坑口緊急停止モジュール２２６は、ＳＳＳＶ２１２、ＳＳＶ２１４、又は２１６のための１つ又は複数のバルブアクチュエータから加圧流体を排出し、それによって１つ又は複数のバルブを閉じることができる。この例では、坑口緊急停止モジュール２２６が（遮断バルブとして）ＳＳＶ２１４に結合されたものが示されている。代替の態様では、坑口緊急停止モジュール２２６はまた、ＳＳＳＶ２１２及び／又はＳＳＶ２１６に結合されてもよく、あるいは３つすべてに結合されてもよい。さらに、通電を停止することによって、ポンプモータコントローラ２０４は、ＥＳＰ２０６から電力を効果的に除去し、それによって、（ＥＳＰ２０６によって）上流側炭化水素配管システム２０８を通って下流側炭化水素配管システム２１０内に送り込まれる炭化水素流体の流れを停止することができる。流れが減少し、最終的にゼロに近づくにつれて、過圧事象は、下流側炭化水素配管システム２１０に損傷を与えることなく除去される。ポンプ２０６の電気的分離を達成するための代替的な構成は、（例えば、図２に示される破線構成に示されるように）ＳＩＬレート非通電を介して切断スイッチ２０５を作動する（トリップする）ことで電力を遮断することによるものであり得る。
【００５６】
いくつかの態様では、ＨＩＰＳ２００がレベル３の安全度水準（ＳＩＬ３）を提供することができる。例えば、特定のＨＩＰＳのＳＩＬは、安全計装機能を必要とし且つ達成可能と予想されるリスク低減因子範囲に関連付けられてもよい。この例では、ＳＩＬ３が１，０００から１０，０００の間（例えば、要求に応じて失敗する確率０．００１から０．０００１の間）のリスク低減係数を達成することが期待される。ここで、ＳＩＬ３は例えば、安全認定コントローラ２０２による過圧事象の特定に基づくＳＳＶ２１４及びポンプモータコントローラ２０４の両方の制御の多様性、並びに圧力センサ２２２ａ〜２２２ｃの３つの投票構成のうちの２つによって達成することができる。
【００５７】
図３は、炭化水素供給システムのためのＨＩＰＳ３００の別の例示的な実施を示す概略図である。いくつかの態様では、ＨＩＰＳ３００が図１に示される炭化水素供給システム１００を有する制御システム１３４の全部又は一部として実施されてもよい。この実施の例に係る炭化水素供給システムのためのＨＩＰＳは、複数の圧力センサが配管システムの一部を通って循環する炭化水素流体のプロセス圧力を検知又は測定することができる。複数の圧力センサの一部によって測定され、ＨＩＰＳの安全認定コントローラによって特定されるような過圧事象の場合、ＨＩＰＳの一部であるか、又はＨＩＰＳに通信可能に結合された流れ分離デバイスは、配管システムのプロセス圧力を含むように作動されてもよい。
【００５８】
特に図３を参照すると、ＨＩＰＳ３００は、アナログ入力３２４ａ〜３２４ｂを介してそれぞれの圧力センサ３２２ａ〜３２２ｂに通信可能に結合された安全認定コントローラ３０２を含む。この例では、圧力センサ３２２ａ〜３２２ｂがスペックブレークバルブ３２０を介して上流側炭化水素配管システム３０８に流体的に結合された下流側炭化水素配管システム３１０に取り付けられる。一般に、下流側配管システム３１０は、上流炭化水素配管システム３０８よりも低い最大許容動作圧力（ＭＡＯＰ）を有することができる。例えば、上流側炭化水素配管システム３０８及びスペックブレークバルブ３２０は、ＥＳＰ３０６（又はＥＳＰ３０６からの人工的な揚力なしに自然に流れる場合にはその坑井）からのデッドヘッド圧力に耐えるようにレート設定されてもよい。しかしながら、下流側炭化水素配管システム３１０は、ＥＳＰ３０６（又はＥＳＰ３０６からの人工的な揚力なしに自然に流れる場合にはその坑井）からのデッドヘッド圧力以上の設計圧力レート（又はＭＡＯＰ）を有していなくてもよい。したがって、下流側炭化水素配管システム３１０は、上流側炭化水素配管システム３０８よりも（例えば、大量の配管長さをカバーするより低い配管クラスの使用のために）著しく費用効率がよいかもしれないが、配管システム３１０は配管システム３０８と比較して、より低いＭＡＯＰを有する。
【００５９】
上流側炭化水素配管システム３０８は、地下層からの炭化水素流体を、上流側炭化水素配管システム３０８に流体的に結合された生産ストリングを通り、スペックブレークバルブ３２０を通って下流側炭化水素配管システム３１０に循環させるために、坑井内に配置されたポンプ３０６に流体的に結合されている。この例では、ポンプ３０６が電動液中ポンプ（ＥＳＰ）である。代替の実施では、ポンプ３０６は、サッカーロッドポンプ又は他の人工的なリフト方法であってもよい。
【００６０】
図３に示すように、上流側炭化水素配管システム３０８は、ポンプ３０６（ＥＳＰ３０６）に流体的に結合された複数のバルブを含む。例えば、システム３００は地下安全バルブ（ＳＳＳＶ）３１２を含み、この地下安全バルブ（ＳＳＳＶ）３１２は、坑井内のダウンホール（例えば、ＥＳＰ３０６を有する作業ストリング内）に配置されてもよく、地表安全バルブ（ＳＳＶ）３１４及び３１６は、地表の上流側炭化水素配管システム３０８に配置される。いくつかの態様では、ＳＳＳＶ３１２は、分離又は遮断（例えば、非変調）タイプのバルブであってもよく、ＳＳＶ３１４及び３１６は、分離タイプのバルブであってもよい。
【００６１】
この例では、チョークバルブ３１８も、ＳＳＶ３１６とスペックブレークバルブ３２０との間の上流側炭化水素配管システム３０８内に配置される。一般に、チョークバルブ３１８は、上流側炭化水素配管システム３０８を通って流れる炭化水素流体の流れを制御するように（例えば、安全又は過圧制御ではなく生産制御のために）制御可能な調節型バルブである。
【００６２】
説明したように、この例では、下流側炭化水素配管システム３１０に取り付けられた２つの圧力センサ３２２ａ〜３２２ｂを有し、下流側配管システム３１０を通って循環している炭化水素流体のプロセス圧力を測定又は検知する。圧力センサ３２２ａ〜３２２ｂは、それぞれのアナログ入力３２４ａ〜３２４ｂを介して安全認定コントローラ３０２に通信可能に結合される。この例では、安全認定コントローラ３０２はデジタル出力３３４も含む。図示のように、デジタル出力３３４は安全認定コントローラ３０２からポンプモータコントローラ３０４に通信可能に結合され、次いで、ポンプモータコントローラ３０４は、電気ポンプ制御３３６を介してＥＳＰ３０６（例えば、ＥＳＰ３０６のモータ）に通信可能に結合される。いくつかの態様では、ポンプモータコントローラ３０４がＥＳＰ３０６の速度を調整（例えば、ポンプモータの周波数を調整）し、次いで、ＥＳＰ３０６によって循環される炭化水素流体の流れを調整するように動作可能な調整可能な周波数ドライブであるか、またはそれを含む。
【００６３】
図３の代替の実施では、安全認定コントローラ３０２及びポンプモータコントローラ３０４は、同じキャビネット又はエンクロージャ内に収容することができ、これは例えば、ＥＳＰ３０６の制御及び保護を達成するとともに、下流側配管ネットワーク３１０に必要な過圧安全認定保護を提供する、統合的に調整が可能な周波数ドライブ（ＡＦＤ）３４２と見なすことができる。この代替の実施では、統合ＡＦＤ３４２は破線で示されている。
【００６４】
ポンプモータコントローラ３０４は、この例に示されるように、電力接続３３８を介してパワースイッチギア３２８に電気的に結合される。次に、パワースイッチギア３２８は電力系統、１つ又は複数のバックアップ電源（例えば、発電機、再生可能電力、バッテリ）等の電源３４０に電気的に結合される。いくつかの態様では、パワースイッチギア３２８は、（ポンプモータコントローラ３０４を介して）ＥＳＰ３０６、並びに他の坑井現場の構成要素（例えば、コンプレッサや他のポンプ）に電力を供給してもよい。
【００６５】
代替的な実施では、パワースイッチギア３２８は、ＳＩＬレートの電源遮断スイッチ３０５、又はＥＳＰ３０６を電源３４０から電気的に切り離すように動作する（例えば、安全認定コントローラ３０２によって制御される）スイッチ３０５（破線で示す）を介して、ポンプモータコントローラ３０４に結合されてもよい。電力スイッチギア３２８はまた、電源３４０の電圧（例えば、１３．５ｋＶａ以上のような高電力であり得る）をより低い電圧範囲（例えば、１２０Ｖ〜４８０Ｖ又はそれ以上）に降圧するための１つ以上の変圧器を含み得る。
【００６６】
例示的な動作において、ＨＩＰＳ３００は、一般に、下流側配管システム３１０内の過圧事象（例えば、配管システム３１０のＭＡＯＰを超える配管内の炭化水素流体のプロセス圧力）を検出し、その検出に基づいて、システム３００の構成要素を介した流れを停止させ、下流側配管システム３１０を流れる炭化水素流体のプロセス圧力を低下させるように機能することができる。例えば、それぞれの圧力センサ３２２ａ〜３２２ｂからのアナログ入力３２４ａ〜３２４ｂ（例えば、４〜２０ｍＡ又は０〜１０ＶＤＣ）は、ＥＳＰ３０６による炭化水素流体の循環中には、上流側配管システム３０８を通ってスペックブレークバルブ３２０の下流の下流側配管システム３１０に流れ、安全認定コントローラ３０２で監視される。アナログ入力３２４ａ〜３２４ｂの各々は、アナログ圧力測定値を安全認定コントローラ３０２に提供する。この例では、安全認定コントローラ３０２が２つ中の１つの構成に基づいて、過圧事象（例えば、炭化水素流体が配管システム３１０のＭＡＯＰを超える事象）があるかどうかを特定する。したがって、２つの圧力センサ３２２ａ〜３２２ｂのうちの少なくとも１つが、ＭＡＯＰ（又はＭＡＯＰを超えることを防止するための安全マージンを与える所定の圧力トリップ値）を超える可能性があるプロセス圧力を測定する場合、安全認定コントローラ３０２は過圧事象が発生する可能性があると特定することができる。代替の実施では、より多くの圧力センサ３２２があってもよく、３つ中の２つ、５つ中の３つ、または他の投票方式が使用されてもよい。
【００６７】
過圧を特定した場合、安全認定コントローラ３０２はデジタル出力３３４を遮断し（高信号を除去し）、これにより、ポンプモータコントローラ３０４への電力供給が遮断される。通電を停止することによって、ポンプモータコントローラ３０４はＥＳＰ３０６から電力を効果的に除去することができ、それによって、（ＥＳＰ３０６により）上流側配管システム３０８を通って下流側配管システム３１０に送り込まれる炭化水素流体の流れを停止させることができる。流れが減少し、最終的にゼロに近づくにつれて、過圧事象は、下流側炭化水素配管システム３１０に損傷を与えることなく除去される。ポンプ３０６の電気的な絶縁を達成するための代替的な構成は、（例えば、図３に示される破線構成に示されるように）ＳＩＬレートの非通電を介して切断スイッチ３０５をトリップして電力を遮断することによるものであり得る。
【００６８】
いくつかの態様では、ＨＩＰＳ３００がレベル２のＳＩＬを提供することができる。この例では、ＳＩＬ２が１００〜１，０００（例えば、要求に応じて失敗する確率０．０１〜０．００１）のリスク低減係数を達成することが期待される。ここで、ＳＩＬ２は例えば、圧力センサ３２２ａ〜３２２ｂの２つのうちの１つの投票の構成だけでなく、安全認定コントローラ３０２による過圧事象特定に基づいて、ポンプモータコントローラ３０４への電力供給が単一に切断されることによって達成されてもよい。
【００６９】
図４は、炭化水素供給システムのためのＨＩＰＳ４００の別の例示的な実施を示す概略図である。いくつかの態様では、ＨＩＰＳ４００が図１に示される炭化水素供給システム１００を有する制御システム１３４の全部又は一部として実施されてもよい。この例に係る炭化水素供給システムのためのＨＩＰＳは、複数の圧力センサが配管システムの一部を循環する炭化水素流体のプロセス圧力を検知又は測定することができる。複数の圧力センサの一部によって測定され、ＨＩＰＳの安全認定コントローラによって特定された過圧事象の場合、ＨＩＰＳの一部であるか、又はＨＩＰＳに通信可能に結合された２つの流れ制御装置を作動させて、炭化水素システムのプロセス圧力を停止させることができる。
【００７０】
特に図４を参照すると、ＨＩＰＳ４００は、アナログ入力４２４ａ〜４２４ｃを介してそれぞれの圧力センサ４２２ａ〜４２２ｃに通信可能に結合された安全認定コントローラ４０２を含む。この例では、圧力センサ４２２ａ〜４２２ｃがスペックブレークバルブ４２０を介して上流側配管システム４０８に流体的に結合された下流側配管システム４１０に取り付けられている。一般に、下流側炭化水素配管システム４１０は、上流側炭化水素配管システム４０８よりも低い最大許容動作圧力（ＭＡＯＰ）を有することができる。例えば、上流側炭化水素配管システム４０８及びスペックブレークバルブ４２０は、ＥＳＰ４０６（又はＥＳＰ４０６からの人工的な揚力なしに自然に流れる場合にはその坑井）からのデッドヘッド圧力に耐えるようにレート設定されてもよい。しかしながら、下流側炭化水素配管システム４１０は、ＥＳＰ４０６（又はＥＳＰ４０６から人工的な揚力なしに自然に流れる場合にはその坑井）からのデッドヘッド圧力以上のＭＡＯＰを有していなくてもよい。したがって、下流側炭化水素配管システム４１０は、上流側炭化水素配管システム４０８よりも（例えば、広い長さの配管ネットワークをカバーするより低い配管クラスの使用により）著しく費用効率がよいかもしれないが、配管システム４１０は配管システム４０８と比較して、より低いＭＡＯＰを有する。
【００７１】
上流側炭化水素配管システム４０８は、地下層からの炭化水素流体を、上流側炭化水素配管システム４０８に流体的に結合された生産ストリングを通り、スペックブレークバルブ４２０を通って、下流側炭化水素配管システム４１０に循環させるために、坑井内に配置されたポンプ４０６に流体的に結合されている。この例では、ポンプ４０６は電動液中ポンプ（ＥＳＰ）である。代替の実施では、ポンプ４０６がサッカーロッドポンプ又は他の人工的なリフト方法であってもよい。
【００７２】
図４に示すように、上流側炭化水素配管システム４０８は、ポンプ４０６（ＥＳＰ４０６）に流体的に結合された複数のバルブを含む。例えば、システム４００は地下安全バルブ（ＳＳＳＶ）４１２を含み、地下安全バルブ（ＳＳＳＶ）４１２は坑井内のダウンホール（例えば、ＥＳＰ４０６を有する作業ストリング内）に配置されてもよく、地表安全バルブ（ＳＳＶ）４１４及び４１６は、地表の上流側炭化水素配管システム４０８内に配置される。いくつかの態様では、ＳＳＳＶ４１２は隔離（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）又は遮断（ｓｈｕｔ−ｏｆｆ）（例えば、非変調（ｎｏｎ−ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇ））タイプのバルブであってもよく、一方、ＳＳＶ４１４及び４１６は、例えば隔離タイプのバルブであってもよい。
【００７３】
この実施の例では、チョークバルブ４１８も、ＳＳＶ４１６とスペックブレークバルブ４２０との間の上流側炭化水素配管システム４０８内に配置される。一般に、チョークバルブ４１８は上流側炭化水素配管システム４０８を通って流れる炭化水素流体の流れを制御するよう（例えば、安全又は過圧制御ではなく生産制御のために）制御可能な調節型のバルブである。
【００７４】
説明したように、この例では、下流側炭化水素配管システム４１０に取り付けられた３つの圧力センサ４２２ａ〜４２２ｃを有し、下流側配管システム４１０を循環している炭化水素流体のプロセス圧力を測定又は検知する。圧力センサ４２２ａ〜４２２ｃは、それぞれのアナログ入力４２４ａ〜４２４ｃを介して安全認定コントローラ４０２に通信可能に結合される。安全認定コントローラ４０２は、この例では２つのデジタル出力４３４及び４４２をも含む。デジタル出力４３４は安全認定コントローラ４０２からポンプモータコントローラ４０４に通信可能に結合され、次いで、ポンプモータコントローラ４０４は、ＥＳＰ４０６（例えば、ＥＳＰ４０６のモータ）に電力供給を介して通信可能に結合される。いくつかの態様では、ポンプモータコントローラ４０４は、ＥＳＰ４０６の速度を調整し（例えば、ポンプモータの周波数を調整し）、次いで、ＥＳＰ４０６によって循環される炭化水素流体の流れを調整するように動作可能な調整可能な周波数ドライブであるか、またはそれを含む。
【００７５】
図４の代替の実施では、安全認定コントローラ４０２及びポンプモータコントローラ４０４は、同じキャビネット又はエンクロージャ内に収容されてもよく、これは例えば、ＥＳＰ４０６の制御及び保護を達成するとともに、下流側配管ネットワーク４１０に必要な過圧安全認定保護を提供する、統合的に調整が可能な周波数ドライブ（ＡＦＤ）４４８と見なされてもよい。この代替の実施では、統合ＡＦＤ４４８は破線で示されている。
【００７６】
この例に示すように、ポンプモータコントローラ４０４は、電力接続４３８を介してパワースイッチギア４２８に電気的に結合される。次に、パワースイッチギア４２８は電力系統、１つ又は複数のバックアップ電源（例えば、発電機、再生可能電力、バッテリ）等の電源４４０に電気的に結合される。パワースイッチギア４２８は、いくつかの態様では（ポンプモータコントローラ４０４を介して）ＥＳＰ４０６、並びに他の坑井の現場の構成要素（例えば、コンプレッサ、他のポンプ、及び他のもの）に電力を供給することができる。いくつかの態様では、パワースイッチギア４２８が坑井の現場の構成要素（例えば、ＥＳＰ４０６を含む）を電源４４０から電気的に切り離すように動作する１つ又は複数のＳＩＬレートの非通電トリップの切断スイッチ４４６と、電源４４０の電圧（例えば、１３．５ｋＶａ以上などの高電力であってもよい）をより低い電圧範囲（例えば、１２０Ｖ〜４８０Ｖ又はそれ以上）に降圧する１つ又は複数の変圧器とを含んでもよい。図示のように、デジタル出力４４２は、安全認定の非通電を介してポンプモータコントローラ４０４に結合され、低電圧切断スイッチ４４６をトリップする。
【００７７】
例示的な動作では、ＨＩＰＳ４００は、一般に、下流側配管システム４１０内の過圧事象（例えば、配管システム４１０のＭＡＯＰを超える炭化水素流体のプロセス圧力）を検出し、その検出に基づいて、システム４００の１つ又は複数の電気的な構成要素を作動させて、下流側配管システム４１０を通って流れる炭化水素流体の圧力を封じ込めるように機能することができる。例えば、それぞれの圧力センサ４２２ａ〜４２２ｃからのアナログ入力４２４ａ〜４２４ｃ（例えば、４〜２０ｍＡ又は０〜１０ＶＤＣ）は、炭化水素流体の循環中には、ＥＳＰ４０６によって上流側炭化水素配管システム４０８を通って、スペックブレークバルブ４２０の下流の下流側配管システム４１０に流れ、安全認定コントローラ４０２で監視される。アナログ入力４２４ａ〜４２４ｃの各々は、アナログ圧力測定値を安全認定コントローラ４０２に提供する。この例では、安全認定コントローラ４０２が３つ中の２つの構成に基づいて、過圧事象（例えば、炭化水素流体のプロセス圧力が下流側配管システム４１０のＭＡＯＰに近づくか、またはそれを超えるか）が存在するかどうかを特定する。したがって、３つの圧力センサ４２２ａ〜４２２ｃのうちの少なくとも２つが、ＭＡＯＰ（又はＭＡＯＰ未満の所定のトリップ（作動）設定値）を超える可能性があるプロセス圧力を測定する場合、安全認定コントローラ４０２は過圧事象が発生する可能性があると特定することができる。このような場合、安全認定コントローラ４０２は、安全認定の非通電を介してポンプモータコントローラ４０４及び４４２へのデジタル出力４３４を遮断でき（高信号を除去し）、低電圧切断スイッチ４４６をそれぞれトリップ（作動）する。通電を停止することによって、ポンプモータコントローラ４０４は、ＥＳＰ４０６から電力を効果的に除去することができ、それによって、上流側配管システム４０８を通って下流側配管システム４１０に（ＥＳＰ４０６によって）ポンピングされる炭化水素流体の流れを停止させる。さらに、通電を停止することによって、低電圧切断スイッチ４４６をトリップするための安全認定された通電を切ることは、スイッチギア４２８からの電力をトリップでき、それによって、ポンプモータコントローラ４０４（そして、ＥＳＰ４０６）から電力を除去する。例えば、ＥＳＰ４０６は、電源４４０から電気的に分離されてもよい。炭化水素流体の流れが（例えば、電力の損失及び／又はＥＳＰ４０６の作動不良のために）減少し、最終的にゼロに近づくと、過圧事象は、下流側配管システム４１０に損傷を与えることなく除去される。
【００７８】
いくつかの態様では、ＨＩＰＳ４００がレベル３の安全度水準（ＳＩＬ３）を提供することができる。この例では、ＳＩＬ３が１，０００から１０，０００の間（例えば、要求に応じて失敗する確率０．００１から０．０００１の間）のリスク低減係数を達成することが期待される。ここで、ＳＩＬ３は例えば、圧力センサ４２２ａ〜４２２ｃの３つ中の２つの投票構成だけでなく、安全認定コントローラ４０２による過圧事象特定に基づいて、ＳＩＬレート低電圧切断スイッチ４４６及びポンプモータコントローラ４０４を介した電力最終要素の両方のトリップの多様性によって達成されてもよい。
【００７９】
図５は、炭化水素供給システムのためのＨＩＰＳ５００の別の例示的な実施を示す概略図である。いくつかの態様では、ＨＩＰＳ５００が図１に示される炭化水素供給システム１００を有する制御システム１３４の全部又は一部として実施されてもよい。炭化水素供給システムのためのＨＩＰＳのこの実施の例では、複数の圧力センサが配管システムの一部を通って循環する炭化水素流体のプロセス圧力を検知又は測定することができる。複数の圧力センサによって測定され、ＨＩＰＳの安全認定コントローラによって特定される過圧事象の場合、ＨＩＰＳの一部であるか、又はＨＩＰＳに通信可能に結合された２つの流れ制御装置を作動させて、下流側配管ネットワーク内の炭化水素流体のプロセス圧力を低下させることができる。
【００８０】
特に図５を参照すると、ＨＩＰＳ５００は、アナログ入力５２４ａ〜５２４ｂを介してそれぞれの圧力センサ５２２ａ〜５２２ｂに通信可能に結合された安全認定コントローラ５０２を含む。この例では、圧力センサ５２２ａ〜５２２ｂは、スペックブレークバルブ５２０を介して上流側配管システム５０８に流体的に結合された下流側配管システム５１０に取り付けられる。一般に、下流側炭化水素配管システム５１０は、上流側配管システム５０８よりも低い最大許容動作圧力（ＭＡＯＰ）を有することができる。例えば、上流側配管システム５０８及びスペックブレークバルブ５２０は、ＥＳＰ５０６（又はＥＳＰ５０６からの人工的な揚力なしに自然に流れる場合にはその坑井）からのデッドヘッド圧力に耐えるようにレート設定されてもよい。しかしながら、下流側配管システム５１０は、ＥＳＰ５０６（又はＥＳＰ５０６からの人工的な揚力なしに自然に流れる場合にはその坑井）からのデッドヘッド圧力以上のＭＡＯＰを有していなくてもよい。したがって、下流側炭化水素配管システム５１０は、上流側配管システム５０８よりも（配管ネットワークの膨大な長さをカバーするより低い配管クラスの使用のために）著しく費用効率がよいかもしれないが、配管システム５１０は配管システム５０８と比較してより低いＭＡＯＰを有する。
【００８１】
上流側炭化水素配管システム５０８は、地下層からの炭化水素流体を、上流側炭化水素配管システム５０８に流体的に結合された生産ストリングを通って、スペックブレークバルブ５２０を通って下流側炭化水素配管システム５１０に循環させるために、坑井内に配置されたポンプ５０６に流体的に結合されている。この例では、ポンプ５０６は電動液中ポンプ（ＥＳＰ）である。代替の実施では、ポンプ５０６はサッカーロッドポンプ又は他の人工的なリフト方法であってもよい。
【００８２】
図５に示すように、上流側炭化水素配管システム５０８は、ポンプ５０６（ＥＳＰ５０６）に流体的に結合された複数のバルブを含む。例えば、システム５００は地下安全バルブ（ＳＳＳＶ）５１２を含み、この地下安全バルブ（ＳＳＳＶ）５１２は坑井内のダウンホール（例えば、ＥＳＰ５０６を有する作業ストリング内）に配置されてもよく、地表安全バルブ（ＳＳＶ）５１４及び５１６は、地表の上流側配管システム５０８に配置される。いくつかの態様では、ＳＳＳＶ５１２は、隔離又は遮断（例えば、非変調）型のバルブであってもよく、一方、ＳＳＶ５１４及び５１６は、隔離型のバルブであってもよい。
【００８３】
この実施の例では、チョークバルブ５１８も、ＳＳＶ５１６とスペックブレークバルブ５２０との間の上流側炭化水素配管システム５０８内に配置される。一般に、チョークバルブ５１８は、上流側配管システム５０８を通って流れる炭化水素流体の流れを制御するように（例えば、安全又は過圧制御ではなく生産制御のために）制御可能な調節型バルブである。
【００８４】
説明したように、この例では、下流側配管システム５１０を通って循環している炭化水素流体のプロセス圧力を測定又は検知するために、下流側配管システム５１０に２つの圧力センサ５２２ａ〜５２２ｂが取り付けられている。圧力センサ５２２ａ〜５２２ｂは、それぞれのアナログ入力５２４ａ〜５２４ｂを介して安全認定コントローラ５０２に通信可能に結合される。この例では、安全認定コントローラ５０２はまた、２つのデジタル出力５３４及び５４２を含む。デジタル出力５３４は、安全認定コントローラ５０２からポンプモータコントローラ５４８に通信可能に結合され、次いで、ポンプモータコントローラ５４８は、ポンプ制御５３６を介してＥＳＰ５０６（例えば、ＥＳＰ５０６のモータ）に通信可能に結合される。いくつかの態様では、ポンプモータコントローラ５４８は、ＥＳＰ５０６の速度を調整し（例えば、ポンプモータの周波数を調整し）、次いで、ＥＳＰ５０６によって循環される炭化水素流体の流れを調整するように動作可能な調整可能な周波数ドライブであるか、またはそれを含む。
【００８５】
この実施の例では、安全認定コントローラ５０２及びポンプモータコントローラ５４８がＥＳＰ５０６に電力を供給し、ＥＳＰ５０６を制御する調整可能な周波数ドライブ（ＡＦＤ）５０４と同じエンクロージャ又はキャビネット内に収容される。これは、統合調整可能な周波数ドライブ（ＡＦＤ）５０４である（例えば、ＥＳＰ５０６の制御及び保護を達成すること、並びに下流側配管ネットワーク５１０に必要な過圧安全認定保護を提供すること）と考えることができる。ポンプモータコントローラ５４８は、この例に示すように、ＥＳＰ５０６に電気的に電力供給し、ＥＳＰ５０６を制御する。ＡＦＤ５０４は、電力接続５３８を介してパワースイッチギア５２８から電力を受け取る。
【００８６】
次に、パワースイッチギア５２８は、電力系統、１つ又は複数のバックアップ電源（例えば、発電機、再生可能電力、バッテリ）等の電源５４０に電気的に結合される。パワースイッチギア５２８は、いくつかの態様では（ＡＦＤ５０４内に収容されたポンプモータコントローラ５４８を介して）ＥＳＰ５０６並びに他の坑井の現場の構成要素（例えば、コンプレッサ、他のポンプ及びその他のもの）に電力を供給することができる。いくつかの態様では、パワースイッチギア５２８が坑井の現場の構成要素（例えば、ＥＳＰ５０６を含む）を電源５４０から電気的に分離するように動作する１つ又は複数の安全認定の低電圧切断スイッチと、電源５４０の電圧（例えば、１３．５ｋＶａ以上といった高電力であってもよい）をより低い電圧範囲（例えば、１２０Ｖ〜４８０Ｖ又はそれ以上）に降圧する１つ又は複数の変圧器とを含んでもよい。図示のように、デジタル出力５４２は、ＳＩＬレートの低電圧を非通電にしてポンプモータコントローラ５４８に結合され、切断スイッチ５４６をトリップする。ＳＩＬレート低電圧切断スイッチ５４６は、ライン５４４を介してポンプモータコントローラ５４８に結合される。
【００８７】
例示的な動作では、ＨＩＰＳ５００は、一般に、下流側配管システム５１０内の過圧事象（例えば、配管システム５１０のＭＡＯＰを超える配管内の炭化水素流体のプロセス圧力）を検出し、その検出に基づいて、システム５００の１つ又は複数の電気的な構成要素を作動させて、ＥＳＰ５０６への電力を遮断し、下流側配管システム５１０を通って流れる炭化水素流体の圧力を低下させるように機能することができる。例えば、それぞれの圧力センサ５２２ａ〜５２２ｂからのアナログ入力５２４ａ〜５２４ｂ（例えば、４〜２０ｍＡ又は０〜１０ＶＤＣ）は、炭化水素流体の循環中に、ＥＳＰ５０６によって、上流側配管システム５０８を通る、スペックブレークバルブ５２０の下流の下流側配管システム５１０への流れを、安全認定コントローラ５２０で監視される。アナログ入力５２４ａ〜５２４ｂの各々は、アナログ信号（圧力に等しい）を安全認定コントローラ５０２に提供する。この例では、安全認定コントローラ５０２が２つ中の１つの投票構成に基づいて、過圧事象（例えば、下流側配管システム５１０内の炭化水素流体が配管システム５１０のＭＡＯＰに近づくか、またはそれを超える可能性があること）が存在する可能性があるかどうかを特定する。したがって、２つの圧力センサ５２２ａ〜５２２ｂのうちの少なくとも１つが、ＭＡＯＰを超える（またはＭＡＯＰ未満の所定のトリップ圧力設定に達する）ような流体圧力を測定する場合、安全認定コントローラ５０２は過圧事象が発生する可能性があることを特定できる。このような場合、安全認定コントローラ５０２は、ポンプモータコントローラ５４８及びＳＩＬレートの非通電のデジタル出力５３４及び５４２を非通電とする（高信号を除去する）ことができ、それぞれ低電圧切断スイッチ５４６をトリップする。通電を停止することによって、ポンプモータコントローラ５４８はＥＳＰ５０６から電力を効果的に除去することができ、それによって、上流側配管システム５０８を通って下流側配管システム５１０内に（ＥＳＰ５０６によって）ポンピングされている炭化水素流体の流れを停止させることができる。さらに、通電を停止することによって、低電圧切断スイッチ５４６をトリップするために電源が切られたＳＩＬレートはスイッチギア５２８への電力を切断することができ、それによって、ＡＦＤ５０４のポンプモータコントローラ５４８（ひいてはＥＳＰ５０６）から電力を除去する。例えば、ＥＳＰ５０６は、電源５４０から電気的に分離されてもよい。炭化水素流体の流れが（例えば、電力の損失及び／又はＥＳＰ５０６の動作不良のために）減少し、最終的にゼロに近づくと、過圧事象は、下流側配管システム５１０に損傷を与えることなく除去される。
【００８８】
いくつかの態様では、ＨＩＰＳ５００はレベル３の安全度水準（ＳＩＬ３）を提供することができる。この例では、ＳＩＬ３が１，０００から１０，０００の間（例えば、要求に応じて失敗する確率０．００１から０．０００１の間）のリスク低減係数を達成することが期待される。ＳＩＬ３はここでは例えば、圧力センサ５２２ａ〜５２２ｂの２つの投票構成のうちの１つだけでなく、安全認定コントローラ５０２による過圧事象の特定に基づいて、ＳＩＬレート非通電から低電圧切断スイッチ５４６のトリップ及びポンプモータコントローラ５４８の両方の電気的な絶縁の多様性によって達成できる。さらに、ＨＩＰＳ５００は既存の坑井の現場の構成要素、すなわち、ＥＳＰ５０６を制御するＡＦＤ５０４において効率的に実施できる。
【００８９】
図６は、本開示に係るＨＩＰＳ２００、３００、４００又は５００、あるいは別のＨＩＰＳのうちの１つ又は全て等のＨＩＰＳのための例示的な安全認定コントローラ６００（または制御システム）を示す概略図である。例えば、安全認定コントローラ６００は、図２〜５を参照して示され説明された安全認定コントローラ２０２、３０２、４０２又は５０２のうちの１つの全部又は一部を含むことができる。安全認定コントローラ６００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）、プロセッサ、デジタル回路、または車両の一部を構成する他のもの等、様々な形態のデジタルコンピュータを含むことが意図される。さらに、システムは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブ等のポータブル記憶媒体を含むことができる。例えば、ＵＳＢフラッシュドライブは、オペレーティングシステム及び他のアプリケーションを記憶することができる。ＵＳＢフラッシュドライブは、別のコンピューティングデバイスのＵＳＢポートに挿入することができるワイヤレス送信機又はＵＳＢコネクタ等の入力／出力コンポーネントを含むことができる。
【００９０】
安全認定コントローラ６００は、プロセッサ６１０と、メモリ６２０と、記憶装置６３０と、入出力装置６４０とを含む。構成要素６１０、６２０、６３０及び６４０のそれぞれは、システムバスを使用して相互接続される。プロセッサ６１０は、安全認定コントローラ６００内で実行するための命令を処理することができる。このプロセッサは、いくつかのアーキテクチャのいずれかを使用して設計することができる。例えば、プロセッサ６１０は、ＣＩＳＣ（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｓｅｔ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ）プロセッサ、ＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｓｅｔ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）プロセッサ、又はＭＩＳＣ（Ｍｉｎｉｍａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｓｅｔ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）プロセッサであってもよい。
【００９１】
一実施では、プロセッサ６１０はシングルスレッドプロセッサである。別の実施では、プロセッサ６１０はマルチスレッドプロセッサである。プロセッサ６１０は、メモリ６２０又は記憶装置６３０に記憶された命令を処理して、入出力装置６４０上にユーザインタフェースのためのグラフィカル情報を表示することができる。
【００９２】
メモリ６２０は、安全認定コントローラ６００内の情報を記憶する。一実施では、メモリ６２０はコンピュータ読取可能媒体である。一実施では、メモリ６２０は揮発性メモリユニットである。別の実施では、メモリ６２０は不揮発性メモリユニットである。
【００９３】
記憶装置６３０は、安全認定コントローラ６００のための大容量記憶装置を提供することができる。一実施では、記憶装置６３０はコンピュータ読取可能媒体である。様々な異なる実施として、記憶デバイス６３０は、フロッピー（登録商標）ディスクデバイス、ハードディスクデバイス、光ディスクデバイス、またはテープデバイスとすることができる。
【００９４】
入出力装置６４０は、安全認定コントローラ６００のための入力／出力動作を提供する。一実施では、入出力装置６４０はキーボード及び／又はポインティングデバイスを含む。別の実施では、入力出力装置６４０はグラフィカルユーザインターフェースを表示するためのディスプレイユニットを含む。
【００９５】
記載された特徴は、デジタル電子回路、又はコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせにおいて実施できる。この装置は、例えばプログラマブルプロセッサによる実行のために、情報担体に有形に具現化されたコンピュータプログラム製品として機械読取可能な記憶装置に実装でき、方法の各ステップは、入力データで動作し出力を生成することによって、説示された実施の機能を実現するための命令のプログラムを実行するプログラマブルプロセッサによって実行できる。説示された特徴は、データ記憶システム、少なくとも１つの入力デバイス及び少なくとも１つの出力デバイスに対しデータ及び命令を通信し、データ及び命令を送信するように結合された少なくとも１つのプログラマブルプロセッサを含むプログラマブルシステム上で実行可能な１つ又は複数のコンピュータプログラムで有利に実施することができる。コンピュータプログラムは、特定のアクティビティを実行するために、又は特定の結果をもたらすために、コンピュータ内で直接的又は間接的に使用することができる命令のセットである。コンピュータプログラムはコンパイル又はインタープリター言語を含む任意の形式のプログラミング言語で書くことができ、スタンドアロンプログラムとして、又はモジュール、コンポーネント、サブルーチン、あるいはコンピューティング環境で使用するのに適した他のユニットといった任意の形式で展開することができる。
【００９６】
命令のプログラムの実行に適したプロセッサは、例として、汎用及び専用マイクロプロセッサの両方、ならびに任意の種類のコンピュータの単一のプロセッサ又は複数のプロセッサのうちの１つを含む。一般に、プロセッサは、読み出し専用メモリ又はランダムアクセスメモリ又はその両方から命令及びデータを受信する。コンピュータの本質的な要素は、命令を実行するためのプロセッサと、命令及びデータを記憶するための１つ又は複数のメモリである。一般に、コンピュータはデータファイルを記憶するための１つ又は複数の大容量記憶装置も含み、またはそれと通信するように動作可能に結合され、そのようなデバイスは、内部ハードディスク及びリムーバブルディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、及び光ディスクを含む。コンピュータプログラムの命令及びデータを具体的に具現化するのに適した記憶装置は、例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイス、内部ハードディスク及びリムーバブルディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、並びにＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤ−ＲＯＭディスクを含む、すべての形態の不揮発性メモリを含む。プロセッサ及びメモリは、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補足されるか、またはＡＳＩＣに組み込まれ得る。
【００９７】
ユーザとのインタラクションを提供するために、これらの特徴は、ユーザに情報を表示するためのＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ）又はＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）モニタ等のディスプレイデバイスと、ユーザがコンピュータに入力を提供することができるキーボード及びマウス又はトラックボール等のポインティングデバイスと、を有するコンピュータ上で実施することができる。さらに、そのようなアクティビティは、タッチスクリーンフラットパネルディスプレイ及び他の適切な機構を介して実施することができる。
【００９８】
この特徴は、データサーバ等のバックエンドコンポーネントを含む、又はアプリケーションサーバもしくはインターネットサーバなどのミドルウェアコンポーネントを含む、又はグラフィカルユーザインターフェースもしくはインターネットブラウザを有するクライアントコンピュータなどのフロントエンドコンポーネントを含む、またはそれらの任意の組合せにより、実施することができる。システムのコンポーネント（構成要素）は、通信ネットワークなどのデジタルデータ通信の任意の形態または媒体によって接続することができる。通信ネットワークの例には、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ピアツーピアネットワーク（アドホックまたはスタティックメンバを含む）、グリッドコンピューティングインフラストラクチャ、及びインターネットが含まれる。
【００９９】
本明細書は多くの具体的な実施の詳細を含むが、これらはいかなる発明の範囲又は請求され得るものの限定として解釈されるべきではなく、むしろ、特定の発明の特定の実施に特有の特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施の文脈で本明細書に記載される特定の特徴は、単一の実施において組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実施の文脈で説明される様々な特徴は複数の実施で別々に、又は任意の適切なサブコンビネーションで実施することもできる。さらに、特徴は特定の組み合わせで作用するものとして上記で説明されてもよく、そのようなものとして最初に主張（クレーム）されてもよいが、主張される組み合わせの１つ又は複数の特徴は、場合によっては組み合わせから削除されてもよく、主張される組み合わせはサブコンビネーション又はサブコンビネーションの変形に向けられてもよい。
【０１００】
同様に、動作は特定の順序で図示されているが、これは望ましい結果を達成するために、そのような動作が示された特定の順序で、又は連続的な順序で実行されること、または示されたすべての動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきではない。特定の状況では、マルチタスク及び並列処理が有利であり得る。さらに、上述の実施における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきではなく、説明されるプログラムコンポーネント及びシステムは、一般に、単一のソフトウェア製品に一緒に統合され得るか、又は複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。
【０１０１】
いくつかの実施の態様を説明してきた。しかしながら、本開示の技術思想及び範囲から逸脱することなく、種々の改変がなされてもよいということを理解されたい。例えば、本明細書で説明される例示の動作、方法、又はプロセスは、説明されるものよりも多くのステップまたは少ないステップを含むことができる。さらに、そのような例示的な動作、方法、またはプロセスにおけるステップは、図面で説明又は図示されたものとは異なる連続で実行されてもよい。従って、他の実施は添付の特許請求の範囲内にある。
以下、本発明の実施の態様の例を列挙する。
［第１の局面］
作動流体配管の圧力を管理する方法であって：
測定された複数のプロセス圧力を特定するために、坑井内に配置されたポンプによって、炭化水素流体配管ネットワーク内の複数の特定の位置で、前記坑井から地上炭化水素流体配管ネットワークを通って循環する炭化水素流体の流体圧力を測定するステップと；
前記測定された複数のプロセス圧力の少なくとも半分が指定の閾値を超えることを特定するステップと；
前記特定に基づいて、前記炭化水素流体配管ネットワーク内の前記炭化水素流体の流体圧力を低減させるために、前記坑井内の前記炭化水素流体の流れを制御するように動作可能な少なくとも１つの流れ制御装置を作動させるステップと；を備える、
作動流体配管の圧力を管理する方法。
［第２の局面］
少なくとも１つの流れ制御装置を作動させるステップは、前記ポンプのモータコントローラ、前記ポンプを備える作業ストリングに流体的に結合されたダウンホールバルブ、又は前記ポンプに電気的に連結されたパワースイッチギアモジュールのうちの少なくとも１つを調節するステップを備える、
第１の局面に記載の方法。
［第３の局面］
前記ポンプのモータコントローラ、前記ポンプを備える作業ストリングに流体的に結合されたダウンホールバルブ、又は前記ポンプに電気的に連結されたパワースイッチギアモジュールのうちの少なくとも１つを作動させるステップは：
前記ポンプを前記炭化水素流体配管ネットワークから流体的に分離するために、前記ダウンホールバルブを閉鎖位置に作動させるステップと；
前記ポンプを減速又は停止させるために前記モータコントローラを調整するステップと；
前記モータコントローラを前記パワースイッチギアモジュールから電気的に分離するために、前記パワースイッチギアモジュールに電気的に結合されたリレーを遮断するステップと；の少なくとも１つを備える、
第２の局面に記載の方法。
［第４の局面］
前記ポンプを減速又は停止させるために前記モータコントローラを調整するステップは、前記ポンプのモータに電気的に結合された調整可能な周波数ドライブを調整するステップを備える、
第３の局面に記載の方法。
［第５の局面］
前記ポンプを前記炭化水素流体配管ネットワークから流体的に分離するために、前記ダウンホールバルブを前記閉鎖位置に調節するステップは：
前記ダウンホールバルブの流体アクチュエータに流体的に結合されたソレノイドバルブに少なくとも１つの信号を送信するステップと；
前記信号に基づいて、前記流体アクチュエータから流体を排出するステップと；
前記流体の排出に基づいて、閉鎖位置に移動するよう前記ダウンホールバルブを作動するステップと；を備える、
第３の局面に記載の方法。
［第６の局面］
前記ポンプが電動液中ポンプを備える、
第１の局面に記載の方法。
［第７の局面］
前記複数の特定の位置は、前記炭化水素流体配管ネットワークに取り付けられたスペックブレークバルブの下流にあり、また前記複数の特定の位置は隣接している、
第１の局面に記載の方法。
［第８の局面］
前記複数の特定の位置は、少なくとも３つの特定の位置を備え、前記測定された複数のプロセス圧力は、少なくとも３つの測定されたプロセス圧力を備える、
第１の局面に記載の方法。
［第９の局面］
炭化水素配管保護システムであって：
地表から地下層に延在する坑井に流体的に結合された地上炭化水素流体配管に結合するように構成された複数のプロセス圧力センサと；
前記複数のプロセス圧力センサと、前記坑井内に配置されたポンプによって前記地下層から前記坑井を通って前記炭化水素流体配管内に循環される炭化水素流体の流れを調整するように配置された少なくとも１つの流れ制御装置と、に通信可能に結合するように構成されたコントローラであって：
前記複数のプロセス圧力センサの各々から流体圧力測定値を受信する動作と；
前記複数のプロセス圧力測定値の少なくとも半分が指定の閾値を超えると特定する動作と；
前記特定に基づいて、前記炭化水素流体配管内の前記炭化水素流体の流体圧力を低減させるために、前記坑井内の前記炭化水素流体の流れを制御する前記少なくとも１つの流れ制御装置を制御する動作と；を実行するように構成される、前記コントローラと；を備える、
炭化水素配管保護システム。
［第１０の局面］
前記少なくとも１つの流れ制御装置を制御する前記動作は、前記ポンプのモータコントローラ、前記ポンプを備える作業ストリングに流体的に結合されたダウンホールバルブ、又は前記ポンプに電気的に結合されたパワースイッチギアモジュールのうちの少なくとも１つを調整する動作を備える、
第９の局面に記載の炭化水素配管保護システム。
［第１１の局面］
前記ポンプの前記モータコントローラ、前記ポンプを備える前記作業ストリングに流体的に結合された前記ダウンホールバルブ、又は前記ポンプに電気的に結合された前記パワースイッチギアモジュールのうちの少なくとも１つを調整する動作は、前記コントローラと共に：
前記ポンプを前記炭化水素流体配管から流体的に分離するために、前記ダウンホールバルブを閉鎖位置に調整する動作と；
前記ポンプを停止させるために前記モータコントローラを調整する動作と；
前記モータコントローラを前記パワースイッチギアモジュールから電気的に分離するために、前記パワースイッチギアモジュールに電気的に結合されたリレーを遮断する動作と；の少なくとも１つを実行することを備える、
第１０の局面に記載の炭化水素配管保護システム。
［第１２の局面］
前記ポンプを減速又は停止させるために前記モータコントローラを調整する前記動作は、前記ポンプを停止させるために前記ポンプのモータに電気的に結合された調整可能な周波数ドライブを前記コントローラで電気的に絶縁する動作を備える、
第１１の局面に記載の炭化水素配管保護システム。
［第１３の局面］
前記ポンプを前記炭化水素流体配管から流体的に分離するために、前記ダウンホールバルブを前記閉鎖位置に調整する動作は：
前記コントローラから、前記ダウンホールバルブの流体アクチュエータに流体的に結合されたソレノイドバルブに少なくとも１つの信号を送信するステップであって、前記信号は、前記ダウンホールバルブを前記閉鎖位置に移動させるために前記流体アクチュエータから流体を排出する命令を含む、ステップを備える、
第１１の局面に記載の炭化水素配管保護システム。
［第１４の局面］
前記ポンプが電動液中ポンプを備える、
第１０の局面に記載の炭化水素配管保護システム。
［第１５の局面］
前記複数のプロセス圧力センサは、前記炭化水素流体配管に取り付けられたスペックブレークバルブの下流の前記炭化水素流体配管に結合するように構成される、
第１０の局面に記載の炭化水素配管保護システム。
［第１６の局面］
前記複数のプロセス圧力センサは、少なくとも３つのプロセス圧力センサを備える、
第９の局面に記載の炭化水素配管保護システム。
［第１７の局面］
炭化水素配管ネットワークの圧力を管理するためのコンピュータにより実施される方法であって：
少なくとも１つのハードウェアプロセッサを備えるコントローラにおいて、炭化水素流体配管内のスペックブレークバルブの下流に取り付けられた複数の圧力センサからの複数の炭化水素プロセス圧力測定値を受信するステップと；
受信した前記複数の炭化水素プロセス圧力測定値の少なくとも半分が、前記炭化水素配管の最大許容動作圧力よりも大きい値を超えることを、前記コントローラを用いて特定するステップと；
前記特定に基づいて、前記配管ネットワーク内の炭化水素流体の流れを低減するために、前記コントローラから少なくとも１つの信号を、電動液中ポンプのモータコントローラ、スイッチギアリレー、又はダウンホールバルブのアクチュエータのうちの少なくとも１つに送信するステップと；を備える、
コンピュータにより実施される方法。
［第１８の局面］
前記少なくとも１つの信号は、少なくとも前記モータコントローラに送信され、前記信号の受信に基づいて、前記モータコントローラは前記液中ポンプへの電力の切断又は前記液中ポンプの動作速度の低減のうちの少なくとも１つを実行する、
第１７の局面に記載のコンピュータにより実施される方法。
［第１９の局面］
前記少なくとも１つの信号は、前記ダウンホールバルブアクチュエータに送信され、前記信号の受信に基づいて、ダウンホールバルブは前記配管ネットワーク内の炭化水素流体の流れを実質的に停止させるために閉鎖位置に調整される、
第１７の局面に記載のコンピュータにより実施される方法。
［第２０の局面］
前記少なくとも１つの信号は、少なくとも前記スイッチギアリレーに送信され、前記信号の受信に基づいて、前記スイッチギアリレーは前記液中ポンプへの電力を切断するようにパワースイッチギアに命令する、
第１７の局面に記載のコンピュータにより実施される方法。
［第２１の局面］
前記複数の圧力センサは、少なくとも３つの圧力センサを備える、
第１７の局面に記載のコンピュータにより実施される方法。
【符号の説明】
【０１０２】
１００  炭化水素供給システム
１０２  地表
１０６  地下層
１１０、２０６  ポンプ（ＥＳＰ）
２００  ＨＩＰＳ
２０２  安全認定コントローラ
２０４  ポンプモータコントローラ
２０８  上流側炭化水素配管システム
２１０  下流側炭化水素配管システム
２１２  ＳＳＳＶ
２１４、２１６  ＳＳＶ
２１８  チョークバルブ
２２０  スペックブレークバルブ
２２２  圧力センサ
２２４  アナログ入力
２２６  坑口緊急停止モジュール
２２８  パワースイッチギア
２３０、２３４  デジタル出力
２４０  電源
２４２  ＡＦＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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