УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКИМ УСТРОЙСТВОМ И СИСТЕМА ДЛЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА Российский патент 2024 года по МПК E21B43/26 F04D13/02 

Настоящая заявка претендует на приоритет китайской патентной заявки № 202110426356.1, поданной 20 апреля 2021 года, раскрытие которой включено в настоящую заявку посредством ссылки во всей своей полноте как часть настоящей заявки.

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройству для гидроразрыва пласта, способу управления устройством для гидроразрыва пласта и системе для гидроразрыва пласта.

Уровень техники

В области добычи нефти и газа технология гидроразрыва пласта представляет собой способ, позволяющий создавать трещины в нефтяных и газовых резервуарах с помощью находящейся под высоким давлением жидкости для гидроразрыва пласта. Технология гидроразрыва пласта может улучшать условия текучести нефти и газа под землей, вызывая трещины в нефтяных и газовых резервуарах, что может увеличить производительность нефтяных скважин. Поэтому она широко используется при традиционной и нетрадиционной добыче нефти и газа, разработке морских и береговых нефтегазовых ресурсов.

Плунжерный насос – это устройство, которое использует возвратно-поступательное движение плунжера в цилиндре для повышения давления жидкости. Плунжерный насос обладает такими преимуществами, как высокое номинальное давление, компактная конструкция и высокая производительность, поэтому он используется в технологии гидроразрыва пласта.

В документе CN 109578459 A описано устройство для гидроразрыва пласта, которое содержит муфту, двигатель, головку насоса в сборе, электрический блок, блок управления и датчик вибрации. Двигатель представляет собой двигатель с двумя концами вала, при этом каждый конец двигателя соединен с соединительной частью муфты, предназначенной для двигателя, причем соединительная часть муфты, предназначенная для насоса, соединена с головкой насоса в сборе. Муфта устройства для гидроразрыва пласта содержит соединительную часть для насоса, передаточную часть и соединительную часть для двигателя, причем соединительная часть для насоса и передаточная часть соединены разъемным образом посредством фрикционной пластины в сборе, при этом передаточная часть соединена с соединительной частью для двигателя; при этом конец соединительной части для насоса имеет впускное отверстие для рабочей жидкости, которое используется для подачи рабочей жидкости под давлением в фрикционную пластину в сборе; с передаточной частью соединено соединительное устройство для приводной рабочей жидкости, а боковая стенка соединительного устройства для приводной рабочей жидкости снабжена фланцем, причем фланец имеет проходное отверстие для рабочей жидкости. Предпочтительно, проходное отверстие для рабочей жидкости расположено в радиальном направлении, при этом данное отверстие расположено на наружной периферийной стенке фланца, причем проходное отверстие для рабочей жидкости сообщено с впускным отверстием для рабочей жидкости, при этом имеется также устройство для ввода рабочей жидкости, которое соединено с фланцем скользящим и герметичным образом. Впускное отверстие для рабочей жидкости соединено с впускной трубкой для рабочей жидкости. При такой конструкции рабочая жидкость под давлением поступает сбоку, что значительно сокращает путь подачи рабочей жидкости под давлением.

Раскрытие сущности изобретения

В вариантах осуществления настоящего изобретения предлагаются устройство для гидроразрыва пласта, способ управления устройством для гидроразрыва пласта и система для гидроразрыва пласта. Когда первый датчик давления обнаруживает, что давление рабочей жидкости, подаваемой гидравлической системой для муфты в муфту, меньше заданного значения давления, устройство для гидроразрыва пласта может управлять муфтой для ее разъединения, так что можно избежать явления проскальзывания муфты, вызываемого относительно низким давлением жидкости, кроме того можно избежать усугубления состояния неисправности и провести соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание.

По меньшей мере в одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается устройство для гидроразрыва пласта, которое включает в себя: плунжерный насос, имеющий приводную часть и гидравлическую часть; первичный двигатель, имеющий выходной вал; муфту, включающую в себя первый соединительный участок, второй соединительный участок и участок сцепления, расположенный между первым соединительным участком и вторым соединительным участком; и гидравлическую систему для муфты, выполненную с возможностью подачи рабочей жидкости в муфту, при этом приводная часть плунжерного насоса включает в себя входной вал, причем первый соединительный участок соединен с указанным входным валом, а второй соединительный участок соединен с выходным валом первичного двигателя, при этом устройство для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя первый датчик давления, выполненный с возможностью определения гидравлического давления в гидравлической системе для муфты.

Например, предлагаемое в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя: второй датчик давления, при этом гидравлическая часть плунжерного насоса имеет выходной конец для жидкости, а второй датчик давления выполнен с возможностью определения давления жидкости на выходном конце для жидкости.

Например, предлагаемое в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя: выпускной коллектор, соединенный с выходным концом для жидкости, при этом второй датчик давления расположен на выходном конце для жидкости или на выпускном коллекторе.

Например, предлагаемое в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя два плунжерных насоса, один первичный двигатель, две муфты, две гидравлические системы для муфты и два первых датчика давления, причем два первых датчика давления расположены во взаимно однозначном соответствии с двумя гидравлическими системами для муфты, а первый датчик давления выполнен с возможностью определения гидравлического давления в соответствующей одной из двух гидравлических систем для муфты.

Например, предлагаемое в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя: первый датчик температуры, выполненный с возможностью определения температуры муфты.

Например, предлагаемое в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя: второй датчик температуры, выполненный с возможностью определения температуры рабочей жидкости в гидравлической системе для муфты.

Например, предлагаемое в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя: первый датчик вибрации, выполненный с возможностью обнаружения вибрации плунжерного насоса, при этом устройство для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя основание плунжерного насоса, причем плунжерный насос расположен на основании плунжерного насоса, при этом первый датчик вибрации расположен на плунжерном насосе или на основании плунжерного насоса.

Например, предлагаемое в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя: второй датчик вибрации, выполненный с возможностью обнаружения вибрации первичного двигателя, при этом устройство для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя основание первичного двигателя, причем первичный двигатель расположен на основании первичного двигателя, при этом второй датчик вибрации расположен на первичном двигателе или основании первичного двигателя.

Например, предлагаемое в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя: первый датчик скорости вращения, выполненный с возможностью определения фактической скорости вращения входного вала плунжерного насоса; при этом второй датчик скорости вращения, выполненный с возможностью определения фактической скорости вращения выходного вала первичного двигателя.

Например, предлагаемое в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя: планетарный редуктор, включающий в себя входной вал, при этом первый соединительный участок муфты непосредственно соединен с указанным входным валом, причем входной вал плунжерного насоса непосредственно соединен с планетарным редуктором.

Например, в предлагаемом в одном из вариантов выполнения устройства для гидроразрыва пласта первичный двигатель включает в себя одно из дизельного двигателя, электродвигателя и газотурбинного двигателя.

По меньшей мере в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения дополнительно предлагается способ управления устройством для гидроразрыва пласта, представляющим собой вышеупомянутое устройство для гидроразрыва пласта, при этом способ управления включает в себя: определение гидравлического давления в гидравлической системе для муфты; и управление муфтой для ее разъединения, если измеренное гидравлическое давление в гидравлической системе для муфты меньше первого заданного значения давления.

Например, предлагаемый в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ управления устройством для гидроразрыва пласта дополнительно включает: определение давления жидкости на выходе плунжерного насоса; и управление муфтой для ее разъединения, если измеренное давление жидкости на выходе плунжерного насоса больше второго заданного значения давления.

Например, предлагаемый в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ управления устройством для гидроразрыва пласта дополнительно включает: определение температуры муфты; и управление муфтой для ее разъединения, если измеренная температура муфты выше первого заданного значения температуры.

Например, предлагаемый в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ управления устройством для гидроразрыва пласта дополнительно включает: определение температуры рабочей жидкости в гидравлической системе для муфты; и управление муфтой для ее разъединения, если измеренная температура рабочей жидкости в гидравлической системе для муфты выше второго заданного значения температуры.

Например, предлагаемый в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ управления устройством для гидроразрыва пласта дополнительно включает: определение вибрации плунжерного насоса; и управление муфтой для ее разъединения, если измеренная вибрация плунжерного насоса выше первого заданного значения вибрации.

Например, предлагаемый в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ управления устройством для гидроразрыва пласта дополнительно включает: определение вибрации первичного двигателя; и управление муфтой для ее разъединения, если измеренная вибрация первичного двигателя выше, чем второе заданное значение вибрации.

Например, предлагаемый в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ управления устройством для гидроразрыва пласта дополнительно включает: определение первой фактической скорости вращения входного вала плунжерного насоса; определение второй фактической скорости вращения выходного вала первичного двигателя; и вычисление отношения первой фактической скорости вращения ко второй фактической скорости вращения и управление муфтой для ее разъединения, если отношение меньше первого заданного отношения или больше второго заданного отношения.

По меньшей мере в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения дополнительно предлагается система для гидроразрыва пласта, которая включает в себя любое из вышеупомянутых устройств для гидроразрыва пласта, систему управления, выполненную с возможностью управления муфтой в устройстве для гидроразрыва пласта, и блок дистанционного управления, связанный с системой управления.

Краткое описание чертежей

Для того чтобы более наглядно проиллюстрировать технические решения вариантов осуществления изобретения, ниже кратко описаны чертежи вариантов осуществления изобретения; причем очевидно, что описываемые ниже чертежи относятся только к некоторым вариантам осуществления изобретения и, таким образом, не ограничивают изобретение.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для гидроразрыва пласта;

на фиг. 2A – принципиальная схема устройства для гидроразрыва пласта согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2B – принципиальная схема другого устройства для гидроразрыва пласта согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 3 – принципиальная схема другого устройства для гидроразрыва пласта согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 4 – принципиальная схема другого устройства для гидроразрыва пласта согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 5 – блок-схема системы для гидроразрыва пласта согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения; и

на фиг. 6 – блок-схема системы для гидроразрыва пласта согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Для того чтобы более ясно представить цели, технические подробности и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения, технические решения вариантов осуществления изобретения описываются ясным и полностью понятным образом со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи вариантов осуществления настоящего изобретения. Очевидно, что описываемые варианты осуществления изобретения являются всего лишь частью вариантов осуществления изобретения, но не всеми возможными вариантами осуществления настоящего изобретения. На основе описанных здесь вариантов осуществления изобретения специалисты в данной области техники могут без каких-либо изобретательских усилий получить другой(ие) вариант(ы) осуществления изобретения, который(е) должен(ны) входить в объем защиты настоящего изобретения.

Если не определено иное, все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют те же значения, которые обычно приняты у специалистов в той области техники, к которой относится настоящее изобретение. Термины "первый", "второй" и т.д., используемые в настоящем описании, не предназначены для указания какой-либо последовательности, количества или важности, а лишь предназначены для различения компонентов. Кроме того, термины "включает в себя", "включающий в себя" и т.д. предназначены для указания того, что элементы или объекты, перечисленные перед этими терминами, заключают в себе элементы или объекты и их эквиваленты, перечисленные после этих терминов, но не исключают другие элементы или объекты. Фразы "соединяет", "соединенный" и т.д. не предназначены для определения физического или механического соединения, но могут подразумевать прямое или косвенное электрическое соединение.

За счет непрерывного совершенствования устройства для гидроразрыва пласта плунжерный насос в устройстве для гидроразрыва пласта постепенно переходит от привода от дизельного двигателя к приводу от электродвигателя или газотурбинного двигателя, чтобы соответствовать более высоким требованиям к защите окружающей среды. В этом случае такое устройство для гидроразрыва пласта также имеет преимущества высокой мощности и низкой стоимости конструкции.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для гидроразрыва пласта. Как показано на фиг. 1, устройство 10 для гидроразрыва пласта включает в себя плунжерный насос 11 и электродвигатель 12. Выходной вал электродвигателя 12 соединен с входным валом плунжерного насоса 11 через муфту 13. Из-за частого включения и выключения муфта 13 относительно часто выходит из строя. С другой стороны, при осуществлении гидроразрыва пласта плунжерный насос должен работать стабильно и непрерывно, поэтому требования к стабильности муфты очень высоки. Поэтому, если во время работы в муфте устройства для гидроразрыва пласта возникнет проблема и ее нельзя вовремя определить и устранить, это приведет к большим экономическим потерям при выполнении операции гидроразрыва пласта. Следует отметить, что конструкция устройства для гидроразрыва пласта, показанного на фиг. 1, может быть такой, что оно будет иметь один двигатель и один насос (то есть один электродвигатель будет приводить в действие один плунжерный насос), или такой, что оно будет иметь один двигатель и два насоса (то есть один электродвигатель будет приводить в действие два плунжерных насоса).

С другой стороны, перед работой или в конце работы устройства для гидроразрыва пласта обслуживающий персонал должен провести оценку технического состояния, а также проверить и оценить неисправности в соответствии с имеющимся опытом. Однако, как упоминалось выше, к устройству для гидроразрыва пласта предъявляются высокие требования в отношении стабильности, и оно относится к строительному оборудованию с высокой мощностью (номинальная максимальная выходная мощность одного плунжерного насоса обычно выше 2000 л.с.) и высоким давлением (номинальное давление плунжерного насоса обычно не меньше 10000 фунтов/кв. дюйм) (максимальное давление обычно может превышать 40 МПа во время строительства), при этом обслуживающий персонал не может проверять и устранять неполадки поблизости во время работы. Поэтому, если во время работы устройства для гидроразрыва пласта возникнут проблемы, это создаст риски для проведения операции гидроразрыва пласта. Кроме того, если в устройстве для гидроразрыва пласта возникнет потенциальная неисправность, которая не может быть обнаружена обслуживающим персоналом, это создаст большую потенциальную угрозу безопасности выполнения операции гидроразрыва пласта.

В связи с этим в вариантах осуществления настоящего изобретения предлагается устройство для гидроразрыва пласта, способ управления устройством для гидроразрыва пласта и система для гидроразрыва пласта. Устройство для гидроразрыва пласта включает в себя плунжерный насос, первичный двигатель, муфту и гидравлическую систему для муфты. Плунжерный насос включает в себя приводную часть и гидравлическую часть, при этом первичный двигатель имеет выходной вал, а муфта включает в себя первый соединительный участок, второй соединительный участок и участок сцепления, расположенный между первым соединительным участком и вторым соединительным участком. Приводная часть плунжерного насоса включает в себя входной вал, причем первый соединительный участок соединен с входным валом, а второй соединительный участок соединен с выходным валом первичного двигателя, при этом гидравлическая система для муфты выполнена с возможностью подачи рабочей жидкости в муфту. Устройство для гидроразрыва пласта, кроме того, включает в себя первый датчик давления, расположенный в гидравлической системе для муфты и выполненный с возможностью определения гидравлического давления в гидравлической системе для муфты. Поэтому, когда первый датчик давления обнаруживает, что давление рабочей жидкости, подаваемой гидравлической системой для муфты в муфту, меньше заданного значения давления, устройство для гидроразрыва пласта может управлять муфтой для ее разъединения, так что можно избежать явления проскальзывания муфты, вызываемого снижением давления жидкости, предотвратить дальнейшее усугубление неисправности и провести соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание.

Здесь и далее предлагаемое в вариантах осуществления настоящего изобретения устройство для гидроразрыва пласта подробно описано со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается устройство для гидроразрыва пласта. На фиг. 2A представлена принципиальная схема устройства для гидроразрыва пласта согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения; на фиг. 2B представлена принципиальная схема другого устройства для гидроразрыва пласта согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 2A и 2B, устройство 100 для гидроразрыва пласта включает в себя плунжерный насос 110, первичный двигатель 120, муфту 130 и гидравлическую систему 140 для муфты. Плунжерный насос 110 включает в себя приводную часть 112 и гидравлическую часть 114, первичный двигатель 120 включает в себя выходной вал 125, муфта 130 включает в себя первый соединительный участок 131, второй соединительный участок 132 и участок 133 сцепления, расположенный между первым соединительным участком 131 и вторым соединительным участком 132. Приводная часть 112 плунжерного насоса 110 включает в себя входной вал 1125, причем первый соединительный участок 131 соединен с входным валом 1125, а второй соединительный участок 132 соединен с выходным валом 125 первичного двигателя 120, при этом гидравлическая система 140 для муфты выполнена с возможностью подачи рабочей жидкости в муфту 130. Устройство 100 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя первый датчик 151 давления, выполненный с возможностью определения гидравлического давления в гидравлической системе 140 для муфты, то есть величины давления рабочей жидкости, подаваемой гидравлической системой 140 для муфты в муфту 130. Следует отметить, что различные "давления" или "значения давления" в настоящем описании представляют собой значения давления, полученные с помощью манометров или датчиков давления. В устройстве для гидроразрыва пласта гидравлическая система для муфты выполнена с возможностью подачи рабочей жидкости в муфту. Если давление рабочей жидкости не соответствует требованиям из-за утечки масла и других причин, в муфте возникает явление проскальзывания, кроме того, если это не будет своевременно устранено, могут возникнуть более серьезные неисправности, что сопряжено с большой потенциальной угрозой безопасности и большими экономическими потерями при выполнении операции гидроразрыва пласта. Однако предлагаемое в вариантах осуществления настоящего изобретения устройство для гидроразрыва пласта определяет величину гидравлического давления рабочей жидкости, подаваемой в муфту гидравлической системой для муфты, с помощью первого датчика давления, при этом, когда первый датчик давления определяет, что величина гидравлического давления рабочей жидкости, подаваемой в муфту гидравлической системой для муфты, меньше заданного значения давления, устройство для гидроразрыва пласта может управлять муфтой для ее разъединения, так что можно избежать явления проскальзывания муфты, вызываемого снижением гидравлического давления, таким образом можно избежать дальнейшего усугубления неисправности и провести соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание. Кроме того, гидравлическое давление рабочей жидкости, подаваемой в муфту гидравлической системой для муфты, определяемое первым датчиком давления, может отображаться дистанционно, что позволяет реализовать дистанционное управление и снизить сложность и стоимость эксплуатации.

В некоторых примерах первичный двигатель включает в себя одно из дизельного двигателя, электродвигателя и газотурбинного двигателя. Само собой разумеется, что варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя варианты, но не ограничиваются ими, в которых первичный двигатель может представлять собой также другие машины, обеспечивающие мощность.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема другого устройства для гидроразрыва пласта согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 3, устройство 100 для гидроразрыва пласта включает в себя два плунжерных насоса 110 и один первичный двигатель 120. Один первичный двигатель 120 может приводить в действие два плунжерных насоса 110 одновременно. В этом случае устройство 100 для гидроразрыва может включать в себя две муфты 130, две гидравлические системы 140 для муфты и два первых датчика 151 давления. Два первых датчика 151 давления расположены во взаимно однозначном соответствии с двумя гидравлическими системами 140 для муфты, при этом каждый первый датчик давления 151 выполнен с возможностью определения гидравлического давления в соответствующей гидравлической системе 140 для муфты. Поэтому, когда первый датчик давления обнаруживает, что значение гидравлического давления рабочей жидкости, подаваемой любую из двух гидравлических систем для муфты, меньше заданного значения давления, соответствующая муфта может управляться для ее разъединения, обеспечивая тем самым нормальную работу другого плунжерного насоса.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 2А, гидравлическая система 140 для муфты включает в себя в себя трубопровод 142 подачи масла, соединенный с муфтой 130, чтобы подавать рабочую жидкость в муфту 130. В этом случае первый датчик 151 давления может располагаться на трубопроводе 142 подачи масла, так что гидравлическое давление в гидравлической системе 140 для муфты может лучше определяться. Само собой разумеется, в вариантах осуществления настоящего изобретения, но не ограничиваясь этим, первый датчик давления может быть установлен в других подходящих местах, если он сможет определять гидравлическое давление в гидравлической системе для муфты.

В некоторых примерах, поскольку в рабочем состоянии муфта вращается, трубопровод подачи масла может соединяться с муфтой посредством вращающегося соединения. Само собой разумеется, что в вариантах осуществления настоящего изобретения, но не ограничиваясь этим, трубопровод подачи масла может соединяться с муфтой другими способами. Кроме того, тип вращающегося соединения может выбираться в зависимости от фактической ситуации. В некоторых примерах, как показано на фиг. 2А, устройство 100 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя второй датчик 152 давления. Гидравлическая часть 114 плунжерного насоса 110 включает в себя выходной конец 1142 для жидкости, при этом второй датчик 152 давления выполнен с возможностью определения давления жидкости, выходящей из выходного конца 1142 для жидкости. Когда устройство для гидроразрыва пласта выполняет операции гидроразрыва, необходимо, чтобы устройство для гидроразрыва пласта подавало жидкость для гидроразрыва под заданным давлением. Если давление жидкости, выходящей из выходного конца 1142 плунжерного насоса 110, превышает безопасное значение давления (например, 90 МПа), необходимо защитить трансмиссию и компоненты высокого давления устройства. В этом случае устройство для гидроразрыва пласта может быстро разъединить муфту и защитить трансмиссию и компоненты высокого давления устройства, тем самым играя роль предохранителя.

Например, если давление жидкости, выходящей через выходной конец плунжерного насоса, превышает безопасное значение давления, устройство для гидроразрыва пласта может управлять гидравлической системой для муфты с помощью системы управления, чтобы быстро разъединить муфту. Само собой разумеется, в вариантах осуществления настоящего изобретения, но не ограничиваясь этим, устройство для гидроразрыва пласта способно также играть роль предохранителя, останавливая вращение электродвигателя, прекращая подачу питания на электродвигатель или отключая выход преобразователя частоты электродвигателя с помощью системы управления, когда давление жидкости, выходящей из выходного конца для жидкости плунжерного насоса, превышает безопасное значение давления.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 3, устройство 100 для гидроразрыва пласта включает в себя два плунжерных насоса 110 и первичный двигатель 120. Один первичный двигатель 120 может приводить в действие два плунжерных насоса 110 одновременно. В этом случае устройство 100 для гидроразрыва пласта может включать в себя две муфты 130, две гидравлические системы 140 для муфты и два вторых датчика 152 давления. Два вторых датчика давления 152 расположены во взаимно однозначном соответствии с двумя выходными концами 1142 для жидкости двух плунжерных насосов 110, при этом каждый второй датчик 151 давления выполнен с возможностью определения гидравлического давления в соответствующем выходном конце 1142 для жидкости. Поэтому, когда вторые датчики давления обнаруживают, что гидравлическое давление, создаваемое в любом из двух выходных концов для жидкости, превышает безопасное значение давления, муфта может быстро разъединяться для защиты трансмиссии и компонентов высокого давления устройства, тем самым играя роль предохранителя.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 2А, устройство 100 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя выпускной коллектор 160, соединенный с выходным концом 1142 для жидкости. В этом случае второй датчик 152 давления может располагаться на выходном конце 1142 для жидкости или на выпускном коллекторе 160, чтобы лучше определять давление жидкости, выходящей из выходного конца 1142. Само собой разумеется, в вариантах осуществления настоящего изобретения, но не ограничиваясь этим, второй датчик давления может располагаться в других подходящих местах, где он может определять давление жидкости, выходящей из выходного конца для жидкости; например, второй датчик давления может располагаться на коллекторе для сброса давления.

Например, как показано на фиг. 2A, выпускной коллектор 160 устройства 100 для гидроразрыва пласта расположен только на стороне плунжерного насоса 110, удаленной от муфты 130, кроме того, как показано на фиг. 2B, устройство 100 для гидроразрыва пласта также может иметь вспомогательный коллектор 161 на стороне плунжерного насоса 110, удаленной от выпускного коллектора 160. В этом случае второй датчик 152 давления также может располагаться на вспомогательном коллекторе 161, а вспомогательный коллектор 161 может быть выполнен с возможностью выпуска жидкости высокого давления или сброса давления.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 2A и 2B, устройство 100 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя первый датчик 171 температуры, выполненный с возможностью определения температуры муфты 130. Таким образом, устройство для гидроразрыва пласта определяет температуру муфты с помощью первого датчика температуры, причем, когда первый датчик температуры определяет, что температура муфты выше заданного значения температуры, муфта может управляться для разъединения, так что можно избегать различных неисправностей, вызываемых высокой температурой муфты, предотвращать дальнейшее усугубление неисправностей и проводить соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание. Кроме того, температура муфты, определяемая первым датчиком температуры, может отображаться дистанционно, что позволяет осуществлять дистанционное управление, а также снижать сложность и стоимость эксплуатации. Следует отметить, что первый датчик температуры выполнен с возможностью определения температуры муфты, но первый датчик температуры не обязательно должен устанавливаться на муфте, поскольку муфта вращается, и стабильность первого датчика температуры при использовании проводного или беспроводного соединения легко может столкнуться с проблемами, поэтому первый датчик температуры может использовать бесконтактные способы измерения температуры, такие как инфракрасное измерение температуры.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 2A и 2B, устройство 100 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя второй датчик 172 температуры, выполненный с возможностью определения температуры гидравлической системы 140 для муфты. Таким образом, устройство для гидроразрыва пласта определяет температуру рабочей жидкости в гидравлической системе для муфты с помощью второго датчика температуры, и когда второй датчик температуры определит, что температура рабочей жидкости в гидравлической системе для муфты выше заданного значения температуры, муфта может управляться для разъединения, тем самым предотвращая различные неисправности, вызываемые высокой температурой муфты, предотвращая дальнейшее усугубление неисправностей и позволяя проводить соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 3, устройство 100 для гидроразрыва включает в себя два плунжерных насоса 110 и один первичный двигатель 120. Один первичный двигатель 120 может приводить в действие оба плунжерных насоса 110 одновременно. В этом случае устройство 100 для гидроразрыва пласта может включать в себя две муфты 130, две гидравлические системы 140 для муфты, два первых датчика 171 температуры и два вторых датчика 172 температуры. Два первых датчика 171 температуры расположены во взаимно однозначном соответствии с двумя муфтами 130, при этом каждый первый датчик 171 температуры выполнен с возможностью определения температуры соответствующей муфты 130. Два вторых датчика 172 температуры расположены во взаимно однозначном соответствии с двумя гидравлическими системами 140 для муфты, при этом каждый второй датчик 172 температуры выполнен с возможностью определения температуры соответствующей гидравлической системы 140 для муфты. Поэтому, когда первые датчики температуры обнаруживают, что температура любой из двух муфт ненормальна, или вторые датчики температуры обнаруживают, что температура любой из двух гидравлических систем для муфты ненормальна, соответствующая муфта может управляться для ее отключения, обеспечивая тем самым нормальную работу другого плунжерного насоса.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 2A и 2B, устройство 100 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя первый датчик 181 вибрации, выполненный с возможностью обнаружения вибрации плунжерного насоса 110. Устройство 100 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя основание 118 плунжерного насоса, причем плунжерный насос 110 расположен на основании 118 плунжерного насоса, при этом первый датчик 181 вибрации расположен на плунжерном насосе 110 или на основании 118 плунжерного насоса. В процессе работы устройства для гидроразрыва пласта, когда муфта выходит из строя, передача между муфтой и плунжерным насосом будет ненормальной, что приведет к повышению вибрации плунжерного насоса. Устройство для гидроразрыва пласта, представленное в данном примере, обнаруживает вибрацию плунжерного насоса с помощью первого датчика вибрации, и если вибрация плунжерного насоса превышает заданное значение вибрации, муфта может управляться для ее размыкания, при этом входная мощность плунжерного насоса может полностью отключаться, что позволяет избежать дальнейшего усугубления неисправности и провести соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание. Кроме того, поскольку первый датчик вибрации расположен на плунжерном насосе (например, на корпусе плунжерного насоса) или на основании плунжерного насоса, первый датчик вибрации в этом случае жестко связан с плунжерным насосом, при этом первый датчик вибрации может лучше обнаруживать вибрацию плунжерного насоса.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 3, устройство 100 для гидроразрыва пласта включает в себя два плунжерных насоса 110 и один первичный двигатель 120. Один первичный двигатель 120 может приводить в действие оба плунжерных насоса 110 одновременно. В этом случае устройство 100 для гидроразрыва пласта может включать в себя две муфты 130, две гидравлические системы 140 для муфты и два первых датчика 181 вибрации. Поэтому, когда первый датчик 181 вибрации обнаруживает, что вибрация любого из двух плунжерных насосов превышает заданное значение вибрации, соответствующая муфта может управляться для ее разъединения, обеспечивая тем самым нормальную работу другого плунжерного насоса.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 2A и 2B, устройство 100 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя второй датчик 182 вибрации, выполненный с возможностью обнаружения вибрации первичного двигателя 120. Устройство 100 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя основание 128 первичного двигателя, причем первичный двигатель 120 расположен на основании 128 первичного двигателя, при этом второй датчик 182 вибрации расположен на первичном двигателе 120 или на основании 128 первичного двигателя. В процессе работы устройства для гидроразрыва пласта, когда муфта выходит из строя, передача между муфтой и первичным двигателем становится ненормальной, что приводит к сильной вибрации первичного двигателя. Устройство для гидроразрыва пласта, представленное в данном примере, обнаруживает вибрацию первичного двигателя с помощью первого датчика вибрации, и если вибрация первичного двигателя превышает заданное значение вибрации, муфта может управляться для разъединения, что позволяет избежать дальнейшего усугубления неисправности и провести соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание. Кроме того, поскольку второй датчик вибрации расположен на первичном двигателе (например, на корпусе первичного двигателя) или на основании первичного двигателя, второй датчик вибрации может лучше обнаруживать вибрацию первичного двигателя.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 2A и 2B, устройство 100 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя первый датчик 191 скорости вращения и второй датчик 192 скорости вращения. Первый датчик 191 скорости вращения выполнен с возможностью определения фактической скорости вращения входного вала 1125 плунжерного насоса 110. Второй датчик 192 скорости вращения выполнен с возможностью определения фактической скорости вращения выходного вала 125 первичного двигателя 120. Поэтому при фактической скорости вращения, измеренной первым датчиком 191 скорости вращения, не соответствующей фактической скорости вращения, измеренной вторым датчиком 192, например при несоответствии передаточного отношения, можно судить о том, что муфта неисправна. В этом случае муфта может управляться для ее разъединения, что позволяет избежать дальнейшего усугубления неисправности и провести соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 2A и 2B, первый датчик 191 скорости вращения может располагаться на входном валу 1125 плунжерного насоса 110, так что пространство, которое может быть зафиксировано и защищено, больше. Следует отметить, что если датчик скорости вращения установлен на муфте или на ее верхней и нижней частях, то существует больший риск повреждения датчика скорости вращения при капитальном ремонте муфты или утечке масла. Кроме того, колебания муфты могут легко вызывать отклонение обнаруживаемых данных. Однако в устройстве для гидроразрыва пласта, представленном в данном примере, первый датчик скорости вращения может устанавливаться на входном валу плунжерного насоса, на который не будет влиять отказ муфты или ее капитальный ремонт.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 3, устройство 100 для гидроразрыва пласта включает в себя два плунжерных насоса 110 и один первичный двигатель 120. Один первичный двигатель 120 может приводить в действие оба плунжерных насоса 110 одновременно. В этом случае устройство 100 для гидроразрыва пласта может включать в себя две муфты 130, две гидравлические системы 140 для муфты, два первых датчика 191 скорости вращения и один второй датчик 192 скорости вращения. Поэтому, когда скорость вращения любого из двух плунжерных насосов, определенная двумя первыми датчиками 191 скорости вращения, не совпадает со скоростью вращения первичного двигателя, определенной вторым датчиком 192 скорости вращения, соответствующая муфта может управляться для ее разъединения, обеспечивая тем самым нормальную работу другого плунжерного насоса.

Следует отметить, что как устройство для гидроразрыва пласта, показанное на фиг. 2A и 2B, так и устройство для гидроразрыва пласта, показанное на фиг. 3, могут оснащаться по меньшей мере тремя видами вышеупомянутых первого датчика давления, второго датчика давления, первого датчика температуры, первого датчика вибрации, второго датчика вибрации, первого датчика скорости вращения и второго датчика скорости вращения одновременно, чтобы оценивать состояние муфты с разных аспектов, управляя, таким образом, муфтой для ее разъединения в случае ее ненормального состояния, что позволяет избежать дальнейшего усугубления неисправности и провести соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание.

На фиг. 4 представлена принципиальная схема другого устройства для гидроразрыва пласта согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 4, устройство 100 для гидроразрыва пласта может дополнительно включать в себя редуктор 210 с входным валом 212. Входной вал 212 непосредственно соединен с первым соединительным участком 131 муфты 130, а входной вал 1125 непосредственно соединен с редуктором 210. Редуктор 210 может включать в себя планетарный редуктор 216 и редуктор 214 с параллельными валами, в этом случае редуктор 214 с параллельными валами соединен с входным валом 212, а входной вал 1125 непосредственно соединен с планетарным редуктором 216.

В обычном устройстве для гидроразрыва пласта муфта соединена с входным валом плунжерного насоса. В процессе работы устройства для гидроразрыва пласта вибрация или дрожание самого плунжерного насоса, очевидно, выше, чем вибрация или дрожание первичного двигателя из-за коленчатой конструкции входного вала и мгновенного колебания давления на входе и выходе плунжерного насоса. Кроме того, сама муфта является тяжелой и также включает в себя механизм перемещения и уплотнительную конструкцию, поэтому соединение муфты с входным валом плунжерного насоса подвержено поломке. Кроме того, входной вал плунжерного насоса должен непосредственно соединяться с муфтой, а сам плунжерный насос обычно оснащен редуктором плунжерного насоса, поэтому входной вал плунжерного насоса должен проходить через корпус плунжерного насоса и редуктор плунжерного насоса и соединиться с муфтой, что приводит к необходимости иметь большую длину входного вала плунжерного насоса; кроме того, входной вал плунжерного насоса должен иметь отверстие для рабочей жидкости, проходящее через входной вал плунжерного насоса, при этом большая длина указанного входного вала также приводит к необходимости формирования отверстия большой длины для рабочей жидкости, что сопряжено с большой сложностью обработки и приводит к высокой стоимости.

Однако в устройстве для гидроразрыва пласта, представленном в данном примере, первый соединительный участок муфты непосредственно соединен с входным валом планетарного редуктора, а планетарный редуктор непосредственно соединен с входным валом плунжерного насоса, поэтому нет необходимости соединять муфту с входным валом плунжерного насоса. Таким образом, устройство для гидроразрыва пласта позволяет снизить частоту отказов муфты. С другой стороны, нет необходимости напрямую соединять входной вал плунжерного насоса с муфтой, что позволяет значительно уменьшить длину входного вала плунжерного насоса, тем самым значительно уменьшая сложность обработки входного вала плунжерного насоса и отверстия для рабочей жидкости во входном валу плунжерного насоса и снижая его стоимость.

Например, если плунжерный насос представляет собой пятицилиндровый плунжерный насос, то длина входного вала может быть уменьшена с более чем 2 метров до менее 0,8 метра, что значительно снижает сложность обработки входного вала и снижает его стоимость.

На фиг. 5 представлена блок-схема системы для гидроразрыва пласта согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Система 300 для гидроразрыва пласта включает в себя устройство 100 для гидроразрыва пласта по любому из вышеприведенных примеров. Система 300 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя систему 230 управления; при этом система 230 управления включает в себя первый блок 231 управления и первый модуль 232 связи. Система 230 управления электрически связана с муфтой 130; система 230 управления связана с первым датчиком 151 давления, вторым датчиком 152 давления, первым датчиком 171 температуры, вторым датчиком 172 температуры, первым датчиком 181 вибрации, вторым датчиком 182 вибрации, первым датчиком 191 скорости вращения и вторым датчиком 192 скорости вращения. Система 230 управления может управлять муфтой 130 в соответствии с сигналами обратной связи, подаваемыми первым датчиком 151 давления, вторым датчиком 152 давления, первым датчиком 171 температуры, вторым датчиком 172 температуры, первым датчиком 181 вибрации, вторым датчиком 182 вибрации, первым датчиком 191 скорости вращения и вторым датчиком 192 скорости вращения.

Например, когда первый датчик давления обнаруживает, что значение давления рабочей жидкости, подаваемой гидравлической системой для муфты в муфту, меньше заданного значения давления, система управления может управлять муфтой для ее разъединения, чтобы избежать явления проскальзывания муфты, вызываемого пониженным гидравлическим давлением, тем самым предотвращая дальнейшее усугубление неисправности и позволяя провести соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание. Способ управления, реализуемый системой управления в соответствии с сигналами обратной связи, передаваемыми другими датчиками, раскрыт при описании соответствующих датчиков, поэтому его описания здесь не будет повторяться.

Следует отметить, что система 230 управления связываться с вышеупомянутыми датчиками проводным или беспроводным способом.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 5, система 300 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя блок 250 дистанционного управления. Блок 250 дистанционного управления включает в себя второй модуль 251 управления, второй модуль 252 связи, модуль 253 ввода и модуль 254 отображения. Блок 250 дистанционного управления может связываться с первым модулем 232 связи системы 230 управления через второй модуль 252 связи. Второй модуль 251 управления соответственно соединен с модулем 253 ввода и модулем 254 отображения. Таким образом, блок 250 дистанционного управления может принимать данные системы 230 управления и отображать их на модуле 254 отображения. Пользователь также может посылать управляющие инструкции в систему 230 управления через модуль 253 ввода блока 250 дистанционного управления.

В некоторых примерах, как показано на фиг. 5, система 300 для гидроразрыва пласта дополнительно включает в себя блок 240 питания, при этом блок 240 питания включает в себя трансформатор 242. Если первичный двигатель 120 является электродвигателем, то блок 240 питания может соединяться с первичным двигателем 120 для подачи питания на первичный двигатель 120. Кроме того, блок 240 питания может соединяться с системой 230 управления для подачи питания на систему 230 управления.

На фиг. 6 представлена блок-схема другой системы для гидроразрыва пласта согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 6, в блоке 250 дистанционного управления второй модуль 252 связи может быть интегрирован во второй модуль 251 управления, тем самым улучшая интеграцию блока дистанционного управления. Таким образом, второй модуль 251 управления может непосредственно принимать данные системы 230 управления и отображать их на модуле 254 отображения. Пользователь также может посылать управляющие инструкции в систему 230 управления через модуль 253 ввода блока 250 дистанционного управления.

По меньшей мере в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения дополнительно предлагается способ управления устройством для гидроразрыва пласта. Устройство для гидроразрыва пласта может быть устройством для гидроразрыва пласта по любому из вышеприведенных примеров. В этом случае способ управления включает: определение гидравлического давления в гидравлической системе для муфты; и управление муфтой для ее разъединения, если измеренное гидравлическое давление в гидравлической системе для муфты меньше, чем первое заданное значение давления.

В способе управления, предусмотренном данным вариантом осуществления настоящего изобретения, когда значение гидравлического давления рабочей жидкости, подаваемой в муфту гидравлической системой для муфты, меньше, чем первое заданное значение давления, муфта управляется для ее разъединения, так что можно избежать явления проскальзывания муфты, вызываемого пониженным гидравлическим давлением, исключить дальнейшее усугубление неисправностей и провести соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание.

Например, гидравлическое давление в гидравлической системе для муфты может определяться вышеупомянутым первым датчиком давления, то есть величиной гидравлического давления рабочей жидкости, подаваемой гидравлической системой для муфты в муфту.

В некоторых примерах способ управления дополнительно включает: определение давления жидкости на выходе плунжерного насоса; и управление муфтой для ее разъединения, если измеренное давление жидкости на выходе плунжерного насоса выше, чем второе заданное значение давления. Таким образом, если давление жидкости на выходе плунжерного насоса выше, чем второе заданное значение давления, может возникнуть проблема с муфтой. В этом случае устройство для гидроразрыва пласта может управлять муфтой для ее разъединения, чтобы вовремя обнаружить и устранить неисправность. Следует отметить, что вышеупомянутое второе заданное значение давления может быть безопасным значением давления.

Например, давление жидкости, выдаваемой плунжерным насосом, может определяться вторым датчиком давления, описанным выше.

В некоторых примерах способ управления дополнительно включает: определение температуры муфты; и управление муфтой для ее разъединения, если измеренная температура муфты выше, чем первое заданное значение температуры. Таким образом, если температура муфты превышает заданное значение температуры, муфта может управляться для ее разъединения, что позволяет избегать различных неисправностей, вызываемых высокой температурой муфты, предотвращать дальнейшее усугубление состояния неисправностей, и проводить соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание.

Например, температура муфты может измеряться первым датчиком температуры.

В некоторых примерах способ управления дополнительно включает: измерение температуры рабочей жидкости в гидравлической системе для муфты; и управление муфтой для ее разъединения, если измеренная температура рабочей жидкости в гидравлической системе для муфты выше второго заданного значения температуры. Таким образом, если температура рабочей жидкости в гидравлической системе для муфты превышает второе заданное значение температуры, муфта может управляться для ее разъединения, что позволяет избегать различных неисправностей, вызываемых повышением температуры муфты, предотвращать дальнейшее усугубление состояния неисправностей и проводить соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание.

Например, температура рабочей жидкости в гидравлической системе для муфты может измеряться вторым датчиком температуры.

В некоторых примерах способ управления дополнительно включает: обнаружение вибрации плунжерного насоса; и управление муфтой для ее разъединения, если обнаруженная вибрация плунжерного насоса выше, чем первое заданное значение вибрации. В процессе работы устройства для гидроразрыва пласта, когда муфта выходит из строя, передача между муфтой и плунжерным насосом будет ненормальной, что приведет к высокой вибрации плунжерного насоса. Если вибрация плунжерного насоса превышает первое заданное значение вибрации, в способе управления может осуществляться управление муфтой для ее разъединения и полностью прекращаться подача входной мощности на плунжерный насос, что позволяет избегать дальнейшего усугубления неисправности и проводить соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание.

Например, вибрация плунжерного насоса может обнаруживаться первым датчиком вибрации, описанным выше.

В некоторых примерах способ управления дополнительно включает: измерение вибрации первичного двигателя; и, если измеренная вибрация первичного двигателя выше, чем второе заданное значение вибрации, управление муфтой для ее разъединения. Если муфта выходит из строя, передача между муфтой и первичным двигателем будет ненормальной, что приведет к высокой вибрации первичного двигателя. Если вибрация первичного двигателя превысит второе заданное значение вибрации, в способе управления может осуществляться управление муфтой для ее разъединения, что позволяет избегать дальнейшего усугубления состояния неисправности и проводить соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание.

В некоторых примерах способ управления дополнительно включает: определение первой фактической скорости вращения входного вала плунжерного насоса; определение второй фактической скорости вращения выходного вала первичного двигателя; вычисление отношения первой фактической скорости ко второй фактической скорости, и управление муфтой для ее разъединения, если отношение меньше первого заданного отношения или больше второго заданного отношения. Таким образом, если отношение первой фактической частоты вращения входного вала плунжерного насоса ко второй фактической частоте вращения выходного вала первичного двигателя меньше первого заданного отношения или больше второго заданного отношения (т.е. совпадение отсутствует), можно считать, что муфта неисправна. В этом случае, в способе управления может осуществляться управление муфтой для ее разъединения, чтобы избежать дальнейшего усугубления неисправности и провести соответствующий капитальный ремонт и техническое обслуживание.

Необходимо пояснить следующие утверждения:

(1) На чертежах вариантов осуществления настоящего изобретения показаны только структуры, относящиеся к вариантам осуществления настоящего изобретения, а другие структуры могут относиться к общеизвестной(ым) конструкции(ям);

(2) В случае отсутствия противоречий признаки одного варианта осуществления настоящего изобретения или различных вариантов осуществления настоящего изобретения могут комбинироваться.

Вышеизложенное относится лишь к частными вариантами осуществления настоящего изобретения и не ограничивает объем настоящего изобретения; любой из специалистов, знакомых со смежными областями техники, может легко придумать варианты и замены в технических областях, описанных в настоящем описании, которые должны попадать в объем защиты настоящего изобретения. Поэтому области применения настоящего изобретения должны быть определены прилагаемой формулой изобретения.

Группа изобретений относится к устройству для гидроразрыва пласта, способу управления устройством для гидроразрыва пласта и к системе для гидроразрыва пласта. Устройство для гидроразрыва пласта содержит плунжерный насос, первичный двигатель, муфту и гидравлическую систему для муфты, первый датчик давления, первый и второй датчики вибрации. Способ управления устройством для гидроразрыва пласта включает определение гидравлического давления в гидравлической системе для муфты и управление муфтой для ее разъединения. Система для гидроразрыва пласта содержит устройство для гидроразрыва пласта, систему управления, выполненную с возможностью управления муфтой устройства для гидроразрыва пласта, и блок дистанционного управления, связанный с системой управления. Система управления электрически связана с муфтой и связана с первым датчиком давления и вторым датчиком вибрации, причем система управления выполнена с возможностью управления муфтой в соответствии с сигналами обратной связи, подаваемыми первым датчиком давления и вторым датчиком вибрации. Обеспечивается повышение надежности проведения гидравлического разрыва пласта. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для гидроразрыва пласта, содержащее:

плунжерный насос, имеющий приводную часть и гидравлическую часть,

первичный двигатель, содержащий выходной вал,

муфту, содержащую первый соединительный участок, второй соединительный участок и участок сцепления, расположенный между первым соединительным участком и вторым соединительным участком, и

гидравлическую систему для муфты, выполненную с возможностью подачи рабочей жидкости в муфту,

при этом приводная часть плунжерного насоса содержит входной вал, причем указанный первый соединительный участок соединен с указанным входным валом, а указанный второй соединительный участок соединен с указанным выходным валом первичного двигателя,

при этом устройство для гидроразрыва пласта дополнительно содержит первый датчик давления, выполненный с возможностью определения гидравлического давления в гидравлической системе для муфты,

причем устройство для гидроразрыва пласта дополнительно содержит первый датчик вибрации, выполненный с возможностью обнаружения вибрации плунжерного насоса, и второй датчик вибрации, выполненный с возможностью обнаружения вибрации первичного двигателя,

при этом устройство для гидроразрыва пласта дополнительно содержит основание плунжерного насоса, причем плунжерный насос расположен на основании плунжерного насоса, причем первый датчик вибрации расположен на основании плунжерного насоса, при этом устройство для гидроразрыва пласта дополнительно содержит основание первичного двигателя, причем первичный двигатель расположен на основании первичного двигателя, при этом второй датчик вибрации расположен на первичном двигателе или на основании первичного двигателя.

2. Устройство по п. 1, которое дополнительно содержит второй датчик давления, причем гидравлическая часть плунжерного насоса содержит выходной конец для жидкости, при этом второй датчик давления выполнен с возможностью определения давления жидкости, выходящей из выходного конца для жидкости.

3. Устройство по п. 2, которое дополнительно содержит выпускной коллектор, соединенный с выходным концом для жидкости, при этом второй датчик давления расположен на выходном конце для жидкости или на выпускном коллекторе.

4. Устройство по любому из пп. 1–3, которое дополнительно содержит плунжерный насос, муфту, гидравлическую систему для муфты и первый датчик давления, при этом два первых датчика давления расположены во взаимном соответствии с двумя гидравлическими системами для муфты, причем первый датчик давления выполнен с возможностью определения гидравлического давления в соответствующей одной из двух гидравлических систем для муфты.

5. Устройство по любому из пп. 1–4, которое дополнительно содержит первый датчик температуры, выполненный с возможностью определения температуры муфты.

6. Устройство по п. 5, которое дополнительно содержит второй датчик температуры, выполненный с возможностью определения температуры рабочей жидкости в гидравлической системе для муфты.

7. Устройство по любому из пп. 1–6, которое дополнительно содержит:

первый датчик скорости вращения, выполненный с возможностью определения фактической скорости вращения входного вала плунжерного насоса; и

второй датчик скорости вращения, выполненный с возможностью определения фактической скорости вращения выходного вала первичного двигателя.

8. Устройство по любому из пп. 1–7, которое дополнительно содержит планетарный редуктор, содержащий входной вал, при этом первый соединительный участок муфты непосредственно соединен с указанным входным валом, при этом входной вал плунжерного насоса непосредственно соединен с планетарным редуктором.

9. Устройство по любому из пп. 1–8, в котором первичный двигатель представляет собой одно из дизельного двигателя, электродвигателя и газотурбинного двигателя.

10. Способ управления устройством для гидроразрыва пласта, причем устройство для гидроразрыва пласта представляет собой устройство для гидроразрыва пласта по любому из пп. 1–9, при этом способ управления включает:

определение гидравлического давления в гидравлической системе для муфты, и

управление муфтой для ее разъединения, если обнаруженное гидравлическое давление в гидравлической системе для муфты меньше первого заданного значения давления,

обнаружение вибрации первичного двигателя, и

управление муфтой для ее разъединения, если обнаруженная вибрация первичного двигателя превышает второе заданное значение вибрации.

11. Способ по п. 10, который дополнительно включает:

определение давления жидкости, выдаваемой плунжерным насосом, и

управление муфтой для ее разъединения, если обнаруженное давление жидкости, выдаваемой плунжерным насосом, превышает второе заданное значение давления.

12. Способ по п. 10, который дополнительно включает:

определение температуры муфты, и

управление муфтой для ее разъединения, если измеренная температура муфты превышает первое заданное значение температуры.

13. Способ по любому из пп. 10–12, который дополнительно включает:

определение температуры рабочей жидкости в гидравлической системе для муфты, и

управление муфтой для ее разъединения, если обнаруженная температура рабочей жидкости в гидравлической системе для муфты превышает второе заданное значение температуры.

14. Способ по любому из пп. 10–13, который дополнительно включает:

обнаружение вибрации плунжерного насоса, и

управление муфтой для ее разъединения, если обнаруженная вибрация плунжерного насоса превышает первое заданное значение вибрации.

15. Способ по любому из пп. 10–14, который дополнительно включает:

определение первой фактической скорости вращения входного вала плунжерного насоса,

определение второй фактической скорости вращения выходного вала первичного двигателя, и

вычисление отношения первой фактической скорости вращения ко второй фактической скорости вращения и управление муфтой для ее разъединения, если упомянутое отношение меньше первого заданного отношения или больше второго заданного отношения.

16. Система для гидроразрыва пласта, содержащая:

устройство для гидроразрыва пласта по любому из пп. 1–9,

систему управления, выполненную с возможностью управления муфтой устройства для гидроразрыва пласта, и

блок дистанционного управления, связанный с системой управления,

при этом система управления электрически связана с муфтой и связана с первым датчиком давления и вторым датчиком вибрации, причем система управления выполнена с возможностью управления муфтой в соответствии с сигналами обратной связи, подаваемыми первым датчиком давления и вторым датчиком вибрации.