2
CONTROL SYSTEM FOR FORMATION HYDRAULIC FRACTURING OPERATING ON CO AND ASSOCIATED DEVICE AND METHOD
2
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ РАБОТАЮЩЕГО НА СО УСТРОЙСТВА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА И ОТНОСЯЩИЕСЯ К НЕЙ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2
2
Данное патентное описание относится к работающим на СО устройствам гидравлического разрыва пласта (ГРП-устройствам), а более конкретно к системам управления и способам регулирования работающих на СО ГРП-устройств.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Устройства гидравлического разрыва пласта, такие как работающие на СО ГРП-устройства, обычно предусматривают подачу в геологические формации потока сжатого СО, чтобы приложить усилие и извлечь нефть или газ из таких геологических формаций. В ходе работы может быть желательно знать, какие фазы присутствуют в потоке СО, протекающем в работающем на CO ГРП-устройстве, поскольку нежелательная фаза в потоке СО может влиять на общее поведение работающего на СО ГРП-устройства. Обычное работающее на СО ГРП-устройство включает перепускные клапаны, выполненные с возможностью выпускать струи потока СО в ходе одной или более одной рабочих стадий ГРП-устройства, работающего на СО. В настоящее время фазу, существующую в потоке СО, отслеживают вручную, наблюдая струи СО, выпускаемые из перепускных клапанов. При обнаружении нежелательной фазы в потоке СО в ходе какой-то конкретной рабочей стадии работающего на СО ГРП-устройства один или большее количество клапанов, размещенных в работающих на СО ГРП-устройствах, закрывают или открывают вручную, чтобы регулировать течение потока СО. Обычно такие условия труда являются по своей природе опасными, так как они наносят вред здоровью операторов, в обязанности которых входит ручное приведение клапанов в действие. Кроме того, такое обычное работающее на СО ГРП-устройство может приводить к потере потока СО за счет струй, выпускаемых из перепускных клапанов.
2
2
2
Соответственно, имеется потребность в усовершенствованной системе управления для работающего на СО ГРП-устройства и в связанном с ней способе отслеживания фазы потока СО, таким образом осуществляя контроль за работающим на СО ГРП-устройством.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2
2
2
2
2
2
Согласно одному из аспектов данного изобретения, предложена система управления для работающего на СО ГРП-устройства. Работающее на СО ГРП-устройство включает ГРП-компонент. Система управления включает фазовый детектор, регулирующий клапан и блок управления. Фазовый детектор расположен вблизи по меньшей мере одного из впускного трубопровода и выпускного трубопровода ГРП-компонента. Регулирующий клапан соединен по текучей среде с впускным трубопроводом ГРП-компонента. Блок управления соединен с возможностью связи с фазовым детектором, регулирующим клапаном и ГРП-компонентом. Фазовый детектор выполнен с возможностью определения фазы СО по меньшей мере в одном из потока СО, поступающего в ГРП-компонент, и потока СО, выходящего из ГРП-компонента, а также с возможностью генерировать входной сигнал на основе определенной фазы. Блок управления выполнен с возможностью регулировать, на основе входного сигнала, полученного от фазового детектора, один или оба из следующих параметров: i) поток СО, поступающий в ГРП-компонент через регулирующий клапан, или и) рабочие условия ГРП-компонента.
2
2
2
2
2
2
2
2
В соответствии с другим аспектом данного изобретения, предложено работающее на СО ГРП-устройство. Работающее на СО ГРП-устройство включает емкость для хранения, подпиточный насос, ГРП-насос и систему управления. Емкость для хранения соединена по текучей среде с источником СО, посредством первого трубопровода. Подпиточный насос соединен по текучей среде с емкостью для хранения посредством второго трубопровода. ГРП-насос соединен по текучей среде с подпиточным насосом посредством третьего трубопровода, и с устьем скважины - посредством четвертого трубопровода. Система управления выполнена с возможностью регулирования работающего на СО ГРП-устройства. Система управления включает фазовый детектор, регулирующий клапан и блок управления. Фазовый детектор расположен вблизи по меньшей мере одного из впускного трубопровода и выпускного трубопровода ГРП-компонента. Регулирующий клапан соединен по текучей среде с впускным трубопроводом ГРП-компонента. Блок управления соединен с возможностью связи с фазовым детектором, регулирующим клапаном и ГРП-компонентом. Фазовый детектор выполнен с возможностью определения фазы СО по меньшей мере в одном из потока СО, поступающего в ГРП-компонент, и потока СО, выходящего из ГРП-компонента, а также с возможностью генерировать входной сигнал на основе определенной фазы. Блок управления выполнен с возможностью регулировать, на основе входного сигнала, полученного от фазового детектора, один или оба из следующих параметров: i) поток СО, поступающий в ГРП-компонент через регулирующий клапан, и ii) рабочие условия ГРП-компонента.
2
2
2
2
2
2
2
В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения, предложен способ регулирования работающего на СО ГРП-устройства, включающего ГРП-компонент. Способ включает определение фазы СО по меньшей мере в одном из потока СО, поступающего в ГРП-компонент работающего на СО ГРП-устройства, и потока СО, выходящего из ГРП-компонента. Способ дополнительно включает генерирование входного сигнала, характеризующего фазу СО, при этом стадии определения и генерирования проводят с помощью фазового детектора, расположенного вблизи по меньшей мере одного из впускного трубопровода и выпускного трубопровода ГРП-компонента. Кроме того, способ включает регулирование, на основе входного сигнала, полученного от фазового детектора, одного или обоих из следующих параметров: i) потока СО, поступающего в ГРП-компонент через регулирующий клапан, соединенный по текучей среде с ГРП-компонентом, и ii) условий работы ГРП-компонента; при этом стадию регулирования проводят с помощью блока управления, соединенного с возможностью связи с фазовым детектором, регулирующим клапаном и ГРП-компонентом.
ЧЕРТЕЖИ
Эти и другие признаки и аспекты примеров воплощения данной технологии станут более ясными при чтении последующего подробного описания со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых одинаковые численные позиции обозначают одинаковые детали по всем чертежам, в которых:
2
Фиг. 1 представляет блок-схему работающего на СО ГРП-устройства, включающего систему управления и ГРП-компонент, в соответствии с одним из примеров воплощения.
2
Фиг. 2 представляет блок-схему работающего на СО ГРП-устройства, включающего емкость для хранения, подпиточный насос, ГРП-насос и систему управления, в соответствии с одним из примеров воплощения; и
2
Фиг. 3 представляет технологическую схему способа регулирования работающего на СО ГРП-устройства, включающего ГРП-компонент, в соответствии с одним из примеров воплощения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В последующем описании и формуле изобретения упоминание объекта в форме единственного числа включают в себя определяемые объекты во множественном числе, если только в контексте явно не указано иное. При использовании в тексте данного описания подразумевается, что термин «или» не является исключающим и относится к по меньшей мере одному из указанных определяемых компонентов, а также включает случаи, когда может присутствовать комбинация определяемых компонентов, если только в контексте явно не указано иное.
Для модификации любого количественного представления, которое может допустимо изменяться, не приводя к изменению основной функции, к которой оно относится, можно применять приближенные выражения, применяемые в данном описании и формуле изобретения. Соответственно, величина, модифицированная каким-либо термином или терминами, например, термином «приблизительно», не ограничена точным указанным значением. В некоторых случаях приближенные выражения могут соответствовать точности прибора, применяемого для измерения данной величины.
Если не указано иное, применяемые здесь технические и научные термины имеют то же значение, в котором обычно понимают специалисты в области техники, к которой относится данное патентное описание. Предполагается, что термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» имеют инклюзивный характер и означают, что кроме перечисленных элементов могут присутствовать дополнительные элементы. При использовании в тексте данного описания термины «первый», «второй» и т.п. не обозначают какого-либо порядка, количества или важности, но используются просто для того, чтобы отличить один элемент от другого. Далее в описании и в последующей формуле изобретения неопределенные и определенные формы единственного числа включают в себя множественные определяемые объекты, если только в контексте явно не указано иное.
2
2
2
2
2
В одном из примеров воплощения представлена система управления для работающего на СО ГРП-устройства. В некоторых примерах воплощения работающее на СО ГРП-устройство представляет собой верхнее (размещенное в устье скважины) ГРП-устройство, выполненное с возможностью подачи потока сжатого СО в геологические формации для извлечения нефти или газа из таких формаций. В некоторых примерах воплощения формации могут включать углеводородный пласт, содержащий по меньшей мере одно из веществ - нефть или газ. Верхнее ГРП-устройство включает по меньшей мере один из следующих компонентов: ГРП-компонент, впускной трубопровод этого ГРП-компонента, выпускной трубопровод этого ГРП-компонента, при этом впускной и выпускной трубопроводы применяют для одной или обоих операций - для сжатия СО или для транспортировки сжатого СО в геологические формации через устье скважины.
2
2
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения система управления включает фазовый детектор, расположенный вблизи по меньшей мере одного из впускного трубопровода и выпускного трубопровода ГРП-компонента. Система управления дополнительно включает регулирующий клапан, соединенный по текучей среде с впускным трубопроводом ГРП-компонента. Кроме того, система управления включает блок управления, соединенный с возможностью связи с фазовым детектором, регулирующим клапаном и ГРП-компонентом. Фазовый детектор выполнен с возможностью определения фазы СО по меньшей мере в одном из потока СО, поступающего в ГРП-компонент, и потока СО, выпускаемого из ГРП-компонента, а также генерирования входного сигнала на основе определенной фазы. Термин «фаза», при его использовании в данном контексте, означает одну или большее количество из жидкой фазы СО, газообразной фазы СО и твердой фазы СО.Блок управления выполнен с возможностью регулировать, на основе входного сигнала, полученного от фазового детектора, один или оба из следующих параметров: i) поток СО, поступающий в ГРП-компонент через регулирующий клапан, и ii) рабочие условия ГРП-компонента.
2
Фиг. 1 иллюстрирует блок-схему работающего на СО ГРП-устройства 100 по одному из примеров воплощения данного патентного описания.
2
2
2
2
2
2
2
Работающее на СО ГРП-устройство 100 включает ГРП-компонент 102 и систему 104 управления. Работающее на СО ГРП-устройство 100 дополнительно включает впускной трубопровод 106, выполненный с возможностью подавать поступающий поток 10 СО в ГРП-компонент 102, и выпускной трубопровод 108, выполненный с возможностью выпускать поток 12 СО из ГРП-компонента 102. В одном из примеров воплощения поток 10 СО включает по меньшей мере одну из газообразной фазы СО и жидкой фазы СО. В некоторых примерах воплощения ГРП-компонент 102 соединен с возможностью связи с блоком 114 управления системы 104 управления и выполнен с возможностью принимать управляющий сигнал от блока управления. Блок 114 управления более подробно описан ниже. В одном из примеров воплощения ГРП-компонент 102 включает по меньшей мере одно устройство, выбранное из емкости для хранения, подпиточного насоса и ГРП-насоса. В некоторых примерах воплощения ГРП-компонент 102 может дополнительно включать газожидкостный сепаратор и смеситель. Конфигурация каждого из этих ГРП-компонентов более подробно обсуждается в примере воплощения, проиллюстрированном на Фиг. 2.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном из примеров воплощения ГРП-компонент 102 представляет собой емкость для хранения, которая выполнена с возможностью принимать поток 10 СО из источника СО (не показан на Фиг. 1). В некоторых примерах воплощения емкость для хранения выполнена с возможностью временного хранения полученного потока 10 СО, отделения газообразной фазы СО от жидкой фазы СО и выпуска потока 12 СО, включающего жидкую или газообразную фазы СО, в расположенный ниже по ходу потока ГРП-компонент, например подпиточный насос, в зависимости от рабочей стадии работающего на СО ГРП-устройства 100. В некоторых примерах воплощения емкость для хранения можно соединить с газожидкостным сепаратором, который может быть выполнен с возможностью отделения газообразной фазы СО от жидкой фазы СО. В таких примерах воплощения подпиточный насос может быть соединен с газожидкостным сепаратором и выполнен с возможностью принимать либо газообразную фазу СО, либо жидкую фазу СО, в зависимости от рабочей стадии и условий работы работающего на СО ГРП-устройства 100. В некоторых примерах воплощения температура потока 10 СО находится в диапазоне примерно от -12°С до -24°С, например, 0°С, а давление потока 10 СО находится в диапазоне примерно от 1,38 МПа (200 фунтов/кв. дюйм) до 2,76 МПа (400 фунтов/кв. дюйм), например, примерно 2,07 МПа (300 фунтов/кв. дюйм).
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном из примеров воплощения ГРП-компонент 102 представляет собой подпиточный насос, который выполнен с возможностью принимать поток 10 СО, содержащий жидкую фазу СО, из предшествующего ГРП-компонента, например, из емкости для хранения. В таких примерах воплощения подпиточный насос выполнен с возможностью увеличивать давление получаемого потока 10 СО для поддержания давления около 2,07 МПа (300 фунтов/кв. дюйм) и выпускать поток 12 СО в расположенный ниже по ходу потока ГРП-компонент, например, в ГРП-насос. В некоторых других примерах воплощения подпиточный насос может быть выполнен с возможностью принимать поток 10 СО, содержащий газообразную фазу СО, в зависимости от рабочей стадии работающего на СО ГРП-устройства 100. В некоторых примерах воплощения подпиточный насос может быть соединен со смесителем, который может быть выполнен с возможностью: i) принимать жидкую фазу СО и расклинивающий агент, и ii) смешивать жидкую фазу СО с расклинивающим агентом для получения смеси жидкого СО и расклинивающего агента. В таких примерах воплощения расклинивающий агент можно получать из источника расклинивающего агента. В некоторых примерах воплощения расклинивающий агент можно добавлять вместе с другими химикатами или добавками для улучшения транспортирования расклинивающего агента, увеличения вязкости СО, снижения трения в текучей среде, предотвращения образования отложений и решения вопросов, связанных с поведением устья скважины и нисходящей скважины. В таких примерах воплощения смеситель может поддерживать давление смеси жидкого СО и расклинивающего агента в диапазоне примерно от 1,38 МПа (200 фунтов/кв.дюйм) до 1,72 МПа (250 фунтов/кв.дюйм).
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном из примеров воплощения ГРП-компонент 102 представляет собой ГРП-насос, который выполнен с возможностью принимать поток 10 СО, содержащий жидкую фазу СО, из предшествующего ГРП-компонента, например, подпиточного насоса. В таких примерах воплощения ГРП-насос выполнен с возможностью повышать давление потока 10 СО в диапазоне от 55,16 МПа (8000 фунтов/кв.дюйм) примерно до 82,74 МПа (12000 фунтов/кв.дюйм), например, 68,95 МПа (10000 фунтов/кв.дюйм), и выпускать находящийся под давлением поток 12 СО в устье скважины (не показано на Фиг. 1). В некоторых других примерах воплощения ГРП-насос может быть выполнен с возможностью принимать поток 10 СО, содержащий газообразную фазу СО, в зависимости от рабочей стадии работающего на СО ГРП-устройства 100. В некоторых примерах воплощения ГРП-насос может дополнительно быть соединен со смесителем и выполнен с возможностью принимать смесь жидкого СО и расклинивающего агента и увеличивать давление смеси в диапазоне от 55,16 МПа (8000 фунтов/кв.дюйм) примерно до 82,74 МПа (12000 фунтов/кв.дюйм), например, 68,95 МПа (10000 фунтов/кв.дюйм), и выпускать находящуюся под давлением смесь в устье скважины (не показано на Фиг. 1).
Система 104 управления включает фазовый детектор 110, регулирующий клапан 112 и блок 114 управления, как показано на Фиг. 1. В одном из примеров воплощения фазовый детектор 110 размещен вблизи по меньшей мере одного из впускного трубопровода 106 и выпускного трубопровода 108 ГРП-компонента 102. В некоторых примерах воплощения фазовый детектор 110 включает первый фазовый детектор 110а, размещенный вблизи впускного трубопровода 106, и второй фазовый детектор 110b, размещенный вблизи выпускного трубопровода 108. Термин «вблизи», при его использовании в данном контексте, означает, что фазовый детектор размещен или в непосредственном контакте, или очень близко к части впускного трубопровода 106, расположенной около входа в ГРП-компонент 102, или к части выпускного трубопровода 108, расположенной около выхода из ГРП-компонента 102. В некоторых примерах воплощения термин «вблизи», при его использовании в данном контексте, означает, что фазовый детектор неинтрузивным образом размещен около впускного или выпускного трубопроводов 106, 108 ГРП-компонента 102.
В некоторых примерах воплощения фазовый детектор 110 может быть неинтрузивным фазовым детектором, размещенным вблизи одного или обоих из впускного и выпускного трубопроводов 106, 108. В некоторых других примерах воплощения фазовый детектор 110 может быть интрузивным фазовым детектором, размещенным на одном или на обоих из впускного и выпускного трубопроводов 106, 108. В некоторых примерах воплощения фазовый детектор 110 включает по меньшей мере одно устройство из ультразвукового приемопередатчика, микроволнового детектора, инфракрасного детектора, детектора Кориолиса и радиочастотного детектора.
2
2
2
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения фазовый детектор 110 представляет собой ультразвуковой приемопередатчик, включающий передатчик и приемник. Фазовый детектор 110 выполнен с возможностью определения фазы СО по меньшей мере в одном из потока 10 СО, поступающего в ГРП-компонент 102, и потока 12 СО, выходящего из ГРП-компонента 102, а также с возможностью генерирования входного сигнала 116, характеризующего определенную фазу СО. В некоторых примерах воплощения первый фазовый детектор 110а генерирует первый входной сигнал 116а, характеризующий фазу СО в потоке 10 СО, поступающем в ГРП-компонент 102. Подобным образом, второй фазовый детектор 110b генерирует второй входной сигнал 116b, характеризующий фазу СО в потоке 12 СО, выходящем из ГРП-компонента 102. Первый и второй входные сигналы 116а, 116b впоследствии передают на блок 114 управления. В некоторых примерах воплощения сигнал, испускаемый и принимаемый ультразвуковым приемопередатчиком, может иметь интенсивность сигнала в диапазоне примерно от 4 мА до 20 мА.
2
Регулирующий клапан 112 соединен по текучей среде с впускным трубопроводом 106 ГРП-компонента 102. В некоторых примерах воплощения первый фазовый детектор 110а размещен между регулирующим клапаном 112 и ГРП-компонентом 102. Регулирующий клапан 112 выполнен с возможностью регулировать поток 10 СО, поступающий в ГРП-компонент 102. Регулирующий клапан 112 дополнительно соединен, с возможностью связи, с блоком 114 управления и выполнен с возможностью принимать управляющий сигнал от блока 114 управления.
2
2
Блок 114 управления соединен с возможностью связи с фазовым детектором 110, регулирующим клапаном 112 и ГРП-компонентом 102. В некоторых примерах воплощения блок 114 управления выполнен с возможностью регулировать, на основе входного сигнала 116, полученного от фазового детектора 110, один или оба из следующих параметров: i) поток 10 СО, поступающий в ГРП-компонент 102 через регулирующий клапан 112 и ii) работы ГРП-компонента 102. В некоторых примерах воплощения условия работы работающего на СО ГРП-устройства 100 включают состояние пуска или состояние останова ГРП-компонента 102.
2
В некоторых примерах воплощения блок 114 управления выполнен с возможностью принимать входной сигнал 116 от фазового детектора 110 и обрабатывать этот входной сигнал 116, чтобы генерировать управляющий сигнал 118 для регулирования одного или обоих из следующих параметров: i) потока 10 СО, поступающего в ГРП-компонент 102 через регулирующий клапан 112, и ii) условий работы ГРП-компонента 102. В некоторых примерах воплощения блок 114 управления выполнен с возможностью получения первого и второго входных сигналов 116а, 116b, и обработки принятых сигналов 116а, 116b с получением первого управляющего сигнала 118а и второго управляющего сигнала 118b.
2
2
2
В некоторых примерах воплощения обработка входных сигналов 116а, 116b блоком 114 управления включает составление схемы распределения полученных входных сигналов 116а, 116b, причем совокупность значений сигнала хранят в иллюстративной таблице поиска (как показано в Таблице 1, приведенной ниже), для определения фазы потока СО по меньшей мере в одном из потока 10 СО, поступающего в ГРП-компонент 102, и потока 12 СО, выходящего из ГРП-компонента 102.
2
2
В некоторых других примерах воплощения блок 114 управления может использовать компьютерную модель для обработки первого и второго входных сигналов 116а, 116b с целью определения фазы потоков 10, 12 СО. В таких примерах воплощения компьютерную модель можно хранить в памяти блока 114 управления, и ее может осуществлять процессор, размещенный в блоке 114 управления. В некоторых других примерах воплощения для обработки входных сигналов 116а, 116b с целью определения фазы потоков 10, 12 СО можно использовать экспериментальные данные, экспериментальные модели или и то и другое.
2
В некоторых примерах воплощения блок 114 управления включает по меньшей мере одно арифметическое логическое устройство, микропроцессор, контроллер общего назначения или совокупность процессоров для проведения необходимых расчетов или выполнения компьютерной программы. Кроме того, блок 114 управления может включать память, которая выполнена с возможностью доступа к ней процессора, хранения одной или большего количества таблиц поиска, например, Таблицы 1, и входных сигналов 116а, 116b, полученных от фазового детектора 110. В некоторых примерах воплощения память может представлять собой непереходный носитель информации, например динамическое оперативное запоминающее устройство (dynamic random-access memory, DRAM), статическое оперативное запоминающее устройство (static random-access memory, SRAM), флэш-память и т.п. В некоторых примерах воплощения непереходный машиночитаемый носитель (не показан) может быть закодирован компьютерной программой, позволяющей предписывать блоку 114 управления последовательность обработки полученных входных сигналов 116а, 116b и определения фазы потоков 10, 12 СО. В некоторых примерах воплощения блок 114 управления представляет собой электронный блок управления (electronic control unit, ECU).
2
2
В некоторых примерах воплощения блок 114 управления выполнен с возможностью генерировать управляющий сигнал 118 на основе фазы СО, определенной в потоках 10, 12 СО, для регулирования по меньшей мере одного регулирующего клапана 112 и ГРП-компонента 102. В некоторых примерах воплощения блок 114 управления генерирует первый управляющий сигнал 118а, чтобы регулировать регулирующий клапан 112, и второй управляющий сигнал 118b, чтобы регулировать ГРП-компонент 102.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Как упомянуто ранее, в одном из примеров воплощения ГРП-устройство 100 представляет собой верхнее ГРП-устройство, выполненное с возможностью подавать сжатый СО в геологические формации (не показанные на Фиг. 1), для извлечения из таких геологических формаций нефти или газа. В некоторых примерах воплощения работающее на СО ГРП-устройство 100 действует в периодическом процессе, включающем одну или большее количество технологических стадий, например i) стадию предварительного охлаждения газа, ii) стадию заполнения жидкостью, iii) рабочую стадию, и iv) стадию отключения. Стадия предварительного охлаждения газа включает подачу газообразной фазы СО из потока 10 СО в ГРП-компонент 102 для обнаружения любых утечек в работающем на СО ГРП-устройстве 100. Стадия заполнения жидкостью включает подачу жидкой фазы СО из потока 10 в ГРП-компонент для удаления газообразной фазы СО из работающего на СО ГРП-устройства 100. Рабочая стадия включает продолжение подачи жидкой фазы СО в ГРП-компонент и изменение рабочих условий ГРП-компонента на состояние пуска, тем самым увеличивая давление потока СО, который подают в ГРП-компонент. Стадия отключения включает изменение условий работы ГРП-компонента с состояния пуска на состояние останова и переключение фазы СО, подаваемой в работающее на СО ГРП-устройство, с жидкой фазы на газообразную фазу для удаления жидкой фазы СО из работающего на СО ГРП-устройства 100.
2
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения в ходе стадии заполнения жидкостью фазовый детектор 110 может определять присутствие газообразной фазы СО по меньшей мере в одном из потока 10 СО, поступающего в ГРП-компонент 102, и потока 12 СО, выходящего из ГРП-компонента 102, а также генерировать входной сигнал 116, характеризующий газообразную фазу СО. В некоторых таких примерах воплощения первый фазовый детектор 110а выполнен с возможностью генерировать первый входной сигнал 116а, а второй фазовый детектор 110b выполнен с возможностью генерировать второй входной сигнал 116b, и передавать первый и второй входные сигналы 116а, 116b на блок 114 управления. Блок 114 управления выполнен с возможностью обрабатывать первый и второй входные сигналы 116а, 116b и генерировать первый и второй управляющие сигналы 118а, 118b. В одном из примеров воплощения стадия обработки в блоке 114 управления для определения наличия газообразной фазы СО включает составление схемы распределения первого и второго входных сигналов 116а, 116b, при этом совокупность значений сигналов хранят в таблице поиска (как показано в Таблице 1), для определения наличия газовой фазы СО.
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения при определении наличия газообразной фазы СО блок 114 управления выполнен с возможностью генерировать первый и второй управляющий сигналы 118а, 118b, чтобы управлять по меньшей мере одним устройством из регулирующего клапана 112 и ГРП-компонента 102. В одном примере воплощения блок 114 управления выполнен с возможностью осуществления, на основе входного сигнала 116, полученного от фазового детектора 110, одной или большего числа операций из (i) продолжения подачи жидкой фазы СО в ГРП-компонент 102 посредством поступающего потока 10 СО, (ii) переключения на рабочую стадию работающего на СО ГРП-устройства и (iii) определения, следует ли соединить ГРП-компонент 102 с альтернативным источником жидкого СО (не показан на Фиг. 1).
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения блок 114 управления выполнен с возможностью осуществления одной или большего числа операций из (i) передачи первого управляющего сигнала 118а на регулирующий клапан 112 для продолжения подачи жидкой фазы СО в ГРП-компонент 102 посредством поступающего потока 10 СО, (ii) передачи второго управляющего сигнала 118b на ГРП-компонент 102 для сохранения условий работы ГРП-компонента 102 в состоянии останова, и (iii) определения, следует ли соединить ГРП-компонент 102 с альтернативным источником жидкого СО, и передачи первого управляющего сигнала 118а на регулирующий клапан 112 для соединения ГРП-компонента 102 с альтернативным источником жидкого СО, если такое определение произведено.
2
2
2
2
2
2
2
В некоторых других примерах воплощения в ходе стадии заполнения жидкостью фазовый детектор 110 может дополнительно определять присутствие жидкой фазы СО по меньшей мере в одном из потока 10 СО, поступающего в ГРП-компонент 102, и потока 12 СО, выходящего из ГРП-компонента 102, и генерировать входной сигнал 116, характеризующий жидкую фазу СО. В некоторых таких примерах воплощения при определении жидкой фазы СО блок 114 управления выполнен с возможностью передавать второй управляющий сигнал 118b на ГРП-компонент 102, тем самым переключая условия работы работающего на СО ГРП-компонента 102 из состояния останова в состояние запуска и приступая к рабочей стадии работающего на СО ГРП-устройства 100.
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения в ходе рабочей стадии фазовый детектор 110 может определять концентрацию газообразной фазы СО по меньшей мере в одном из потока 10 СО, поступающего в ГРП-компонент 102, и потока 12 СО, выходящего из ГРП-компонента 102, и генерировать входной сигнал 116, характеризующий газовую фазу СО. В некоторых из таких примеров воплощения первый фазовый детектор 110а выполнен с возможностью генерировать первый входной сигнал 116а, а второй фазовый детектор 110b выполнен с возможностью генерировать второй входной сигнал 116b, и передавать первый и второй входные сигналы 116а, 116b на блок 114 управления.
2
В некоторых примерах воплощения блок 114 управления выполнен с возможностью обрабатывать первый и второй входные сигналы 116а, 116b и генерировать первый и второй управляющие сигналы 118а, 118b. В одном из примеров воплощения стадия обработки в блоке 114 управления для определения наличия газообразной фазы СО включает составление схемы распределения первого и второго входных сигналов 116а, 116b, и совокупность значений сигналов хранят в таблице поиска (как показано в Таблице 1).
2
2
В некоторых примерах воплощения при определении газовой фазы СО блок 114 управления выполнен с возможностью генерирования первого и второго управляющих сигналов 118а, 118b для управления по меньшей мере одним из регулирующего клапана 112 и ГРП-компонента 102. В одном из примеров воплощения блок 114 управления выполнен с возможностью осуществления, на основе входного сигнала 116, полученного от фазового детектора 110, одной или обеих из операций: i) переключение условий работы ГРП-компонента 102 из состояния запуска в состояние останова и ii) определение того, следует ли соединить ГРП-компонент 102 с альтернативным источником жидкого СО.
2
2
В некоторых примерах воплощения блок 114 управления выполнен с возможностью осуществления одной или обеих из следующих операций: i) передачу второго управляющего сигнала 118b на ГРП-компонент 102, чтобы переключить условия работы ГРП-компонента 102 с состояния запуска на состояние останова, и ii) определение того, следует ли соединить ГРП-компонент 102 с альтернативным источником жидкого СО, и, если такое определение проведено, передачу первого управляющего сигнала 118а на управляющий клапан 112 для соединения ГРП-компонента 102 с альтернативным источником жидкого СО.
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения в ходе стадии отключения фазовый детектор 110 может определять концентрацию жидкой фазы СО по меньшей мере в одном из потока 10 СО, поступающего в ГРП-компонент 102, и потока 12 СО, выходящего из ГРП-компонента 102, и генерировать входной сигнал 116, характеризующий жидкую фазу СО. В таких примерах воплощения первый фазовый детектор 110а выполнен с возможностью генерировать первый входной сигнал 116а, а второй фазовый детектор 110b выполнен с возможностью генерировать второй входной сигнал 116b, и передавать первый и второй входные сигналы 116а, 116b на блок 114 управления.
2
Блок 114 управления выполнен с возможностью обрабатывать первый и второй входные сигналы 116а, 116b и генерировать первый и второй управляющие сигналы 118а, 118b. В одном из примеров воплощения стадия обработки в блоке 114 управления включает соотнесение первого и второго входных сигналов 116а, 116b с совокупностью значений сигналов, хранящихся в таблице поиска (как показано в Таблице 1), для определения жидкой фазы СО.
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения при обнаружении наличия жидкой фазы СО, блок 114 управления выполнен с возможностью генерировать первый и второй входные сигналы 118а, 118b для управления по меньшей мере одним устройством из регулирующего клапана 112 и ГРП-компонента 102. В одном из примеров воплощения блок 114 управления выполнен с возможностью осуществления одной или обеих из следующих операций: i) продолжать подачу газообразной фазы СО в ГРП-компонент 102 посредством поступающего потока 10 СО и ii) определять, следует ли соединить ГРП-компонент 102 с альтернативным источником газообразного СО, на основе входного сигнала 116, полученного от фазового детектора 110.
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения блок 114 управления выполнен с возможностью осуществления одной или обеих из следующих операций: i) передачи первого управляющего сигнала 118а на регулирующий клапан 112 для подачи газообразного СО в ГРП-компонент 102 посредством поступающего потока 10 СО и ii) определения, следует ли соединить ГРП-компонент 102 с альтернативным источником газообразного СО (не показанным на Фиг. 1), и передачи первого управляющего сигнала 118а на регулирующий клапан 112 для соединения ГРП-компонента 102 с альтернативным источником газообразного СО. Блок 114 управления может дополнительно передавать второй управляющий сигнал 118b на ГРП-компонент 102, чтобы переключить условия работы ГРП-компонента 102 с состояния запуска в состояние останова.
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном из примеров воплощения представлено работающее на СО ГРП-устройство. Работающее на СО ГРП-устройство включает емкость для хранения, подпиточный насос, ГРП-насос и систему управления. Емкость для хранения соединена по текучей среде с источником СО, посредством первого трубопровода. Подпиточный насос соединен по текучей среде с емкостью для хранения посредством второго трубопровода. ГРП-насос соединен по текучей среде с подпиточным насосом посредством третьего трубопровода и с устьем скважины - посредством четвертого трубопровода. Система управления выполнена с возможностью регулировать работающее на СО ГРП-устройство. Система управления включает фазовый детектор, регулирующий клапан и блок управления. Фазовый детектор размещен вблизи по меньшей мере одного из впускного трубопровода и выпускного трубопровода ГРП-компонента. Регулирующий клапан соединен по текучей среде с впускным трубопроводом ГРП-компонента. Блок управления соединен с возможностью связи с фазовым детектором, регулирующим клапаном и ГРП-компонентом. Фазовый детектор может быть выполнен с возможностью определения фазы СО по меньшей мере в одном из потока СО, поступающего в ГРП-компонент, и потока СО, выходящего из ГРП-компонента, а также генерировать входной сигнал на основе определяемой фазы. Блок управления выполнен с возможностью регулировать, на основе входного сигнала, полученного от фазового детектора, один или оба из следующих параметров: i) поток СО, поступающий в ГРП-компонент через регулирующий клапан, и ii) условия работы ГРП компонента.
2
2
2
2
Фиг. 2 представляет блок-схему работающего на СО ГРП-устройства 200 по одному из примеров воплощения данного изобретения. В одном из примеров воплощения работающее на СО ГРП-устройство 200 включает несколько источников 202 СО, емкость 204 для хранения, подпиточный насос 206, несколько ГРП-насосов 208 и систему 210 управления. Работающее на СО ГРП-устройство 200 может дополнительно включать одну или большее количество технологических стадий, например, i) стадию предварительного охлаждения газа, ii) стадию заполнения жидкостью, iii) рабочую стадию и iv) стадию отключения.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения с емкостью 204 для хранения соединены по текучей среде посредством первого трубопровода 212 множество источников 202 СО, например, какой-либо источник СО. По меньшей мере некоторые из источников 202 СО могут содержать СО 18, который находится по меньшей мере в одной из фаз - жидкой и газообразной. В некоторых примерах воплощения эти несколько источников 202 СО могут представлять собой нефтеперерабатывающие предприятия и энергетические установки. В некоторых таких примерах воплощения СО18 может находиться в газообразной фазе, которую перед направлением в емкость 204 для хранения можно подвергнуть воздействию ряда операций, таких как удаление примесей и конденсация. В одном или большем количестве примеров воплощения, СО 18 можно получать путем переработки каких-либо видов топлива, например, природного газа, биомассы, бензина, дизельного топлива, угля, горючего сланца, топливной нефти, битуминозных песков и их комбинаций. В проиллюстрированном примере воплощения ряд источников 202 СО включает три источника 202 СО, однако количество и конфигурация источников могут изменяться в зависимости от критериев применения и конструкции. В некоторых примерах воплощения по меньшей мере некоторые из источников 202 СО могут представлять собой емкость, предназначенную для работы под давлением, выполненную с возможностью хранения СО 18 под давлением. В некоторых примерах воплощения каждый источник 202 СО может включать предохранительный клапан, выполненный с возможностью регулировать или ограничивать давление СО 18 в соответствующем источнике 202 СО.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Емкость 204 для хранения может представлять собой емкость, предназначенную для работы под давлением, выполненную с возможностью принимать поток 20 СО из ряда источников 202 СО, посредством первых трубопроводов 212. Емкость 204 для хранения может включать газожидкостный сепаратор (не показан на Фиг. 2), выполненный с возможностью отделения жидкой фазы СО от газообразной фазы СО. В некоторых таких примерах воплощения жидкая фаза СО может собираться на дне емкости 204 для хранения, а газообразная фаза СО может собираться в верхней части емкости 204 для хранения. В некоторых примерах воплощения емкость 204 для хранения может быть соединена с газожидкостным сепаратором (не показан на Фиг. 2), который может быть выполнен с возможностью отделения газообразной фазы СО от жидкой фазы СО. В таких примерах воплощения подпиточный насос 206 может быть соединен с газожидкостным сепаратором и может быть выполнен с возможностью принимать либо газообразную фазу СО, либо жидкую фазу СО, в зависимости от технологической стадии и условий работы работающего на СО ГРП-устройства 200.
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения, как показано на Фиг. 2, подпиточный насос соединен по текучей среде с емкостью 204 для хранения посредством второго трубопровода 214. Подпиточный насос 206 выполнен с возможностью принимать поток 30 СО из емкости 204 для хранения по второму трубопроводу 214. Поток 30 СО, поступающий в подпиточный насос 206, может включать газообразную фазу СО или жидкую фазу СО, в зависимости от рабочего состояния работающего на СО ГРП-устройства 200.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения поток 30 СО, включающий жидкую фазу СО, подают в подпиточный насос 206 в ходе стадии заполнения жидкостью и рабочей стадии работающего на СО ГРП-устройства 200. В ходе рабочей стадии подпиточный насос находится в состоянии запуска и предназначен для повышения или поддержания давления потока 30 СО примерно до 2,07 МПа (300 фунтов/кв. дюйм), с последующей подачей первого потока 40 СО в расположенный ниже по ходу потока компонент, например, по меньшей мере в один ГРП-насос из множества ГРП-насосов 208. Подобным же образом, в ходе стадии заполнения жидкостью подпиточный насос 206 находится в состоянии останова и выполнен с возможностью обеспечения протекания жидкой фазы СО из первого потока 40 СО по меньшей мере к одному ГРП-насосу из множества ГРП-насосов 208 посредством множества третьих трубопроводов 216. В некоторых примерах воплощения работающее на СО ГРП-устройство 200 может включать множество подпиточных насосов 206, соединенных по текучей среде с соответствующей емкостью 204 для хранения. В таких примерах воплощения каждый подпиточный насос 206 выполнен с возможностью повышать или поддерживать давление потока 30 СО примерно до 2,07 МПа (300 фунтов/кв.дюйм), с последующей подачей первого потока 40 СО на расположенный ниже по ходу потока компонент, например, по меньшей мере на один ГРП-насос из множества ГРП-насосов 208.
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения поток 30 СО, включающий газообразную фазу СО, направляют к подпиточному насосу 206 в ходе стадии отключения и стадии предварительного охлаждения газа работающего на СО ГРП-устройства 200. В некоторых таких примерах воплощения подпиточный насос 206 находится в стадии останова и выполнен с обеспечением возможности протекания газообразной фазы СО потока 30 СО по меньшей мере в один ГРП-насос из множества ГРП-насосов 208 посредством множества третьих трубопроводов 216.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения множество ГРП-насосов 208 соединены по текучей среде с подпиточным насосом 206 посредством множества третьих трубопроводов 216 и с устьем 218 скважины - посредством по меньшей мере одного четвертого трубопровода из множества четвертых трубопроводов 220. В некоторых примерах воплощения по меньшей мере один третий трубопровод из множества третьих трубопроводов 216 может включать расходомер, предназначенный для измерения количества первого потока 40 СО, подаваемого в расположенный ниже по ходу потока компонент. Кроме того, по меньшей мере один третий трубопровод 216 может включать промежуточный коллектор, расположенный ниже по ходу потока относительно расходомера и выполненный с возможностью временно собирать первый поток 40 СО перед подачей первого потока 40 СО в множество ГРП-насосов 208. В некоторых примерах воплощения промежуточный коллектор может быть выполнен с возможностью приема первого потока 40 СО из множества подпиточных насосов (не показаны на Фиг. 2), и дополнительно - с возможностью стабилизации давления первого потока 40 СО перед подачей этого первого потока 40 СО в множество ГРП-насосов 208. В некоторых примерах воплощения подпиточный насос 206 может быть соединен со смесителем (не показан на Фиг. 2), который может быть выполнен с возможностью: i) принимать жидкую фазу СО и расклинивающего наполнителя (не показан на Фиг. 2) и ii) смешивать жидкую фазу СО с расклинивающим наполнителем с получением смеси жидкого СО и расклинивающего наполнителя. В таких примерах воплощения расклинивающий наполнитель может быть получен из источника расклинивающего наполнителя (не показанного на Фиг. 2). В некоторых примерах воплощения расклинивающий наполнитель можно добавлять вместе с другими химикатами или добавками, чтобы улучшить перенос расклинивающего наполнителя, увеличить вязкость СО, снизить трение в текучей среде, предотвратить образование отложений и оказать воздействие на поведение устья скважины и нисходящей скважины. В таких примерах воплощения смеситель может поддерживать давление смеси жидкого СО и расклинивающего наполнителя в диапазоне примерно от 1,38 МПа до 1,72 МПа (от 200 фунтов/кв.дюйм до 250 фунтов/кв.дюйм).
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения множество ГРП-насосов 208 выполнены с возможностью принимать первый поток 40 СО из подпиточного насоса 206 посредством множества третьих трубопроводов 216. Первый поток 40 СО, подаваемый в множество ГРП-насосов 208, может включать газообразную фазу СО или жидкую фазу СО, в зависимости от режима работы работающего на СО ГРП-устройства 200.
2
2
2
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения первый поток 40 СО, включающий жидкую фазу СО, подают по меньшей мере в некоторые из множества ГРП-насосов 208 в ходе стадии заполнения жидкостью и в ходе рабочей стадии работающего на СО ГРП-устройства 200. В ходе рабочей стадии по меньшей мере некоторые ГРП-насосы из множества ГРП-насосов 208 находятся в состоянии запуска и выполнены с возможностью увеличивать давление первого потока 40 СО примерно до 68,95 МПа (10000 фунтов/кв.дюйм), с последующей подачей второго потока 50 СО в расположенный ниже по ходу потока компонент, например, в устье 218 скважины. В некоторых примерах воплощения множество ГРП-насосов 208 могут быть дополнительно соединены со смесителем и выполнены с возможностью получения смеси жидкого СО и расклинивающего наполнителя и увеличения давления этой смеси в диапазоне от 55,16 МПа (8000 фунтов/кв.дюйм) примерно до 82,74 МПа (12000 фунтов/кв.дюйм), например, 68,95 МПа (10000 фунтов/кв.дюйм), и последующей подачи находящейся под давлением смеси в расположенный ниже по ходу потока компонент, например, в устье 218 скважины. В ходе стадии заполнения жидкостью по меньшей мере некоторые из множества ГРП-насосов 208 находятся в состоянии останова и выполнены с обеспечением возможности протекания жидкой фазы СО второго потока 50 СО к устью 218 скважины посредством по меньшей мере одного из множества четвертых трубопроводов 220.
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения первый поток 40 СО, включающий газообразную фазу СО, подают в множество ГРП-насосов 208 в ходе стадии отключения и стадии предварительного охлаждения газа работающего на СО ГРП-устройства 200. В некоторых из таких примеров воплощения по меньшей мере некоторые ГРП-насосы из множества ГРП-насосов 208 находятся в состоянии останова и выполнены с возможностью обеспечивать протекание газообразной фазы СО первого потока 40 СО в устье 218 скважины посредством по меньшей мере одного четвертого трубопровода из множества четвертых трубопроводов 220.
2
2
2
2
2
2
2
В ходе рабочей стадии через устье 218 скважины можно подавать второй поток 50 СО (например, поток СО под давлением) в геологические формации (не показаны на Фиг. 2) для извлечения нефти или газа из таких геологических формаций. В то время как на других стадиях, например на стадии предварительного охлаждения газа, стадии заполнения жидкостью и стадии останова работающего на СО ГРП-устройства 200 второй поток 50 СО (например, умеренно сжатый поток СО) можно рециркулировать из по меньшей мере некоторых из множества ГРП-насосов 208 в промежуточную емкость для хранения (не показана на чертежах), для предварительного доведения до нужного состояния рециркулируемого потока СО перед повторным использованием его по меньшей мере в некоторых ГРП-насосах работающего на СО ГРП-устройства 200.
2
2
2
2
Как было упомянуто ранее, система 210 управления включает множество фазовых детекторов 228, множество регулирующих клапанов 230 и блок 232 управления. В некоторых примерах воплощения блок 232 управления выполнен с возможностью регулировать работающее на СО ГРП-устройство 200 в ходе одной или большего количества технологических стадий работающего на СО ГРП-устройства 200, которые включают: i) стадию предварительного охлаждения газа, ii) стадию заполнения жидкостью, iii) рабочую стадию и iv) стадию отключения. В некоторых примерах воплощения система 210 управления выполнена с возможностью регулировать работу множества регулирующих клапанов 230 и работающего на СО ГРП-устройства 200 в ходе каждой из вышеупомянутых технологических стадий работающего на СО ГРП-устройства 200.
2
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения множество фазовых детекторов 228 могут включать по меньшей мере одно из следующих устройств: ультразвуковой приемопередатчик, микроволновый детектор, инфракрасный детектор, детектор Кориолиса и радиочастотный детектор. В некоторых примерах воплощения по меньшей мере некоторые фазовые детекторы из множества фазовых детекторов 228 представляют собой ультразвуковой приемопередатчик. Множество фазовых детекторов 228 могут быть выполнены с возможностью определения фазы СО по меньшей мере в одном из потока СО, поступающего по меньшей мере в одно из следующих устройств: емкость 204 для хранения, подпиточный насос 206 и ГРП-насос 208, и потока СО, выходящего по меньшей мере из одного из следующих устройств: емкости 204 для хранения, подпиточного насоса 206 и ГРП-насоса 208; а также с возможностью генерирования ряда входных сигналов 234 на основе определяемой фазы. Термин «фаза», при его использовании в данном контексте, означает одну или более из жидкого СО, газообразного СО и твердого СО.
В примере воплощения, проиллюстрированном на Фиг. 2, несколько фазовых детекторов 228 размещены вблизи по меньшей мере одного из первого, второго, третьего и четвертого трубопроводов 212, 214, 216 и 220. В одном из примеров воплощения несколько фазовых детекторов 228 представляют собой несколько ультразвуковых приемопередатчиков, при этом каждый приемопередатчик включает передатчик и приемник. В некоторых примерах воплощения множество фазовых детекторов 228 включают первый комплект фазовых детекторов 228а, первый фазовый детектор 228b, второй фазовый детектор 228 с, а также второй комплект фазовых детекторов 228d. В некоторых таких примерах воплощения первый комплект фазовых детекторов 228а размещен выше по ходу потока относительно емкости 204 для хранения и выполнен с возможностью генерировать первый комплект входных сигналов 234а; первый фазовый детектор 228b размещен выше по ходу потока относительно подпиточного насоса 206 и выполнен с возможностью генерировать первый входной сигнал 234b; второй фазовый детектор 228 с размещен выше по ходу потока относительно множества ГРП-насосов 208 и выполнен с возможностью генерировать третий входной сигнал 234с; и второй комплект фазовых детекторов 228d размещен ниже по ходу потока относительно множества ГРП-насосов 208 и выполнен с возможностью генерировать второй комплект входных сигналов 234d на основе определяемой фазы.
2
2
2
2
2
В ходе стадии заполнения жидкостью множество фазовых детекторов 228 могут быть выполнены с возможностью определения фазы СО и передачи множества входных сигналов 234 на блок 232 управления. В ходе рабочей стадии множество фазовых детекторов 228 могут быть выполнены с возможностью определения концентрации газообразной фазы СО и генерирования множества входных сигналов 234, характеризующих газообразную фазу СО, на блок 232 управления. В ходе стадии отключения множество фазовых детекторов 228 могут быть выполнены с возможностью определения концентрации жидкой фазы СО и генерирования множества входных сигналов 234, характеризующих жидкую фазу СО, на блок 232 управления.
В некоторых примерах воплощения по меньшей мере к одному из первого, второго и третьего трубопроводов 212, 214, 216 присоединены по текучей среде множество регулирующих клапанов 230. В некоторых примерах воплощения множество регулирующих клапанов 230 включают первый комплект регулирующих клапанов 230а, первый регулирующий клапан 230b и второй комплект регулирующих клапанов 230с. Первый комплект регулирующих клапанов 230а размещен ниже по ходу потока относительно первого комплекта фазовых детекторов 228а и выше по ходу потока относительно емкости 204 для хранения; первый регулирующий клапан 230b размещен ниже по ходу потока относительно первого фазового детектора 228b и выше по ходу потока относительно подпиточного насоса 206; и второй комплект регулирующих клапанов 230 с размещен ниже по ходу потока относительно второго фазового детектора 228 с и выше по ходу потока относительно нескольких ГРП-насосов 208.
2
В некоторых примерах воплощения блок 232 управления соединен с возможностью связи с множеством фазовых детекторов 228, множеством регулирующих клапанов 230, подпиточным насосом 206 и множеством ГРП-насосами 208. В некоторых примерах воплощения блок 232 управления выполнен с возможностью регулировать, на основе совокупности входных сигналов 234, полученных от нескольких фазовых детекторов 228, один или оба из следующих параметров: i) поток СО, поступающий через множество регулирующих клапанов 230 по меньшей мере в одно устройство из следующих: емкость 204 для хранения, подпиточный насос 206 и по меньшей мере один ГРП-насос из множества ГРП-насосов 208, и ii) условия работы по меньшей мере одного устройства из следующих: подпиточного насоса 206 и по меньшей мере одного ГРП-насоса из множества ГРП-насосов 208.
2
В некоторых примерах воплощения блок 232 управления выполнен с возможностью обрабатывать множество входных сигналов 234, чтобы генерировать множество управляющих сигналов 236 для управления множеством регулирующих клапанов 230, подпиточным насосом 206 и по меньшей мере некоторыми ГРП-насосами из множества ГРП-насосов 208 на основе определяемой фазы СО. Обработка множества входных сигналов 234 может быть сходной с обработкой входного сигнала 116, как обсуждалось в примере воплощения Фиг. 1.
2
Блок 232 управления выполнен с возможностью генерировать, на основе определяемой фазы СО, один или более одного из следующих: первого комплекта управляющих сигналов 236а, для управления первым комплектом регулирующих клапанов 230а, первого управляющего сигнала 236b для управления первым регулирующим клапаном 230b, второго управляющего сигнала 236с для управления подпиточным насосом 206, второго комплекта управляющих сигналов 236d для управления вторым комплектом регулирующих клапанов 230с, и третьего комплекта управляющих сигналов 236е для управления по меньшей мере некоторыми из множества ГРП-насосов 208.
2
2
2
В некоторых примерах воплощения в ходе стадии заполнения жидкостью блок 232 управления выполнен с возможностью осуществлять одно или более из следующих действий: i) подавать первый комплект управляющих сигналов 236а на первый комплект регулирующих клапанов 230а, первый управляющий сигнал 236b - на первый регулирующий клапан 230b, и второй комплект управляющих сигналов 236d - на второй комплект регулирующих клапанов 230с, чтобы продолжать подачу жидкого СО в емкость 204 для хранения, к подпиточному насосу 206 и к множеству ГРП-насосам 208, соответственно; ii) подавать второй управляющий сигнал 236 с на подпиточный насос 206, и/или третий комплект управляющих сигналов 236с - на множество ГРП-насосов 208, чтобы переключить условия работы из состояния останова на состояние запуска, и iii) определять, следует ли соединить емкость 204 для хранения с альтернативным источником жидкого СО, и подавать первый комплект управляющих сигналов 236а на один или большее количество клапанов в первом комплекте регулирующих клапанов 230а, чтобы соединить емкость 204 для хранения с альтернативным источником жидкого СО.
2
2
В некоторых примерах воплощения в ходе рабочей стадии блок 232 управления выполнен с возможностью осуществления одного или более из следующих действий: i) подавать по меньшей мере один из второго управляющего сигнала 236с на подпиточный насос 206 и третьего комплекта управляющих сигналов 236е на один или большее количество ГРП-насосов 208, чтобы переключить условия работы подпиточного насоса 206 и по меньшей мере одного ГРП-насоса из множества ГРП-насосов 208 из состояния запуска в состояние останова; ii) определять, следует ли соединить подпиточный насос 206 или по меньшей мере некоторые из ГРП-насосов множества ГРП-насосов 208 с альтернативным источником жидкого СО и подавать первый комплект управляющих сигналов 236а на один или большее количество клапанов из первого комплекта регулирующих клапанов 230а, чтобы соединить емкость 204 для хранения с альтернативным источником жидкого СО.
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения в ходе стадии отключения блок 232 управления выполнен с возможностью осуществления одной или более из следующих операций: i) генерировать первый комплект управляющих сигналов 236а для первого комплекта регулирующих клапанов 230а, первый управляющий сигнал 236b - для первого регулирующего клапана 230b, и второй комплект управляющих сигналов 236d - для второго комплекта регулирующих клапанов 230с, чтобы продолжать подачу газообразного СО к емкости 204 для хранения, к подпиточному насосу 206 и к множеству ГРП-насосов 208, соответственно; и ii) определять, следует ли соединить емкость 204 для хранения с альтернативным источником газообразного СО, например, из нескольких источников 202 СО, и генерировать первый комплект управляющих сигналов 236а для одного или большего количества клапанов из первого комплекта регулирующих клапанов 230а, чтобы соединить емкость 204 для хранения с альтернативным источником газообразного СО.
2
2
2
2
2
2
2
В одном из примеров воплощения представлен способ регулирования работающего на СО ГРП-устройства. Способ включает определение фазы СО по меньшей мере в одном из потока СО, поступающего в ГРП-компонент работающего на СО ГРП-устройства, и потока СО, выходящего из ГРП-компонента. Способ дополнительно включает генерирование входного сигнала, характеризующего фазу СО, при этом стадии определения и генерирования проводят с помощью фазового детектора, размещенного вблизи по меньшей мере одного из впускного трубопровода и выпускного трубопровода ГРП-компонента. Кроме того, способ включает регулирование, на основе входного сигнала, полученного от фазового детектора, одного или обоих из следующих параметров: i) потока СО, поступающего в ГРП-компонент через регулирующий клапан, соединенный по текучей среде с ГРП-компонентом, и ii) условий работы ГРП-компонента; при этом стадию регулирования проводят с помощью блока управления, соединенного с возможностью связи с фазовым детектором, регулирующим клапаном и ГРП-компонентом.
2
2
2
2
2
2
2
2
Фиг. 3 иллюстрирует способ 300 регулирования работающего на СО ГРП-устройства (показанного в примерах воплощения Фиг. 1 и 2). В одном из примеров воплощения способ 300 включает, на стадии 302, определение фазового состава СО по меньшей мере в одном из потока 10 СО, поступающего в ГРП-компонент 102 работающего на СО ГРП-устройства 100, и потока 12 СО, выходящего из ГРП-компонента 102. Термин «фаза», при его использовании в данном контексте, означает одну или более из жидкой фазы СО, газообразной фазы СО и твердой фазы СО.
2
2
В одном из примеров воплощения способ 300 дополнительно включает, на стадии 304, генерирование входного сигнала 116, характеризующего фазу СО. В таком примере воплощения стадии 302, 304 определения и генерирования проводят с помощью фазового детектора 110, размещенного вблизи по меньшей мере одного из впускного трубопровода 106 и выпускного трубопровода 108 ГРП-компонента 102. В некоторых таких примерах воплощения ГРП-компонент включает по меньшей мере одно устройство из емкости для хранения, подпиточного насоса и ГРП-насоса. Способ дополнительно включает стадию 306, регулирующую, на основе входного сигнала 116, полученного от фазового детектора 110, один или оба из следующих параметров: i) поток 10 СО, поступающий в ГРП-компонент 102 через регулирующий клапан 112, соединенный по текучей среде с ГРП-компонентом 102, и ii) условия работы ГРП-компонента 102. В некоторых таких примерах воплощения стадию 306 регулирования проводят с помощью блока 114 управления, соединенного с возможностью связи с фазовым детектором 110, регулирующим клапаном 112 и ГРП-компонентом 102.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения стадия 302 определения включает определение фазового состава СО по меньшей мере в одном из потока 10 СО, поступающего в ГРП-компонент 102, и потока 12 СО, выходящего из ГРП-компонента 102, в ходе стадии заполнения жидкостью работающего на СО ГРП-устройства 100, и генерирование входного сигнала 116, характеризующего фазу СО.В некоторых из таких примеров воплощения стадия 306 регулирования включает проведение, на основе входного сигнала 116, полученного от фазового детектора 110, одной или более из следующих операций: (i) продолжения подачи жидкого СО в ГРП-компонент 102 посредством поступающего потока 10 СО, (ii) переключения на рабочую стадию работающего на СО ГРП-устройства 100, и (iii) определения, следует ли соединить ГРП-компонент 102 с альтернативным источником жидкого СО.
2
2
2
2
2
2
В некоторых примерах воплощения стадия 302 определения включает определение концентрации газообразной фазы СО по меньшей мере в одном из потока 10 СО, поступающего в ГРП-компонент 102, и потока 12 СО, выходящего из ГРП-компонента 102, в ходе рабочей стадии работающего на СО ГРП-устройства 100, и генерирование входного сигнала 116, характеризующего газообразную фазу СО. В некоторых из таких примеров воплощения стадия 306 регулирования включает проведение, на основе входного сигнала 116, полученного от фазового детектора 110, одной или обеих из следующих операций: i) переключения условий работы ГРП-компонента 102 из состояния запуска в состояние останова, и ii) определения, следует ли соединить ГРП-компонент 102 с альтернативным источником жидкого СО.
2
2
2
2
2
2
2
2
В некоторых других примерах воплощения стадия 302 определения включает определение концентрации жидкой фазы СО по меньшей мере в одном из потока 10 СО, поступающего в ГРП-компонент 102, и потока 12 СО, выходящего из ГРП-компонента 102, в ходе стадии отключения работающего на СО ГРП-устройства 100, и генерирование входного сигнала 116, характеризующего жидкую фазу СО. В некоторых таких примерах воплощения стадия 306 регулирования включает проведение, на основе входного сигнала 116, полученного от фазового детектора 110, одной или обеих из следующих операций: i) продолжения подачи газообразного СО в ГРП-компонент 102 посредством поступающего потока 10 СО и ii) определения, следует ли соединить ГРП-компонент 102 с альтернативным источником газообразного СО.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В соответствии с некоторыми обсуждаемыми здесь примерами воплощения, система управления работающего на СО ГРП-устройства обеспечивает, на основе определенной фазы СО, автоматизированный процесс, состоящий из: i) определения фазы СО в потоке СО, и ii) регулирования потока СО и условий работы ГРП-компонента работающего на СО ГРП-устройства. В некоторых примерах воплощения система управления может помочь, на основе определенной фазы СО, автоматически провести работающее на СО ГРП-устройство через одну или большее количество рабочих стадий. Кроме того, данная система управления может устранить необходимость иметь в работающем на СО ГРП-устройстве перепускные клапаны для определения фазы СО в ручном режиме путем наблюдения за струями, выходящими из таких предохранительных клапанов, тем самым предотвращая потерю потока СО с этими струями и, возможно, предотвращая нанесение вреда здоровью операторов и окружающей среде.
В то время как здесь были проиллюстрированы и описаны только некоторые признаки примеров воплощения, специалисты могут осуществить многие модификации и изменения. Таким образом, следует понимать, что прилагаемая формула изобретения предполагает включение всех таких модификаций и изменений как находящихся в пределах сущности данного изобретения.