Автоматизированное управление насосными установками для ГРП

1. Способ (500), включающий создание (502) порядка запуска насосов (150) насосной системы (135) для выполнения операции по гидроразрыву подземного пласта (106) и координирование (504) распределения расходов по насосам.
2. Способ по п. 1, при котором создание порядка запуска включает:
определение (528) того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки жидкости для гидроразрыва для операции по гидроразрыву; и затем
итерационное повторение, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосов для закачки жидкости для гидроразрыва для операции по гидроразрыву:
идентификации (530) следующего из насосов, который не находится в порядковом списке насосов и который доступен для закачки жидкости для гидроразрыва для операции по гидроразрыву; и
добавления (532) идентифицированного следующего доступного насоса для жидкости для гидроразрыва в конец текущего порядкового списка насосов.
3. Способ по п. 2, при котором определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки жидкости для гидроразрыва для операции по гидроразрыву, включает сравнение совокупных расходов, возможных с насосами для жидкости для гидроразрыва в порядковом списке насосов, с целевым расходом насосной системы для выполнения операции по гидроразрыву.
4. Способ по п. 2, при котором идентификация следующего доступного насоса для жидкости для гидроразрыва включает идентификацию среди насосов, которые не находятся в порядковом списке насосов и которые доступны для закачки жидкости для гидроразрыва, того, какой насос для жидкости для гидроразрыва физически расположен ближе всего к заданному компоненту системы (100) буровой площадки, содержащей насосную систему.
5. Способ по п. 2, при котором создание порядка запуска дополнительно включает, перед определением того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для жидкости для гидроразрыва:
определение (520) того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки текучей среды, отличающейся от жидкости для гидроразрыва, для по меньшей мере одной операции, не относящейся к гидроразрыву, которая связана с операцией по гидроразрыву; и затем
итерационное повторение, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосов для закачки текучей среды, отличающейся от жидкости для гидроразрыва, для по меньшей мере одной операции, не относящейся к гидроразрыву:
идентификации (522) следующего из насосов, который не находится в порядковом списке насосов и который доступен для закачки текучей среды, отличающейся от жидкости для гидроразрыва, для по меньшей мере одной операции, не относящейся к гидроразрыву; и
добавления (524) идентифицированного следующего доступного насоса не для жидкости для гидроразрыва в конец текущего порядкового списка насосов.
6. Способ по п. 5, при котором идентификация следующего доступного насоса не для жидкости для гидроразрыва включает идентификацию среди насосов, которые не находятся в порядковом списке насосов и которые доступны для закачки текучей среды, отличающейся от жидкости для гидроразрыва, того, какой насос лучше всего подходит для соответствующей операции, не относящейся к гидроразрыву.
7. Способ по п. 1, при котором насосы включают ноль или более первых насосов, не задействованных в текущий момент и, таким образом, не вносящих вклад в текущую скорость закачки насосной системы, и ноль или более вторых насосов, задействованных в текущий момент и, таким образом, совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы, причем координирование распределения расходов включает:
определение (574) того, что:
вторые насосы совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или
первые насосы, совместно со вторыми насосами, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и
итерационное повторение, пока задействованные насосы из первых и вторых насосов не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни один из первых насосов не останется доступным:
определения (578) того, что минимальная скорость следующего доступного насоса из первых насосов не больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы; и
задействования (582) следующего доступного первого насоса на его минимальной скорости.
8. Способ по п. 1, при котором насосы включают ноль или более первых насосов, не задействованных в текущий момент и, таким образом, не вносящих вклад в текущую скорость закачки насосной системы, и ноль или более вторых насосов, задействованных в текущий момент и, таким образом, совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы, причем координирование распределения расходов включает:
определение (574, 604) того, что:
вторые насосы совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или
первые насосы, совместно со вторыми насосами, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и
итерационное повторение, пока задействованные насосы из первых и вторых насосов не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни один из первых насосов не останется доступным:
определения (578) того, что минимальная скорость следующего доступного насоса из первых насосов больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы;
определения (610) того, что минимальная скорость следующего доступного первого насоса может быть достигнута, на основании этой минимальной скорости, разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы и добавочных скоростей задействованных насосов из первых и вторых насосов, без переключения передач, связанных с задействованными насосами из первых и вторых насосов; и
задействования (612) следующего доступного первого насоса на его минимальной скорости.
9. Способ по п. 1, при котором координирование распределения расходов включает:
определение (574, 604) того, что задействованные в текущий момент насосы совместно могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы;
определение (624) того, что разница между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы может быть разделена среди задействованных в текущий момент насосов; и
увеличение (630) текущих отдельных скоростей задействованных в текущий момент насосов на соответствующие величины, полученные в результате разделения разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы, среди задействованных в текущий момент насосов.
10. Способ по п. 1, при котором координирование распределения расходов включает:
определение (574, 604) того, что задействованные в текущий момент насосы совместно могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы, и определение (624) того, что разница между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы не может быть разделена среди задействованных в текущий момент насосов, и определение (652) максимального количества не задействованных насосов, при котором сумма отдельных минимальных скоростей не задействованных насосов и отдельных минимальных скоростей задействованных насосов совместно не превышает целевую скорость закачки насосной системы; затем
либо:
определение (656) того, что сумма максимальных скоростей не задействованных насосов, связанных с их самой низкой передачей, не меньше целевой скорости закачки насосной системы, и, следовательно:
задействование не задействованных насосов как новых насосов; и
регулирование (658) скоростей всех задействованных насосов для распределения целевой скорости закачки насосной системы по существу равномерно среди всех задействованных насосов, каждый из которых находится на самой низкой передаче; либо
определение (656) того, что сумма максимальных скоростей не задействованных насосов, связанных с их самой низкой передачей, меньше целевой скорости закачки насосной системы, и, следовательно:
определение (660) минимальных разрывов скорости не задействованных насосов, связанных с их двумя самыми низкими передачами; и
либо:
определение (662) того, что разница между целевой скоростью закачки насосной системы и суммой максимальных скоростей не задействованных насосов, связанных с их самой низкой передачей, не меньше определенных минимальных разрывов скорости, и, следовательно:
задействование (666) не задействованных насосов как новых насосов на их минимальных скоростях; и затем
переключение (668) механизмов передачи всех задействованных насосов на их вторые самые низкие передачи; или
определение (662) того, что разница между целевой скоростью закачки насосной системы и суммой максимальных скоростей не задействованных насосов, связанных с их самой низкой передачей, меньше определенных минимальных разрывов скорости, и, следовательно:
задействование (666) всех, кроме одного, не задействованных насосов как новых насосов на их минимальных скоростях; и затем
переключение (668) механизмов передачи всех задействованных насосов на их вторые самые низкие передачи; затем
повышение передачи в механизме передачи каждого нового насоса по одному за раз и по одной передаче за раз таким образом, чтобы механизм передачи каждого нового насоса отличался не более чем на одну передачу от других новых насосов, пока целевая скорость закачки насосной системы не сможет быть достигнута со всеми из задействованных насосов на их минимальных на тот момент скоростях; и затем
увеличение скоростей одного или более из новых насосов с более низкой передачей, пока целевая скорость закачки насосной системы не будет достигнута.
11. Способ по п. 1, при котором по меньшей мере один из насосов представляет собой группу насосов, управляемых по существу на одинаковой скорости и на одинаковой передаче.
12. Способ (500), включающий создание (502) порядка работы насосов (150) насосной системы (135) для выполнения операции закачки и координирование (504) распределения расходов по насосам для выполнения операции закачки.
13. Способ по п. 12, при котором создание порядка работы включает:
определение (528) того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки текучей среды для операции закачки; и затем
итерационное повторение, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосов для закачки текучей среды для операции закачки:
идентификации (530) следующего из насосов, который не находится в порядковом списке насосов и который доступен для закачки текучей среды для операции закачки; и
добавления (532) идентифицированного следующего доступного насоса в конец текущего порядкового списка насосов.
14. Способ по п. 13, при котором определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки текучей среды для операции закачки, включает сравнение совокупных расходов, возможных с насосами в порядковом списке насосов, с целевым расходом насосной системы для выполнения операции закачки.
15. Способ по п. 13, при котором идентификация следующего доступного насоса включает идентификацию среди насосов, которые не находятся в порядковом списке насосов и которые доступны для закачки текучей среды, того, какой насос физически расположен ближе всего к заданному компоненту системы (100) буровой площадки, содержащей насосную систему.
16. Способ по п. 13, при котором операция закачки представляет собой первую операцию закачки, причем текучая среда представляет собой первую текучую среду, при этом создание порядка работы дополнительно включает, перед определением того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов:
определение (520) того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки, связанной с первой операцией закачки; и затем
итерационное повторение, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосов для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки:
идентификации (522) следующего из насосов, который не находится в порядковом списке насосов и который доступен для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки; и
добавления (524) идентифицированного следующего доступного насоса для второй текучей среды в конец текущего порядкового списка насосов.
17. Способ по п. 12, при котором насосы включают ноль или более первых насосов, не задействованных в текущий момент и, таким образом, не вносящих вклад в текущую скорость закачки насосной системы, и ноль или более вторых насосов, задействованных в текущий момент и, таким образом, совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы, причем координирование распределения расходов включает:
определение (574) того, что:
вторые насосы совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или
первые насосы, совместно со вторыми насосами, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и
итерационное повторение, пока задействованные насосы из первых и вторых насосов не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни один из первых насосов не останется доступным:
определения (578) того, что минимальная скорость следующего доступного насоса из первых насосов не больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы; и
задействования (582) следующего доступного первого насоса на его минимальной скорости.
18. Способ по п. 12, при котором насосы включают ноль или более первых насосов, не задействованных в текущий момент и, таким образом, не вносящих вклад в текущую скорость закачки насосной системы, и ноль или более вторых насосов, задействованных в текущий момент и, таким образом, совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы, и причем координирование распределения расходов включает:
определение (574, 604) того, что:
вторые насосы совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или
первые насосы, совместно со вторыми насосами, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и
итерационное повторение, пока задействованные насосы из первых и вторых насосов не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни один из первых насосов не останется доступным:
определения (578) того, что минимальная скорость следующего доступного насоса из первых насосов больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы;
определения (610) того, что минимальная скорость следующего доступного первого насоса может быть достигнута, на основании этой минимальной скорости, разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы и добавочных скоростей задействованных насосов из первых и вторых насосов, без переключения передач, связанных с задействованными насосами из первых и вторых насосов; и
задействования (612) следующего доступного первого насоса на его минимальной скорости.
19. Способ по п. 12, при котором координирование распределения расходов включает:
определение (574, 604) того, что задействованные в текущий момент насосы совместно могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы;
определение (624) того, что разница между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы может быть разделена среди задействованных в текущий момент насосов; и
увеличение (630) текущих отдельных скоростей задействованных в текущий момент насосов на соответствующие величины, полученные в результате разделения разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы, среди задействованных в текущий момент насосов.
20. Способ по п. 12, при котором по меньшей мере один из насосов представляет собой группу насосов, управляемых по существу на одинаковой скорости и на одинаковой передаче.
21. Устройство, содержащее:
координирующий контроллер (161, 310), выполненный с возможностью соединения с обеспечением связи с контроллерами (213) насосных установок двух или более насосных установок (150),
причем каждый контроллер насосной установки осуществляет связь с по меньшей мере одним из: частотно-регулируемого привода, дроссельной заслонки двигателя, переключателя передач, основного движителя (204) или механизма (262) передачи соответствующей насосной установки;
при этом координирующий контроллер содержит:
программируемый процессор (312), имеющий запоминающее устройство (314); и
интерфейсную схему (324), соединенную с устройством (326) ввода;
причем программируемый процессор выполнен с возможностью обработки закодированных команд (332) от устройства ввода и передачи закодированных команд на по меньшей мере один из контроллеров насосных установок;
при этом по меньшей мере одно из частотно-регулируемого привода, дроссельной заслонки двигателя, переключателя передач, основного движителя и/или механизма передачи по меньшей мере одной из насосных установок реагирует на закодированные команды.
22. Устройство по п. 21, в котором закодированные команды относятся к созданию (502) порядка работы насосных установок для выполнения операции закачки и/или координированию (504) распределения расходов по насосным установкам для выполнения операции закачки.
23. Устройство по п. 22, в котором создание порядка работы включает:
определение (528) того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосных установок для закачки текучей среды для операции закачки; и затем
итерационное повторение, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосных установок для закачки текучей среды для операции закачки:
идентификации (530) следующей из насосных установок, которая не находится в порядковом списке насосов и которая доступна для закачки текучей среды для операции закачки; и
добавления (532) идентифицированной следующей доступной насосной установки в конец текущего порядкового списка насосов.
24. Устройство по п. 23, в котором определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосных установок для закачки текучей среды для операции закачки, включает сравнение совокупных расходов, возможных с насосными установками в порядковом списке насосов, с целевым расходом насосной системы для выполнения операции закачки.
25. Устройство по п. 23, в котором идентификация следующей доступной насосной установки включает идентификацию среди насосных установок, которые не находятся в порядковом списке насосов и которые доступны для закачки текучей среды, того, какая насосная установка физически расположена ближе всего к заданному компоненту системы (100) буровой площадки, содержащей насосную систему.
26. Устройство по п. 23, в котором операция закачки представляет собой первую операцию закачки, причем текучая среда представляет собой первую текучую среду, при этом создание порядка работы дополнительно включает, перед определением того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосных установок:
определение (520) того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосных установок для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки, связанной с первой операцией закачки; и затем
итерационное повторение, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосных установок для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки:
идентификации (522) следующей из насосных установок, которая не находится в порядковом списке насосов и которая доступна для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки; и
добавления (524) идентифицированной следующей доступной насосной установки для второй текучей среды в конец текущего порядкового списка насосов.
27. Устройство по п. 22, в котором:
насосные установки включают:
ноль или более первых насосных установок, не вносящих вклад в текущий момент в текущую скорость закачки насосной системы; и
ноль или более вторых насосных установок, задействованных в текущий момент и совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы;
при этом координирование распределения расходов включает:
определение (574) того, что:
вторые насосные установки совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или
первые насосные установки, совместно со вторыми насосными установками, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и
итерационное повторение, пока задействованные насосные установки из первых и вторых насосных установок не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни одна из первых насосных установок не останется доступной:
определения (578) того, что минимальная скорость следующей доступной насосной установки из первых насосных установок не больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы; и
задействования (582) следующей доступной первой насосной установки на ее минимальной скорости.
28. Устройство по п. 22, в котором:
насосные установки включают:
ноль или более первых насосных установок, не вносящих вклад в текущий момент в текущую скорость закачки насосной системы; и
ноль или более вторых насосных установок, задействованных в текущий момент и совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы; и
при этом координирование распределения расходов включает:
определение (574, 604) того, что:
вторые насосные установки совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или
первые насосные установки, совместно со вторыми насосными установками, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и
итерационное повторение, пока задействованные насосные установки из первых и вторых насосных установок не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни одна из первых насосных установок не останется доступной:
определения (578) того, что минимальная скорость следующей доступной насосной установки из первых насосных установок больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы;
определения (610) того, что минимальная скорость следующей доступной первой насосной установки может быть достигнута, на основании этой минимальной скорости, разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы и добавочных скоростей задействованных насосных установок из первых и вторых насосных установок, без переключения передач, связанных с задействованными насосными установками из первых и вторых насосных установок; и
задействования (612) следующей доступной первой насосной установки на ее минимальной скорости.
29. Устройство по п. 22, в котором координирование распределения расходов включает:
определение (574, 604) того, что задействованные в текущий момент насосные установки совместно могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы;
определение (624) того, что разница между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы может быть разделена среди задействованных в текущий момент насосных установок; и
увеличение (630) текущих отдельных скоростей задействованных в текущий момент насосных установок на соответствующие величины, полученные в результате разделения разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы, среди задействованных в текущий момент насосных установок.
30. Устройство по п. 22, в котором одна из насосных установок представляет собой группу насосных установок, каждая из которых управляется по существу на одинаковой скорости и одинаковой передаче.