ES2995114T3 - Systems and methods for generating and consuming power from natural gas - Google Patents

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Abstract

Se proporcionan sistemas y métodos para mitigar la quema de gas natural. Un sistema de procesamiento de gas natural puede procesar gas natural en bruto para obtener una corriente de gas combustible que puede utilizarse para alimentar cualquier cantidad de módulos de generación de energía en el sitio. A su vez, los módulos de generación de energía pueden convertir la corriente de gas combustible en una salida eléctrica, que puede emplearse para alimentar cualquier cantidad de unidades de computación distribuida alojadas dentro de uno o más centros de datos móviles. En ciertas realizaciones, las unidades de computación distribuida pueden estar adaptadas para extraer criptomonedas o realizar otras tareas de computación distribuida para generar ingresos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos para generar y consumir energía a partir de gas natural
Antecedentes
Esta memoria descriptiva se refiere a permitir la utilización de gas natural en bruto, tales como gas de antorcha, gas varado, y gas asociado para la generación de energía. Más específicamente, la memoria descriptiva se refiere a generación de electricidadin situa partir de gas natural para alimentar unidades de procesamiento modulares adaptadas para realizar tareas informáticas distribuidas.
La extracción de petróleo de recursos no convencionales, tales como formaciones de gas de lutita, a través de la combinación de perforación horizontal y fracturación hidráulica ha aumentado a un ritmo rápido en los últimos años. La cuenca de Bakken, Powder River, la cuenca de Denver Julesburg (“D-J”), la cuenca del North Park y la cuenca de Permian son sólo algunas de las importantes “extensiones productivas” en los Estados Unidos. Una “extensión productiva” es el área geográfica por debajo de una formación geológica que contiene gas o petróleo. El desarrollo de estas extensiones productivas de gas y otros recursos no convencionales presenta un potencial significativo para el desarrollo económico y la independencia energética, pero también presenta el potencial para impactos ambientales en tierra, agua y aire. Por ejemplo, aunque la producción de petróleo representa la fuente de ingresos más importante para un pozo dado, la mayoría de los pozos también producen gas natural como un subproducto de bajo valor. Desafortunadamente, el subproducto de gas natural rico en líquidos a menudo no puede transportarse de manera económica por camiones o trenes desde ubicaciones de pozos remotas. Aunque tales gases naturales podrían transportarse a través de tuberías, muchos pozos de petróleo y gas natural están ubicados más allá del alcance de tal infraestructura. En ausencia de infraestructura de gasoducto, los operadores de pozos petrolíferos deben “ventilar” o “llevar a antorcha” los gases producidos por motivos de seguridad. La ventilación es la liberación controlada de gases naturales a la atmósfera en el transcurso de las operaciones de producción de petróleo y gas, sin embargo, las acumulaciones de gas natural alrededor del pozo de perforación crean riesgos de seguridad significativos. El quemado por antorcha es la combustión controlada del gas natural producido en asociación con el petróleo en el transcurso de las operaciones habituales de producción de petróleo y gas, y está diseñado para minimizar los riesgos de seguridad y ambientales asociados con la ventilación de gas natural no quemado.
A partir del abril de 2016, la NOAA estima que hay más de 6.200 antorchas individuales en los Estados Unidos, que queman aproximadamente 1000 millones de m3 (35000 millones de ft3) de gas natural anualmente lo suficiente para proporcionar suministro a aproximadamente 6 millones de hogares. Tal quemado por antorcha a gran escala de gas natural ha suscitado serias preocupaciones ambientales y sanitarias y diversos reguladores estatales y federales han comenzado a tomar acción mediante la implementación de reglamentos estrictos y políticas de aplicación. Por ejemplo, Colorado limita generalmente el quemado por antorcha a 60 días y muchos nuevos pozos permiten requerir que los productores tengan una solución de extracción de gas natural antes de la producción; Dakota del Norte ha implementado recientemente un requisito de que el 90 % del gas asociado sea capturado en 2020; y Tejas sólo permite que nuevos pozos se sometan a quemado por antorcha durante 10 días antes de que deba obtenerse un permiso adicional de 45 días. La EPA también ha implementado reglamentos de quemado por antorcha donde sitios que superan 91 toneladas métricas (100 toneladas) por año de COV, CO o NOX activan las reglas del Título V “Emisor de fuente principal-. Las infracciones de las reglas estatales o federales pueden dar como resultado que los pozos petrolíferos se “cierren”, denegación de permisos y/o multas significativas en efectivo.
El gas natural varado, particularmente en el caso en el que los pozos ponderados por líquidos están cerrados debido a restricciones de retirada de gas, representa una oportunidad de generación de energía de muy bajo coste. El gas varado existe a través de la mayoría de los campos de lutita destacados hoy en día, incluyendo en la cuenca D-J, la cuenca Permian, Bakken, CAKE/STACK, etc. Muchos operadores de petróleo y gas en entornos restringidos por tuberías ofrecen fácilmente su gas natural para un caso de bajo coste, incluso con una pérdida para el operador en algunos casos, de modo que pueden producir petróleo, lo que a menudo representa la gran mayoría de la economía de vida útil de un pozo.
Una solución potencial al problema del gas natural reside en un proceso informático distribuido. Las criptomonedas son una clase de activos en auge con la capitalización del mercado combinada de monedas digitales que superaron los 380000 millones de dólares en julio de 2018. Las criptomonedas operan en un sistema distribuido de ordenadores “minando” las monedas, procesando esencialmente los algoritmos subyacentes para verificar continuamente transacciones y saldos de cuenta. El proceso de minado de criptomonedas es una industria significativa por derecho propio, proyectada para alcanzar un valor de 39000 millones de dólares por 2025 con una CAGR proyectada del 29,7 %.
Esta industria de alto crecimiento requiere fuentes de electricidad innovadoras y económicas ya que requiere enormes cantidades de energía, aproximadamente 29 TWh de electricidad por año en una base global. Por perspectiva, el minado de criptomonedas consume más energía anualmente que 159 países, incluyendo Hungría, Irlanda, Nigeria o Eslovaquia. De hecho, la electricidad es normalmente el coste de vida útil más grande individual para una operación de minado de criptomonedas, con costes de energía que compensan aproximadamente el 30 % de los ingresos totales por minado en los Estados Unidos.
Por consiguiente, sigue existiendo la necesidad de sistemas y métodos para generar electricidad a partir de gas natural producido a partir de pozos petrolíferos. Sería beneficioso que tal electricidad pudiera producirse y consumirsein situ,por ejemplo, usándola para hacer funcionar unidades de procesamiento modulares que requieren mucha energía. Sería además beneficioso si tales unidades de procesamiento pudieran emplearse para minar criptomonedas o realizar otras tareas informáticas distribuidas para generar ingresos adicionales. El documento US 2013/190936 a refiere a una central de datos que acepta materias primas capaces de generar energía y emite datos procesados. El documento US 2018/0153059 A1 da a conocer un centro de datos móvil que puede usarse en un sitio de producción marino de petróleo.
Sumario
Según los objetivos anteriores y otros, se dan a conocer sistemas y métodos a modo de ejemplo en el presente documento para convertir gas natural en una corriente de gas combustible que puede usarse para alimentar cualquier número de módulos de generación de energíain situ.A su vez, los módulos de generación de energía pueden convertir la corriente de gas combustible en electricidad, que puede emplearse para alimentar cualquier número de unidades informáticas distribuidas modulares. En determinadas realizaciones, las unidades informáticas distribuidas pueden adaptarse para minar criptomonedas o realizar otras tareas informáticas distribuidas para generar ingresos.
Según la presente invención, se proporciona un sistema de mitigación de antorcha según la reivindicación 1. En algunos casos, el módulo de generación de energía puede ser un generador de tipo motor que genera una salida eléctrica de alta tensión de desde aproximadamente 70 kW hasta aproximadamente 2 MW (por ejemplo, desde aproximadamente 70 kW hasta aproximadamente 300 kW, desde aproximadamente 300 kW hasta aproximadamente 400 kW, 400 kW hasta aproximadamente 1 MW, o desde aproximadamente 1 MW hasta aproximadamente 2 MW). La primera tensión de la salida eléctrica de alta tensión puede ser de desde aproximadamente 480 V hasta aproximadamente 4,16 kV. Y la segunda tensión de la salida eléctrica de baja tensión puede ser de desde aproximadamente 208 V hasta aproximadamente 240 V.
En otros casos, el módulo de generación de energía puede ser un generador de tipo turbina que genera una salida eléctrica de alta tensión de desde aproximadamente 2 MW hasta aproximadamente 30 MW. En tales casos, la primera tensión de la salida eléctrica de alta tensión puede ser desde aproximadamente 4,16 kV hasta aproximadamente 12 kV. Y la segunda tensión de la salida eléctrica de baja tensión puede ser de desde aproximadamente 208 V hasta aproximadamente 240 V.
El sistema puede incluir un sistema de generación de energía eléctrica que tiene un primer módulo de generación de energía y un segundo módulo de generación de energía. El primer módulo de generación de energía puede adaptarse para recibir una primera corriente de gas combustible, tal como un gas combustible asociado con un poder calorífico de al menos aproximadamente 37 MJ/m3 (1.000 Btu/ft3), y para consumir la corriente de gas combustible para generar una primera salida eléctrica de alta tensión asociada con una primera tensión. El segundo módulo de generación de energía puede adaptarse para recibir una segunda corriente de gas combustible que incluye el gas combustible, y para consumir la segunda corriente de gas combustible para generar una segunda salida eléctrica de alta tensión asociada con la primera tensión.
El sistema de generación de energía eléctrica también puede incluir un panel paralelo en comunicación eléctrica con el primer módulo de generación de energía y el segundo módulo de generación de energía. El panel paralelo puede adaptarse para recibir la primera y segunda salidas eléctricas de alta tensión; y combinar y/o sincronizar la primera y segunda salidas eléctricas de alta tensión para dar una salida eléctrica de alta tensión combinada. El sistema de generación de energía eléctrica también puede incluir un módulo de transformación eléctrica en comunicación eléctrica con el panel paralelo. El módulo de transformación eléctrica puede adaptarse para recibir la salida eléctrica de alta tensión combinada; y transformar la salida eléctrica de alta tensión combinada en una salida eléctrica de baja tensión asociada con una segunda tensión que es menor que la primera tensión.
El sistema informático distribuido puede incluir un sistema de comunicaciones que tiene una o más antenas de satélite de datos para proporcionar una red. Además, el sistema informático distribuido puede incluir un primer centro de datos móvil que tiene un cerramiento que define un espacio interior; una pluralidad de unidades informáticas distribuidas ubicadas dentro del espacio interior del cerramiento, estando cada una de la pluralidad de unidades informáticas distribuidas en comunicación con la red; y un sistema de alimentación ubicado al menos parcialmente dentro del espacio interior del cerramiento, estando el sistema de alimentación en comunicación eléctrica con el módulo de transformación eléctrica y la pluralidad de unidades informáticas distribuidas de modo que el sistema de alimentación recibe la salida eléctrica de baja tensión y alimenta cada una de la pluralidad de unidades informáticas distribuidas.
Los detalles de una o más realizaciones del contenido de esta memoria descriptiva se exponen en los dibujos adjuntos y la descripción a continuación. Otras características, aspectos, y ventajas del contenido resultarán evidentes a partir de la descripción, los dibujos, y las reivindicaciones.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra un sistema 100 de mitigación de antorcha a modo de ejemplo según una realización.
La figura 2 muestra un sistema 200 de procesamiento de gas natural a modo de ejemplo según una realización. La figura 3 muestra un sistema 300 de generación de energía eléctrica a modo de ejemplo que comprende un módulo 331 de generación de energía en comunicación eléctrica con un módulo 335 de transformación eléctrica. La figura 4 muestra otro sistema 400 de generación de energía eléctrica a modo de ejemplo que comprende una pluralidad de módulos (431a, 431b) de generación de energía en comunicación eléctrica con un módulo 435 de transformación eléctrica a través de un panel 460 paralelo.
La figura 5 muestra un sistema 500 informático distribuido a modo de ejemplo según una realización.
La figura 6 muestra una máquina 600 informática y módulos 650 a modo de ejemplo según una realización.Descripción detallada
Visión general del sistema
Haciendo referencia a la figura 1, se ilustra un sistema 100 de mitigación de antorcha a modo de ejemplo según una realización. Tal como se muestra, el sistema 100 puede comprender un sistema 120 de procesamiento de gas natural, un sistema 130 de generación de energía eléctrica, un sistema 140 informático distribuido, un sistema 155 de comunicaciones y un sistema 180 de monitorización y control.
En una realización, el sistema 100 de mitigación de antorcha puede comprender un sistema 120 de procesamiento de gas natural adaptado para recibir una corriente 101 de gas natural en bruto desde una o más bocas 110 de pozo en un yacimiento de petróleo y/o gas. El sistema 120 de procesamiento de gas natural se adapta generalmente para convertir el gas 101 natural en bruto recibido en una corriente 102 de gas combustible que puede introducirse en un sistema 130 de generación de energía eléctrica. Tal como se comenta con detalle a continuación con respecto a la figura 2, el sistema 120 de procesamiento de gas natural puede emplear un módulo separador y, opcionalmente, cualquier número de módulos adicionales (por ejemplo, un módulo compresor, un módulo de retirada de dióxido de carbono, un módulo de desulfuración y/o un módulo de refrigeración) para producir una corriente 102 de gas combustible que cumple los requisitos específicos del sistema 130 de generación de energía eléctrica y cualquier número de corrientes secundarias.
El sistema 130 de generación de energía eléctrica generalmente comprende cualquier número de módulos de generación de energía adaptados para consumir el gas 102 combustible y convertir el mismo en energía eléctrica. Tal como se comenta con detalle a continuación con respecto a las figuras 3-4, cada módulo de generación de energía puede estar en comunicación eléctrica con un módulo de transformación eléctrica adaptado para recibir la(s) salida(s) eléctrica(s) del módulo de generación de energía y convertir la(s) misma(s) en un flujo 105 eléctrico que puede emplearse para alimentar a los componentes eléctricos de un sistema 140 informático distribuido.
En una realización, el sistema 140 informático distribuido puede comprender cualquier número de unidades informáticas distribuidas (“DCU”) en comunicación eléctrica con el sistema 130 de generación de energía eléctrica, de modo que las DCU se alimentan a través del flujo 105 eléctrico emitido por el sistema. Las DCU pueden comprender una instalación informática modular, por ejemplo, un centro de datos, una mina de criptomonedas o una celda informática gráfica. Y las DCU están generalmente adaptadas para realizar cualquier número de tareas intensivas de procesamiento. Por ejemplo, las DCU pueden emplearse para ejecutar procesos informáticos distribuidos intensivos en gráficos, investigación de inteligencia artificial (“IA”), entrenamiento de modelos de aprendizaje automático, análisis de datos, funciones de servidor, almacenamiento, aplicaciones de realidad virtual y/o realidad aumentada, tareas relacionadas con el proyecto Golem, aplicaciones de cadena de bloques distintas de monedas y/u operaciones de minado de criptomonedas.
En determinadas realizaciones, las DCU pueden emplearse para ejecutar operaciones matemáticas en relación con el minado de criptomonedas que incluyen calcular los siguientes algoritmos de tipo hash: SHA-256, ETHash, scrypt, CryptoNight, RIPEMD160, BLAKE256, X11, Dagger-Hashimoto, Equihash, LBRY, X13, NXT, Lyra2RE, Qubit, Skein, Groestl, BOINC, X11gost, Scrypt-jane, Quark, Keccak, Scrypt-OG, X14, Axiom, Momentum, SHA-512, Yescrypt, Scrypt-N, Cunningham, NIS<t>5, Fresh, AES, 2Skein, Equilhash, KSHAKE320, Sidechain, Lyra2RE, HybridScryptHash256, Momentum, HEFTY1, Skein-SHA2, Qubit, SpreadX11, Pluck y/o Fugue256. Adicional o alternativamente, las DCU pueden adaptarse para ejecutar operaciones matemáticas en relación con el entrenamiento del aprendizaje automático computacionalmente intensivo, inteligencia artificial, modelos de aprendizaje estadísticos o profundos, tales como redes neuronales, redes neuronales recurrentes, redes neuronales convolucionales, redes generativas adversativas, máquinas de potenciación del gradiente, bosques aleatorios, árboles de clasificación y regresión, regresiones lineales, polinómicas, exponenciales y lineales generalizadas, regresión logística, aprendizaje por refuerzo, aprendizaje por refuerzo profundo, optimización de hiperparámetros, validación cruzada, máquinas de vectores de soporte, análisis de componentes principales, descomposición de valores singulares, optimización convexa y/o análisis de componentes independientes.
Tal como se comenta con detalle a continuación con respecto a la figura 5, el sistema 140 informático distribuido puede comprender uno o más centros de datos móviles, en el que cada centro de datos móvil aloja una pluralidad de DCU en el mismo. Además de las DCU, cada centro de datos móvil puede alojar además un sistema de alimentación eléctrica, uno o más sistemas de alimentación de reserva, un sistema de control de entorno, y/o diversos equipos 183 de monitorización y control.
En determinadas realizaciones, el centro de datos móvil (y cualquier componente electrónico contenido en el mismo) puede estar en comunicación con un sistema 155 de comunicaciones. Por ejemplo, el centro de datos móvil puede estar en comunicación directa con el sistema 155 de comunicaciones a través de una conexión por cable. Como otro ejemplo, las DCU pueden estar en comunicación indirecta con el sistema 155 de comunicaciones a través de una red 150.
En una realización, el sistema 155 de comunicaciones puede comprender una o más antenas de satélite de datos en comunicación con uno o más satélites de órbita alta y/o órbita baja. Las antenas pueden estar montadas en el tejado en uno o más centros de datos móviles y/o pueden estar montadas en postes en el suelo cerca de tales centros de datos móviles. Una configuración típica es que dos antenas atiendan a un único centro de datos móvil para proporcionar fiabilidad y redundancia; sin embargo, una única antena puede ser suficiente dependiendo de los requisitos de ancho de banda y el recuento total de DCU. Alternativamente, muchas (por ejemplo, tres o más) antenas pueden montarse en el tejado de un único centro de datos móvil, y los cables de comunicaciones pueden extenderse desde el centro de datos móvil a otros centros de datos móviles cercanos para proporcionar una solución de comunicaciones centralizada.
La una o más antenas de satélite de datos del sistema 155 de comunicaciones pueden especificarse para su uso exterior continuo, y pueden instalarse usando hardware de montaje robusto para garantizar la alineación incluso durante viento fuerte u otras tormentas habituales en el campo petrolífero. Los módems de antena pueden estar alojados dentro de un centro de datos móvil para que tenga resistencia al calor, seguridad y resistencia a la intemperie, y tales módems pueden estar conectados al sistema de alimentación del centro de datos móvil.
En una realización, el sistema 155 de comunicaciones puede proporcionar una red interna que incluye una funcionalidad de equilibrio de carga automática de manera que el ancho de banda se asigne proporcionalmente entre todas las antenas activas. En tal realización, si falla una única antena, el ancho de banda perdido se redistribuye automáticamente entre todas las antenas en funcionamiento. Esta es una característica de fiabilidad importante para operaciones en campos petrolíferos, en las que son posibles fallos de equipo debido a tormentas.
En otra realización, las antenas y los sistemas de internet por satélite del sistema 155 de comunicaciones pueden especificarse basándose en las necesidades del sistema 140 informático distribuido, prestando atención específica a los requisitos de ancho de banda y latencia. Para aplicaciones de menor ancho de banda, tales como determinados procesamientos de cadena de bloques, minado de criptomonedas y/o trabajos de procesamiento de datos masivos a largo plazo, puede especificarse conectividad por satélite de órbita alta que oscila entre 10 MB/s y 100 MB/s. Para requisitos de mayor ancho de banda o baja latencia, tales como entrenamiento de modelo de inteligencia artificial, descarga iterativa de conjuntos de datos y proyectos de superación de límites, procesamiento visual, tal como imágenes o vídeos, procesamiento de lenguaje natural, trabajos iterativos de simulación de plegamiento de proteínas, videojuegos o cualquier otro trabajo de transmisión continua de datos de alta capacidad o comunicación rápida, pueden especificarse satélites de órbita baja para proporcionar velocidades significativamente aumentadas y latencia reducida.
En cualquier caso, el sistema 155 de comunicaciones puede proporcionar una red 150 a la que pueden conectarse diversos componentes del sistema 100 de mitigación de antorcha. La red 150 puede incluir redes de área extensa (“WAN”), redes de área local (“LAN”), intranets, Internet, redes de acceso inalámbrico, redes por cable, redes móviles, redes telefónicas, redes ópticas o combinaciones de las mismas. La red 150 puede ser de conmutación de paquetes, conmutación de circuitos, de cualquier topología, y puede usar cualquier protocolo de comunicación. Los enlaces de comunicación dentro de la red 150 pueden implicar diversos medios de comunicación digitales o analógicos tales como cables de fibra óptica, óptica de espacio libre, guías de onda, conductores eléctricos, enlaces inalámbricos, antenas, comunicaciones de radiofrecuencia, etc.
Tal como se muestra, el sistema 100 de mitigación de antorcha comprende además un sistema 180 de MC, que está generalmente adaptado para mantener condiciones de procesamiento dentro de restricciones operativas aceptables en todo el sistema. Tales restricciones pueden determinarse por requisitos económicos, prácticos y/o de seguridad. El sistema 180 de MC puede manejar objetivos de control operativo de alto nivel, bucles PID de bajo nivel, comunicación con operadores tanto locales como remotos, y comunicación con sistemas tanto locales como remotos. El sistema 180 de MC también puede estar en comunicación con sistemas auxiliares, tales como sistemas de almacenamiento, sistemas de respaldo y/o sistemas de generación de energía.
En una realización, el sistema 180 de MC puede estar en comunicación con diversos equipos (181-183) de monitorización y control, tal como sensores y/o controladores, a través de la red 150. Tales equipos (181-183) de monitorización y control puede estar además en comunicación con diversos componentes del sistema 120 de procesamiento de gas natural, el sistema 130 de generación de energía eléctrica y/o el sistema 140 informático distribuido, de modo que el sistema 180 de MC puede monitorizar y controlar de manera remota parámetros de funcionamiento de todo el sistema 100 de mitigación de antorcha. Los parámetros de funcionamiento a modo de ejemplo pueden incluir, pero no se limitan a, perfil del suministro de gas natural en bruto, velocidad de flujo de gas en diversas ubicaciones, presión del gas en diversas ubicaciones, temperatura en diversas ubicaciones, salida eléctrica en una o más ubicaciones, carga eléctrica en una o más ubicaciones, y/u otros.
Como ejemplo, el sistema 180 de MC puede determinar un cambio en el perfil, velocidad de flujo y/o presión del gas 101 natural en bruto y, por consiguiente, luego modular de manera automática la carga eléctrica de un centro de datos móvil. Y como otro ejemplo, el sistema 180 de MC puede reducir automáticamente la velocidad de procesamiento de una o más DCU en respuesta a recibir una indicación de que ha disminuido la presión del gas de suministro.
En una realización, cualquier número de usuarios puede acceder al sistema 180 de MC y/o al sistema 140 informático distribuido a través de un dispositivo 160 cliente en comunicación con la red 150. Generalmente, un dispositivo 160 cliente puede ser cualquier dispositivo capaz de acceder a tales sistemas (por ejemplo, a través de una aplicación nativa o a través de un navegador web). Los dispositivos 160 cliente a modo de ejemplo pueden incluir ordenadores de sobremesa de propósito general, ordenadores portátiles, teléfonos inteligentes y/o tabletas. En otras realizaciones, los dispositivos 160 cliente pueden comprender hardware y software de realidad virtual (“RV”) y/o realidad aumentada (“RA”), que permiten a los usuarios proporcionar entrada a través de gestos físicos.
La relación del dispositivo 160 cliente con tales sistemas surge en virtud de programas informáticos que se ejecutan en los respectivos ordenadores y que tienen una relación cliente-servidor entre sí. Por consiguiente, cada uno de los dispositivos 160 cliente puede tener una aplicación cliente que se ejecuta en el mismo, donde la aplicación cliente puede adaptarse para comunicarse con una aplicación de MC que se ejecuta en un sistema 180 de MC y/o una aplicación informática distribuida que se ejecuta en un sistema 140 informático distribuido, por ejemplo, a través de una red 150. Por tanto, la aplicación cliente puede estar alejada del sistema 180 de MC y/o del sistema 140 informático distribuido. Una configuración de este tipo puede permitir que los usuarios de aplicaciones cliente interactúen con uno o ambos de tales sistemas desde cualquier ubicación. Además, debido a que el sistema 180 de MC es capaz de transmitir información a/desde los diversos otros sistemas (por ejemplo, el sistema 120 de procesamiento de gas natural, el sistema 130 de generación de energía eléctrica, el sistema 140 informático distribuido y el sistema 155 de comunicaciones), un usuario puede interactuar con tales sistemas a través del sistema de MC.
Tal como se comenta con detalle a continuación, una o más aplicaciones de sistema de MC y/o aplicaciones de sistema informático distribuido pueden adaptarse para presentar diversas interfaces de usuario a los usuarios. Tales interfaces de usuario pueden basarse en información almacenada en el dispositivo 160 cliente y/o recibida desde los sistemas respectivos. Por consiguiente, la aplicación/las aplicaciones puede(n) escribirse en cualquier forma de lenguaje de programación, incluyendo lenguajes compilados o interpretados, o lenguajes declarativos o de procedimiento, y puede desplegarse en cualquier forma, incluyendo como un programa independiente o como un módulo, componente, subrutina u otra unidad adecuada para su uso en un entorno informático. Tal software puede corresponder a un archivo en un sistema de archivos. Un programa puede almacenarse en una parte de un archivo que contiene otros programas o datos. Por ejemplo, un programa puede incluir una o más secuencias almacenadas en un documento de lenguaje de marcado; en un único archivo dedicado al programa en cuestión; o en múltiples archivos coordinados (por ejemplo, archivos que almacenan uno o más módulos, subprogramas o partes de código).
Cada una de la aplicación/las aplicaciones del sistema de MC y/o la aplicación/las aplicaciones del sistema informático distribuido puede(n) implementarse y/o ejecutarse en una o más máquinas informáticas que están ubicadas en un sitio o distribuidas en múltiples sitios e interconectadas mediante una red de comunicaciones. En una realización, una aplicación puede instalarse (o accederse) mediante uno o más dispositivos 160 cliente.
En determinadas realizaciones, el sistema 180 de MC y/o el dispositivo 160 cliente puede adaptarse para recibir, determinar, registrar y/o transmitir información de aplicación que se refiere a uno o más componentes del sistema 100 de mitigación de antorcha. La información de aplicación puede recibirse desde y/o transmitirse al sistema 120 de procesamiento de gas natural, el sistema 130 de generación de energía eléctrica y/o el sistema 140 informático distribuido a través, por ejemplo, de equipos (181, 182, 183, respectivamente) de monitorización y/o control en comunicación con uno o más componentes de tales sistemas y en comunicación adicional con la red 150. Además, cualquiera de tal información de aplicación puede almacenarse en y/o recuperar desde una o más bases de datos locales o remotas (por ejemplo, bases 185 de datos).
En una realización, el sistema 180 de MC puede estar conectado a uno o más sistemas 170 de terceros a través de la red 150. Los sistemas 170 de terceros pueden almacenar información en una o más bases de datos a las que puede accederse mediante el sistema 180 de MC. El sistema 180 de MC puede ser capaz de recuperar y/o almacenar información desde los sistemas 170 de terceros, con o sin interacción del usuario. Además, el sistema de MC puede ser capaz de transmitir información almacenada/recibida a tales sistemas de terceros.
Se apreciará que diversos componentes del sistema 100 de mitigación de antorcha pueden ser modulares de modo que pueden combinarse para formar un sistema modular. Por ejemplo, los componentes modulares que componen el sistema 120 de procesamiento de gas natural, el sistema 130 de generación de energía eléctrica, el sistema informático distribuido, y/o el sistema 155 de comunicaciones pueden transportarse a un campo petrolífero y ensamblarse en los subsistemas respectivos del sistema 100 de mitigación de antorcha.
En una realización, el sistema 120 de procesamiento de gas natural, el sistema 130 de generación de energía eléctrica, el sistema 140 informático distribuido y el sistema 155 de comunicaciones pueden diseñarse para permitir que todos los componentes de tales sistemas encajen dentro de la altura y anchura de un contenedor portátil, tal como un contenedor de transporte o un recinto prefabricado similar que pueda transportarse usando un semirremolque de plataforma baja convencional. Se apreciará que tal configuración permite una movilidad mejorada del sistema 100 de mitigación de antorcha a diversos sitios del campo.
Además, algunos o todos los sistemas/componentes mencionados anteriormente pueden estar premontados en un patín fijo, remolque con ruedas u otra forma de soportes de montaje para simplificar y acelerar el transporte. Los beneficios clave de este enfoque incluyen un tiempo de ensamblaje y un gasto reducidos en el campo, donde la mano de obra contratada del campo petrolífero es a menudo más costosa que la mano de obra de la tienda, y donde la disponibilidad del contratista (tal como electricistas) puede estar restringida. Las soluciones montadas en ruedas también pueden calificarse para un tratamiento especial como “equipo temporal”, facilitando un procesamiento regulador acelerado o reducido en el entorno del campo petrolífero. El equipo de premontaje también permite que un operador vuelva a movilizar rápidamente el sistema 100 a un nuevo sitio si el flujo de gas original asociado con el pozo original disminuye o una nueva área experimenta una demanda grandemente aumentada para la mitigación de la antorcha.
Se apreciará además que, el sistema 120 de procesamiento de gas natural, el sistema 130 de generación de energía eléctrica, el sistema 140 informático distribuido y/o el sistema 155 de comunicaciones pueden diseñarse para permitir que se añadan o retiren componentes individuales de tales subsistemas, según sea necesario, para proporcionar un sistema 100 de mitigación de antorcha que tiene como objetivo consumir sustancialmente todo el gas 101 natural en bruto producido en la boca 110 de pozo. Esta configuración es importante, ya que la velocidad de flujo de gas, presión y composición de cada pozo será única y puede cambiar a lo largo del tiempo. Por ejemplo, el sistema 130 de generación de energía eléctrica puede modificarse para incluir módulos de generación de energía y/o módulos de transformación eléctrica adicionales y el sistema 140 informático distribuido puede modificarse para incluir centros de datos móviles adicionales para mitigar volúmenes cada vez mayores de gas durante el retorno de flujo inicial y las fases de producción pico de la vida de un pozo. Por el contrario, pueden retirarse módulos para adaptarse a velocidades de flujo decrecientes. Como otro ejemplo, las DCU individuales dentro de un centro de datos móvil del sistema 140 informático distribuido también pueden “encenderse” o apagarse de manera remota para ajustar la demanda de gas con la producción de gas en cada boca 110 de pozo individual.
Mediante el uso del sistema 100 descrito anteriormente, puede usarse gas 101 varado barato y abundante para alimentar equipos de generación de energía a escala de múltiples megavatios para producir energía 105 para operaciones de minado de criptomonedasin situo adyacente. Por ejemplo, el sistema puede consumir gas natural en bruto que tiene un poder calorífico de al menos 37 MJ/m3 (1.000 Btu/ft3) a una velocidad de 36.811 m3/d (1,3 MMft3d) para alimentar aproximadamente 3.300 DCU que tienen una tasa de hash de minado de 14 TH/s (por ejemplo, plataformas de minado ANTMINER S9), que es equivalente a una operación de minado comercial a escala moderada. El coste para alimentar esta misma operación de minado sería de aproximadamente 2,6 millones de dólares anualmente bajo un acuerdo de compra de energía comercial (0,06 $/kwh).
Sistema de procesamiento de gas natural
Haciendo referencia a la figura 2, se ilustra un sistema 200 de procesamiento de gas natural a modo de ejemplo según una realización. Tal como se muestra, el sistema 200 puede comprender un módulo 210 separador y diversos componentes opcionales, tales como un módulo 215 compresor, un módulo 222 de retirada de CO<2>, un módulo 224 de desulfuración, un módulo 226 deshidratador y/o un módulo 230 refrigerador.
Generalmente, el sistema 200 de procesamiento de gas natural se adapta para convertir una corriente 201 de gas natural en bruto recibidas desde una o más bocas 209 de pozo de petróleo y/o gas en una corriente 202 de gas combustible y, opcionalmente, diversas corrientes secundarias. Tal como se usa en el presente documento, el término “gas natural en bruto” o “gas en bruto” significa gas natural no procesado liberado durante la producción de petróleo y/o gas. El gas natural en bruto 201 también puede denominarse “gas asociado”, “gas de antorcha”, “gas producido”, y/o “gas varado.”
El gas 201 natural en bruto en una boca 209 de pozo es habitualmente una mezcla de hidrocarburos, incluyendo metano (CH<4>), etano (C<2>H<6>), propano (C<3>H<8>), butano (C<4>H<10>), pentano (C<5>H<12>), hexano (C<6>H<14>) e hidrocarburos superiores. El gas 201 natural en bruto también contiene otros compuestos tales como vapor de agua (H<2>O), sulfuro de hidrógeno (H<2>S), dióxido de carbono (CO<2>), oxígeno (O<2>), y nitrógeno (N<2>). La tabla 1, a continuación, muestra propiedades de gas en bruto a modo de ejemplo de bocas de pozo en la formación Bakken.
Tabla 1: Propiedades de gas natural en bruto a modo de ejemplo
Tal como se usa en el presente documento, el término “gas 202 combustible” se refiere a una corriente de gas natural que se ha procesado mediante un sistema 200 de procesamiento de gas natural de modo que puede usarse por un sistema de generación de energía eléctrica (por ejemplo, la figura 1 en 130) para generar energía eléctrica para un sistema informático distribuido (la figura 1 en 140). Se apreciará que las propiedades del gas 202 combustible producido mediante el sistema 200 de procesamiento de gas natural pueden variar dependiendo del gas natural en bruto y los requisitos del sistema de generación de energía eléctrica empleado.
No obstante, el gas 202 combustible tendrá normalmente un poder calorífico de al menos aproximadamente 37 MJ/m<3>(1,000 Btu/ft<3>) y un contenido de metano de al menos aproximadamente el 80 %. En algunas realizaciones, el gas 202 combustible puede procesarse para contener menos de aproximadamente el 1 % de componentes de hidrocarburos superiores (C5+) y pentano. Además, tal gas 202 combustible puede procesarse opcionalmente para contener menos de aproximadamente el 5 % de componentes de hidrocarburos superiores (C3+) y propano.
En algunas realizaciones, el gas 202 combustible producido puede estar sustancialmente libre de sólidos particulados y agua líquida para evitar la erosión, corrosión u otro daño al equipo. Además, el gas combustible puede deshidratarse de vapor de agua suficientemente para impedir la formación de hidratos durante el procesamiento aguas abajo. Y, en determinadas realizaciones, el gas 202 combustible producido puede contener solo cantidades traza de componentes tales como H<2>S, CO<2>, y N<2>.
Tal como se muestra, el gas 201 natural en bruto recibido desde la boca 209 de pozo en primer lugar puede introducirse en un módulo 210 separador de modo que los líquidos (por ejemplo, petróleo 291 y/o agua 292) puedan separarse y retirarse del mismo. Generalmente, el módulo 210 separador puede comprender al menos un separador de múltiples fases, tal como un separador de 2 fases (que separa líquidos y gas), o un separador de 3 fases (que separa petróleo, agua, y gas).
En una realización particular, el módulo 210 separador comprende un separador de 3 fases. Un separador de 3 fases a modo de ejemplo puede comprender un recipiente que tiene una entrada para recibir el gas 201 natural en bruto, una salida a través de la cual sale gas libre del recipiente, una salida a través de la cual sale agua del recipiente, y una salida a través de la cual sale petróleo del recipiente. Tras entrar en el recipiente, el gas 201 en bruto pueden encontrar un deflector de entrada, lo que provoca la separación inicial del gas de una mezcla líquida de petróleo y agua. Luego puede enjuagarse el gas libre dentro del recipiente, mientras que la mezcla líquida más pesada desciende dentro del mismo. Y, opcionalmente, puede emplearse un desviador dentro del recipiente para redirigir el flujo de la mezcla líquida y permitir que sedimente más fácilmente dentro del recipiente. Una vez separado del líquido, el gas libre puede fluir a través de un extractor de neblina que retira cualquier líquido arrastrado que quede en el gas. La corriente de gas resultante luego sale de la parte superior del recipiente separador, a través de la salida de gas.
A medida que la mezcla líquida sedimenta dentro del recipiente separador, el petróleo se separa del agua y sale de la disolución. En una realización, puede emplearse una placa de vertedero para permitir que el petróleo se vierta en una cámara o cubeta de petróleo, mientras que se impide que el agua entre en la cámara. Adicionalmente, el separador puede incluir una placa protectora metálica para bloquear que cualquier salpicadura de líquida entre en la salida de gas.
Generalmente, el petróleo 291 recuperado puede dirigirse a un tanque de almacenamiento de petróleo o puede transportarse para su venta a través de camión, ferrocarril o tubería. Y el agua 292 puede enviarse a un tanque de almacenamiento de agua, tratarsein situ,desecharse y/o transportarse a una instalación de tratamiento de aguas residuales u otra zona de recuperación.
En una realización, el módulo 210 separador puede comprender, o colocarse de otro modo en comunicación con, diversos equipos de monitorización y/o control. Tales equipos pueden adaptarse para medir, determinar y/o controlar diversos parámetros de funcionamiento en cualquier número de locaciones en todo el módulo 210 separador. Tal como se comentó anteriormente, tales equipos pueden estar en comunicación con un sistema de MC remoto (por ejemplo, a través de una red) para permitir tanto (1) la monitorización y el control remotos del módulo 210 separador mediante cualquier número de operarios como (2) el control automático del mismo.
Como ejemplo, el módulo 210 separador puede comprender cualquier número de monitores de presión, medidores de flujo, reguladores y/o válvulas de control para monitorizar/controlar los parámetros de procesamiento de gas y/o líquido (por ejemplo, presión de entrada/salida, flujo de entrada/salida, nivel, etc.). Tales equipos pueden estar ubicados dentro de uno o más recipientes, en una o más entradas y/o en una o más salidas del módulo 210 separador.
Se apreciará que el módulo 210 separador puede comprender además cualquier número de válvulas de seguridad adaptadas para dirigir el flujo a una zona segura y contenida en caso de sobrepresurización del recipiente. En una realización, el módulo separador puede cumplir con la norma ASME VIII, División 1 y NACE MR-0175 para entornos con H<2>S. Adicional o alternativamente, el módulo separador puede comprender un patín diseñado para las normas SEPCO OPS055 y/o API RP2A.
En determinadas realizaciones, el módulo 210 separador puede comprender además un componente de calentador-tratador ubicado aguas arriba del separador de múltiples fases o solidario con el mismo. Generalmente, el calentador-tratador puede comprender un recipiente presurizado, o una serie de recipientes presurizados, en el que se hace funcionar una fuente de calor montada en el fondo. Durante el funcionamiento, el calentador-tratador calienta el gas 201 natural en bruto recibido desde la boca 209 de pozo por medio de contacto directo con la fuente de calor y el aumento de temperatura resultante reduce la atracción molecular entre las moléculas de petróleo y agua contenidas en el mismo. Por consiguiente, cuando el gas natural en bruto calentado se hace pasar al separador de múltiples fases, las gotitas de agua pueden sedimentar del líquido más rápidamente.
En una realización, la corriente de gas producida mediante el módulo 210 separador puede ser de una calidad suficiente para utilizarse directamente como gas 202 combustible para un módulo de generación de energía del sistema de generación de energía eléctrica. En tales casos, la corriente 202 de gas resultante puede no introducirse en cualquiera de los módulos de procesamiento opcionales mostrados en la figura 2; más bien, puede transferirse directamente a un módulo de generación de energía eléctrica. Se apreciará que, aunque los módulos de procesamiento opcionales ilustrados no se emplean en esta realización, el gas 202 combustible puede agregarse (por ejemplo, en una tubería colectora de campo) antes de introducirse al módulo de generación de energía eléctrica. Adicional o alternativamente, pueden emplearse válvulas y/o compresores convencionales aguas arriba del módulo de generación de energía eléctrica para regular la presión del gas 202 combustible.
En otras realizaciones, la corriente de gas producida mediante el módulo 210 separador puede requerir procesamiento adicional aguas arriba del módulo de generación de energía. En tales casos, el sistema 200 de procesamiento de gas natural puede comprender uno o más de: un módulo 215 compresor, un módulo 222 de retirada de CO<2>, un módulo 224 de desulfuración, un módulo 226 deshidratador y/o un módulo 230 de refrigeración.
Generalmente, puede emplearse un módulo 215 compresor para aumentar la presión de la corriente de gas desde una presión inicial de desde aproximadamente 7 kPa (15 psi) hasta aproximadamente 345 kPa (50 psi), hasta una presión final de desde aproximadamente 1034 kPa (150 psi) hasta aproximadamente 2413 kPa (350 psi). Tal aumento de presión puede desearse o requerirse cuando se emplea un módulo 230 de refrigeración (comentado a continuación) y/o en casos donde el gas 202 combustible va a introducirse a un módulo de generación de energía que comprende una turbina.
Como resultado del aumento de presión, el módulo 215 compresor también puede retirar una corriente 293 de líquidos del gas natural (“LGN”) pesados que comprende pentano e hidrocarburos superiores (C5+) procedentes del gas natural. Con ese fin, el módulo 215 compresor puede comprender cualquier número de unidades de compresor individuales que se hacen funcionar para elevar y reducir la presión de la corriente de gas recibida, durante cualquier número de etapas de compresión, de modo que pueden licuarse y retirarse los LGN 293 contenidos en la misma. La corriente 293 de LGN resultante puede salir del módulo 215 compresor y puede almacenarse en un tanque de almacenamiento y/o transportarse para su venta a través de camión, ferrocarril o tubería.
Por consiguiente, el módulo 215 compresor puede producir una corriente de gas resultante que comprende metano, etano, propano, y butano, en el que la corriente de gas está sustancialmente libre de pentano e hidrocarburos superiores (C5+). Es decir, la corriente de gas comprimida resultante comprenderá normalmente menos de aproximadamente el 1 % de hidrocarburos C5+, de modo que la corriente comprende un contenido de calor de desde aproximadamente 45 MJ/m<3>(1.200 Btu/ft<3>) hasta aproximadamente 60 MJ/m<3>(1.500 Btu/ft<3>). En una realización, el módulo 215 compresor puede comprender cualquier número de unidades de compresor individuales. Las unidades de compresor pueden accionarse mediante o bien motores de pistones convencionales o turbinas de gas natural, y tales unidades se alimentan normalmente mediante una porción del gas natural (aunque algunas o todas las unidades pueden alimentarse eléctricamente si se requiere). Las unidades de compresor se hacen funcionar normalmente en paralelo, aunque algunas o todas las unidades de compresor pueden hacerse funcionar en etapas (en serie) tal como se desea o se requiere.
A medida que se comprime el gas, se genera calor y debe disiparse para enfriar la corriente de gas antes de abandonar el módulo compresor. Por consiguiente, el módulo 215 compresor puede comprender un sistema aeroenfriador para disipar el calor en exceso (por ejemplo, un “enfriador posterior”).
Adicionalmente, el calor generado por el funcionamiento de las unidades de compresor individuales puede disiparse a través de un sistema refrigerante sellado.
El módulo 215 compresor puede comprender, o colocarse de otra manera en comunicación con, diversos equipos de monitorización y/o control adaptados para monitorizar y/o controlar parámetros de funcionamiento (por ejemplo, flujo y/o presión de gas) a través de todas las unidades de compresor. Tales equipos pueden estar en comunicación con el sistema de MC remoto (por ejemplo, a través de una red) para permitirá la monitorización y el control remotos del módulo 215 compresor por cualquier número de operarios y/o para el control automático de los mismos.
En determinadas realizaciones, el sistema 200 de procesamiento de gas natural puede incluir un módulo 222 de retirada de CO<2>para retirar CO<2>294 de la corriente de gas. Generalmente, el módulo 222 de retirada de CO<2>se empleará, según se requiera, para cumplir las especificaciones de las tuberías. Por ejemplo, el módulo 222 de retirada de CO<2>puede emplearse para reducir el contenido de CO<2>en la corriente de gas hasta menos de aproximadamente el 1 % de CO<2>.
En una realización, el módulo 222 de retirada de CO<2>puede comprender una o más membranas, tales como una membrana de acetato de celulosa enrollada en espiral. Generalmente, la membrana funciona con el principio de permeación selectiva, donde componentes con mayores velocidades de permeación (por ejemplo, CO<2>) permean a través de una membrana más rápido que aquellos con menores velocidades de permeación (por ejemplo, metano, etano e hidrocarburos más pesados). Por consiguiente, la corriente de alimentación de gas puede separarse en una corriente rica en hidrocarburos (residual) en el exterior de la fibra de membrana y una corriente rica en CO<2>(permeado) en el interior de la fibra de membrana.
Se apreciará que el módulo 222 de retirada de CO<2>puede ser adaptable a diversos volúmenes de gas, concentraciones de CO<2>, y/o especificaciones de gas combustible. Además, los parámetros operativos del módulo de retirada de CO<2>, tal como la diferencia de presión entre el gas de alimentación y el gas permeado y/o la concentración del componente permeante, puede monitorizarse y/o controlarse a través de diversos equipos en comunicación con el sistema de MC remoto.
En otra realización, el módulo 222 de retirada de CO<2>puede comprender un sistema sorbente de aminas. Tal como se conoce en la técnica, tales sistemas se adaptan para absorber CO<2>y luego desorber el CO<2>a la atmósfera.
En una realización, el sistema 200 de procesamiento de gas natural puede incluir un módulo 224 de desulfuración adaptado para retirar azufre 295 de la corriente de gas. Generalmente, el azufre existe en el gas natural como sulfuro de hidrógeno (H<2>S), y el gas natural requerirá normalmente desulfurización cuando su contenido de H<2>S supere aproximadamente 0,16 |ig/l (0,01 libras/Mft3). Se apreciará que el gas que contiene altos niveles de H<2>S (es decir, “gas ácido”) no es deseable porque es tanto corrosivo para los equipos como es peligroso de respirar.
El módulo 224 de desulfuración puede emplear diversas tecnologías para “endulzar”, o retirar azufre de, gas ácido. En una realización, el módulo 224 de desulfuración puede emplear sorbentes secos para capturar gases de azufre en forma sólida (por ejemplo, como sulfatos o sulfitos). En una realización de este tipo, puede inyectarse un sorbente fino en el gas de alimentación y pueden recogerse los sólidos 295 que contienen azufre resultantes. Los sorbentes secos a modo de ejemplo que pueden emplearse incluyen, pero no se limitan a, óxido de calcio, óxido de magnesio, y carbonato de sodio.
En una realización alternativa, el módulo 224 de desulfuración puede comprender un subsistema de lavador químico húmedo, tal como sistemas de tipo Venturi, de columna empaquetada o de tipo bandeja. En esta realización, el gas de alimentación puede ponerse en contacto con una disolución o suspensión de lavado químico para absorber el H<2>S y convertirlo en mercaptanos, que luego se drenan del lecho gastado en forma líquida.
En aún otra realización más, el módulo 224 de desulfuración puede emplear disoluciones de amina para eliminar H<2>S. Durante este procedimiento, el gas de alimentación se hace pasar a través de una torre que contiene una disolución de amina que absorbe azufre. Las disoluciones de amina a modo de ejemplo pueden incluir, pero no se limitan a, monoetanolamina (“MEA”) y dietanolamina (“DEA”). En una de tales realizaciones, la disolución de amina puede regenerarse (es decir, puede eliminarse el azufre absorbido) y reutilizarse.
En determinadas realizaciones, puede desecharse la descarga 295 que contiene azufre. Sin embargo, en otras realizaciones, el azufre puede reducirse a su forma elemental mediante procesamiento adicional y luego venderse. Un procedimiento a modo de ejemplo empleado para recuperar azufre se conoce como el “proceso Claus” e implica usar reacciones térmicas y catalíticas para extraer el azufre elemental de la disolución de sulfuro de hidrógeno.
Se apreciará que, independientemente de cuál de las tecnologías anteriores se emplee por el módulo 224 de desulfuración, puede producirse una corriente de gas resultante que esté prácticamente libre de compuestos de azufre. Es decir, la corriente de gas resultante puede comprender un contenido de azufre de menos de aproximadamente 0,16 |ig/l (0,01 libras/Mft3).
El sistema 200 de procesamiento de gas natural puede comprender adicional o alternativamente un módulo 226 deshidratador adaptado para retirar agua 296 de la corriente de gas. Generalmente, el módulo 226 deshidratador puede emplearse para reducir el contenido de humedad de la corriente de gas hasta aproximadamente 0,112 mg/l (7 libras/Mft3) o menos. Esto mitiga el riesgo de daño a tuberías y equipos de procedimiento por flujo bloqueado y corrosión.
En una realización, el módulo 226 deshidratador puede comprender cualquier número de lechos secadores que incluyen uno o más desecantes. Los desecantes a modo de ejemplo incluyen, pero no se limitan a: carbón/carbono activado, alúmina, óxido de calcio, cloruro de calcio, sulfato de calcio, sílice, sílice-alúmina, tamices moleculares (por ejemplo, zeolitas), y/o arcilla de montmorillonita. En una realización particular, pueden estar presentes materiales desecantes en una configuración de lecho empaquetado.
Se apreciará que la mayoría de los desecantes tienen una capacidad de adsorción limitada y deben reemplazarse o regenerarse a intervalos de servicio dados. Por consiguiente, para el servicio de deshidratación continua, puede emplearse un sistema de múltiples lechos en el que se utilizan uno o más lechos mientras que los otros se están reemplazando/regenerando. El/los lecho(s) activo(s) luego puede entonces conectarse y desconectarse del servicio según se requiera o desee.
En otra realización, el módulo 226 deshidratador puede incluir un sistema de trietilenglicol (“TEG”). Este sistema pone en contacto el gas húmedo con el TEG, que absorbe el agua de la corriente húmeda de gas para producir una corriente rica en TEG. La corriente rica en TEG se calienta con un calentador calentado por gas y el agua se extrae en forma de vapor de agua a la atmósfera. La corriente de TEG pobre luego puede enfriarse y bombearse de vuelta para entrar en contacto con la corriente de gas.
En otras realizaciones, el módulo 226 deshidratador puede retirar agua mediante el uso de aditivos, tales como metanol o etilenglicol, que pueden pulverizarse en la corriente de gas natural para suprimir el punto de congelación del agua líquida. En aún otras realizaciones, la deshidratación puede comprender varias etapas, incluyendo deshidratación activa, despresurización, regeneración, y represurización.
En determinadas realizaciones, el sistema 200 de procesamiento de gas natural puede incluir un módulo 230 de refrigeración que comprende una o más unidades de refrigeración mecánicas (“MRU”). Generalmente, el módulo de refrigeración puede emplearse para enfriar el gas natural en un esfuerzo por reducir el punto de rocío de los hidrocarburos del gas (por ejemplo, para cumplir las especificaciones de calidad de las tuberías) y/o para maximizar la recuperación de LGN (por ejemplo, para mejorar el retorno monetario total de una corriente de gas natural).
En una realización, el módulo 230 de refrigeración puede adaptarse para disminuir la temperatura de la corriente de gas recibida hasta una temperatura objetivo, de modo que los LGN que comprenden propano e hidrocarburos 297 superiores (C3+) puedan separarse de la misma. La temperatura objetivo puede seleccionarse para permitir que la corriente 297 de LGN se condense (por ejemplo, en una única columna), sin condensar cantidades sustanciales de metano o etano. Por consiguiente, la corriente 297 de LGN condensada puede separarse y transportarse para su venta a través de camión, ferrocarril o tubería; y la corriente 202 de gas combustible resultante, que comprende principalmente metano y etano, puede transferirse al módulo de generación de energía eléctrica.
En determinadas realizaciones, el módulo 230 de refrigeración puede reducir la temperatura de la corriente de gas recibida a través del intercambio de calor con un fluido a baja temperatura (es decir, un refrigerante). Los refrigerantes a modo de ejemplo incluyen, pero no se limitan a, propano, propileno (C<3>H<6>), n-butano, y/o etileno (C<2>H<4>). Se apreciará que pueden emplearse adicional o alternativamente otros refrigerantes de hidrocarburos y no hidrocarburos.
Generalmente, el módulo 230 de refrigeración puede enfriar la corriente de gas recibida hasta una temperatura objetivo de desde aproximadamente -23 °C (-10 °F) hasta aproximadamente -36 °C (-32 °F), dependiendo de la composición de la corriente de gas recibida. Durante el enfriamiento, la presión puede ajustarse a, o mantenerse a, de desde aproximadamente 482 kPa (70 psi) hasta aproximadamente 3.516 kPa (510 psi).
En una realización particular, el módulo 230 de refrigeración puede comprender un refrigerador en cascada que emplea dos o más etapas de refrigeración en serie para lograr una temperatura menor que la que puede lograrse de otro modo en una única etapa. Por ejemplo, el refrigerador puede enfriar el gas hasta una primera temperatura durante una primera etapa (es decir, una “etapa alta”), y después enfriar el gas hasta una segunda temperatura que es menor que la primera temperatura durante una segunda etapa (es decir, una “etapa baja”). Se apreciará que los parámetros operativos del módulo 230 de refrigeración pueden monitorizarse y/o controlarse a través de cualquier número de unidades de refrigeración a través de diversos equipos en comunicación con el sistema de MC remoto. Tales parámetros operativos pueden incluir, pero no se limitan a, temperatura y/o tasa de recirculación de refrigerante.
Se apreciará que muchos aspectos del sistema 200 representados en la figura 2 pueden modificarse o alterarse para producir gas 202 combustible a partir de gas 201 natural en bruto recibido de una o más bocas 209 de pozo en un yacimiento de petróleo y gas. El sistema 200 ilustrado es a modo de ejemplo, y pretende mostrar a grandes rasgos la relación entre los diversos aspectos del sistema.
Sistema de generación de energía eléctrica
Las figuras 3-4 muestran sistemas (300, 400) de generación de energía eléctrica según diversas realizaciones. La figura 3 muestra un sistema 300 de generación de energía eléctrica a modo de ejemplo que comprende un módulo 331 de generación de energía en comunicación eléctrica con un módulo 335 de transformación eléctrica. Y la figura 4 muestra un sistema 500 de generación de energía eléctrica a modo de ejemplo que comprende una pluralidad de módulos (431a, 431b) de generación de energía en una configuración paralela, en el que tales módulos están en comunicación eléctrica con un único módulo 435 de transformación eléctrica.
Haciendo referencia a la figura 3, se ilustra un sistema 300 de generación de energía eléctrica a modo de ejemplo. Tal como se muestra, el sistema 300 comprende un módulo 331 de generación de energía en comunicación con una línea 320 de suministro de gas de modo que puede recibir gas 302 combustible a partir del mismo. El módulo 331 de generación de energía se muestra adicionalmente para estar en comunicación eléctrica con un módulo 335 de transformación eléctrica de modo que una salida 303 eléctrica puede transmitirse desde el módulo de generación de energía hasta el módulo de transformación eléctrica.
Generalmente, los módulos 331 de generación de energía pueden comprender un componente generador adaptado para convertir gas 302 combustible en energía 303 eléctrica, diversos equipos para monitorizar y controlar el componente generador, y el equipo auxiliar para soportar el componente generador. Tal como se comenta a continuación, cada uno de estos componentes puede estar contenido dentro de un alojamiento protector de modo que todo el módulo 331 de generación de energía es transportable.
En una realización, el módulo 331 de generación de energía puede comprender un componente generador adaptado para generar una salida 303 eléctrica a través de combustión del gas 302 combustible. Generalmente, el componente generador puede emplear o bien un motor alternativo accionado por gas combustible o bien una turbina rotativa accionada por gas combustible para someter a combustión el gas 302 combustible y accionar un generador eléctrico.
El componente generador puede asociarse con diversas propiedades, tales como diversos requisitos de combustible de entrada, una tasa de consumo de gas combustible y una salida eléctrica. Los requisitos de combustible de entrada de un componente generador dado especifican las propiedades requeridas de combustible recibido por el generador. Tal como se comentó anteriormente, los módulos 331 de generación de energía empleados pueden especificarse para hacerse funcionar con gas 302 combustible que tiene una amplia variedad de propiedades. Por ejemplo, determinados módulos pueden incluir componentes generadores adaptados para utilizar gas rico, suministrado directamente aguas abajo de un módulo separador. Adicional o alternativamente, el módulo 331 de generación de energía puede comprender un generador adaptado para utilizar gas combustible que se ha procesado de modo que está sustancialmente libre de componentes de hidrocarburos superiores (C3+) y propano.
La tasa de consumo de gas combustible de un generador dado se refiere al volumen de gas combustible consumido por el generador dentro de un periodo de tiempo dado. La tasa de consumo de gas combustible puede determinarse para el funcionamiento continuo del generador en las condiciones ambientales estándar. Generalmente, la tasa de consumo de gas combustible de generadores de tipo motor puede oscilar entre aproximadamente 1.132 m3/d (40 Mft3d) y aproximadamente 14.158 m3/d (500 Mft3d). Y la tasa de consumo de gas combustible de generadores de tipo turbina puede oscilar entre aproximadamente 28.316 m3/d (1 MMft3d) y aproximadamente 169.901 m3/d (6 MMft3d).
Salida eléctrica se refiere a la salida de energía eléctrica por un generador dado después de las pérdidas de eficiencia dentro del generador. Esta propiedad se denomina a menudo “energía real” o “kWe.” La salida eléctrica puede proporcionarse como “energía continua”, que se refiere a la energía real obtenida del generador cuando el módulo se está haciendo funcionar de manera continua en condiciones ambientales estándar.
Aunque puede emplearse casi cualquier generador en los módulos 331 de generación de energía, se ha hallado que se prefieren los generadores que producen una salida eléctrica de desde aproximadamente 70 kW hasta aproximadamente 30 MW porque estos tamaños se correlacionan con las cantidades de combustible disponibles en una aplicación típica.
Generalmente, los generadores de tipo motor pueden producir una salida eléctrica que oscila entre aproximadamente 70 kW y aproximadamente 2 MW, con una tensión asociada que oscila entre aproximadamente 480 V y aproximadamente 4,16 kV. Y generadores de tipo turbina pueden producir una salida eléctrica que oscila entre aproximadamente 2 MW y 30 MW, con una tensión asociada que oscila entre aproximadamente 4,16 kV y aproximadamente 12 kV.
Se apreciará que los diversos componentes generadores empleados en el módulo 331 de generación de energía pueden adaptarse para hacerse funcionar de manera fiable en las condiciones duras de los campos petrolíferos, y con variabilidad en las tasas, composición y potencias caloríficas del de gas. Además, se apreciará que el generador específico empleado en un módulo 331 de generación de energía puede seleccionarse y configurarse basándose en las especificaciones del gas natural en bruto y la cantidad de tal gas natural en bruto que se produce en la boca de pozo.
Tal como se muestra, el módulo 331 de generación de energía puede estar en comunicación adicional con un suministro 337 de combustible de reserva que contiene un combustible 308 de reserva. En una realización, el suministro 337 de combustible de reserva puede comprender un tanque de almacenamiento de gas natural que contiene gas natural presurizado (por ejemplo, recibido desde el sistema de procesamiento de gas natural). En otra realización, el suministro 337 de combustible de reserva puede comprender una reservain situde propano. En momentos de baja presión del gas en la boca del pozo, el combustible 308 de reserva puede transportarse por tubería directamente al generador del módulo 331 de generación de energía, desde el suministro 337 de combustible de reserva.
En una realización, el módulo 331 de generación de energía puede adaptarse para cambiar automáticamente entre el gas 302 combustible y el combustible 308 de reserva. En tales realizaciones, el generador puede utilizar gas 302 combustible siempre que la presión y/o la velocidad de flujo del gas combustible sea mayor o igual que un valor predeterminado (por ejemplo, desde aproximadamente 138 kPag (20 psig) hasta aproximadamente 172 kPag (25 psig)); y el generador puede cambiar al combustible 308 de reserva cuando la presión y/o la velocidad de flujo cae por debajo del valor predeterminado. Se apreciará que el procedimiento de cambio de combustible puede ser ininterrumpido, dando como resultado una generación ininterrumpida de energía eléctrica independientemente de las tasas instantáneas de suministro de gas natural.
En una realización, el módulo 331 de generación de energía puede comprender diversos equipos de monitorización y control en comunicación directa con el componente generador y en comunicación remota con el sistema de MC (por ejemplo, a través de una red). Tal equipo puede permitir la monitorización automática de parámetros operativos, incluyendo, pero sin limitarse a, presión de suministro de gas combustible, velocidad de flujo de gas combustible, características de gas combustible, salida eléctrica (por ejemplo, frecuencia, tensión, amperaje, etc.) y/o emisiones. Y esta configuración puede permitir además el control automático y/o manual del generador, lo que permite una mayor fiabilidad y eficiencia en ubicaciones remotas de campos petrolíferos donde los operarios humanos no siempre están presentes.
Normalmente, el módulo 331 de generación de energía comprenderá además diversos componentes auxiliares (habitualmente denominados “equilibrio de planta”). Tales componentes pueden incluir, pero no se limitan a, compresores, sistemas de lubricación, sistemas de control de emisiones, catalizadores y sistemas de escape. Como ejemplo, el módulo 331 de generación de energía puede comprender tecnologías de reducción de emisiones integradas, tales como, pero sin limitarse a, un sistema de reducción catalítica no selectiva (“NSCR”) o un sistema de reducción catalítica selectiva (“SCR”). Sin embargo, incluso sin emplear tales tecnologías de emisiones, el procedimiento de combustión interna empleado por las realizaciones dadas a conocer, puede reducir significativamente las emisiones de NOx, CO y compuestos orgánicos volátiles (“COV”) en relación con el quemado por antorcha. Por ejemplo, un sistema 300 de generación de energía eléctrica a modo de ejemplo que no incluye un NSCR o SCR puede reducir las emisiones de tales compuestos en aproximadamente el 95 % o más, en comparación con el quemado por antorcha (por ejemplo, al menos el 95 %, al menos el 96 %, al menos el 97 %, al menos el 98 % o al menos el 99 %).
Se apreciará que la monitorización y el control de las emisiones son claves que permiten los requisitos en el campo petrolífero. Al reducir las emisiones, las realizaciones dadas a conocer ayudan a los operadores de petróleo y gas a lograr beneficios ambientales y reguladores, así como relaciones comunitarias mejoradas. En una realización, el módulo 331 de generación de energía puede comprender un alojamiento diseñado para contener y proteger los componentes del módulo descritos anteriormente. Tal alojamiento puede proporcionar características tales como, pero sin limitarse a, resistencia a la intemperie, montaje de patín o remolque para portabilidad y atenuación del sonido.
En determinadas realizaciones, el módulo 331 de generación de energía puede estar soportado por un chasis, remolque o vagón transportable para facilitar el posicionamiento y/o el reposicionamiento del módulo. Más particularmente, el chasis, remolques o vagones transportables pueden acoplarse a vehículos, tales como camiones o trenes, y transportarse sobre un área geográfica. Los patines del generador pueden oscilar en tamaño desde un remolque cerrado arrastrado detrás de una camioneta, hasta una pluralidad de cargas de semirremolque para el generador y su equipo auxiliar requerido.
Tal como se muestra, el sistema 300 de generación de energía eléctrica comprende además un módulo 335 de transformación eléctrica en comunicación eléctrica con el módulo 331 de generación de energía. Generalmente, la energía 303 eléctrica generada mediante el módulo 331 de generación de energía puede transmitirse a través del módulo 335 de transformación eléctrica de modo que puede convertirse en un flujo 305 eléctrico que es adecuado para el consumo por el equipo informático (por ejemplo, un centro de datos móvil y cualquier número de DCU de un sistema informático distribuido).
Con ese fin, el módulo 335 de transformación eléctrica puede comprender equipo de acondicionamiento de energía que incluye normalmente uno o más transformadores reductores. Tal módulo 335 puede adaptarse para reducir la tensión de un flujo 303 eléctrico entrante en una o más “reducciones” a un flujo 305 eléctrico secundario que comprende una tensión más baja.
En una realización, el módulo 335 de transformación eléctrica puede comprender un transformador reductor de 1 MVA adaptado para reducir la tensión de un flujo 303 eléctrico entrante que tiene una tensión de desde aproximadamente 480 V hasta aproximadamente 4,16 kV. En tales casos, el módulo 335 de transformación eléctrica puede convertir el flujo 303 eléctrico entrante en un flujo 305 eléctrico de salida de potencia reducida que tiene una tensión de aproximadamente 208 V o aproximadamente 240 V.
Alternativamente, cuando se emplean módulos 331 de generación de energía de tipo turbina más grandes, el módulo 335 de transformación eléctrica puede reducir la tensión en una pluralidad de etapas. Por ejemplo, el módulo de transformación eléctrica puede recibir un flujo 303 eléctrico entrante que tiene una tensión de desde aproximadamente 4,16 kV hasta aproximadamente 12 kV y puede reducir la tensión hasta aproximadamente 480 V en una primera etapa. Y luego el módulo puede reducir adicionalmente la tensión, a través de una o más reducciones adicionales, para proporcionar un flujo 305 eléctrico de salida de potencia reducida que tiene una tensión de aproximadamente 208 V.
En determinadas realizaciones, el módulo 335 de transformador eléctrico también puede comprender un disyuntor principal capaz de cortar todos los flujos eléctricos aguas abajo, lo que permite que un operario desactive rápidamente cualquier equipo informático adjunto en el caso de trabajo operativo o parada de emergencia. Adicional o alternativamente, los terminales del módulo 335 de transformación eléctrica pueden estar equipados con “conexiones rápidas”, que están terminadas previamente dentro del módulo. Tales conexiones rápidas permiten a los electricistas de campos petrolíferos conectar rápidamente el módulo 335 de transformación eléctrica al módulo 331 de generación de energía y a un componente del sistema informático distribuido sin un trabajo de fabricación y terminación extensoin situ.
En la realización ilustrada, sólo un módulo 331 de generación de energía proporciona energía 303 eléctrica al módulo 335 de transformación eléctrica. Por consiguiente, el módulo 331 de generación de energía puede conectarse por cable directamente desde un terminal del módulo 331 de generación de energía en un lado primario del módulo 335 de transformación eléctrica.
Aunque se muestra sólo un módulo 331 de generación de energía y un módulo 335 de transformación eléctrica en la figura 3, se apreciará que cualquier número de tales componentes puede incluirse en el sistema 300 de generación de energía. Por ejemplo, pueden emplearse dos o más conjuntos de módulos 331 de generación de energía y módulos 335 de transformación eléctrica, en una configuración en serie, para alimentar cualquier número de componentes informáticos (por ejemplo, centros de datos móviles y DCU).
Generalmente, tal equipo puede añadirse y/o retirarse, según se requiera, para consumir sustancialmente todo el suministro de gas natural disponible. Además, los generadores específicos empleados en los módulos 331 de generación de energía, el número de tales módulos y la configuración de tales módulos también pueden seleccionarse teniendo en cuenta este objetivo. Por ejemplo, tal equipo puede seleccionarse, configurarse, añadirse y/o eliminarse del sistema 300 de generación de energía eléctrica, según sea necesario para permitir que el sistema consuma al menos aproximadamente el 75 % (por ejemplo, al menos aproximadamente el 80 %, al menos aproximadamente el 85 %, al menos aproximadamente el 90 % o al menos aproximadamente el 95 %) del suministro de gas natural. De esta manera, el sistema 300 puede reducir sustancialmente la cantidad de gas natural que debe quemarse por antorcha durante la producción de petróleo.
Haciendo referencia a la figura 4, se ilustra otro sistema 400 de generación de energía eléctrica a modo de ejemplo. Tal como se muestra, el sistema 400 comprende una pluralidad de módulos (431a, 431b) de generación de energía en comunicación con una línea 420 de suministro de gas de modo que pueden recibir gas 402 combustible a partir de la misma. Los módulos (431a, 431b) de generación de energía también están en comunicación eléctrica con un módulo 435 de transformación eléctrica a través de un panel 460 paralelo. Y, tal como se comentó anteriormente, los módulos (431a, 431b) de generación de energía pueden estar en comunicación con uno o más suministros 437 de combustible de reserva, de modo que pueden recibir combustible 408 de reserva (por ejemplo, propano) a partir de los mismos.
Tal como se muestra, el sistema 400 de generación de energía eléctrica puede comprender múltiples módulos (431a, 431b) de generación de energía conectados en paralelo a un único módulo 435 de transformación eléctrica. En tales realizaciones, los múltiples módulos (431a, 431b) de generación de energía eléctrica pueden sincronizarse en fase de modo que sus flujos (403a, 403b) eléctricos de salida pueden combinarse aguas abajo sin desalineación de la frecuencia de onda.
Específicamente, los múltiples flujos (403a, 403b) eléctricos sincronizados en fase pueden conectarse a un panel 460 paralelo, que combina y sincroniza los flujos eléctricos en un único flujo 404 aguas abajo con métricas singulares de tensión, frecuencia, corriente y potencia. Este flujo 404 aguas abajo singular luego puede conectarse por cable en un lado primario de un módulo 435 de transformación eléctrica para modulación de tensión. Por ejemplo, tal como se ha comentado anteriormente, el flujo 404 aguas abajo singular puede transmitirse al módulo 435 de transformación eléctrica de manera que el flujo pueda convertirse en un flujo 405 eléctrico de salida que sea adecuado para el consumo por parte del equipo informático (por ejemplo, uno o más centros de datos móviles de un sistema informático distribuido que incluye cualquier número de DCU).
En tales realizaciones, cada uno de los módulos (431a, 431b) de generación de energía y/o el panel 460 paralelo puede comprender un sistema de control que permite que el módulo se sincronice y sea paralelo con otros módulos de generación de energía. El sistema de control puede permitir el reparto de carga de hasta 32 módulos de generación de energía a través de un enlace de datos y puede proporcionar capacidades de gestión de energía, tales como arranque y parada dependientes de la carga, reparto de carga asimétrica y selección de prioridad. Tal funcionalidad puede permitir que un operario optimice el reparto de carga basándose en horas de funcionamiento y/o consumo de combustible.
Sistema informático distribuido
Haciendo referencia a la figura 5, se ilustra un sistema 500 informático distribuido a modo de ejemplo según una realización. Tal como se muestra, el sistema 500 puede incluir uno o más centros 510 de datos móviles que comprenden diversos componentes eléctricos, tales como pero sin limitarse a: cualquier número de DCU 520, un sistema 555 de comunicaciones, un sistema 530 de alimentación eléctrica, un sistema 540 de alimentación de reserva, y/o un sistema 580 de monitorización y control.
Generalmente, cada uno de los centros 510 de datos móviles puede comprender un alojamiento o cerramiento prefabricado para contener y proteger los diversos sistemas electrónicos. El cerramiento puede comprender un contenedor de transporte personalizado u otro sistema de alojamiento modular diseñado para su portabilidad, durabilidad, seguridad, capacidad de apilamiento, ventilación, resistencia a la intemperie, control de polvo y funcionamiento en condiciones de campos petroleros escarpados.
Tal como se muestra, cada uno de los centros 510 de datos móviles puede comprender un sistema 530 de energía eléctrica adaptado para recibir energía 505 eléctrica desde un módulo de transformación eléctrica de un sistema de generación de energía eléctrica, tal como se ha comentado anteriormente. Más particularmente, el sistema 530 de alimentación puede recibir un flujo 505 eléctrico de salida desde un terminal secundario de un módulo de transformación eléctrica a través de bandejas portacables, líneas enterradas y/o líneas aéreas suspendidas. En determinadas realizaciones, cada centro 510 de datos móvil puede estar equipado con conexiones rápidas (comentadas anteriormente), que están terminadas previamente en el sistema 530 de alimentación.
En una realización, el sistema 530 de energía eléctrica puede comprender uno o más paneles de disyuntor en comunicación eléctrica con una serie de unidades de distribución de energía (“PDU”) o canales de energía. Tales PDU también pueden estar en comunicación con los diversos componentes eléctricos del centro 510 de datos móvil, tales como las DCU 520, los sistemas 540 de alimentación de reserva (por ejemplo, baterías y/o paneles solares), un sistema 555 de comunicaciones y/o un sistema 580 de monitorización y control.
En determinadas realizaciones, los paneles de disyuntor y/o las PDU del sistema 530 de alimentación pueden estar en comunicación con un sistema 580 de monitorización y control del centro 510 de datos móvil. Y tal sistema 580 de monitorización y control puede estar en comunicación con el sistema de MC remoto (la figura 1 en 180) a través de una red de modo que un operario puede controlar (activar y/o desactivar) de manera remota estos componentes y todos los equipos eléctricos en comunicación eléctrica con los mismos. Esta característica de control remoto de alimentación es importante para la eficiencia y la reducción de costes en ubicaciones remotas de campos petrolíferos, donde un operario humano puede no estar presente. Por ejemplo, las PDU pueden “funcionar cíclicamente en alimentación” de manera remota para restablecer, reiniciar o volver a poner en marcha el equipo que funciona mal sin el gasto o tiempo requerido para mandar un ser humano. Como otro ejemplo, los conmutadores del panel de disyuntor pueden controlarse de manera remota para encender/apagar la alimentación a sistemas aguas abajo sin la necesidad de intervención humana.
Tal como se muestra, cada uno de los centros 510 de datos móviles puede comprender una pluralidad de DCU 520, en donde las DCU se alimentan a través del sistema 530 de alimentación y, opcionalmente, a través del sistema 540 de alimentación de reserva. Tal como se ha comentado anteriormente, las DCU están adaptadas para realizar cualquier número de tareas intensivas de procesamiento, tales como, pero sin limitarse a, procesos informáticos distribuidos intensivos en gráficos, funciones de servidor, almacenamiento, aplicaciones de realidad virtual y/o realidad aumentada, tareas relacionadas con el proyecto Golem, aplicaciones de cadena de bloques distintos de monedas y/u operaciones de minado de criptomonedas.
Se apreciará que el número de centros de datos móviles, el número de DCU contenidas en cada centro de datos móvil, y/o la alimentación de procesamiento de tales DCU puede seleccionarse para utilizar sustancialmente toda la energía eléctrica generada por el sistema de generación de energía eléctrica. Además, tales equipos pueden añadirse y/o retirarse del sistema 500 informático distribuido, según se desee o se requiera, para consumir sustancialmente toda la energía eléctrica generada por el sistema de generación de energía eléctrica. Por ejemplo, los componentes del sistema informático distribuido pueden seleccionarse, configurarse, añadirse y/o retirarse, según sea necesario para permitir que el sistema 500 consuma la cantidad práctica máxima de la alimentación generada por el sistema de generación de energía eléctrica (normalmente en un exceso del 90 % de la alimentación disponibles). Esto permite maximizar los ingresos generados por las tareas informáticas distribuidas, al tiempo que también se maximiza el consumo de gas natural producido a través del sistema de generación de energía eléctrica.
Tal como se comentó anteriormente, los centros 510 de datos móviles y los diversos componentes electrónicos contenidos en los mismos (por ejemplo, las DCU 520, el sistema 580 de monitorización y control, el sistema 530 de alimentación y/o el sistema 540 de alimentación de reserva) pueden conectarse a una red a través de una conexión por cable o inalámbrica a un sistema 555 de comunicaciones. El sistema 555 de comunicaciones puede comprender uno o más módems, conmutadores de red y ordenadores de gestión de red para proporcionar conectividad a la red, tal como Internet, a través de un cable de fibra óptica, inalámbrico de punto fijo (láser, torres de ondas milimétricas, torres de microondas o similares usados para retransmitir Internet de alta velocidad en una base de línea de visión), Internet por satélite, Internet basado en celdas o cualquier otro medio de conexión a Internet. Y los componentes del sistema 555 de comunicaciones pueden distribuirse a través del centro 510 de datos móvil según se requiera para conectar todas las DCU 520 en la red y para suministrar suficiente ancho de banda de entrada y salida de datos para todos los componentes conectados.
Se apreciará que la gestión del calor y del flujo de aire son consideraciones importantes cuando se opera en un campo petrolífero, ya que las temperaturas del aire exterior pueden variar ampliamente desde frío extremo hasta calor extremo. Además, el exceso de polvo y precipitación también deben monitorizarse y controlarse durante .la operación en campos petrolíferos. Por consiguiente, en una realización, el sistema 580 de monitorización y control puede adaptarse para controlar diversos parámetros del centro 510 de datos móvil, tales como temperatura, humedad, oxígeno, alimentación y/u otros.
En una realización, el centro 510 de datos móvil puede estar diseñado con un pasillo frío y un pasillo caliente. Por ejemplo, las DCU 520 pueden estar ubicadas dentro de estanterías horizontales apiladas verticalmente que se extienden a lo largo de una fila dentro del centro de datos móvil; y todas las DCU pueden estar ubicadas dentro de las estanterías de modo que sus ventiladores de admisión apuntan hacia el pasillo frío, mientras que sus ventiladores de escape apuntan hacia una dirección opuesta, hacia el pasillo caliente. Se apreciará que una o más entradas de aire del centro 510 de datos móvil pueden alinearse con el pasillo frío y uno o más escapes del centro de datos móvil pueden alinearse con el pasillo caliente.
En una realización, los pasillos caliente y frío pueden aislarse/separarse empleando una placa frontal que se extiende a lo largo de la fila de DCU 520 apiladas, adyacente al lado de escape de las mismas. Generalmente, la placa frontal puede comprender un metal, plástico, material compuesto, madera u otro material delgado y plano que tenga una pluralidad de aberturas precortadas dispuestas en el mismo. Las aberturas pueden posicionarse de modo que cada abertura esté alineada con un ventilador de escape de una de las DCU. Y las aberturas pueden dimensionarse/conformarse para complementar el tamaño/forma de los ventiladores de escape de las DCU, de modo que cada ventilador llene/cubra sustancialmente cada abertura y de modo que cada ventilador pueda transmitir escape a través de una de las aberturas. Por consiguiente, la placa frontal forma una barrera física entre los huecos en los ventiladores de escape de las DCU, lo que ayuda a garantizar que el aire caliente no recircule desde el pasillo caliente de vuelta al pasillo frío.
El pasillo caliente puede ventilarse de manera natural al exterior del centro 510 de datos móvil, por ejemplo, con expulsión directa a través de uno o más paneles o respiraderos de escape. Alternativamente, el centro de datos móvil puede incluir un sistema de escape de aire forzado, en el que los ventiladores de escape fuerzan al aire fuera del pasillo caliente y expulsan al exterior. En tales realizaciones, los ventiladores de escape pueden comunicarse con el sistema 580 de monitorización y control de modo que los ventiladores pueden activarse/desactivarse automáticamente a medida que aumenta/disminuye la temperatura dentro del centro de datos móvil.
En otra realización, el centro 510 de datos móvil puede comprender diversas rejillas de ventilación, amortiguadores, filtros y/o toldos diseñados para proteger contra la precipitación directa y por soplado de viento, así como una entrada excesiva de polvo. En tales casos, los amortiguadores pueden conectarse al sistema 580 de monitorización y control de manera que puedan cerrarse automáticamente para sellar el centro de datos móvil en caso de un fallo de alimentación.
Se apreciará que el centro 510 de datos móvil puede diseñarse además con diversas características de protección y seguridad específicas para operaciones de campos petrolíferos. Por ejemplo, el centro 510 de datos móvil puede comprender una o más cámaras inalámbricas controladas por el sistema 580 de monitorización y control y alimentadas por el sistema 530 de alimentación y/o el sistema 540 de alimentación de reserva. Tales cámaras pueden especificarse para una monitorización remota continua y/o grabación activada por movimiento. Como otro ejemplo, el centro 510 de datos móvil puede comprender sistemas de iluminación activados por movimiento que sirven como un elemento disuasorio de delincuencia adicional y/o que pueden proporcionar suficiente luz para facilitar el trabajo durante las operaciones nocturnas.
Y como aún otro ejemplo más, el centro 510 de datos móvil puede comprender un sistema de extinción de incendios diseñado para retardar los incendios de gas y eléctricos. En una realización, el sistema 580 de monitorización y control puede hacer que los amortiguadores se sellen automáticamente cuando se detectan temperaturas extremas (es decir, se corte el flujo de oxígeno a un incendio dentro del centro de datos móvil). Máquinas informáticas
Con referencia a la figura 6, se proporciona un diagrama de bloques que ilustra una máquina 600 informática a modo de ejemplo y módulos 650 según una o más realizaciones presentadas en el presente documento. La máquina 600 informática puede representar cualquiera de los diversos sistemas informáticos comentados en el presente documento, tales como, pero sin limitarse a, las DCU (la figura 5 en 520), el sistema de MC (la figura 1 en 180), los dispositivos cliente (la figura 1 en 160) y/o los sistemas de terceros (la figura 1 en 170). Y los módulos 650 pueden comprender uno o más elementos de hardware o software configurados para facilitar que la máquina 600 informática realice los diversos métodos y funciones de procesamiento presentados en el presente documento.
La máquina 600 informática puede comprender toda clase de aparatos, dispositivos y máquinas para procesar datos, incluyendo, pero sin limitarse a, un procesador programable, un ordenador y/o múltiples procesadores u ordenadores. Tal como se muestra, una máquina 600 informática a modo de ejemplo puede incluir diversos componentes internos y/o unidos, tales como un procesador 610, un bus 670 de sistema, una memoria 620 de sistema, medios 640 de almacenamiento, una interfaz 680 de entrada/salida y una interfaz 660 de red para comunicarse con una red 630.
La máquina 600 informática puede implementarse como un sistema informático convencional, un controlador integrado, un servidor, un ordenador portátil, un dispositivo móvil, un teléfono inteligente, un dispositivo portátil, un decodificador, TV de contenido de libre transmisión (“OTT TV”), televisión por protocolo de Internet (“IPTV”), un quiosco, un sistema de información de vehículos, uno o más procesadores asociados con una televisión, una máquina personalizada, cualquier otra plataforma de hardware y/o combinaciones de los mismos. Además, una máquina informática puede estar integrada en otro dispositivo, tal como, pero sin limitarse a, un teléfono inteligente, un asistente digital personal (“PDA”), una tableta, un reproductor de audio o vídeo móvil, una videoconsola, un receptor del Sistema de Posicionamiento Global (“GPS”), o un dispositivo de almacenamiento portátil (por ejemplo, una unidad flash de bus serie universal (“USB”)) En algunas realizaciones, tales como las DCU, la máquina 600 informática puede ser un sistema distribuido configurado para funcionar usando múltiples máquinas informáticas interconectadas a través de una red de datos o bus 670 de sistema.
El procesador 610 puede configurarse para ejecutar código o instrucciones para realizar las operaciones y funcionalidad descritas en el presente documento, gestionar el flujo de solicitud y las asignaciones de direcciones, y para realizar cálculos y generar comandos. El procesador 610 puede configurarse para monitorizar y controlar el funcionamiento de los componentes en la máquina 600 informática. El procesador 610 puede ser un procesador de propósito general, un núcleo de procesador, un multiprocesador, un procesador reconfigurable, un microcontrolador, un procesador de señal digital (“DSP”), un circuito integrado específico de la aplicación (“ASIC”), una unidad de procesamiento gráfico (“GPU”), una matriz de puertas lógicas programable en campo (“FPGA”), un dispositivo lógico programable (“PLD”), un controlador, una máquina de estados, lógica de puertas, componentes de hardware discretos, cualquier otra unidad de procesamiento, o cualquier combinación o multiplicidad de los mismos. El procesador 610 puede ser una única unidad de procesamiento, múltiples unidades de procesamiento, un único núcleo de procesamiento, múltiples núcleos de procesamiento, núcleos de procesamiento de propósito especial, coprocesadores o cualquier combinación de los mismos. Además del hardware, los aparatos a modo de ejemplo pueden comprender código que crea un entorno de ejecución para el programa informático (por ejemplo, código que constituye uno o más de: firmware de procesador, una pila de protocolos, un sistema de gestión de bases de datos, un sistema operativo y una combinación de los mismos). Según determinadas realizaciones, el procesador 610 y/u otros componentes de la máquina 600 informática pueden ser una máquina informática virtualizada que se ejecuta dentro de una o más de otras máquinas informáticas.
La memoria 620 de sistema puede incluir memorias no volátiles tales como memoria de solo lectura (“ROM”), memoria de solo lectura programable (“PROM”), memoria de solo lectura programable borrable (“EPROM”), memoria flash o cualquier otro dispositivo capaz de almacenar instrucciones de programa o datos con o sin alimentación aplicada. La memoria 620 de sistema también puede incluir memorias volátiles, tales como memoria de acceso aleatorio (“RAM”), memoria estática de acceso aleatorio (“SRAM”), memoria dinámica de acceso aleatorio (“DRAM”) y memoria dinámica síncrona de acceso aleatorio (“SDRAM”). También pueden usarse otros tipos de RAM para implementar la memoria de sistema. La memoria 620 de sistema puede implementarse usando un único módulo de memoria o múltiples módulos de memoria. Aunque la memoria de sistema se representa como parte de la máquina 600 informática, un experto en la técnica reconocerá que la memoria de sistema puede ser independiente de la máquina informática sin apartarse del alcance de la tecnología objeto. También debe apreciarse que la memoria de sistema puede incluir, u funcionar junto con, un dispositivo de almacenamiento no volátil tal como el medio 640 de almacenamiento.
Los medios 640 de almacenamiento pueden incluir un disco duro, una memoria de solo lectura de disco compacto (“CD-ROM”), un disco versátil digital (“DVD”), un disco Blu-ray, una cinta magnética, una memoria flash, otro dispositivo de memoria no volátil, una unidad de estado sólido (“SSD”), cualquier dispositivo de almacenamiento magnético, cualquier dispositivo de almacenamiento óptico, cualquier dispositivo de almacenamiento eléctrico, cualquier dispositivo de almacenamiento por semiconductores, cualquier dispositivo de almacenamiento basado en medios físicos, cualquier otro dispositivo de almacenamiento de datos o cualquier combinación o multiplicidad de los mismos. Los medios 640 de almacenamiento pueden almacenar uno o más sistemas operativos, programas de aplicación y módulos de programa tales como módulos, datos o cualquier otra información. Los medios de almacenamiento pueden ser parte de, o estar conectados, al máquina 600 informática. Los medios de almacenamiento también pueden ser parte de uno o más otros ordenadores que están en comunicación con el ordenador, tales como servidores, servidores de base de datos, almacenamiento en la nube, almacenamiento conectado a la red, etc.
Los módulos 650 pueden comprender uno o más elementos de hardware o software configurados para facilitar que la máquina 600 informática realice los diversos métodos y funciones de procesamiento presentados en el presente documento. Los módulos 650 pueden incluir una o más secuencias de instrucciones almacenadas como software o firmware en asociación con la memoria 620 de sistema, los medios 640 de almacenamiento, o ambos. Por tanto, los medios 640 de almacenamiento pueden representar ejemplos de medios legibles por máquina u ordenador en los que pueden almacenarse instrucciones o código para su ejecución por el procesador. Los medios legibles por máquina u ordenador pueden referirse generalmente a cualquier medio o medios usados para proporcionar instrucciones al procesador. Tales medios legibles por máquina u ordenador asociado con los módulos pueden comprender un producto de software informático. Debe apreciarse que un producto de software informático que comprende los módulos también puede asociarse con uno o más procesos o métodos para entregar el módulo a la máquina 600 informática a través de la red, cualquier medio portador de señales o cualquier otra tecnología de comunicación o entrega. Los módulos 650 también pueden comprender circuitos de hardware o información para configurar circuitos de hardware tales como microcódigo o información de configuración para una FPGA u otro PLD.
La interfaz 680 de entrada/salida (“I/O”) puede configurarse para acoplarse a uno o más dispositivos externos, para recibir datos del uno o más dispositivos externos y para enviar datos al uno o más dispositivos externos. Tales dispositivos externos junto con los diversos dispositivos internos también pueden conocerse como dispositivos periféricos. La interfaz 680 de I/O puede incluir conexiones tanto eléctricas como físicas para acoplar de manera operativa los diversos dispositivos periféricos a la máquina 600 informática o al procesador 610. La interfaz 680 de I/O puede configurarse para comunicar datos, direcciones y señales de control entre los dispositivos periféricos, la máquina informática o el procesador. La interfaz 680 de I/O puede configurarse para implementar cualquier interfaz convencional, tal como una interfaz de sistemas informáticos pequeños (“SCSI”), SCSI conectada en serie (“SAS”), canal de fibra, interconexión de componentes periféricos (“PCI”), PCI exprés (PCIe), bus en serie, bus paralelo, conexión de tecnología avanzada (“ATA”), ATA en serie (“SATA”), bus serie universal (“USB”), Thunderbolt, FireWire, diversos buses de vídeo y similares. La interfaz de I/O puede configurarse para implementar solo una interfaz o tecnología de bus. Alternativamente, la interfaz de I/O puede configurarse para implementar múltiples interfaces o tecnologías de bus. La interfaz de I/O puede configurarse como parte de, la totalidad de o para funcionar junto con, el bus 670 de sistema. La interfaz 680 de I/O puede incluir una o más memorias intermedias para almacenar en memoria intermedia transmisiones entre uno o más dispositivos externos, dispositivos internos, la máquina 600 informática o el procesador 610.
La interfaz 680 de I/O puede acoplar la máquina 600 informática a diversos dispositivos de entrada, incluyendo ratones, pantallas táctiles, escáneres, lectores biométricos, digitalizadores electrónicos, sensores, receptores, paneles táctiles, bolas rastreadoras, cámaras, micrófonos, teclados, cualquier otro dispositivo de puntero o cualquier combinación de los mismos. Cuando se acoplan al dispositivo informático, tales dispositivos de entrada pueden recibir entrada de un usuario en cualquier forma, incluyendo entrada acústica, de voz, visual o táctil.
La interfaz 680 de I/O puede acoplar la máquina 600 informática a diversos dispositivos de salida de modo que la retroalimentación puede proporcionarse a un usuario a través de cualquier forma de retroalimentación sensorial (por ejemplo, retroalimentación visual, retroalimentación auditiva o retroalimentación táctil). Por ejemplo, una máquina informática puede interactuar con un usuario enviando documentos a y recibiendo documentos desde un dispositivo que se usa por el usuario (por ejemplo, enviando páginas web a un navegador web en un dispositivo cliente de un usuario en respuesta a solicitudes recibidas desde el navegador web). Los dispositivos de salida a modo de ejemplo pueden incluir, pero no se limitan a, pantallas, altavoces, impresoras, proyectores, dispositivos de retroalimentación táctil, control de automatización, componentes robóticos, accionadores, motores, ventiladores, solenoides, válvulas, bombas, transmisores, emisores de señales, luces, etc. Y las pantallas a modo de ejemplo incluyen, pero no se limitan a, uno o más de: proyectores, monitores de tubo de rayos catódicos (“CRT”), pantallas de cristal líquido (“LCD”), monitores de diodo emisor de luz (“LED”) y/o monitores de diodo emisor de luz orgánico (“OLED”).
Las realizaciones del contenido descrito en esta memoria descriptiva pueden implementarse en una máquina 600 informática que incluye uno o más de los siguientes componentes: un componente final(backend)(por ejemplo, un servidor de datos); un componente de middleware (por ejemplo, un servidor de aplicaciones); un componente inicial(frontend)(por ejemplo, un ordenador cliente que tiene una interfaz gráfica de usuario (“GUI”) y/o un navegador web a través del cual un usuario puede interactuar con una implementación del contenido descrito en esta memoria descriptiva); y/o combinaciones de los mismos. Los componentes del sistema pueden estar interconectados por cualquier forma o medio de comunicación de datos digitales, tal como, pero sin limitarse a, una red de comunicaciones. Por consiguiente, la máquina 600 informática puede funcionar en un entorno en red usando conexiones lógicas a través de la interfaz 660 de red a uno o más sistemas o máquinas informáticas diferentes a través de una red.
El procesador 610 puede estar conectado a los otros elementos de la máquina 600 informática o los diversos dispositivos periféricos comentados en el presente documento a través del bus 670 de sistema. Debe apreciarse que el bus 670 de sistema puede estar dentro del procesador, fuera del procesador, o ambos. Según algunas realizaciones, cualquiera del procesador 610, los otros elementos de la máquina 600 informática, o los diversos dispositivos periféricos comentados en el presente documento pueden integrarse en un único dispositivo tal como un dispositivo de sistema en chip (“SOC”), sistema en paquete (“SOP”), o ASIC.
Experimentos
Experimento 1
En un primer experimento, se desplegó un sistema de mitigación de antorcha en el sitio de los pozos dentro del campo Bakken. El sistema de mitigación de antorcha incluía un sistema de generación de energía eléctrica que tenía seis módulos de generación de energía de tipo motor adaptados para recibir gas combustible desde una línea de suministro de gas combustible. Específicamente, el sistema incluía un primer conjunto de módulos de generación de energía que incluía dos módulos de generación de energía de tipo motor de 350 kW y un módulo de generación de energía de tipo motor de 225 kW; y un segundo conjunto de módulos de generación de energía que también incluían dos módulos de generación de energía de tipo motor de 350 kW y un módulo de generación de energía de tipo motor de 225 kW.
Se conectó el primer conjunto de módulos de generación de energía, a través de un primer panel paralelo, a un primer módulo de transformación eléctrica que comprendía un transformador reductor de 1 MVA. Y se conectó el segundo conjunto de módulos de generación de energía, a través de un segundo panel paralelo, a un segundo módulo de transformación eléctrica que comprende un transformador reductor de 1 MVA.
El primer módulo de transformación eléctrica recibió un primer flujo eléctrico de entrada desde el primer panel paralelo que tenía una tensión de 480 V y transformó el flujo en un primer flujo eléctrico de salida que tenía una tensión de 208 V. Luego se distribuyó el primer flujo eléctrico de salida, a través de cables para locomotora diésel (“DLO”) en una bandeja portacable, a un sistema de alimentación eléctrica de un primer centro de datos móvil. Específicamente, los cables DLO se distribuyeron a una pluralidad de paneles de disyuntor (por ejemplo, 4 ó 5) asociados con el primer centro de datos móvil; cada uno de los paneles de disyuntor estaba en comunicación eléctrica con de 25 a 35 PDU; y cada una de las PDU estaba en comunicación eléctrica con hasta 4 DCU que estaban en estanterías dentro del primer centro de datos móvil. Por consiguiente, el primer conjunto de módulos de generación de energía era capaz de soportar de desde aproximadamente 400<d>C<u>hasta aproximadamente 700 DCU (dependiendo del número de paneles de disyuntor y PDU empleados).
El segundo módulo de transformación eléctrica recibió un segundo flujo eléctrico de entrada desde el segundo panel paralelo que tenía una tensión de 480 V y transformó el flujo en un segundo flujo eléctrico de salida que tenía una tensión de 208 V. Luego se distribuyó el segundo flujo eléctrico de salida a las 700 DCU contenidas dentro de un segundo centro móvil, sustancialmente tal como se describió anteriormente con respecto al primer centro de datos móvil.
Cada uno del primer y segundo centros de datos móviles mide aproximadamente 12 m por 2,4 m por 2,9 m (40' por 8' por 9,5') (por ejemplo, el tamaño de un contenedor de transporte de High Cube). Ambos centros de datos móviles emplearon aire forzado con aire frío que entraba a través de entradas con rejillas de ventilación, tamices y filtros en un eje largo, y aire caliente que se expulsó a través de escapes de ventilador con rejillas y tamices de ventilación en el otro eje largo
Se halló que el sistema anterior consume gas combustible a una velocidad de aproximadamente 8.495 m3/d (300 Mft3d). Se halló además que el sistema generaba una salida eléctrica de aproximadamente 2 MW, en el que sustancialmente toda de tal salida eléctrica se utilizaba para alimentar las DCU contenidas dentro de los centros de datos móviles.
Experimento 2
En un segundo experimento, se desplegó un sistema de mitigación de antorcha en un sitio de pozos dentro de la cuenca de D-J. El sistema de mitigación de antorcha incluía un sistema de generación de energía eléctrica que tenía tres módulos de generación de energía de tipo motor adaptados para recibir gas combustible desde una línea de suministro de gas combustible. Se conectó un primer módulo de generación de energía de tipo motor de 1,8 MW tanto a un primer módulo de transformación eléctrica como a un segundo módulo de transformación eléctrica. Se conectó un segundo módulo de generación de energía de tipo motor de 1,8 MW tanto a un tercer como a un cuarto módulo de transformación eléctrica. Y se conectó un tercer módulo de generación de energía de tipo motor de 1,8 MW tanto a un quinto como a un sexto módulo de transformación eléctrica.
Cada uno del primer, segundo, tercer, cuarto, quinto y sexto módulos de transformación eléctrica comprendidos en un transformador reductor de 1 MVA adaptado para recibir un flujo eléctrico de entrada de 480 V desde un módulo de generación de energía conectado respectivo y para transformar tal flujo en un flujo eléctrico de salida que tenía una tensión de 208 V o 240 V. Cada uno de los seis módulos de transformación eléctrica también estaba en comunicación eléctrica con un centro de datos móvil independiente (sustancialmente tal como se describió anteriormente con respecto al experimento 1), de modo que un total de seis centros de datos móviles que comprenden un total de 2.100 DCU se alimentaron a través de tres módulos de generación de energía de 1,8 MW.
Se halló que el sistema anterior consume gas combustible a una velocidad de aproximadamente 25.485 m3/d (900 Mft3d). Se halló además que el sistema generaba una salida eléctrica de aproximadamente 5,4 MW, en el que sustancialmente toda de tal salida eléctrica se utilizaba para alimentar las DCU contenidas dentro de los centros de datos móviles.
Experimento 3
En un tercer experimento, se desplegó un sistema de mitigación de antorcha en un sitio de pozos dentro de la cuenca de D-J. El sistema de mitigación de antorcha incluía un sistema de generación de energía eléctrica que comprende un módulo de generación de energía de tipo motor 350 kW o 385 kW adaptado para recibir gas combustible desde una línea de suministro de gas combustible. Se conectó el módulo de generación de energía a un módulo de transformación eléctrica que comprende un transformador reductor de 0,5 MVA, que transformó un flujo eléctrico de 480 V del generador en un flujo eléctrico de salida de 208 V o 240 V (tal como se describió anteriormente).
Luego se distribuyó el flujo eléctrico de salida a un sistema de alimentación eléctrica de un único centro de datos móvil de 6 m por 2,4 m por 2,9 m (20' por 8' por 9,5'), que empleaba canales de potencia (en lugar de PDU para soportar 264 DCU). Para la ventilación, el centro de datos móvil utilizó aspiración natural a través de la expulsión directa de las DCU al exterior del contenedor. Específicamente, el centro de datos móvil incluía un par de toldos y paredes protectoras que se extienden desde la entrada de aire (una pared de material de rejilla metálica y de filtración en un eje largo), así como la pared de escape de aire (una rejilla metálica contra la que se montaron ventiladores de escape de DCU directamente en el otro eje largo).
Se halló que el sistema anterior consume gas combustible a una velocidad de aproximadamente 1.982 m3/d (70 Mft3d) a aproximadamente 2.265 m3/d (80 Mft3d). Además, se halló que, en algunos casos, dos generadores de tipo motor de 170 kW en paralelo podrían sustituirse por un único generador de tipo motor de 350 kW o 385 kW.
En esta memoria descriptiva se describen diversas realizaciones, con referencia a los detalles comentados anteriormente, los dibujos adjuntos y las reivindicaciones. Se describen numerosos detalles específicos para proporcionar una comprensión exhaustiva de diversas realizaciones. Sin embargo, en determinados casos, no se describen detalles bien conocidos o convencionales con el fin de proporcionar una discusión concisa. Las figuras no están necesariamente a escala, y algunas características pueden exagerarse o minimizarse para mostrar detalles de componentes particulares. Por lo tanto, los detalles estructurales y funcionales específicos dados a conocer en el presente documento no deben interpretarse como limitativos, sino simplemente como una base para las reivindicaciones y como una base representativa para enseñar a un experto en la técnica a emplear las realizaciones de manera diversa.
El alcance de protección se define únicamente por las reivindicaciones adjuntas. Las realizaciones descritas en el presente documento y los dibujos son ilustrativos y no deben interpretarse como limitativo de las realizaciones. El alcance del contenido de esta memoria descriptiva no está limitado por los ejemplos específicos, ya que se pretende que estos ejemplos sean ilustraciones de varios aspectos de las realizaciones. Se pretende que cualquier ejemplo equivalente esté dentro del alcance de la memoria descriptiva. De hecho, diversas modificaciones de las realizaciones dadas a conocer además de las mostradas y descritas en el presente documento resultarán evidentes para los expertos en la técnica.
Los expertos en la técnica entenderán que los dibujos son esquemáticos y que pueden requerirse en una planta comercial elementos adicionales de equipo tales como sensores de temperatura, sensores de presión, válvulas de alivio de presión, válvulas de control, controladores de flujo, controladores de nivel, tanques de retención, tanques de almacenamiento y similares.
Aunque esta memoria descriptiva contiene muchos detalles de implementación específicos, estos no deben interpretarse como limitaciones del alcance de cualquier invención o de lo que puede reivindicarse, sino más bien como descripciones de características que pueden ser específicas para realizaciones particulares de invenciones particulares. Determinadas características que se describen en esta memoria descriptiva en el contexto de realizaciones independientes también pueden implementarse en combinación en una única realización. Por el contrario, diversas características que se describen en el contexto de una única realización también pueden implementarse en múltiples realizaciones por separado o en cualquier subcombinación adecuada. Además, aunque las características pueden describirse anteriormente como actuando en determinadas combinaciones e incluso reivindicarse inicialmente como tales, una o más características de una combinación reivindicada pueden en algunos casos eliminarse de la combinación, y la combinación reivindicada puede dirigirse a una subcombinación o variación de una subcombinación.
De manera similar, aunque las operaciones se representan en los dibujos en un orden particular, esto no debe entenderse como que requiere que tales operaciones se realicen en el orden particular mostrado o en orden secuencial, o que se realicen todas las operaciones ilustradas, para lograr resultados deseables. En determinadas circunstancias, puede ser ventajoso el procesamiento en paralelo y multitarea. Además, la separación de diversos módulos y componentes del sistema en las realizaciones descritas anteriormente no debe entenderse como que requiere tal separación en todas las realizaciones, y debe entenderse que los componentes y sistemas de programa descritos pueden integrarse generalmente entre sí en un único producto de software o empaquetarse en múltiples productos de software.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Sistema (100) de mitigación de antorcha que comprende:
un sistema (300) de generación de energía eléctrica que comprende:
un módulo (331) de generación de energía adaptado para:
recibir una corriente (102) de gas combustible que comprende un gas (302) combustible asociado con un poder calorífico de al menos aproximadamente 37 MJ/m3; y consumir la corriente (102) de gas combustible para generar una salida (303) eléctrica de alta tensión asociada con una primera tensión; y
un módulo (335) de transformación eléctrica en comunicación eléctrica con el módulo de generación de energía, estando el módulo (335) de transformación eléctrica adaptado para:
recibir la salida (303) eléctrica de alta tensión generada por el módulo (331) de generación de energía; y
transformar la salida (303) eléctrica de alta tensión en una salida (305) eléctrica de baja tensión asociada con una segunda tensión que es menor que la primera tensión;
un sistema (500) informático distribuido alimentado por el sistema (300) de generación de energía eléctrica, comprendiendo el sistema (500) informático distribuido:
un sistema (555) de comunicaciones adaptado para proporcionar una red (150); y
un primer centro (510) de datos móvil que comprende:
un cerramiento que define un espacio interior;
una pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas ubicadas dentro del espacio interior del cerramiento, estando cada una de la pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas en comunicación con la red (150); y
un sistema (530) de alimentación ubicado al menos parcialmente dentro del espacio interior del cerramiento, estando el sistema (530) de alimentación en comunicación eléctrica con el módulo (335) de transformación eléctrica y la pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas de modo que el sistema (530) de alimentación recibe la salida (305) eléctrica de baja tensión y alimenta cada una de la pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas; en el que el cerramiento del primer centro (510) de datos móvil comprende un alojamiento modular transportable configurado para el ensamblaje como parte de un sistema de alojamiento modular en el campo del petróleo, en el que el módulo (331) de generación de energía comprende un componente generador adaptado para generar una salida eléctrica a través de combustión del gas combustible, equipo para monitorizar y controlar el componente generador y equipo auxiliar para soportar el componente generador, y en el que cada uno de estos componentes está contenido dentro de un alojamiento protector de modo que todo el módulo (331) de generación de energía es transportable.
2. Sistema (100) según la reivindicación 1, en el que:
el módulo (331) de generación de energía comprende un generador de tipo motor;
la salida (303) eléctrica de alta tensión generada por el generador de tipo motor es de desde aproximadamente 70 kW hasta aproximadamente 2 MW; y
la primera tensión es de desde aproximadamente 480 V hasta aproximadamente 4,16 kV.
3. Sistema (100) según la reivindicación 2, en el que la segunda tensión es de desde aproximadamente 208 V hasta aproximadamente 240 V.
4. Sistema (100) según la reivindicación 3, en el que:
la salida (303) eléctrica de alta tensión generada por el generador de tipo motor es de desde aproximadamente 1 MW hasta aproximadamente 2 MW;
la primera tensión es de aproximadamente 480 V;
el cerramiento del primer centro (510) de datos móvil comprende:
una longitud de aproximadamente 12 m;
una anchura de aproximadamente 2,4 m; y
una altura de desde aproximadamente 2,6 m hasta aproximadamente 2,9 m; y
la pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas comprende al menos aproximadamente 400 unidades (520) informáticas distribuidas.
5. Sistema (100) según cualquier reivindicación anterior, en el que el sistema (500) informático distribuido comprende además un segundo centro (510) de datos móvil que comprende:
un segundo cerramiento que define un espacio interior, teniendo el segundo cerramiento una longitud, anchura y altura sustancialmente similares a la longitud, anchura y altura respectivas del cerramiento del primer centro (510) de datos móvil;
una segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas ubicadas dentro del espacio interior del segundo cerramiento, estando cada una de la segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas en comunicación con la red; y
un segundo sistema (530) de alimentación ubicado al menos parcialmente dentro del espacio interior del segundo cerramiento, estando el segundo sistema (530) de alimentación en comunicación eléctrica con el módulo (335) de transformación eléctrica y la segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas de modo que el sistema (530) de alimentación recibe la salida (305) eléctrica de baja tensión y alimenta cada una de la segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas.
6. Sistema (100) según la reivindicación 4, en el que:
el sistema (300) de generación de energía eléctrica comprende además:
un segundo módulo (335) de transformación eléctrica en comunicación eléctrica con el módulo (331) de generación de energía, estando el segundo módulo (335) de transformación eléctrica adaptado para: recibir la salida (303) eléctrica de alta tensión; y
transformar la salida (303) eléctrica de alta tensión en una segunda salida (305) eléctrica de baja tensión asociada con la segunda tensión; y
el sistema (500) informático distribuido comprende además:
un segundo centro (510) de datos móvil que comprende:
un segundo cerramiento que define un espacio interior, teniendo el segundo cerramiento una longitud, anchura y altura sustancialmente similares a la longitud, anchura y altura respectivas del cerramiento del primer centro (510) de datos móvil;
una segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas ubicadas dentro del espacio interior del segundo cerramiento, estando cada una de la segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas en comunicación con la red; y
un segundo sistema (530) de alimentación ubicado al menos parcialmente dentro del espacio interior del segundo cerramiento, estando el segundo sistema (530) de alimentación en comunicación eléctrica con el segundo módulo (335) de transformación eléctrica y la segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas de modo que el segundo sistema (530) de alimentación recibe la segunda salida (305) eléctrica de baja tensión y alimenta cada una de la segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas.
7. Sistema (100) según la reivindicación 1, en el que:
el módulo (331) de generación de energía comprende un generador de tipo turbina; y
la salida (303) eléctrica de alta tensión generada por el generador de tipo turbina comprende desde aproximadamente 2 MW hasta aproximadamente 30 MW.
8. Sistema (100) según la reivindicación 7, en el que el sistema (500) informático distribuido comprende además un segundo centro (510) de datos móvil que comprende:
un segundo cerramiento que define un espacio interior, teniendo el segundo cerramiento una longitud, anchura y altura sustancialmente similares a la longitud, anchura y altura respectivas del cerramiento del primer centro (510) de datos móvil;
una segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas ubicadas dentro del espacio interior del segundo cerramiento, estando cada una de la segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas en comunicación con la red; y
un segundo sistema (530) de alimentación ubicado al menos parcialmente dentro del espacio interior del segundo cerramiento, estando el segundo sistema (530) de alimentación en comunicación eléctrica con el módulo (335) de transformación eléctrica y la segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas de modo que el segundo sistema (530) de alimentación recibe la salida (305) eléctrica de baja tensión y alimenta cada una de la segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas.
9. Sistema (100) según la reivindicación 7, en el que:
el sistema (300) de generación de energía eléctrica comprende además:
un segundo módulo (335) de transformación eléctrica en comunicación eléctrica con el módulo (331) de generación de energía, estando el segundo módulo (335) de transformación eléctrica adaptado para: recibir la salida (303) eléctrica de alta tensión generada por el módulo (331) de generación de energía; y
transformar la salida (303) eléctrica de alta tensión en una segunda salida (305) eléctrica de baja tensión asociada con la segunda tensión; y
el sistema (500) informático distribuido comprende además:
un segundo centro (510) de datos móvil que comprende:
un segundo cerramiento que define un espacio interior, teniendo el segundo cerramiento una longitud, anchura y altura sustancialmente similares a la longitud, anchura y altura respectivas del cerramiento del primer centro (510) de datos móvil;
una segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas ubicadas dentro del espacio interior del segundo cerramiento, estando cada una de la segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas en comunicación con la red; y
un segundo sistema (530) de alimentación ubicado al menos parcialmente dentro del espacio interior del segundo cerramiento, estando el segundo sistema (530) de alimentación en comunicación eléctrica con el segundo módulo (335) de transformación eléctrica y la segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas de modo que el segundo sistema (530) de alimentación recibe la segunda salida (305) eléctrica de baja tensión y alimenta cada una de la segunda pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas.
10. Sistema (100) según la reivindicación 7, en el que la segunda tensión es de desde aproximadamente 208 V hasta aproximadamente 240 V.
11. Sistema (100) según la reivindicación 1, que comprende además un sistema (180) de monitorización y control en comunicación con el sistema (500) informático distribuido a través de la red.
12. Sistema según la reivindicación 11, que comprende además un sistema de suministro de combustible de reserva para suministrar un combustible de reserva al módulo de generación de energía, en el que el sistema de monitorización y control se adapta para cambiar automáticamente al combustible de reserva cuando la presión del gas de la corriente de gas combustible cae por debajo de un valor predeterminado.
13. Sistema (100) según la reivindicación 1, que comprende además un sistema (120) de procesamiento de gas natural en comunicación con el sistema (300) de generación de energía eléctrica, estando el sistema (120) de procesamiento de gas natural adaptado para procesar el gas (101) natural en bruto para dar el gas (302) combustible.
14. Sistema (100) según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de unidades (520) informáticas distribuidas están adaptadas para minar criptomonedas.
15. Método de generar electricidad a partir de gas natural producido a partir de pozos petrolíferos usando un sistema (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el método:
en un módulo de generación de energía, recibir una corriente (102) de gas combustible que comprende un gas (302) combustible asociado con un poder calorífico de al menos aproximadamente 37 MJ/m3 y consumir la corriente (102) de gas combustible para generar una salida (303) eléctrica de alta tensión asociada con una primera tensión;
en el módulo (335) de transformación eléctrica, recibir la salida (303) eléctrica de alta tensión desde el módulo (331) de generación de energía, y transformar la salida (303) eléctrica de alta tensión en una salida (305) eléctrica de baja tensión asociada con una segunda tensión que es menor que la primera tensión; y
usar la salida (305) eléctrica de baja tensión para alimentar el sistema (500) informático distribuido.
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