СИСТЕМЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ДВИГАТЕЛЯМИ И СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

1. Система для стимулирования добычи нефти или газа из ствола скважины, содержащая:
(а) насосный узел гидравлического разрыва пласта, имеющий два или несколько насосов для текучей среды, при этом каждый насос для текучей среды приводится в действие электрическим двигателем переменного тока (АС) насоса, соединенным с упомянутым насосом для текучей среды, и частотно-регулируемый привод (VFD), управляющий электрическим двигателем насоса;
(b) гидравлический смесительный узел с электрическим приводом, выполненный с возможностью обеспечения текучей средой для обработки, по меньшей мере, одного или нескольких насосов для текучей среды для доставки в ствол скважины, при этом смесительный узел содержит, по меньшей мере, один электрический двигатель переменного тока для смешивания; и
(с) блок управления системой, поддерживающий связь с каждым из упомянутых насосных узлов гидравлического разрыва пласта и гидравлическим смесительным узлом с электрическим приводом, для управления эксплуатационными параметрами каждого из упомянутых узлов, при этом блок управления системой выполнен с возможностью управления параметрами каждого из упомянутых двух или нескольких насосов для текучей среды насосного узла гидравлического разрыва пласта.
2. Система по п.1, дополнительно содержащая узел гидратации для смешивания воды и химических добавок для обеспечения текучей среды разрыва пласта, подаваемой в гидравлический смесительный узел, и в которой блок управления системой дополнительно управляет рабочими параметрами узла гидратации.
3. Система по п.2, в которой блок управления системой выполнен с возможностью беспроводного связывания с каждым из упомянутого насосного узла гидравлического разрыва пласта, гидравлическим смесительным узлом с электрическим приводом и узлом гидратации.
4. Система по п.2, в которой блок управления системой связывается, по меньшей мере, с одним из упомянутого насосного узла гидравлического разрыва пласта, гидравлическим смесительным узлом с электрическим приводом и узлом гидратации посредством физической среды, такой как кабель или оптическое волокно.
5. Система по п.1, дополнительно содержащая, по меньшей мере, два насосных узла гидравлического разрыва пласта, и при этом один или несколько из упомянутых, по меньшей мере, двух насосных узлов гидравлического разрыва пласта имеет программируемый контроллер автоматизации (PAC), поддерживающий связь с блоком управления системой.
6. Система по п.1, в которой, по меньшей мере, два насоса для текучей среды насосного узла гидравлического разрыва пласта имеют разные производительности насоса, а блок управления системой выполнен с возможностью динамической инициализации и поддержания рабочих параметров насосов для текучей среды насосного узла гидравлического разрыва пласта на основе информации о расходе каждого насоса для текучей среды и расхода гидравлического смесительного узла с электрическим приводом.
7. Система по п.2, в которой каждый из упомянутого насосного узла гидравлического разрыва пласта, гидравлического смесительного узла и узла гидратации содержит, по меньшей мере, один программируемый контроллер (PAC) автоматизации, выполненный с возможностью приема команд от блока управления системой.
8. Система по п.7, в которой блок управления системой содержит человеко-машинный интерфейс (HMI), соединенный по каналу данных, по меньшей мере, к одному PAC упомянутого насосного узла гидравлического разрыва пласта, гидравлического смесительного узла и узла гидратации.
9. Система по п.1, в которой насосный узел гидравлического разрыва пласта установлен с возможностью съема на трейлере, грузовике или платформе, который соединен с коллекторной системой для подачи суспензии в ствол скважины, причем система дополнительно содержит резервный насосный узел гидравлического разрыва пласта, установленный на том же или другом трейлере, грузовике или платформе, при этом упомянутый резервный насосный узел гидравлического разрыва пласта, дополнительно соединен к коллекторной системе, чтобы при необходимости дополнить или заменить насосный узел гидравлического разрыва пласта.
10. Система по п.2, в которой каждый из упомянутого насосного узла гидравлического разрыва пласта, гидравлического смесительного узла и узла гидратации дополнительно содержит вспомогательные системы, включающие в себя одну или несколько из (i) системы смазки насоса, (ii) системы охлаждения насоса и (iii) системы вентиляции.
11. Система по п.7, в которой упомянутый, по меньшей мере, один PAC выполнен с возможностью автономного контроля рабочих параметров соответствующего узла системы и возможностью отключения узла системы в случае, если рабочие параметры узла системы превышают заданные пределы.
12. Система для стимулирования добычи нефти или газа из ствола скважины, содержащая:
насосный узел гидравлического разрыва пласта, имеющий:
насос гидравлического разрыва пласта, приводимый в действие электрическим двигателем разрыва пласта;
частотно-регулируемый привод (VFD), управляющий электрическим двигателем разрыва пласта;
узел вентилятора насоса разрыва пласта, приводимый в действие электрическим двигателем вентилятора;
смазочный узел насоса разрыва пласта, содержащий смазочный насос, приводимый в действие смазочным электрическим двигателем; и
охлаждающий вентилятор, приводимый в действие электрическим двигателем охлаждения;
гидравлический смесительный узел с электрическим приводом, выполненный с возможностью обеспечения обрабатывающей текучей средой насосного узла гидравлического разрыва пласта для подачи в ствол скважины, при этом смесительный узел содержит, по меньшей мере, один электрический двигатель смешивания; и
блок управления системой, содержащий:
(i) контроллер насосного узла гидравлического разрыва пласта, выполненный с возможностью управления насосным узлом гидравлического разрыва пласта; и
(ii) контроллер гидравлического смесительного узла, выполненный с возможностью управления гидравлическим смесительным узлом.
13. Система по п.12, дополнительно содержащая узел гидратации, имеющий, по меньшей мере, один электрический двигатель гидратации; и при этом блок управления системой дополнительно содержит (iii) контроллер узла гидратации, выполненный с возможностью управления рабочими параметрами узла гидратации.
14. Система по п.12, в которой гидравлический смесительный узел содержит силовой агрегат суспендирования (SPU), который приводится в действие двигателем SPU, и гидравлический силовой агрегат (HPU), который приводится в действие двигателем HPU.
15. Система по п.12, в которой гидравлический смесительный узел дополнительно содержит узел вентилятора SPU, который приводится в действие двигателем вентилятора SPU, и узел вентилятора HPU, который приводится в действие двигателем вентилятора HPU.
16. Система по п.13, в которой узел гидратации содержит HPU гидратации, который приводится в действие двигателем HPU гидратации, и узел вентилятора HPU гидратации, который приводится в действие двигателем вентилятора HPU гидратации.
17. Система по п.13, в которой блок управления системой выполнен с возможностью двунаправленного связывания с каждым из упомянутого насосного узла гидравлического разрыва пласта, гидравлическим смесительным узлом с электрическим приводом, и узлом гидратации.
18. Система по п.13, в которой каждый из упомянутого насосного узла гидравлического разрыва пласта, гидравлического смесительного узла с электрическим приводом и узла гидратации дополнительно содержит, по меньшей мере, один программируемый контроллер (PAC) автоматизации для сообщения с блоком управления системой.
19. Система по п.12, в которой насосный узел гидравлического разрыва пласта содержит, по меньшей мере, два насоса для текучей среды, имеющих разные производительности насоса, а блок управления системой выполнен с возможностью динамически инициализировать и поддерживать рабочие параметры насосов для текучей среды насосного узла гидравлического разрыва пласта на основе информации о расходе каждого насоса для текучей среды и расхода гидравлического смесительного узла с электрическим приводом.
20. Система по п.18, в которой каждый из упомянутых программируемых контроллеров автоматизации дополнительно выполнен с возможностью получения данных контроля относительно рабочих параметров соответствующего узла, и передачи упомянутых данных контроля блоку управления системой.
21. Система по п.18, в которой блок управления системой содержит человеко-машинный интерфейс (HMI), соединенный по каналу данных, по меньшей мере, к одному PAC упомянутого насосного узла гидравлического разрыва пласта, гидравлического смесительного узла и узла гидратации.
22. Система по п.12, в которой насосный узел гидравлического разрыва пласта съемно установлен на трейлере, грузовике или платформе, который соединен с коллекторной системой для подачи суспензии в ствол скважины, причем система дополнительно содержит резервный насосный узел гидравлического разрыва пласта, установленный на том же или другом трейлере, грузовике или платформе, при этом упомянутый резервный насосный узел гидравлического разрыва пласта, дополнительно соединен к коллекторной системе чтобы при необходимости дополнить или заменить насосный узел гидравлического разрыва пласта.
23. Блок управления системой для использования системой для стимулирования добычи нефти или газа из ствола скважины, при этом блок управления системой содержит:
(а) контроллер насосного узла гидравлического разрыва пласта, выполненный с возможностью управления насосным узлом гидравлического разрыва пласта, имеющим один или несколько электрических двигателей гидравлического разрыва пласта, причем контроллер насосного узла гидравлического разрыва пласта содержит:
(i) контроллер насоса гидравлического разрыва пласта, выполненный с возможностью управления насосом гидравлического разрыва пласта; и
(ii) контроллер узла вентилятора насоса гидравлического разрыва пласта, выполненный с возможностью управления узлом вентилятора насоса гидравлического разрыва пласта; и
(iii) контроллер смазочного узла насоса гидравлического разрыва пласта, выполненный с возможностью управления смазочным узлом насоса гидравлического разрыва пласта; и
(b) контроллер гидравлического смесительного узла, выполненный с возможностью управления насосным узлом гидравлического смесителя, имеющим один или несколько электрических двигателей гидравлического смесителя, причем контроллер насосного узла гидравлического смесителя содержит:
(i) блок управления смесителем для управления работой одного или нескольких узлов смесителя;
(ii) блок управления насосом силового агрегата суспендирования (SPU) смесителя для управления работой одного или нескольких узлов (SPU) смесителя;
(iii) блок управления вентилятором SPU смесителя для управления работой одного или нескольких узлов вентилятора SPU смесителя; и
(iv) блок управления вентилятором смесителя для управления работой одного или нескольких узлов вентилятора смесителя;
24. Блок управления системой по п.23, дополнительно содержащий:
(с) контроллер узла гидратации, выполненный с возможностью управления узлом гидратации, имеющим один или несколько электрических двигателей гидратации, причем контроллер узла гидратации содержит:
(i) блок управления гидратационным насосом для управления работой одного или нескольких узлов гидратации;
(ii) блок управления вентилятором гидратации для управления работой одного или нескольких узлов вентилятора гидратации;
25. Система по п.24, дополнительно содержащая человеко-машинный интерфейс (HMI), поддерживающий связь, по меньшей мере, с одним программируемым контроллером автоматизации (PAC) в насосном узле гидравлического разрыва пласта, гидравлическом смесительном узле и узле гидратации.
26. Блок управления системой по п.23, при этом блок управления системой расположен в физической близости от насосного узла гидравлического разрыва пласта и гидравлического смесительного узла и двунаправленным образом связывается по физической среде, такой как кабель или оптическое волокно, по меньшей мере, с одним PAC на насосном узле гидравлического разрыва пласта и гидравлическом смесительном узле.
27. Блок управления системой по п.23, при этом блок управления системой расположен удаленно от насосного узла гидравлического разрыва пласта и гидравлического смесительного узла и обеспечивает беспроводную связь, по меньшей мере, с одним PAC на насосном узле гидравлического разрыва пласта и гидравлическом смесительном узле.
28. Система по п.1, в которой блок управления системой дополнительно содержит средство для управления скоростью впрыска системы.
29. Система по п.12, в которой блок управления системой дополнительно содержит средство для управления скоростью впрыска системы.
30. Блок управления системой по п.23, дополнительно содержащий средство для управления выбором действующих насосов, и для установки рабочих параметров действующих насосов.
31. Способ стимулирования добычи нефти или газа из ствола скважины, использующий систему разрыва пласта с электрическим приводом,  в котором:
(а) создают канал данных, связывающий, по меньшей мере, один насосный узел гидравлического разрыва пласта, и электрический смесительный узел разрыва пласта с блоком управления системы;
(b) управляют посредством использования одного или нескольких частотно регулируемых приводов (VFD) несколькими (N ≥ 2) электрическими двигателями для приведения в действие, по меньшей мере, одного насоса для текучей среды, по меньшей мере, одного насосного узла гидравлического разрыва пласта;
(с) управляют посредством использования одного или нескольких VFD, по меньшей мере, одним электрическим двигателем смешивания для производства текучей среды разрыва пласта электрического смесительного узла разрыва пласта; и
(d) нагнетают посредством использования, по меньшей мере, одного насоса для текучей среды, приводимого в действие посредством электрических двигателей разрыва пласта, смешанную текучую среду разрыва пласта вниз ствола скважины, расположенной на буровой площадке;
при этом рабочие параметры каждого из множества электрических двигателей на этапе (b) регулируются на основе (i) конструктивных параметров гидравлического разрыва пласта, включающих заданную скорость впрыска или заданное давление, и (ii) измеренной суммарной скорости впрыска нагнетаемой текучей среды разрыва пласта или измеренного суммарного давления.
32. Способ по п.31, в котором этап (b) дополнительно включает в себя этап приведения в действие двух или нескольких насосов для текучей среды и управление выбором одного из двух или нескольких насосов для текучей среды и изменения рабочих параметров выбранного насоса для текучей среды.
33. Способ по п.32, в котором параметры заданной скорости впрыска или заданного давления впрыска обеспечиваются посредством использования человеко-машинного интерфейса (HMI).
34. Способ по п.31, в котором управление VFD на этапе (b) выполняется автоматически на основе заранее заданных конструктивных параметров.
35. Способ по п.31, в котором управление VFD на этапе (b) выполняют вручную от человеко-машинного интерфейса (HMI) в блоке управления системы.
36. Способ по п.31, дополнительно включающий в себя этап контроля рабочих параметров отдельных электрических двигателей на этапах (b) и (c) и снятие отдельных двигателей с линии в случае, если рабочие параметры превышают заданные пороговые значения.
37. Способ по п.31, дополнительно включающий в себя этап управления одним или несколькими резервными насосами в случае, если отдельный двигатель снят с линии или требуется дополнительная скорость впрыска.
38. Система для стимулирования добычи нефти или газа из ствола скважины, содержащая:
(а) насосный узел гидравлического разрыва пласта, имеющий
насос для текучей среды, приводимый в действие электрическим двигателем переменного тока (АС) насоса, соединенным с упомянутым насосом для текучей среды, и частотно-регулируемый привод (VFD), управляющий электрическим двигателем насоса;
(b) гидравлический смесительный узел с электрическим приводом, выполненный с возможностью обеспечения текучей средой для обработки, по меньшей мере, одного или нескольких насосов для текучей среды для доставки в ствол скважины, при этом смесительный узел содержит, по меньшей мере, один электрический двигатель переменного тока для смешивания; и
(с) блок управления системой, поддерживающий связь с каждым из упомянутых насосных узлов гидравлического разрыва пласта и гидравлическим смесительным узлом с электрическим приводом, для управления эксплуатационными параметрами каждого из упомянутых узлов, при этом блок управления системой выполнен с возможностью удаленного управления параметрами упомянутого насоса для текучей среды насосного узла гидравлического разрыва пласта.
39. Система по п.38, дополнительно содержащая узел гидратации для смешивания воды и химических добавок для обеспечения текучей среды разрыва пласта, подаваемой в гидравлический смесительный узел, и в которой блок управления системой дополнительно управляет рабочими параметрами узла гидратации.
40. Система по п.39, в которой блок управления системой выполнен с возможностью беспроводного связывания с каждым из упомянутого насосного узла гидравлического разрыва пласта, гидравлическим смесительным узлом с электрическим приводом и узлом гидратации.