ИДЕНТИФИКАЦИЯ И СООБЩЕНИЕ НАСОСОВ ГИДРОРАЗРЫВА Российский патент 2017 года по МПК B67D7/00 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Гидравлический разрыв является одной из разнообразных нефтепромысловых операций, используемых для добычи нефтепродуктов из подземных формаций. При гидравлическом разрыве текучая среда закачивается вниз ствола скважины со скоростью потока и давлением, достаточными для гидроразрыва подземной формации. После создания гидроразрыва или, опционально, в сочетании с созданием гидроразрыва, в ствол скважины и в разрыв могут быть введены проппанты. Проппант представляет собой материал в виде частиц, добавленный в перекачиваемую текучую среду с получением раствора. Проппант в текучей среде гидроразрыва образует проппантную набивку для предотвращения закрывания гидроразрыва при сбросе давления, что обеспечивает улучшенный поток извлекаемых текучих сред, т.е. нефти, газа или воды. Успех обработки гидравлическим разрывом связан с проводимостью гидроразрыва, которая представляет собой способность текучих сред течь из формации через проппантную набивку. Другими словами, проппантная набивка или матрица могут иметь высокую проницаемость в отношении формации для течения текучей среды с низким сопротивлением в ствол скважины. Проницаемость проппантной матрицы может быть увеличена за счет распределения проппантных и непроппантных материалов внутри гидроразрыва с целью увеличения пористости внутри гидроразрыва.

[0002] В некоторых подходах к проводимости гидравлического гидроразрыва используется образование проппантных кластеров в разрыве, в отличие от образования непрерывной проппантной набивки. В этих способах могут чередоваться стадии текучих сред гидроразрыва, содержащих проппант и не содержащих проппант, для создания проппантных кластеров в каналах гидроразрыва и открытых каналах между ними для течения текучих сред формации. Таким образом, обработки разрывом скорее приводят к гетерогенному размещению проппанта (HPP) и "камерно-столбовой" конфигурации в разрыве, а не к однородному размещению проппанта и уплотненной проппантной набивке. Количество проппанта, осажденного в разрыве в течение каждой стадии HPP, модулируется путем варьирования характеристик переноса текучей среды, таких как вязкость и эластичность; плотности проппанта, диаметры и концентрации и интенсивности нагнетания текучей среды гидроразрыва.

[0003] Закачивание этого раствора при соответствующих массовом расходе и давлении для создания и поддержания гидроразрыва породной толщи является тяжелым режимом работы насоса. В операциях по разрыву каждый насос гидроразрыва может перекачивать до двадцати баррелей в минуту при давлениях до 20000 фунтов на квадратный дюйм (psi). Насосы гидроразрыва для этого приложения являются достаточно большими, при этом их часто перемещают к нефтяному месторождению на автомобиле-тягаче с полуприцепом и т.п.

[0004] При больших операциях по разрыву общепринято иметь общий манифольд, называемый ракета, прицеп ракеты или прицеп манифольда, которые соединены с несколькими насосами для гидроразрыва. Прицеп манифольда распределяет текучую среду гидроразрыва при низком давлении от смесителя к насосам гидроразрыва. Насосы гидроразрыва повышают давление в растворе, который собирается при помощи прицепа манифольда от насосов гидроразрыва для внутрискважинной подачи в ствол скважины. Клапаны на прицепе манифольда, который соединен с насосами гидроразрыва, являются полностью ручными в современных операциях по разрыву. В современных операциях насосы гидроразрыва соединяются вручную с прицепом манифольда, при этом пары насосов гидроразрыва и клапанов идентифицируются вручную перед закачкой.

[0005] Насосы гидроразрыва являются независимыми агрегатами, установленными вертикально на прицепе манифольда на рабочем месте операции по разрыву. Конкретный насос, вероятно, может быть установлен по-разному на прицепе манифольда на разных рабочих местах. Достаточное количество насосов соединяется с прицепом манифольда для получения необходимого выхода объема и давления. Например, некоторые работы по разрыву имеют до 36 насосов, каждый из которых может быть соединен с различными клапанами на прицепе манифольда.

[0006] Ручное соединение между каждым насосом и входным отверстием/выходным отверстием манифольда клапанов может привести к несогласованности между оператором насоса и внешним супервайзером, который открывает и закрывает клапаны на прицепе манифольда. Несогласованность ассоциации клапана с насосом может вызывать открывание и закрывание неправильных клапанов. Открывание неправильного клапана вызывает качание насоса на закрытый клапан и создание чрезмерного давления в линии, что приводит к рискам качества обслуживания, рискам для здоровья, безопасности, экологическим рискам и финансовым потерям, а также к простою операции гидроразрыва. В настоящее время не существует известного способа для автоматического соединения насосов с клапанами прицепа манифольда с целью предотвращения потенциальной несогласованности и открывания или закрывания неправильных клапанов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Данное краткое описание приведено для того, чтобы представить набор идей, которые дополнительно описаны в подробном описании. Это краткое описание не предназначено для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета, а также не предназначено для использования в качестве вспомогательного средства для ограничения объема заявленного предмета.

[0008] В одном варианте описан долговременный машиночитаемый носитель. Долговременный машиночитаемый носитель хранит выполняемый процессором код, который при выполнении процессором побуждает процессор получать идентификационные данные, характеризующие первый клапан низкого давления и второй клапан низкого давления, получать идентификационные данные, характеризующие первый клапан высокого давления и второй клапан высокого давления, и получать идентификационные данные, характеризующие множество насосов. Первый и второй клапаны низкого давления каждый соединены с манифольдом низкого давления прицепа манифольда. Первый клапан давления соединен с манифольдом высокого давления прицепа манифольда на первой станции высокого давления, а второй клапан высокого давления соединен с манифольдом высокого давления прицепа манифольда на второй станции высокого давления. Процессор определяет первую ассоциацию, характеризующую первое соединение для текучей среды между первым клапаном низкого давления и выбранным насосом из множества насосов, и вторую ассоциацию, характеризующую второе соединение для текучей среды между указанным выбранным насосом и выбранным клапаном высокого давления. Указанный выбранный клапан высокого давления выбран из первого и второго клапанов высокого давления. Процессор заполняет долговременный машиночитаемый носитель (например, оперативное запоминающее устройство (RAM)) информацией, характеризующей первое соединение для текучей среды и второе соединение для текучей среды. В другом варианте осуществления процессор заполняет долговременный машиночитаемый носитель информацией, характеризующей первую ассоциацию, характеризующую первое соединение для текучей среды, и вторую ассоциацию, характеризующую второе соединение для текучей среды.

[0009] В одном варианте осуществления процессор определяет первое соединение для текучей среды и второе соединение для текучей среды путем повышения давления в манифольде низкого давления, открывания первого клапана низкого давления, обнаружения увеличения давления на указанном выбранном насосе посредством первого датчика давления и закрывания первого клапана низкого давления с поддержанием давления между первым клапаном низкого давления и указанным выбранным насосом. Процессор затем ассоциирует первый клапан низкого давления с указанным выбранным насосом. Процессор выборочно открывает и закрывает, по отдельности, первый или второй клапаны высокого давления и обнаруживает уменьшение давления на указанном выбранном насосе посредством второго датчика давления для выбранного клапана высокого давления. Указанный выбранный клапан высокого давления выбран из первого и второго клапанов высокого давления. Затем процессор ассоциирует указанный выбранный клапан высокого давления с указанным выбранным насосом в долговременном машиночитаемом носителе.

[0010] В другой варианте представлен компьютеризированный способ для соединения клапанов низкого давления и клапанов высокого давления на прицепе манифольда с насосами. Способ выполняют путем повышения давления в манифольде низкого давления, имеющем первый клапан низкого давления и второй клапан низкого давления. Прицеп манифольда также обеспечен первым клапаном высокого давления и вторым клапаном высокого давления, соединенными с манифольдом высокого давления. Манифольд низкого давления и манифольд высокого давления сообщаются по текучей среде с множеством насосов. Открывают выбранный один из первого и второго клапанов низкого давления. Увеличение давления обнаруживают на выбранном насосе из множества насосов посредством первого датчика давления. Указанный выбранный клапан низкого давления закрывают, поддерживая давление между указанным выбранным клапаном низкого давления и указанным выбранным насосом, и затем указанный выбранный клапан низкого давления ассоциируют с указанным выбранным насосом, причем информацию, характеризующую ассоциацию, сохраняют в долговременном машиночитаемом носителе. Первый и второй клапаны высокого давления открывают и закрывают по отдельности, при этом уменьшение давления обнаруживаютна выбранном насосе, которое соответствует открыванию выбранного клапана высокого давления из первого и второго клапанов высокого давления. Уменьшение давления обнаруживают посредством второго датчика давления. Указанный выбранный клапан высокого давления затем ассоциируют с указанным выбранным насосом. В одном варианте осуществления первый датчик давления и второй датчик давления представляют собой один и тот же датчик.

[0011] В другом варианте осуществления настоящее раскрытие описывает прицеп манифольда. Прицеп манифольда обеспечен манифольдом низкого давления, имеющим первый клапан низкого давления и второй клапан низкого давления, манифольдом высокого давления, имеющим первый клапан высокого давления и второй клапан высокого давления, множеством приводов и компьютерной системой. Множество приводов обеспечено первым приводом, соединенным с первым клапаном низкого давления, вторым приводом, соединенным со вторым клапаном низкого давления, третьим приводом, соединенным с первым клапаном высокого давления, и четвертым приводом, соединенным со вторым клапаном высокого давления. Компьютерная система имеет процессор и выполняемый процессором код, который побуждает процессор передавать сигналы в первый, второй, третий и четвертый приводы для выборочного открывания и закрывания первого и второго клапанов низкого давления и первого и второго клапанов высокого давления.

[0012] Для формирования ассоциаций между множеством приводов и конкретными насосами, процессор компьютерной системы открывает первый клапан низкого давления с обнаружением увеличения давления на выбранном насосе посредством первого датчика давления и с закрыванием первого клапана низкого давления с поддержанием давления между первым клапаном низкого давления и указанным выбранным насосом. Затем процессор ассоциирует первый клапан низкого давления с указанным выбранным насосом и сохраняет информацию, характеризующую ассоциацию, в долговременном машиночитаемом носителе. Процессор выборочно открывает и закрывает, по отдельности, первый и второй клапаны высокого давления и обнаруживают уменьшение давления на указанном выбранном насосе посредством второго датчика давления для выбранного клапана высокого давления из первого и второго клапанов высокого давления. Затем процессор сохраняет информацию, характеризующую ассоциацию указанного выбранного клапана высокого давления с указанным выбранным насосом, в долговременном машиночитаемом носителе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013] Некоторые варианты осуществления данных идей изобретения описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы, при этом:

[0014] Фиг. 1 представляет собой вид в аксонометрии варианта осуществления нефтепромысловой операции в соответствии с настоящим раскрытием.

[0015] Фиг. 2 представляет собой вертикальный вид сбоку варианта осуществления прицепа манифольда в соответствии с настоящим раскрытием.

[0016] Фиг. 3 представляет собой вид сверху прицепа манифольда с фиг. 2.

[0017] Фиг. 4 представляет собой вертикальный вид сзади прицепа манифольда с фиг. 2.

[0018] Фиг. 5 представляет собой блок-схему одного варианта осуществления станции низкого давления в соответствии с настоящим раскрытием.

[0019] Фиг. 6 представляет собой блок-схему одного варианта осуществления станции высокого давления в соответствии с настоящим раскрытием.

[0020] Фиг. 7 представляет собой схематический вид варианта осуществления компьютерной системы в соответствии с настоящим раскрытием.

[0021] Фиг. 8 представляет собой схематическое изображение одного варианта осуществления насосной системы в соответствии с настоящим раскрытием.

[0022] Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение одного варианта осуществления способа автоматического соединения множества насосов и множества клапанов на прицепе манифольда в соответствии с настоящим раскрытием.

[0023] Фиг. 10 представляет собой схематическое изображение одного варианта осуществления способа определения соединения для текучих сред для способа автоматического соединения множества насосов и множества клапанов на прицепе манифольда по фиг 9.

[0024] Фиг. 11 представляет собой схематическое изображение другого варианта осуществления способа определения соединения для текучей среды для способа автоматического соединения множества насосов и множества клапанов на прицепе манифольда с фиг. 9.

[0025] Фиг. 12 представляет собой схематическое изображение одного варианта осуществления способа определения соединения для текучей среды для способа автоматического соединения множества насосов и множества клапанов на прицепе манифольда с фиг. 9.

[0026] Фиг. 13 представляет собой схематическое изображение другого варианта осуществления способа определения соединения для текучей среды для способа автоматического соединения множества насосов и множества клапанов на прицепе манифольда с фиг. 9.

[0027] Фиг. 14 представляет собой схематическое изображение одного варианта осуществления насосной системы в соответствии с настоящим раскрытием.

[0028] Фиг. 15 представляет собой схематическое изображение способа автоматического соединения множества насосов и множества клапанов на прицепе манифольда в соответствии с настоящим раскрытием.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0029] Конкретные варианты осуществления настоящего раскрытия описаны подробно ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Кроме того, в нижеследующем подробном описании вариантов осуществления настоящего раскрытия, многочисленные конкретные детали изложены для того, чтобы обеспечить более полное понимание раскрытия. Тем не менее, специалисту с обычной квалификацией в данной области очевидно, что раскрытые здесь варианты осуществления могут быть осуществлены на практике без этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные признаки не описаны подробно, чтобы избежать излишнего усложнения описания.

[0030] Если специально не указано иное, "или" относится к включающему или, а не к исключающему или. Например, условие А или В выполняется любым из следующих: А является истинным (или имеется) и В является ложным (или не имеется), А является ложным (или не имеется) и В является истинным (или имеется), и А и В являются истинными (или имеются).

[0031] Кроме того, использование единственного числа применяется для описания элементов и компонентов вариантов осуществление в данном документе. Это делается только для удобства и чтобы дать общее представление об идее изобретения. Это описание следует рассматривать как включающее один или по меньшей мере один, при этом единственное число также включает в себя множественное число, если не указано иное.

[0032] Терминология и формулировки, используемые здесь для целей описания, не должны рассматриваться как ограничивающие объем. Предполагается, что выражения, такие как "включающий", "содержащий", "имеющий", "состоящий" или "заключающий в себе" и их варианты являются широкими и охватывают предмет изобретения, описанный ниже, эквиваленты и дополнительный не указанный предмет изобретения.

[0033] Наконец, при использовании в данном документе, любые указания на "один вариант осуществления" или "вариант осуществления" означают, что конкретный элемент, признак, конструкция или характеристика, описанные в связи с данным вариантом осуществления, включены в по меньшей мере один вариант осуществления. Использование выражения "в одном варианте осуществления" в различных местах в описании не обязательно относятся к тому же варианту осуществления.

[0034] Обратимся теперь к чертежам, на фиг. 1 показан пример нефтепромысловой операции, также известной как работа. Показана насосная система 10 для закачивания текучей среды от поверхности 12 скважины 14 в ствол 16 скважины в течение нефтепромысловой операции. В этом конкретном примере операция представляет собой операцию гидравлического гидроразрыва и, следовательно, закачиваемая текучая среда представляет собой текучую среду гидроразрыва, также называемую раствором. Как показано, насосная система 10 включает в себя множество емкостей 18 для воды, которые подают воду в устройство 20 для приготовления геля. Устройство 20 для приготовления геля смешивает воду из емкостей для воды 18 с огеливающим агентом для образования геля. Гель затем подают в смеситель 22, где он смешивается с проппантом из устройства 24 подачи проппанта для образования текучей среды гидроразрыва. Может использоваться компьютеризованная система 25 управления для направления по меньшей мере части насосной системы 10 в течение операции гидравлического гидроразрыва. Огеливающий агент увеличивает вязкость текучей среды гидроразрыва и обеспечивает возможность удержания проппанта во взвешенном состоянии в текучей среде гидроразрыва. Он также может действовать в качестве понизителя трения для обеспечения возможности более высоких скоростей нагнетания с меньшим фрикционным давлением.

[0035] Текучая среда гидроразрыва затем перекачивается под низким давлением (например, примерно от 50 до 80 фунтов на квадратный дюйм) от смесителя 22 к общему манифольду 26, который также называется здесь прицепом манифольда или ракетой, как показано сплошной линией 28. Манифольд 26 может затем распределять раствор низкого давления на множество плунжерных насосов 30, которые также называются насосами гидроразрыва, насосами гидроразрыва или насосами, как показано сплошными линиями 32. Каждый насос 30 гидроразрыва получает текучую среду гидроразрыва при низком давлении и выпускает ее в манифольд 26 при высоком давлении, как показано пунктирными линиями 34. Манифольд 26 затем направляет текучую среду гидроразрыва от насосов 30 в ствол 16 скважины, как показано сплошной линией 36. Множество клапанов на манифольде 26, которые более подробно описаны ниже, может быть соединено с насосами 30 гидроразрыва. Могут использоваться программы в компьютеризированной системе 25 управления, описанные более подробно ниже, для автоматизации клапанов и автоматического соединения клапанов с насосами 30 правильным образом для создания смыкания между насосами 30 и манифольдом 26.

[0036] Как объяснено более подробно ниже, компьютеризированная система 25 управления может изначально идентифицировать клапаны, которые имеют шланги, соединенные между клапанами и насосами 30 гидроразрыва, и может повышать давление в манифольде низкого давления, общем для клапанов, использующих смеситель 22, при этом клапаны, общие для манифольда низкого давления, являются подгруппой клапанов на прицепе 26 манифольда. Система 25 управления может открывать клапаны, соединенные шлангами с насосами 30, игнорируя при этом клапаны без соединений шлангами. Клапаны могут индивидуально открываться, что приводит к регистрации одним из насосов 30 гидроразрыва давления на датчике давления всасывания в насосе 30. Насос 30 гидроразрыва может затем спариваться с клапаном, который был открыт, для обеспечения возможности записи давления и соединения. Тот же самый клапан низкого давления может быть закрыт, оставляя давление запертым в линии насоса 30 гидроразрыва. Последовательным образом клапаны высокого давления, которые не назначены, подгруппа клапанов, соединенных с манифольдом 26, могут быть открыты по отдельности. Если один из клапанов высокого давления открыт и давление не сбрасывается из насоса, то соединение насоса 30 гидроразрыва и клапана высокого давления исключается. Если клапан высокого давления открыт и насос 30 гидроразрыва теряет давление, то записывается соединение насоса 30 гидроразрыва и клапана высокого давления. Клапан высокого давления может быть затем закрыт и процесс повторяется для последующего клапана низкого давления, последующего насоса и последующего клапана высокого давления. Если один из насосов 30 гидроразрыва переходит в автономный режим, то соединения, заключающие в себя этот насос 30 гидроразрыва, могут быть исключены. Варианты операций соединения компьютеризированной системы 25 управления объяснены ниже более подробно в отношении фиг. 8-9 и 15-16.

[0037] Насосы 30 гидроразрыва могут быть независимыми агрегатами, которые расположены вертикально на прицепе 26 манифольда в месте нефтепромысловых операций для каждой нефтепромысловой операции, в которой они используются. Конкретный насос 30 гидроразрыва может быть по-разному соединен с прицепом 26 манифольда на разных рабочих местах. Насосы 30 гидроразрыва могут иметься в виде насоса, установленного на стандартном прицепе для облегчения транспортировки тягачом. Насос 30 может включать в себя первичный привод, который приводит в действие коренной вал через трансмиссию и приводной вал. Коренной вал, в свою очередь, может приводить в действие один или несколько плунжеров к и от камеры на конце насоса для текучей среды для создания колебаний давления высокого и низкого давления в камере. Эти колебания давления позволяют насосу принимать текучую среду при низком давлении и выпускать ее при высоком давлении через клапаны одностороннего действия (также называемые обратными клапанами). К первичному приводу также может быть соединен радиатор для охлаждения первичного привода. Кроме того, конец плунжерного насоса для текучей среды может включать в себя всасывающую трубу для приема текучей среды при низком давлении и выпускную трубу для выпуска текучей среды при высоком давлении.

[0038] На фиг 2-4 показан один вариант осуществления прицепа 26 манифольда, который распределяет раствор низкого давления из смесителя 22 на множество насосов 30 гидроразрыва и собирает раствор высокого давления из насосов 30 гидроразрыва для подачи в ствол 16 скважины. Прицеп 26 манифольда может быть обеспечен манифольдом 38 низкого давления, сообщающийся по текучей среде со смесителем 22 и насосами 30 гидроразрыва, и манифольд 40 высокого давления, сообщающийся по текучей среде с насосами 30 гидроразрыва. Манифольд 38 низкого давления может сообщаться со смесителем 22 для получения раствора и с насосами 30 гидроразрыва для распределения раствора при низком давлении. Манифольд 40 высокого давления может сообщаться по текучей среде с насосами 30 гидроразрыва для получения раствора, при высоком давлении, и со стволом 16 скважины для распределения раствора в скважинную формацию, окружающую ствол 16 скважины.

[0039] Манифольд 38 низкого давления может быть обеспечен одной или более трубами 42, множеством соединений 44 для сообщения по текучей среде между трубами 42 и смесителем 22 или трубами 42 и насосами 30 гидроразрыва, станцией 45 смесителя для управления сообщением по текучей среде между манифольдом 38 низкого давления и смесителем 22 и одной или более станциями 46 низкого давления для управления сообщением по текучей среде между насосами 30 гидроразрыва и манифольдом 38 низкого давления. Как показано на фиг. 3, манифольд 38 низкого давления обеспечен четырьмя трубами 42-1-42-4, причем каждая из труб 42-1-42-4 сообщается по текучей среде с некоторыми из множества соединений 44 для получения раствора из смесителя 22 на станции 45 смесителя и для распределения раствора на указанные одну или более станции 46 низкого давления. Как показано на фиг. 4, станция 45 смесителя может быть расположена на первом конце 48 прицепа 26 манифольда и может быть обеспечена множеством соединений 44 для соединения смесителя 22 с манифольдом 38 низкого давления.

[0040] Станции 46 низкого давления, как показано в одном варианте осуществления на фиг. 1 и 3, могут быть расположены на второй и третьей противоположных сторонах 50 и 52, соответственно, таким образом, что, например, станции 46-1-46-5 низкого давления могут сообщаться по текучей среде с насосами 30-1-30-5, а станции 46-6-46-10 низкого давления могут сообщаться по текучей среде с насосами 30-6-30-10. Станции 46 низкого давления могут быть обеспечены некоторыми из множества соединений 44. Как показано на фиг. 2, например, каждая станция 46 низкого давления может быть обеспечена четырьмя соединениями 44-1-44-4. Каждое из соединений 44 может быть обеспечено клапаном 54 низкого давления таким образом, что манифольд 38 низкого давления имеет множество клапанов 54 низкого давления, при этом каждый клапан 54 низкого давления выполнен с возможностью управлять сообщением по текучей среде между одним из соединений 44 и одним из насосов 30 гидроразрыва. Как показано на фиг. 2, каждая станция 46 низкого давления может быть обеспечена четырьмя соединениями 44-1-44-4 и четырьмя клапанами 54-1-54-4 низкого давления, соответствующими одному из четырех соединений 44-1-44-4. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что станции 46 низкого давления могут иметь различные количества соединений, такие как одно или несколько соединений с одним насосом 30 гидроразрыва.

[0041] Манифольд 40 высокого давления может быть обеспечен одной или более трубами 56, множеством соединений 58 для сообщения по текучей среде между насосами 30 гидроразрыва и стволом 16 скважины, одной или более станциями 60 высокого давления для управления сообщением по текучей среде между насосами 30 гидроразрыва и манифольдом 40 высокого давления и станцией 62 ствола скважины для управления сообщением по текучей среде между манифольдом 40 высокого давления и стволом 16 скважины. Как показано на фиг. 3, в одном варианте осуществления манифольд 40 высокого давления может быть обеспечен двумя трубами 56-1 и 56-2, сообщающимися по текучей среде с некоторыми из множества соединений 58, для получения раствора из насосов 30 гидроразрыва на каждой станции 60 высокого давления и для распределения раствора высокого давления на станции 62 ствола скважины. Как показано на фиг. 2 и 3, станция 62 ствола скважины также может быть расположена на четвертом конце 63 прицепа 26 манифольда, противоположном первому концу 48, и может быть обеспечена некоторыми из множества соединений 58 для соединения манифольда 40 высокого давления со стволом 16 скважины.

[0042] Станции 60 высокого давления, как показано в одном варианте осуществления на фиг. 1 и 3, могут быть расположены на второй и третьей противоположных сторонах 50 и 52, соответственно, так что, например, станции 60-1-60-5 высокого давления могут сообщаться по текучей среде с насосами 30-1-30-5, а станции 60-6-60-10 высокого давления могут сообщаться по текучей среде с насосами 30-6-30-10. Станции 60 высокого давления могут быть обеспечены некоторыми из множества соединений 58. Как показано на фиг. 2, например, каждая станция 60 высокого давления может быть обеспечена одним соединением 58, при этом станция 62 ствола скважины может быть обеспечена четырьмя соединениями 58-11-58-14. Каждое из соединений 58 может быть обеспечено спускным клапаном 64 высокого давления и проходным клапаном 72, так что манифольд 40 высокого давления имеет множество спускных клапанов 64 высокого давления и множество проходных клапанов 72, причем каждый проходной клапан 72 выполнен с возможностью управления сообщением по текучей среде между одним из соединений 58 и одним из насосов 30 гидроразрыва или между одним из соединений 58 и стволом 16 скважины, при этом каждый спускной клапан 64 высокого давления выполнен с возможностью поддержания давления и при открывании спускать давление, имеющееся на соединении 58. Как показано на фиг. 2, каждая из станций 60-1-60-5 высокого давления обеспечена одним соединением 58-1-58-5, спускным клапаном 64-1-64-5 высокого давления и проходным клапаном 72-1-72-5, при этом станция 62 ствола скважины обеспечена четырьмя соединениями 58-11-58-14.

[0043] В одном варианте осуществления манифольд 38 низкого давления может быть предусмотрен в виде двух манифольдов 38 низкого давления, вместе с манифольдом 40 высокого давления. Эти два манифольда 38 низкого давления могут использоваться для операций по раздельным потокам, таких как описанные в патенте США 7,845,413, который включен сюда посредством ссылки.

[0044] Обращаясь теперь к фиг. 5, в одном варианте осуществления, на каждой станции 46 низкого давления, клапан 54 низкого давления может быть обеспечен датчиком 66 положения для детекции положения клапана 54 низкого давления и приводом 68, соединенным с датчиком 66 положения и выполненным с возможностью изменять положение клапана 54 низкого давления. Датчик 66 положения и привод 68 могут быть электрически соединены посредством проводного или беспроводного соединения с компьютерной системой 70, которая может быть расположена в компьютеризированной системе 25 управления, описанной ниже более подробно, или расположена на прицепе 26 манифольда. Компьютерная система 70 может побуждать датчик 66 положения обнаруживать положение клапана 54 низкого давления, либо в открытом, либо закрытом положении. Компьютерная система 70 может, на основании положения клапана 54 низкого давления, побуждать привод 68 перемещать клапан 54 низкого давления, например, для открывания или закрывания клапана 54 низкого давления. Датчик 66 положения может быть любым электрическим или механическим датчиком, обеспечивающим аналоговый или цифровой сигнал, который может быть интерпретирован компьютеризированной системой 70 для идентификации текущего положения клапана низкого давления. Привод 68 может быть любым двигателем, гидравлическим устройством, пневматическим устройством, электрическим устройством или другим подобным механическим или цифровым устройством, выполненным с возможностью получать ввод от компьютерной системы 70 и побуждать клапан 54 низкого давления перемещаться в соответствии с вводом компьютерной системы 70 или датчика 66 положения. Специалисту в данной области понятно, что каждая из станций 46 низкого давления может иметь несколько соединений 44 и клапанов 54 низкого давления, выполненных, как описано выше, с датчиками 66 положения и приводами 68. Станция 45 смесителя также может быть выполнена аналогично или так же, как описано выше, так что каждая станция 45 смесителя может быть обеспечена соединением, клапаном низкого давления и датчиками положения, а также приводами, соединенными с клапаном низкого давления.

[0045] Обращаясь теперь к фиг. 6, на каждой станции 60 высокого давления, манифольд 40 высокого давления может быть обеспечен проходным клапаном 72 для предотвращения или обеспечения передачи по текучей среде в манифольд 40 высокого давления, датчиком 74 положения для детекции положения проходного клапана 72, приводом 76, соединенным с датчиком 74 положения и выполненным с возможностью изменения положения проходного клапана 72. Манифольд 40 высокого давления может также быть обеспечен датчиком 78 положения, соединенным со спускным клапаном 64 высокого давления и приводом 80, соединенным со спускным клапаном 64 высокого давления и датчиком 78 положения. Привод 80 может быть выполнен с возможностью изменять положение спускного клапана 64 высокого давления. Датчики 74 и 78 положения и приводы 76 и 80 могут быть соединены, посредством проводного или беспроводного соединения, с компьютерной системой 70 для обеспечения возможности обнаруживать положения проходного клапана 72 и спускного клапана 64 высокого давления и манипулировать положениями проходного клапана 72 и спускного клапана 64 высокого давления. Датчики 74 и 78 положения могут быть реализованы тем же самым или сходным образом, что датчик 66 положения, описанный выше. Приводы 76 и 80 могут быть реализованы тем же самым или сходным образом, что привод 68, описанный выше. Специалисту в данной области понятно, что каждая из станций 60 высокого давления может иметь несколько соединений 58, спускных клапанов 64 высокого давления и проходных клапанов 72, реализованных как описано выше. Станция 62 ствола скважины также может быть реализована сходным образом или так же, как описано выше, так что каждая станция 62 ствола скважины может быть обеспечена соединением, первым клапаном, клапаном высокого давления и датчиками положения и приводами, соединенными с первым клапаном и клапаном высокого давления.

[0046] На фиг. 7 показан один вариант осуществления компьютерной системы 70, соединенной с прицепом 26 манифольда. Компьютерная система 70 может представлять собой компьютеризированную систему 25 управления или может иметься в компьютеризированной системе 25 управления и может содержать процессор 90, долговременный машиночитаемый носитель 92 и выполняемый процессором код 94, хранящийся на долговременном машиночитаемом носителе 92.

[0047] Процессор 90 может быть реализован в виде одного процессора или множества процессоров, работающих вместе или независимо друг от друга, чтобы выполнять выполняемый процессором код 94, описанный в данном документе. Варианты осуществления процессора 90 могут включать в себя цифровой сигнальный процессор (DSP), центральный процессор (CPU), микропроцессор, многоядерный процессор и их комбинации. Процессор 90 соединен с долговременным машиночитаемым носителем 92. Долговременный машиночитаемый носитель 92 может быть реализован как оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), флэш-память и т.п., и может быть выполнен в виде магнитного устройства, оптического устройства и т.п. Долговременный машиночитаемый носитель 92 может представлять собой один долговременный машиночитаемый носитель или множество долговременных машиночитаемых носителей, функционирующих логически вместе или независимо.

[0048] Процессор 90 соединен с и выполнен с возможностью коммуницировать с долговременным машиночитаемым носителем 92 через канал 96, который может быть, например, реализован как шина данных. Процессор 90 может быть выполнен с возможностью коммуницировать с устройством 98 ввода и устройством 100 вывода через каналы 102 и 104, соответственно. Каналы 102 и 104 могут быть реализованы сходным образом с каналом 96 или отлично от него. Например, каналы 102 и 104 могут иметь одинаковое или отличное количество проводов и могут или не могут включать в себя многоточечную топологию, топологию типа цепочка, или один или более переключаемых концентраторов. Каналы 96, 102 и 104 могут представлять собой последовательную топологию, параллельную топологию, топологию собственной разработки или их комбинацию. Процессор 90 дополнительно выполнен с возможностью взаимодействовать и/или коммуницировать с одной или более сетей 106, через коммуникационное устройство 108 и коммуникационную линию 110, например, путем обмена электронными, цифровыми и/или оптическими сигналами через коммуникационное устройство 108 с использованием сетевого протокола, такого как TCP/IP. Коммуникационное устройство 108 может представлять собой беспроводный модем, модем цифровой абонентской линии, кабельный модем, сетевой мост, коммутатор Ethernet, прямое проводное соединение или любые другие подходящие коммуникационные устройства, выполненные с возможностью коммуницировать между процессором 90 и сетью 106.

[0049] Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления, использующих более одного процессора 90, процессоры 90 могут быть расположены удаленно друг от друга, расположены в том же местоположении, или содержать унитарный многоядерный процессор (не показан). Процессор 90 выполнен с возможностью читать и/или выполнять выполняемый процессором код 94 и/или создавать, манипулировать, изменять и сохранять структуры компьютерных данных в долговременном машиночитаемом носителе 92.

[0050] Долговременный машиночитаемый носитель 92 хранит выполняемый процессором код 94 и может быть реализован как оперативное запоминающее устройство (RAM), жесткий диск, массив жестких дисков, твердотельный накопитель, флэш-память, карта памяти, постоянное запоминающее устройство на компакт-диске (CD-ROM), постоянное запоминающее устройство на цифровом видеодиске (DVD-ROM), Blu-Ray, дискета, оптический привод и их комбинация. Когда используется более чем один долговременный машиночитаемый носитель 92, один из долговременных машиночитаемых носителей 92 может быть расположен в том же самом физическом местоположении, что процессор 90, а другой один из долговременных машиночитаемых носителей 92 может быть расположен в местоположении, удаленном от процессора 90. Физическое местоположении долговременных машиночитаемых носителей 92 может быть изменено, при этом долговременный машиночитаемый носитель 92 может быть реализован в виде "облачной памяти", т.е. как долговременный машиночитаемый носитель 92, который частично или полностью основан на или доступен с использованием сети 106. В одном варианте осуществления долговременный машиночитаемый носитель 92 хранит базу данных, доступную посредством компьютерной системы 70.

[0051] Устройство 98 ввода передает данные в процессор 90 и может быть реализовано как клавиатура, мышь, сенсорный экран, камера, сотовый телефон, планшет, смартфон, карманный персональный компьютер (PDA), микрофон, сетевой адаптер, камера, сканер и их комбинации. Устройство 98 ввода может быть расположено в том же местоположении, что процессор 90, или может быть расположено удаленно, и/или частично или полностью на основе сети. Устройство 98 ввода коммуницирует с процессором 90 через канал 102.

[0052] Устройство 100 вывода передает информацию от процессора 90 к пользователю, так что информация может восприниматься пользователем. Например, устройство 100 вывода может быть реализовано как сервер, монитор компьютера, сотовый телефон, планшет, динамик, веб-сайт, PDA, факс, принтер, проектор, монитор ноутбука и их комбинация. Устройство 100 вывода коммуницирует с процессором 90 через канал 104.

[0053] Сеть 106 может обеспечивать двунаправленную передачу информации и/или данных между процессором 90, сетью 106 и прицепом 26 манифольда. Сеть 106 может взаимодействовать с процессором 90 различными способами, такими как оптические и/или электронные интерфейсы, и может использовать множество топологий сети и протоколов, таких как Ethernet, TCP/IP, каналы с прерывателем цепи, протокол передачи файлов, глобальные сети с коммутацией пакетов и их комбинации. Например, указанные одна или более сетей 106 могут быть реализованы как Интернет, локальная сеть (LAN), глобальная сеть (WAN), городская сеть, беспроводная сеть, сеть сотовой связи, сеть GSM, сеть CDMA, сеть 3G, сеть 4G, спутниковая сеть, радиосеть, оптическая сеть, кабельная сеть, телефонная сеть общего пользования, сеть Ethernet и их комбинации. Сеть 106 может использовать различные сетевые протоколы для обеспечения двунаправленного интерфейса и передачи данных и/или информации между процессором 90, сетью 106 и прицепом 26 манифольда. Коммуникации между процессором 90 и прицепом 26 манифольда, обеспеченные сетью 106, могут характеризовать коммуникации между процессором 90, датчиками 66, 74, и 78 положения и приводом 68, 76 и 80. Коммуникации между процессором 90 и прицепом 26 манифольда могут дополнительно обеспечиваться контроллером, который может взаимодействовать с датчиками 66, 74 и 78 положения и приводами 68, 76 и 80, а также компьютерной системой 70. В одном варианте осуществления контроллер может быть реализован как контроллер на прицепе 26 манифольда. В другом варианте осуществления контроллер может быть реализован как часть компьютерной системы 70 в компьютеризированной системе 25 управления. Контроллер может быть реализован как программируемый логический контроллер (PLC), программируемый контроллер автоматизации (PAC), блок распределенного управления (DCU) и может включать в себя интерфейсы ввода/вывода (I/O), такие как сигналы 4-20 мА, сигналы напряжения, частотные сигналы и импульсные сигналы, которые могут взаимодействовать с датчиками 66, 74, 78 положения и с приводами 68, 76 и 80.

[0054] В одном варианте осуществления процессор 90, долговременный машиночитаемый носитель 92, устройство 98 ввода, устройство 100 вывода и коммуникационное устройство 108 могут быть реализованы вместе как смартфон, PDA, устройство планшета, такое как iPad, нетбук, портативный компьютер, настольный компьютер или любое другое вычислительное устройство.

[0055] Долговременный машиночитаемый носитель 92 может хранить выполняемый процессором код 94, который может содержать программу 94-1 соединения. Долговременный машиночитаемый носитель 92 может также хранить другой выполняемый процессором код 94-2, например, операционную систему и прикладные программы, таких как, например, текстовой процессор или программа электронных таблиц. Выполняемый процессором код для программы 94-1 соединения и другой выполняемый процессором код 94-2 могут быть написаны на любом подходящем языке программирования, таком как, например, C ++, C # или Java.

[0056] На фиг. 8 и 9 показано схематическое представление одного из вариантов осуществления программы 94-1 соединения. Как показано на фиг. 8, как описывается со ссылкой на программу 94-1 соединения, прицеп 120 манифольда обеспечен манифольдом 122 низкого давления и манифольдом высокого давления 204. Первый клапан 126-1 низкого давления и второй клапан 126-2 низкого давления соединены с манифольдом 202 низкого давления. Первый клапан 128-1 высокого давления и второй клапан 128-2 высокого давления соединены с манифольдом 204 высокого давления. Первый и второй клапаны 126-1 и 126-2 низкого давления и первый и второй клапаны 128-1 и 128-2 высокого давления могут сообщаться по текучей среде с первым насосом 130-1 и вторым насосом 130-2. Прицеп 120 манифольда может быть реализован аналогично прицепу 26 манифольда, как описано выше. Первый насос 130-1 и второй насос 130-2 могут быть реализованы аналогично насосам 30 гидроразрыва. Хотя показан как обеспеченный первым и вторым клапаном 126-1 и 126-2 низкого давления и первым и вторым клапаном 128-1 и 128-2 высокого давления, прицеп 120 манифольда может быть обеспечен множеством клапанов 126 низкого давления, представляющих любое количество клапанов 126 низкого давления, и множеством клапанов 128 высокого давления, представляющих любое количество клапанов 128 высокого давления. Первый и второй насосы 130-1 и 130-2 могут быть множеством насосов 130, представляющих любое количество насосов 130.

[0057] Как показано на фиг. 9, процессор 90 компьютерной системы 70 может выполнять выполняемый процессором код для программы 94-1 соединения в блоке 132. Программа 94-1 соединения может побуждать процессор 90 получать идентификационные данные 134, характеризующие первый клапан 126-1 низкого давления, и идентификационные данные 136, характеризующие второй клапан 126-2 низкого давления, соединенный с манифольдом 122 низкого давления прицепа 120 манифольда, в блоке 138. Идентификационные данные 134 и 136 могут представлять собой любую информацию для однозначной идентификации первого клапана 126-1 низкого давления и второго клапана 126-2 низкого давления, такую как IP-адреса, серийные номера или любая другая информация. Программа 94-1 соединения может побуждать процессор 90 получать идентификационные данные 140, характеризующие первый клапан 128-1 высокого давления, и идентификационные данные 142, характеризующие второй клапан 128-2 высокого давления, в блоке 144. Идентификационные данные 140 и 142 могут представлять собой любую информацию для однозначной идентификации первого клапана 128-1 высокого давления и второго клапана 128-2 высокого давления, такую как IP-адреса, серийные номера или любую другую информацию. Программа 94-1 соединения может также побуждать процессор 90 получать идентификационные данные 146, характеризующие первый насос 130-1, в блоке 148.

[0058] После получения идентификационных данных 134, 136, 140, 142 и 146, программа 94-1 соединения может побуждать процессор 90 определять первое соединение 150-1 для текучей среды между первым клапаном 126-1 низкого давления и выбранным насосом 130 из множества насосов 130, как показано на фиг. 8, при этом выбранный насос является первым насосом 130-1, в блоке 152. Программа 94-1 соединения может также побуждать процессор 90 определять второе соединение 150-2 для текучей среды между выбранным насосом 130 и выбранным клапаном 128 высокого давления, выбранным из первого и второго клапанов 128-1 и 128-2 высокого давления, как показано на фиг. 8, при этом выбранный клапан высокого давления является первым клапаном 128-1 высокого давления, также в блоке 152.

[0059] После определения первого соединения 150-1 для текучей среды и второго соединения 150-2 для текучей среды, программа 94-1 соединения может побуждать процессор 90 заполнять долговременный машиночитаемый носитель 92 первой ассоциацией 154-1, характеризующей первое соединение 150-1 для текучей среды, и второй ассоциацией 154-2, характеризующей второе соединение 150-2 для текучей среды, в блоке 156. Хотя представлены как первая и вторая ассоциации 154-1 и 154-2, процессор 90 может заполнять долговременный машиночитаемый носитель 92 одной ассоциацией 154, характеризующей первое соединение 150-1 для текучей среды и второе соединение 150-2 для текучей среды.

[0060] Первая ассоциация 154-1 и вторая ассоциации 154-2 могут создаваться рядом способов, как описано ниже. Как показано на фиг. 10, в одном варианте осуществления, ассоциации 154, такие как первая ассоциация 154-1, определяются путем передачи сигналов через первое соединение 150-1 для текучей среды между первым приемопередатчиком 158, расположенным на первом клапане 126-1 низкого давления, и вторым приемопередатчиком 160, расположенным на первом насосе 130-1. Как показано на фиг. 10, первое соединение 150-1 для текучей среды, например, может быть сформировано с помощью шланга 162, который может называться в данной области техники трубой. Сигналы, используемые для формирования первой ассоциации 154-1 и второй ассоциации 154-2, например, могут проходить через текучую среду гидроразрыва, шланг 162 или проводное соединение, проходящее на шланге 162 или через шланг 162. Программа 94-1 соединения может побуждать процессор 90 определять первое соединение 150-1 для текучей среды, и, таким образом, первую ассоциацию 154-1, путем обеспечения возможности обмена первым и вторым приемопередатчиками 158 и 160 идентификационными данными 134 и 146. Это может быть достигнуто, например, путем передачи импульсных или идентификационных данных 134 первого клапана 126-1 низкого давления от первого приемопередатчика 158 во второй приемопередатчик 160. Идентификационные данные 134 могут быть сохранены в запоминающем устройстве или другом подходящем устройстве в первом приемопередатчике 158 или быть доступными для него. Идентификационные данные 146 могут быть сохранены в запоминающем устройстве или другом подходящем устройстве во втором приемопередатчике 160 или быть доступными для него.

[0061] Первый и второй приемопередатчики 158 и 160 выполнены с возможностью коммуницировать через любую подходящую среду, такую как электрические сигналы, оптические сигналы, сигналы давления или акустические сигналы. В любом случае, когда ассоциация сформирована, либо первый приемопередатчик 158, либо второй приемопередатчик 160 передает сигнал в процессор 90 для сохранения ассоциации в долговременном машиночитаемом носителе.

[0062] Обращаясь теперь к фиг. 11, в другом варианте осуществления насосная система 10 включает в себя одно или более устройств 170 считывания, которые используются для формирования первой ассоциации 154-1 и второй ассоциации 154-2. В этом примере идентификационные данные 134 первого клапана 126-1 низкого давления и идентификационные данные 146 первого насоса 130-1 могут быть представлены уникальными символами 168, такими как штрих-коды или другими графическими символами, которые видны устройствам 170 считывания или могут быть считаны ими. Шланг 162 имеет первый конец 172 и второй конец 174. Первые идентификационные данные 176 применяются к шлангу 162 смежно с первым концом 172, при этом вторые идентификационные данные 178 применяются к шлангу 162 смежно со вторым концом 174. Устройство 170 считывания, которое, например, может представлять собой камеру, сканер штрих-кода, сканер радиочастотной идентификации (RFID) или сканер оптического распознавания символов, может иметь компьютерную программу, предлагающую пользователю собрать данные изображения, радиочастотные данные или другие подходящие данные идентификационных данных 134 и первых идентификационных данных 176 для формирования ассоциации первого клапана 126-1 низкого давления и первого конца 172 шланга 162; идентификационных данных 146 и вторых идентификационных данных 178 для формирования ассоциации первого насоса 130-1 со вторым концом 174 шланга 162. Затем устройство 170 считывания может использовать эту информацию для формирования первой ассоциации 154-1.

[0063] Обращаясь теперь к фиг. 12, в другом варианте осуществления первое соединение 150-1 для текучей среды может быть определено с помощью индуктивной связи между проводом и датчиком. В этом варианте осуществления насосная система 10 может включать в себя контроллер 180, соединенный с первым клапаном 126-1 низкого давления или вблизи него, при этом схема 182 может быть соединена с первым насосом 130-1. После установления первого соединения 150-1 для текучей среды контроллер 180 и схема 182 могут быть соединены посредством проводного соединения 184 таким образом, что проводное соединение 184 индуктивно соединяет контроллер 180 и схему 182 таким образом, что изменение протекания тока через проводное соединение 184 может побуждать приложение к контроллеру 180 напряжения. Контроллер 180 может передавать идентификационные данные 134 для первого клапана 126-1 низкого давления и идентификационные данные 146 для первого насоса 130-1 в процессор 90, что, таким образом, обеспечивает возможность определения процессором 90 первого соединения 150-1 для текучей среды и первой ассоциации 154-1.

[0064] Обращаясь теперь к фиг. 13, в одном варианте осуществления второе соединение 150-2 для текучей среды может быть определено путем передачи импульсов давления через шланг 162. В этом варианте осуществления процессор 90 может получать идентификационные данные 146 первого насоса 130-1 и побуждать первый насос 130-1 генерировать импульс 192 давления на выходе 194 насоса, соединенном со шлангом 162. Импульс 192 давления может быть генерирован путем запуска первого насоса 130-1 на заданное число оборотов. Первый насос 130-1, генерирующий импульс 192 давления, может обеспечивать нахождение импульса 192 давления в пределах порога безопасности первого клапана 128-1 высокого давления и обеспечивать возможность остановки трансмиссии первого насоса 130-1 до того, как давление на выходе 194 насоса превысит порог безопасности первого клапана 128-1 высокого давления. Импульс 192 давления может быть обнаружен датчиком 196, установленным на первом клапане 128-1 высокого давления, что приводит к передаче датчиком идентификационных данных 140 первого клапана 128-1 высокого давления в процессор 90 с обеспечением, таким образом, возможности определения процессором 90 второго соединения 150-2 для текучей среды и второй ассоциации 154-2.

[0065] На фиг. 14 и 15 показано схематическое представление одного варианта осуществления программы 94-1 соединения. Как показано на фиг. 15, как описывается со ссылкой на программу 94-1 соединения, прицеп 200 манифольда, который выполнен аналогично прицепу 26 манифольда, обеспечен манифольдом 202 низкого давления и манифольдом 204 высокого давления. Манифольд 202 низкого давления обеспечен множеством клапанов 206 низкого давления, включая первый клапан 206-1 низкого давления, второй клапан 206-2 низкого давления, третий клапан 206-3 низкого давления и четвертый клапан 206-4 низкого давления. Манифольд 204 высокого давления обеспечен множеством клапанов 208-1-208-3 высокого давления, включая первый клапан 208-1 высокого давления, второй клапан 208-2 высокого давления и третий клапан 208-3 высокого давления.

[0066] На фиг. 15 также показано множество насосов 210 гидроразрыва, включая первый насос 210-1 гидроразрыва и второй насос 210-2 гидроразрыва. Первый насос 210-1 гидроразрыва обеспечен первым датчиком 212 давления, вторым датчиком 214 давления, первым портом 216 и вторым портом 218, при этом первый датчик 212 давления обнаруживает изменения давления на первом порте 216 или вблизи него, а второй датчик 214 давления обнаруживает изменения давления на втором порте 218 или вблизи него. Второй насос 210-2 гидроразрыва обеспечен первым датчиком 220 давления, вторым датчиком 222 давления, первым портом 224 и вторым портом 226, при этом первый датчик 220 давления обнаруживает изменения давления на первом порте 224 или вблизи него, а второй датчик 222 давления обнаруживает изменения давления на втором порте 226 или вблизи него. Первый и второй насосы 210-1 и 210-2 гидроразрыва и первые датчики 212 и 220 давления сообщаются по текучей среде с первым и вторым клапанами 206-1 и 206-4 низкого давления через первые порты 216 и 224, соответственно. Первый и второй насосы 210-1 и 210-2 гидроразрыва и вторые датчики 214 и 222 давления сообщаются по текучей среде с первым и вторым клапанами 208-1 и 208-3 высокого давления через вторые порты 218 и 226, соответственно. В одном варианте осуществления первый датчик 212 давления и второй датчик 214 давления для первого насоса 210-1 гидроразрыва может быть одним датчиком давления. В одном варианте осуществления первый датчик 212 давления может представлять собой датчик низкого давления, измеряющий в диапазоне от 0 до 150 фунтов на квадратный дюйм, а второй датчик 214 давления может представлять собой датчик высокого давления, измеряющий в диапазоне от 0 до 20000 фунтов на квадратный дюйм. В этом варианте осуществления датчик низкого давления может использоваться для соединения спускных клапанов 64 высокого давления, насоса 210 гидроразрыва и клапанов 126 низкого давления, поскольку датчик низкого давления имеет большее разрешение.

[0067] Как обсуждается более подробно ниже, программа 94-1 соединения может содержать автоматизированный процесс для определения соединений для текучей среды между любым из множества клапанов 206 низкого давления с любым из множества насосов 210 гидроразрыва и любым из множества клапанов 208 высокого давления. Хотя на фиг. 15 показан как обеспеченный двенадцатью клапанами 206-1-206-12 низкого давления и тремя клапанами 208-1-208-3 высокого давления, специалисту в данной области техники понятно, что прицеп 200 манифольда может быть обеспечен большим или меньшим количеством клапанов 206 низкого давления и клапанов 208 высокого давления. Аналогично, хотя изображено с соединениями для текучей среды с двумя насосами 210-1 и 210-2 гидроразрыва, должно быть понятно, что может иметься любое количество насосов 210 гидроразрыва таким образом, что каждый из множества клапанов 206 низкого давления может быть соединен с отдельным насосом 210 гидроразрыва и соответствовать одному из клапанов 208 высокого давления таким образом, что клапан 206 низкого давления, насос 210 гидроразрыва и клапан 208 высокого давления формируют одно соединение для текучей среды. Например, первый клапан 206-1 низкого давления соединен с первым насосом 210-1 гидроразрыва через первое соединение 260-1 для текучей среды, при этом первый насос 210-1 гидроразрыва соединен с первым клапаном 208-1 высокого давления, соответствуя, таким образом, первому клапану 206-1 низкого давления.

[0068] Обращаясь теперь к фиг. 15, в одном варианте осуществления процессор 90 компьютерной системы 70 может выполнять выполняемый процессором код для программы 94-1 соединения в блоке 250. В одном варианте осуществления в блоке 252 процессор 90 также может определять, сообщаются ли по текучей среде первый клапан 206-1 низкого давления и множество клапанов 208 высокого давления с множеством насосов 210, таким образом, что каждый из множества клапанов 206 низкого давления и множества клапанов 208 высокого давления соединены с одним из насосов 210 гидроразрыва. В этом варианте осуществления любой из клапанов 206 низкого давления или клапанов 208 высокого давления без соединения с одним из множества насосов 210 гидроразрыва больше не может использоваться процессором 90 в течение работы программы 94-1 соединения. Кроме того, если первый клапан 206-1 низкого давления не сообщается по текучей среде с одним из множества насосов 210 гидроразрыва, то процессор 90 может перезапустить программу 94-1 соединения, начиная с последующего клапана низкого давления из множества клапанов 206 низкого давления. В случае, когда один из множества насосов 210 гидроразрыва, о котором известно, что он присутствует, автоматически не спаривается успешно, оператор может иметь возможность вручную спаривать насос 210 гидроразрыва, не спаренный автоматически, с клапаном 206 низкого давления и с одним или более клапанов 208 высокого давления с помощью пользовательского интерфейса в компьютерной системе 70.

[0069] Процессор 90, в одном варианте осуществления, может определять, сообщается ли по текучей среде каждый из клапанов 206 низкого давления со множеством насосов 210 гидроразрыва с использованием датчика 253 с возможностью пружинного возврата, который, как показано, соединен с четвертым клапаном 206-4 низкого давления на фиг. 15. Датчик 253 может быть установлен на каждом соединении клапана 206 низкого давления. Датчик 253 может предотвращать соединение шланга, который может использоваться для соединения одного из клапанов 206 низкого давления с одним из насосов 210 гидроразрыва, посредством силы тяжести, упругого действия или другого механизма. Размещение датчика 253 может потребовать перемещение датчика 253 для установки шланга с генерированием, таким образом, сигнала в компьютерную систему 70, характеризующего соединение шланга с клапаном 206 низкого давления. Когда шланг удален, датчик 253 может вернуться в его естественное положение и прервать сигнал, характеризующий то, что никакой шланг не соединен. Сигнал может, таким образом, характеризовать безотказность, так что если датчик 253 выходит из строя, то клапан 206 низкого давления характеризуется компьютерной системе 70 как не имеющий соединения со шлангом.

[0070] В другом варианте осуществления датчик 253 может быть заменен установкой крышек (не показаны) на неиспользуемых клапанах 206 низкого давления, при этом крышки могут предотвращать непреднамеренный выпуск текучей среды и использоваться для идентификации, соединен ли шланг. Если клапан 206 низкого давления с установленной крышкой открыт, то никакое увеличение давления не может быть обнаружено на множестве насосов 210 гидроразрыва, что позволяет пользователю идентифицировать клапан 206 низкого давления с крышкой как несоединенный со шлангом или насосом 210 гидроразрыва.

[0071] Программа 94-1 соединения может побуждать процессор 90 определять положение первого клапана 206-1 низкого давления и множества клапанов 208 высокого давления в блоке 254. В одном варианте осуществления процессор 90 также определяет положение множества проходных клапанов 72. Положение может характеризовать, открыты, закрыты или же находятся в промежуточном положении между открытым и закрытым положениями первый клапан 206-1 низкого давления и множество клапанов 208 высокого давления. Процессор 90 может определять положение первого клапана 206-1 низкого давления и множества клапанов 208 высокого давления с использованием датчиков 66 и 78 положения, соответственно, соединенных с первым клапаном 206-1 низкого давления и множеством клапанов 208 высокого давления, как описано выше. В блоке 254, если процессор 90 определяет, что первый клапан 206-1 низкого давления или один или более из множества клапанов 208 высокого давления открыты или в промежуточном положении, то процессор 90 может побуждать приводы 68 и 80, соответственно соединенные с первым клапаном 206-1 низкого давления или множеством клапанов 208 высокого давления, закрывать соответствующие клапаны, с которыми соединены приводы 68 и 80.

[0072] После определения положения первого клапана 206-1 низкого давления и клапанов 208 высокого давления процессор 90 может повышать давление в манифольде 202 низкого давления прицепа 200 манифольда в блоке 256. Процессор 90 может повышать давление в манифольде 202 низкого давления путем открытия одного или более соединений между манифольдом 202 низкого давления и смесителем 22, таких как, например, соединения 44 станции 45 смесителя, рассмотренные выше со ссылкой на фиг. 2-4. Открывание одного или более соединений между манифольдом 202 низкого давления и смесителем 22 может позволить давлению из смесителя 22 повысить давление в трубах 228-1 и 228-2, как показано на фиг. 15, без запуска множества насосов 210. В одном варианте осуществления указанные одно или более соединений, открытых для повышения давления в манифольде 202 низкого давления, могут быть закрыты после того, как в манифольде 202 низкого давления было повышено давление.

[0073] В блоке 258 программа 94-1 соединения может побуждать процессор 90 запускать привод 68, соединенный с первым клапаном 206-1 низкого давления, для открывания клапана 206-1 низкого давления. Специалисту в данной области понятно, что программа 94-1 соединения может выбирать любой из множества клапанов 206-1 низкого давления в качестве открываемого первого клапана низкого давления. Открывание первого клапана 206-1 низкого давления может обеспечивать повышение давления в первом соединении 260-1 для текучей среды. Процессор 90 может получать сигнал 259 от первого датчика 212 давления первого насоса 210-1, характеризующий увеличение давления на первом насосе 210-1 и первом соединении 260-1 для текучей среды с первым клапаном 206-1 низкого давления. Процессор 90 может затем закрыть первый клапан 206-1 низкого давления путем запуска привода 68, соединенного с первым клапаном 206-1 низкого давления, что, таким образом, удерживает давление между клапаном 206-1 низкого давления и первым насосом 210-1 в первом соединении 260-1 для текучей среды, в блоке 262.

[0074] Процессор 90 может затем сформировать и сохранить информацию, характеризующую ассоциацию 263 между первым клапаном 206-1 низкого давления и первым насосом 210-1, в блоке 264, в одном или более долговременных машиночитаемых носителях 92. Например, процессор 90 может сохранить ассоциацию 263 первого клапана 206-1 низкого давления и первого насоса 210-1 в структуре 265 данных, такой как база данных ассоциаций, крупноформатная таблица или любое другое подходящее хранилище данных таким образом, что ассоциация может быть просмотрена, редактирована, модифицирована или отозвана пользователем и таким образом, что пользователь может надежно идентифицировать ассоциацию первого клапана 206-1 низкого давления и первого насоса 210-1.

[0075] Процессор 90 может затем выборочно открывать и закрывать, по отдельности, множество клапанов 208 высокого давления в блоке 266. Процессор 90 может также обнаруживать уменьшение давления на первом насосе 210-1 посредством сигнала 267 от второго датчика 214 давления для выбранного клапана 208 высокого давления в блоке 268. Как показано на фиг. 14, например, процессор 90 может открывать первый клапан 208-1 высокого давления и обнаруживать уменьшение давления на первом насосе 210-1. Выбранный клапан 208 высокого давления может представлять собой любой из множества клапанов 208 высокого давления, который соединен с насосом 210, который был определен как имеющий соединение для текучей среды с первым клапаном 206-1 низкого давления в блоке 258.

[0076] После того, как процессор 90 обнаруживал уменьшение давления посредством сигнала 267, переданного вторым датчиком 214 давления, процессор 90 может сформировать ассоциацию 269 между выбранным клапаном 208 высокого давления и первым насосом 210-1 в блоке 270. В одном варианте осуществления процессор 90 может ассоциировать первый клапан 208-1 высокого давления с первым насосом 210-1 путем сохранения ассоциации 269 в одном или более долговременных машиночитаемых носителях 92. Например, процессор 90 может сохранить ассоциацию первого клапана 208-1 высокого давления и первого насоса 210-1 в структуре 265 данных таким образом, что пользователь может надежно идентифицировать ассоциацию первого клапана 208-1 высокого давления и первого насоса 210-1 вместе в той же структуре 265 данных в качестве ассоциации первого клапана 206-1 низкого давления и первого насоса 210-1. В одном варианте осуществления процессор 90 может дополнительно сформировать ассоциацию 272 между первым клапаном 206-1 низкого давления, первым насосом 210-1 и первым клапаном 208-1 высокого давления аналогично ассоциациям 263 и 269 таким образом, что могут быть идентифицированы первое соединение 260-1 для текучей среды и второе соединение 260-2 для текучей среды между первым клапаном 206-1 низкого давления и первым клапаном 208-1 высокого давления.

[0077] После того, как процессор 90 сформировал ассоциации 263 и 269 для первого клапана 206-1 низкого давления, первого насоса 210-1 и первого клапана 208-1 высокого давления, этот процесс может быть повторен с использованием любой подходящей заранее заданной или случайной комбинации для выборочного открывания и закрывания каждого из множества клапанов 206 низкого давления, по отдельности, с обнаружением увеличения давления на выбранном насосе из множества насосов 210, которое соответствует открыванию выбранного клапана 208 низкого давления, и с ассоциированием выбранного клапана 208 низкого давления с выбранным насосом 210. Процессор 90 также может повторить процесс для выборочного открывания и закрывания, по отдельности, множества клапанов 208 высокого давления с обнаружением уменьшения давления на выбранном насосе 210, которое соответствует открыванию выбранного клапана 208 высокого давления, и с ассоциированием выбранного клапана 208 высокого давления с выбранным насосом 210. Процессор 90 может повторять этот процесс, пока каждый из множества клапанов 206 низкого давления не будет ассоциирован с одним из множества насосов 210 и пока каждый из множества клапанов 208 высокого давления не будет ассоциирован с одним из множества насосов 210.

[0078] Хотя выше подробно описаны несколько вариантов осуществления настоящего раскрытия, специалисты в данной области техники легко поймут, что возможны многие модификации без существенного отхода от идеи настоящего раскрытия. Соответственно предполагается, что такие модификации включены в объем настоящего раскрытия, как определено в формуле изобретения.

Раскрыты прицеп манифольда и система соединения. Система соединения имеет долговременный машиночитаемый носитель, хранящий выполняемый процессором код. Выполняемый процессором код побуждает процессор получать идентификационные данные, характеризующие первый клапан низкого давления и второй клапан низкого давления, соединенные с манифольдом низкого давления прицепа манифольда; получать идентификационные данные, характеризующие первый клапан высокого давления и второй клапан высокого давления, соединенные с манифольдом высокого давления прицепа манифольда; и получать идентификационные данные, характеризующие множество насосов. Процессор определяет первую ассоциацию, характеризующую первое соединение для текучей среды между первым клапаном низкого давления и выбранным насосом, и вторую ассоциацию, характеризующую второе соединение для текучей среды между указанным выбранным насосом и выбранным клапаном высокого давления. Процессор заполняет долговременный машиночитаемый носитель информацией, характеризующей первую и вторую ассоциацию. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Машиночитаемый носитель, хранящий выполняемый процессором код, который при выполнении одним или более процессором побуждает указанные один или более процессоров:

получать идентификационные данные, характеризующие первый клапан низкого давления и второй клапан низкого давления, причем первый и второй клапаны низкого давления соединены с манифольдом низкого давления прицепа манифольда;

получать идентификационные данные, характеризующие первый клапан высокого давления на первой станции высокого давления и второй клапан высокого давления на второй станции высокого давления, при этом первый и второй клапаны высокого давления соединены с манифольдом высокого давления прицепа манифольда;

получать идентификационные данные, характеризующие множество насосов;

определять первую ассоциацию, характеризующую первое соединение для текучей среды между первым клапаном низкого давления и выбранным насосом из множества насосов, и вторую ассоциацию, характеризующую второе соединение для текучей среды между указанным выбранным насосом и выбранным клапаном высокого давления, выбранным из первого и второго клапанов высокого давления; и

заполнять долговременный машиночитаемый носитель

информацией, характеризующей первую ассоциацию и вторую ассоциацию, причем машиночитаемый носитель заполнен выполняемым процессором кодом, побуждающим указанные один или более процессоров:

повышать давление в манифольде низкого давления;

открывать выбранный клапан низкого давления из первого и второго клапанов низкого давления;

обнаруживать увеличение давления на насосе посредством первого датчика давления;

закрывать указанный выбранный клапан низкого давления с поддержанием давления между указанным выбранным клапаном низкого давления и насосом;

ассоциировать указанный выбранный клапан низкого давления с

насосом и сохранять информацию, характеризующую первую ассоциацию, в долговременном машиночитаемом носителе;

выборочно открывать и закрывать, по отдельности, первый и второй клапаны высокого давления;

обнаруживать уменьшение давления на насосе посредством второго датчика давления для выбранного клапана высокого давления из первого и второго клапанов высокого давления; и

ассоциировать указанный выбранный клапан высокого давления с насосом и сохранять информацию, характеризующую вторую ассоциацию, в долговременном машиночитаемом носителе.

2. Машиночитаемый носитель по п. 1, причем выполняемый процессором код дополнительно побуждает процессор закрывать первый клапан низкого давления, второй клапан низкого давления, первый клапан высокого давления и второй клапан высокого давления, при этом первый и второй клапаны низкого давления соединены с манифольдом низкого давления, причем первый клапан высокого давления на первой станции высокого давления и второй клапан высокого давления соединены с манифольдом высокого давления, при этом манифольд низкого давления и манифольд высокого давления сообщаются по текучей среде с насосом из множества насосов.

3. Машиночитаемый носитель по п. 1, причем выполняемый процессором код побуждает смеситель повышать давление в манифольде низкого давления без запуска множества насосов.

4. Машиночитаемый носитель по п. 1, причем выполняемый процессором код дополнительно побуждает указанные один или более процессоров ассоциировать первый клапан низкого давления с насосом и указанным выбранным клапаном высокого давления.

5. Машиночитаемый носитель по п. 1, которые дополнительно содержат ассоциирование второго клапана низкого давления со вторым насосом и вторым клапаном высокого давления.

6. Способ связывания клапана низкого давления и клапана высокого давления в прицепе манифольда с насосом, содержащий:

повышение давления в манифольде низкого давления прицепа манифольда, причем манифольд низкого давления имеет первый клапан низкого давления и второй клапан низкого давления;

открывание выбранного клапана низкого давления из первого и второго клапанов низкого давления;

обнаружение увеличения давления на выбранном насосе посредством первого датчика давления, которое характеризует сообщение по текучей среде между указанным выбранным клапаном низкого давления и указанным выбранным насосом;

закрывание указанного выбранного клапана низкого давления для поддержания давления между указанным выбранным клапаном низкого давления и указанным выбранным насосом;

ассоциацию указанного выбранного клапана низкого давления с указанным выбранным насосом и сохранение информации, характеризующей ассоциацию указанного выбранного клапана низкого давления и указанного выбранного насоса, в долговременном машиночитаемом носителе;

выборочное открывание и закрывание, по отдельности, первого клапана высокого давления на первой станции высокого давления и второго клапана высокого давления на второй станции высокого давления, причем первый и второй клапаны высокого давления сообщаются по текучей среде с манифольдом высокого давления на прицепе манифольда;

обнаружение уменьшения давления на указанном выбранном насосе посредством второго датчика давления, которое характеризует сообщение по текучей среде между выбранным клапаном высокого давления из первого и второго клапанов высокого давления и указанным выбранным насосом; и

ассоциирование указанного выбранного клапана высокого давления с указанным выбранным насосом и сохранение информации, характеризующей ассоциацию указанного выбранного клапана высокого давления и указанного выбранного насоса, в долговременном машиночитаемом носителе.

7. Способ по п. 6, дополнительно содержащий изначальное закрывание первого клапана низкого давления, второго клапана низкого давления, первого клапана высокого давления на первой станции высокого давления и второго клапана высокого давления на второй станции высокого давления.

8. Способ по п. 6, причем в манифольде низкого давления

повышают давление при помощи смесителя без запуска указанного выбранного насоса.

9. Способ по п. 6, дополнительно содержащий ассоциирование первого клапана низкого давления с указанным выбранным насосом и указанным выбранным клапаном высокого давления.

10. Способ по п. 6, дополнительно содержащий ассоциирование второго клапана низкого давления со вторым выбранным насосом и вторым выбранным клапаном высокого давления.

11. Прицеп манифольда, содержащий:

манифольд низкого давления, имеющий первый клапан низкого давления и второй клапан низкого давления;

манифольд высокого давления, имеющий первый клапан высокого давления на первой станции высокого давления и второй клапан высокого давления на второй станции высокого давления;

множество приводов, причем первый привод из множества приводов соединен с первым клапаном низкого давления, второй привод из множества приводов соединен со вторым клапаном низкого давления, третий привод из множества приводов соединен с первым клапаном высокого давления и четвертый привод из множества приводов соединен со вторым клапаном высокого давления; и

компьютерную систему, имеющую процессор и выполняемый процессором код, который побуждает процессор передавать сигналы в первый, второй, третий и четвертый приводы для выборочного открывания и закрывания первого и второго клапанов низкого давления и первого и второго клапанов высокого давления,

причем выполняемый процессором код дополнительно побуждает процессор:

повышать давление в манифольде низкого давления;

открывать выбранный клапан низкого давления из первого и второго клапанов низкого давления;

обнаруживать увеличение давления на первом насосе из множества насосов, посредством первого датчика давления, которое соответствует открыванию указанного выбранного клапана низкого давления, и закрывать указанный клапан низкого давления с поддержанием давления между указанным выбранным клапаном низкого давления и первым насосом;

ассоциировать указанный выбранный клапан низкого давления с первым насосом в одном или более долговременных машиночитаемых носителях и сохранять информацию, характеризующую ассоциацию указанного выбранного клапана низкого давления и первого насоса, в долговременном машиночитаемом носителе;

выборочно открывать и закрывать, по отдельности, первый клапан высокого давления на первой станции высокого давления и второй клапан высокого давления на второй станции высокого давления;

обнаруживать уменьшение давления на первом насосе посредством второго датчика давления, которое соответствует открыванию выбранного клапана высокого давления из первого и второго клапанов высокого давления; и

ассоциировать указанный выбранный клапан высокого давления с первым насосом в долговременном машиночитаемом носителе и сохранять информацию, характеризующую ассоциацию указанного выбранного клапана высокого давления и первого насоса, в долговременном машиночитаемом носителе.

12. Прицеп манифольда по п. 11, дополнительно содержащий множество датчиков, причем первый датчик соединен с первым клапаном низкого давления, второй датчик соединен со вторым клапаном низкого давления, третий датчик соединен с первым клапаном высокого давления и четвертый датчик соединен со вторым клапаном высокого давления.

13. Прицеп манифольда по п. 12, в котором выполняемый процессором код дополнительно побуждает процессор получать сигналы от первого, второго, третьего и четвертого датчиков для определения, являются ли первый и второй клапаны низкого давления и первый и второй клапаны высокого давления открытыми или закрытыми.

14. Прицеп манифольда по п. 13, в котором выполняемый процессором код дополнительно побуждает процессор изначально побуждать первый, второй, третий и четвертый приводы закрывать первый и второй клапаны низкого давления и первый и второй клапаны высокого давления.

15. Прицеп манифольда по п. 11, в котором выполняемый процессором код дополнительно побуждает процессор повторять процесс для второго клапана низкого давления, с ассоциированием второго клапана низкого давления со вторым насосом из множества насосов и с ассоциированием второго выбранного клапана высокого давления из первого и второго клапанов высокого давления со вторым насосом.