RU2773930C2 - Method (options) and device for control of pumps of pumping system - Google Patents

Method (options) and device for control of pumps of pumping system Download PDF

Info

Publication number
RU2773930C2
RU2773930C2 RU2020127734A RU2020127734A RU2773930C2 RU 2773930 C2 RU2773930 C2 RU 2773930C2 RU 2020127734 A RU2020127734 A RU 2020127734A RU 2020127734 A RU2020127734 A RU 2020127734A RU 2773930 C2 RU2773930 C2 RU 2773930C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pumping
pumps
pump
rate
current
Prior art date
Application number
RU2020127734A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020127734A3 (en
RU2020127734A (en
Inventor
Нан МУ
Бао МИ
Амал БАГУЛАЯН
Джеймс МЭТТЬЮЗ
Маркос Сугуру КАДЖИТА
Александер Таннер ТЭЙЛОР
Мануэль Альфонсо БОБАДИЛЛА ЛАРИОС
Джозеф МАККИННИ
Original Assignee
Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. filed Critical Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Priority claimed from PCT/US2019/014649 external-priority patent/WO2019147601A1/en
Publication of RU2020127734A3 publication Critical patent/RU2020127734A3/ru
Publication of RU2020127734A publication Critical patent/RU2020127734A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2773930C2 publication Critical patent/RU2773930C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil industry.
SUBSTANCE: group of inventions relates to operations for pumping technical fluids into a well. To implement a method for control of pumps of a pumping system, an order of starting pumps of the pumping system is created to perform an operation of hydraulic fracturing of an underground reservoir, and the distribution of costs for pumps is coordinated. To create the starting order, an ordinal list of pumps is determined that do not contain enough pumps for pumping hydraulic fracturing fluid for the hydraulic fracturing operation. Then, iterative repetition is carried out until the ordinal list of pumps contains a sufficient number of pumps for pumping hydraulic fracturing fluid for the hydraulic fracturing operation. The next pump is identified that is not in the ordinal list of pumps and is available for pumping hydraulic fracturing fluid for the hydraulic fracturing operation. The identified next pump available for hydraulic fracturing fluid is added to the end of the current ordinal list of pumps. According to the second option, the method is intended to perform a pumping operation. A pump control device contains a coordinating controller made with the possibility of connection with the provision of communication to controllers of pumping units of two or more pumping units. Each controller of the pumping unit communicates with at least one of: a frequency-controlled drive, an engine throttle, a gear switcher, a main propulsor or a transmission mechanism of the corresponding pumping unit. The coordinating controller contains: a programmable processor with a storage device; and an interface circuit connected to an input device. The processor is made with the possibility of processing encoded commands from the input device and transmitting encoded commands to at least one of controllers of pumping units.
EFFECT: increase in the efficiency and reliability of operations for pumping technical fluids into a well.
28 cl, 12 dwg

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross-reference to related applications

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет и преимущество предварительной заявки на патент США № 62/620,704, озаглавленной Automated Control of Hydraulic Fracturing Pumps, поданной 23 января 2018 г., полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.[0001] This application claims the priority and benefit of U.S. Provisional Application No. 62/620,704 entitled Automated Control of Hydraulic Fracturing Pumps, filed January 23, 2018, the full disclosure of which is incorporated herein by reference.

Уровень техникиState of the art

[0002] Высокообъемные насосы высокого давления применяются на буровых площадках для ряда операций закачки (см., например, публикации WO 2017011585 A1, US 20130290064 A1, WO 2015188162 A1 или RU 2493361 C1). Такие операции могут включать бурение, цементирование, кислотную обработку, гидроабразивную резку, гидравлический разрыв и другие операции, осуществляемые на буровой площадке. В некоторых операциях закачки несколько насосов (например, парк насосов) могут сообщаться по текучей среде со скважиной посредством коллектора и/или других трубопроводов для текучей среды. Например, текучая среда под низким давлением из одного или более смесителей, блоков смешивания и/или других источников низкого давления может быть распределена среди насосов посредством коллектора и/или других трубопроводов для текучей среды. Тот же или другой коллектор и/или другие трубопроводы для текучей среды могут объединять текучую среду под давлением из насосов для нагнетания в скважину. На успешность операций закачки на буровой площадке может влиять множество факторов, включая способность насосов поддерживать заданный график работы, работать на оптимальных уровнях эффективности и поддерживать заданные отдельные и совокупные скорости нагнетания.[0002] High-displacement high-pressure pumps are used at well sites for a number of injection operations (see, for example, publications WO 2017011585 A1, US 20130290064 A1, WO 2015188162 A1 or RU 2493361 C1). Such operations may include drilling, cementing, acidizing, water jet cutting, hydraulic fracturing, and other operations performed at the well site. In some pumping operations, multiple pumps (eg, a pump fleet) may be in fluid communication with the well through a manifold and/or other fluid conduits. For example, low pressure fluid from one or more mixers, mixing units, and/or other low pressure sources may be distributed to the pumps via a manifold and/or other fluid conduits. The same or different manifold and/or different fluid conduits may combine pressurized fluid from the well injection pumps. Many factors can affect the success of pumping operations at the well site, including the ability of pumps to maintain a given schedule, operate at optimal efficiency levels, and maintain desired individual and aggregate pumping rates.

[0003] Операторы насосных установок для гидроразрыва (ГРП) на буровой площадке могут вручную запускать, регулировать и останавливать работу каждого насоса для достижения назначенной скорости нагнетания от парка насосов. Оператор насоса может вручную запускать насосы в заданном порядке и в заданные моменты времени для выполнения разных рабочих этапов. Например, в то время как работает множество насосов, оператор насоса может запускать дополнительный насос, соединенный с источником кислоты, для закачки кислоты вниз по стволу скважины, например, для удаления мусора, приставшего к боковым стенкам ствола скважины.[0003] Operators of hydraulic fracturing pumping units (FPUs) at the well site can manually start, regulate and stop each pump to achieve a designated pumping rate from the fleet of pumps. The pump operator can manually start the pumps in the specified order and at specified times to complete different work steps. For example, while a plurality of pumps are operating, the pump operator may start an additional pump connected to a source of acid to pump acid down the wellbore, such as to remove debris adhering to the sidewalls of the wellbore.

[0004] Однако управление насосами вручную за счет управления соответствующими передачами и дроссельными заслонками не дает успешного управления насосами. Например, существуют ограничения оператора насоса, связанные с человеческим фактором, включая недостаток знаний или опыта, стресс, усталость и неспособность управлять более чем одним насосом одновременно. Из-за таких ограничений оператор насоса не может одновременно управлять несколькими насосами на оптимальных уровнях эффективности и при заданных отдельном и совокупном расходах. Оператор насоса также может быть не способен запустить и остановить один или более насосов в точные, заданные моменты времени. Например, неспособность оператора насоса задействовать насос, присоединенный к очистному шлангу, достаточно рано, может привести к тому, что шланг будет засоряться при закачке. Такие ограничения оператора и ошибки при работе существенно сокращают время производства, ставят под угрозу качество операции по гидроразрыву и приводят к повреждению насосов, шлангов и другого оборудования.[0004] However, manual control of the pumps by controlling the appropriate gears and throttles does not result in successful control of the pumps. For example, there are human factor limitations for the pump operator, including lack of knowledge or experience, stress, fatigue, and inability to operate more than one pump at a time. Because of these limitations, the pump operator cannot operate multiple pumps at the same time at optimal efficiency levels and at given individual and aggregate flows. The pump operator may also not be able to start and stop one or more pumps at the exact, specified times. For example, the failure of a pump operator to actuate a pump attached to a cleaning hose early enough can result in the hose becoming clogged while pumping. These operator limitations and operational errors significantly reduce production time, compromise the quality of the fracturing operation, and result in damage to pumps, hoses, and other equipment.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

[0005] В данном описании сущности изобретения представлен выбор концепций, которые далее описываются ниже в подробном описании. Данное описание сущности изобретения не предназначено для указания неотъемлемых признаков заявляемого объекта изобретения, и его не следует рассматривать, как ограничивающее объем заявляемого объекта изобретения.[0005] In this summary of the invention presents a selection of concepts, which are further described below in the detailed description. This summary of the invention is not intended to indicate the inherent features of the claimed subject matter, and should not be construed as limiting the scope of the claimed subject matter.

[0006] В настоящем изобретении также предлагается способ, который включает создание порядка работы насосов насосной системы для выполнения операции закачки, а также координирование распределения расходов по насосам для выполнения операции закачки.[0006] The present invention also provides a method that includes scheduling the pumps of a pumping system to perform a pumping operation, as well as coordinating the allocation of costs to the pumps to perform the pumping operation.

[0007] В настоящем изобретении предлагается способ, который включает создание порядка запуска насосов насосной системы для выполнения операции по гидроразрыву подземного пласта, а также координирование распределения расходов по насосам.[0007] The present invention provides a method that includes creating a pumping order for the pumps of a pumping system to perform a fracturing operation in a subterranean formation, as well as coordinating the allocation of costs to the pumps.

[0008] В настоящем изобретении также предлагается устройство, которое содержит координирующий контроллер, выполненный с возможностью соединения с обеспечением связи с контроллерами насосных установок двух или более насосных установок. Каждый контроллер насосной установки осуществляет связь с по меньшей мере одним из следующего: частотно-регулируемый привод, дроссельная заслонка двигателя, переключатель передач, основной движитель или механизм передачи соответствующей насосной установки. Координирующий контроллер содержит программируемый процессор, имеющий запоминающее устройство, а также интерфейсную схему, соединенную с устройством ввода. Программируемый процессор выполнен с возможностью обработки закодированных команд от устройства ввода и передачи закодированных команд на по меньшей мере один из контроллеров насосных установок. Частотно-регулируемый привод, дроссельная заслонка двигателя, переключатель передач, основной движитель и/или механизм передачи по меньшей мере одной из насосных установок реагируют на закодированные команды. Закодированные команды могут относиться к созданию порядка запуска и/или другого порядка работы насосных установок для выполнения операции закачки и/или координирования распределения расходов по насосным установкам для выполнения операции закачки.[0008] The present invention also provides an apparatus that includes a coordinating controller configured to communicate with pump unit controllers of two or more pump units. Each pumping unit controller communicates with at least one of the following: variable frequency drive, motor throttle, gear selector, prime mover or transmission mechanism of the associated pumping unit. The coordinating controller contains a programmable processor having a storage device, as well as an interface circuit connected to the input device. The programmable processor is configured to process the encoded commands from the input device and transmit the encoded commands to at least one of the pump unit controllers. The variable frequency drive, engine throttle, gear selector, prime mover and/or transmission mechanism of at least one of the pumping units are responsive to encoded commands. The encoded commands may relate to creating a start order and/or other order of operation of the pumping units to perform the pumping operation and/or coordinating the allocation of costs to the pumping units to perform the pumping operation.

[0009] Эти и дополнительные аспекты настоящего изобретения излагаются в нижеследующем описании и/или могут быть поняты средним специалистом в данной области техники посредством прочтения приведенного здесь материала и/или практической реализации описываемых здесь принципов. По меньшей мере некоторые аспекты настоящего изобретения могут быть достигнуты посредством средств, описываемых в прилагаемой формуле изобретения.[0009] These and additional aspects of the present invention are set forth in the following description and/or can be understood by one of ordinary skill in the art by reading the material herein and/or practicing the principles described herein. At least some aspects of the present invention may be achieved by the means described in the appended claims.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

[0010] Настоящее изобретение станет понятным при прочтении нижеследующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые фигуры. Отмечается, что в соответствии со стандартной практикой в данной отрасли, различные элементы не показаны с соблюдением масштаба. Фактически, для ясности описания размеры различных элементов могут быть произвольно увеличены или уменьшены.[0010] The present invention will become clear upon reading the following detailed description with reference to the accompanying figures. It is noted that in accordance with standard industry practice, the various elements are not shown to scale. In fact, for clarity of description, the dimensions of the various elements may be arbitrarily enlarged or reduced.

[0011] На фиг. 1 представлен схематический вид по меньшей мере части примера осуществления устройства в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0011] In FIG. 1 is a schematic view of at least a portion of an exemplary apparatus in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0012] На фиг. 2 представлен схематический вид в перспективе части примера осуществления устройства, показанного на фиг. 1, в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0012] FIG. 2 is a schematic perspective view of a portion of an exemplary embodiment of the device shown in FIG. 1 in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0013] На фиг. 3 представлен схематический вид в разрезе части примера осуществления устройства, показанного на фиг. 2, в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0013] FIG. 3 is a schematic sectional view of a portion of an exemplary embodiment of the device shown in FIG. 2 in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0014] На фиг. 4 представлен схематический вид по меньшей мере части примера осуществления устройства в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0014] FIG. 4 is a schematic view of at least a portion of an exemplary apparatus in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0015] На фиг. 5 представлена блок-схема по меньшей мере части примера осуществления способа в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0015] FIG. 5 is a flow diagram of at least part of an exemplary method in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0016] На фиг. 6 представлена блок-схема по меньшей мере части примера осуществления способа в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0016] FIG. 6 is a flow diagram of at least part of an exemplary method in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0017] На фиг. 7 представлена блок-схема по меньшей мере части примера осуществления способа в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0017] FIG. 7 is a flow diagram of at least part of an exemplary method in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0018] На фиг. 8 представлена блок-схема по меньшей мере части примера осуществления способа в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0018] FIG. 8 is a flow diagram of at least part of an exemplary method in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0019] На фиг. 9 представлена блок-схема по меньшей мере части примера осуществления способа в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0019] FIG. 9 is a flow diagram of at least part of an exemplary method in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0020] На фиг. 10 представлена блок-схема по меньшей мере части примера осуществления способа в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0020] FIG. 10 is a flow diagram of at least part of an exemplary method in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0021] На фиг. 11 представлена блок-схема по меньшей мере части примера осуществления способа в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0021] In FIG. 11 is a flow diagram of at least part of an exemplary method in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0022] На фиг. 12 представлен график, изображающий один или более аспектов настоящего изобретения.[0022] FIG. 12 is a graph depicting one or more aspects of the present invention.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

[0023] Следует понимать, что в нижеследующем описании представлено много различных вариантов осуществления, или примеров, для реализации различных признаков или комбинаций признаков. Ниже описаны конкретные примеры компонентов и расположения для упрощения настоящего описания. Это лишь примеры и они не носят ограничительного характера. Кроме того, в настоящем описании в различных примерах могут повторяться ссылочные числовые и/или буквенные позиции. Данное повторение служит для упрощения и ясности и не указывает на взаимосвязь между различными описываемыми вариантами осуществления и/или конфигурациями.[0023] It should be understood that in the following description, many different embodiments, or examples, are presented for implementing various features or combinations of features. Specific examples of components and arrangements are described below to simplify the present description. These are examples only and are not restrictive. In addition, throughout the present description, reference numerals and/or letter positions may be repeated in various examples. This repetition is for simplicity and clarity and does not indicate a relationship between the various described embodiments and/or configurations.

[0024] На фиг. 1 представлен схематический вид по меньшей мере части примера окружения, в котором может использоваться система управления в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения. На фигуре показана буровая площадка 102, ствол 104 скважины, проходящий от земной поверхности буровой площадки 102, вид в частичном разрезе подземного пласта 106, через который проходит ствол 104 скважины, устье 108 скважины и система 100 буровой площадки, содержащая различные единицы оборудования или компоненты, расположенные на буровой площадке 102. Система 100 буровой площадки может быть выполнена с возможностью перемещения различных материалов и добавок между соответствующими пунктами отправки и пунктами назначения, например, для перемешивания или смешивания и последующего нагнетания в ствол 104 скважины во время операций по гидроразрыву.[0024] In FIG. 1 is a schematic view of at least a portion of an example environment in which a control system in accordance with one or more aspects of the present invention may be used. The figure shows a well site 102, a wellbore 104 extending from the earth's surface of the well site 102, a partial sectional view of a subterranean formation 106 through which the wellbore 104, the wellhead 108, and the wellsite system 100 comprising various pieces of equipment or components, located at the wellsite 102. The wellsite system 100 may be configured to move various materials and additives between their respective origins and destinations, for example, to mix or mix and then inject into the wellbore 104 during fracturing operations.

[0025] Система 100 буровой площадки может содержать блок 108 смешивания (далее называемый «смесителем»), соединенный по текучей среде с одним или более резервуарами 110 и контейнером 112. Контейнер 112 может содержать первый материал, а резервуары 110 могут содержать жидкость. Первый материал может представлять собой или содержать гидратируемый материал или гелеобразующий агент, такой как целлюлоза, глина, галактоманнан, гуар, полимеры, синтетические полимеры и/или полисахариды, среди прочих примеров. Жидкость может представлять собой или содержать водную текучую среду, такую как вода, или водный раствор, содержащий воду, среди прочих примеров. Смеситель 108 может быть выполнен с возможностью получения первого материала и жидкости посредством двух или более трубопроводов или других средств перемещения материала (далее - просто «трубопроводы») 114, 116 и смешивания или иного объединения первого материала и жидкости с образованием базовой текучей среды, которая может представлять собой или содержать то, что известно в данной области техники как гель. Смеситель 108 может затем выпускать базовую текучую среду посредством одного или более трубопроводов 118 для текучей среды.[0025] The well site system 100 may include a mixing unit 108 (hereinafter referred to as a "mixer") fluidly connected to one or more tanks 110 and a container 112. The container 112 may contain a first material and the tanks 110 may contain a liquid. The first material may be or contain a hydratable material or gelling agent such as cellulose, clay, galactomannan, guar, polymers, synthetic polymers, and/or polysaccharides, among other examples. The liquid may be or contain an aqueous fluid such as water, or an aqueous solution containing water, among other examples. The mixer 108 may be configured to receive the first material and liquid through two or more conduits or other means for moving material (hereinafter referred to simply as "conduits") 114, 116 and mixing or otherwise combining the first material and liquid to form a base fluid that can be or contain what is known in the art as a gel. The mixer 108 may then release the base fluid through one or more conduits 118 for the fluid.

[0026] Система 100 буровой площадки может дополнительно содержать смеситель 124, сообщающийся по текучей среде со смесителем 108 и контейнером 126. Контейнер 126 может содержать второй материал, который может существенно отличаться от первого материала. Например, второй материал может представлять собой или содержать расклинивающий материал, такой как кварц, песок, песчанообразные частицы, диоксид кремния и/или расклинивающие агенты, среди прочих примеров. Смеситель 124 может быть выполнен с возможностью получения базовой текучей среды из смесителя 108 (посредством одного или более трубопроводов 118) и второго материала из контейнера 126 (посредством одного или более трубопроводов 128) и смешивания или объединения иным образом базовой текучей среды и второго материала с образованием смеси. Смесь может представлять собой или содержать то, что известно в данной области техники как жидкость для гидроразрыва.[0026] Wellsite system 100 may further comprise a mixer 124 in fluid communication with mixer 108 and container 126. Container 126 may contain a second material that may be substantially different from the first material. For example, the second material may be or contain a proppant such as quartz, sand, grit, silica, and/or proppants, among other examples. The mixer 124 may be configured to receive the base fluid from the mixer 108 (via one or more conduits 118) and the second material from the container 126 (via one or more conduits 128) and mix or otherwise combine the base fluid and the second material to form mixtures. The mixture may be or contain what is known in the art as a fracturing fluid.

[0027] Один или более трубопроводов 130 могут передавать смесь из смесителя 124 к коллектору 136, который может быть известен в данной области техники как прицеп с блоком манифольда или блок манифольда трейлерного типа. Коллектор 136 может содержать коллектор 138 низкого давления и коллектор 140 высокого давления (а также различные клапаны и отклонители, не обозначенные на фиг. 1). Коллектор 136 может распределять смесь среди парка насосных установок 150 посредством распределительного коллектора 138 низкого давления. Хотя парк насосов показан, как содержащий шесть насосных установок 150, парк насосов может содержать другое количество насосных установок 150 в пределах объема настоящего изобретения. Коллектор 136 и насосные установки 150 (и, возможно, другие компоненты) совместно образуют насосную систему 135.[0027] One or more conduits 130 may transfer the mixture from mixer 124 to manifold 136, which may be known in the art as a trailer manifold or trailer-type manifold. Manifold 136 may include a low pressure manifold 138 and a high pressure manifold 140 (as well as various valves and diverters not shown in FIG. 1). Manifold 136 can distribute the mixture among the fleet of pumping units 150 through the distribution manifold 138 low pressure. Although the pump park is shown as containing six pump units 150, the pump park may contain another number of pump units 150 within the scope of the present invention. Manifold 136 and pumping units 150 (and possibly other components) together form pumping system 135.

[0028] Каждая насосная установка 150 может содержать насос 152, основной движитель 154 и, возможно, теплообменник 156. Каждая насосная установка 150 может получать смесь из соответствующего выпускного отверстия коллектора 138 низкого давления, например, посредством одного или более трубопроводов 142, а затем сжимать смесь и выпускать смесь высокого давления в соответствующее впускное отверстие коллектора 140 высокого давления, например, посредством одного или более трубопроводов 144. Смесь под давлением затем может быть выпущена из коллектора 140 высокого давления в ствол 104 скважины, например, посредством одного или более трубопроводов 146, устья 105 скважины и, возможно, различных дополнительных клапанов, трубопроводов и/или другой гидравлической схемы (не показаны), присоединенной по текучей среде между коллектором 136 и стволом 104 скважины.[0028] Each pump unit 150 may include a pump 152, a prime mover 154, and optionally a heat exchanger 156. Each pump unit 150 may receive mixture from a respective outlet of a low pressure manifold 138, such as through one or more conduits 142, and then compress mixture and release the high pressure mixture into the appropriate inlet of the high pressure manifold 140, for example, through one or more pipelines 144. The pressurized mixture can then be released from the high pressure manifold 140 into the wellbore 104, for example, through one or more pipelines 146, wellhead 105 and possibly various additional valves, piping, and/or other hydraulic circuitry (not shown) fluidly coupled between reservoir 136 and wellbore 104.

[0029] Система 100 буровой площадки также может иметь центр 160 управления, содержащий контроллер 161 (например, устройство обработки, компьютер, ПЛК и т.д.), который может быть выполнен с возможностью обеспечения управления одной или более частями системы 100 буровой площадки и/или отслеживания работоспособности и функциональности одной или более частей системы 100 буровой площадки. Контроллер 161 (также называемый в настоящем документе координирующим контроллером 161) может быть соединен с обеспечением связи с различными единицами оборудования на буровой площадке, описанными в настоящем документе, и может быть выполнен с возможностью получения сигналов от и передачи сигналов на такие единицы оборудования для выполнения различных операций, описанных в настоящем документе. Например, контроллер 161 может быть выполнен с возможностью отслеживания и управления одной или более частями смесителей 108, 124, насосных установок 150, коллектора 136 и различных других насосов, транспортеров и/или других единиц оборудования на буровой площадке (не показаны), которые расположены вдоль трубопроводов 114, 116, 118, 128, 130 и которые, например, могут быть совместно выполнены с возможностью перемещения, смешивания, разделения и/или измерения текучих сред, материалов, и/или смесей, описанных выше, и нагнетания таких текучих сред, материалов и/или смесей в ствол 104 скважины. Контроллер 161 может хранить управляющие команды, рабочие параметры и уставки, закодированные команды, исполняемые программы и другие данные или информацию, в том числе для реализации одного или более аспектов операций, описанных в настоящем документе. Связь между контроллером 161 и различными частями системы 100 буровой площадки может осуществляться посредством средств проводной и/или беспроводной связи. Однако для ясности и простоты описания, такие средства связи не показаны на фиг. 1, и среднему специалисту в данной области техники будет очевидно, что такие средства связи находятся в пределах объема настоящего изобретения.[0029] The wellsite system 100 may also have a control center 160 comprising a controller 161 (eg, processing device, computer, PLC, etc.) that may be configured to provide control of one or more parts of the wellsite system 100 and /or monitoring the health and functionality of one or more parts of the wellsite system 100. The controller 161 (also referred to herein as the coordinating controller 161) may be connected to communicate with various items of equipment at the wellsite described herein, and may be configured to receive signals from and transmit signals to such items of equipment to perform various operations described in this document. For example, controller 161 may be configured to monitor and control one or more portions of mixers 108, 124, pumping units 150, manifold 136, and various other pumps, conveyors, and/or other items of equipment at the wellsite (not shown) that are located along pipelines 114, 116, 118, 128, 130 and which, for example, can be jointly configured to move, mix, separate and/or measure the fluids, materials, and/or mixtures described above, and pumping such fluids, materials and/or mixtures into the wellbore 104 . The controller 161 may store control commands, operating parameters and settings, coded commands, executable programs, and other data or information, including for implementing one or more aspects of the operations described herein. Communication between controller 161 and various parts of wellsite system 100 may be via wired and/or wireless communications. However, for clarity and ease of description, such communications are not shown in FIG. 1, and it will be apparent to one of ordinary skill in the art that such means of communication are within the scope of the present invention.

[0030] Промысловый инженер, оператор оборудования или оператор промысловых работ (совместно называемые далее «оператором на буровой площадке») 164 могут управлять одним или более компонентами, частями или системами оборудования на буровой площадке и/или выполнять техобслуживание или ремонт оборудования на буровой площадке. Например, оператор 164 на буровой площадке может осуществлять сборку системы 100 буровой площадки, управлять оборудованием на буровой площадке (например, посредством контроллера 161) для выполнения операций по гидроразрыву, проверять рабочие параметры оборудования и/или осуществлять ремонт или замену неисправного или неработающего оборудования на буровой площадке, среди прочих задач по управлению, техобслуживанию и ремонту, совместно называемых операциями, осуществляемыми на буровой площадке. Оператор 164 на буровой площадке может выполнять операции, осуществляемые на буровой площадке, сам или с другими операторами на буровой площадке.[0030] A field engineer, equipment operator, or field operations operator (collectively referred to hereinafter as a "wellsite operator") 164 may operate one or more components, parts, or systems of equipment at a wellsite and/or perform maintenance or repair of equipment at a wellsite. For example, the wellsite operator 164 may assemble the wellsite system 100, operate the wellsite equipment (e.g., via the controller 161) to perform fracturing operations, check the operating parameters of the equipment, and/or repair or replace faulty or inoperative equipment at the wellsite. site, among other management, maintenance and repair tasks, collectively referred to as operations performed at the well site. The wellsite operator 164 may perform wellsite operations alone or with other wellsite operators.

[0031] Контроллер 161 может быть соединен с обеспечением связи с одним или более устройствами с человеко-машинным интерфейсом (HMI), которые, например, могут использоваться оператором 164 на буровой площадке для ввода или передачи иным образом управляющих команд на контроллер 161 и для отображения или сообщения иным образом информации от контроллера 161 оператору 164 на буровой площадке. Устройства с HMI могут содержать одно или более устройств 167 ввода (например, клавиатуру, мышь, джойстик, сенсорный экран и т.д.) и одно или более устройств 166 вывода (например, видеомонитор, принтер, громкоговорители и т.д.). Устройства с HMI также могут содержать устройство 168 мобильной связи (например, смартфон, планшетный компьютер, ноутбук и т.д.). Связь между контроллером и устройствами с HMI может осуществляться посредством средств проводной и/или беспроводной связи.[0031] The controller 161 may be connected to communicate with one or more human-machine interface (HMI) devices, which, for example, may be used by an operator 164 at the well site to enter or otherwise transmit control commands to the controller 161 and to display or otherwise communicating information from controller 161 to operator 164 at the well site. HMI devices may contain one or more input devices 167 (eg, keyboard, mouse, joystick, touch screen, etc.) and one or more output devices 166 (eg, video monitor, printer, speakers, etc.). HMI devices may also include a mobile communication device 168 (eg, smartphone, tablet computer, laptop, etc.). Communication between the controller and the HMI devices may be via wired and/or wireless means.

[0032] Одно или более из контейнеров 112, 126, смесителей 108, 124, насосных установок 150 и центра 160 управления каждое может быть расположено на соответствующих грузовиках, прицепах и/или других подвижных транспортных средствах 122, 134, 120, 132, 148, 162 соответственно, которые, например, могут обеспечить их транспортировку к поверхности 102 буровой площадки. Однако одно или более из контейнеров 112, 126, смесителей 108, 124, насосных установок 150 и центра 160 управления каждое может быть установлено на раме или быть в ином смысле стационарным, и/или может быть временно или постоянно установлено на поверхности 102 буровой площадки.[0032] One or more of containers 112, 126, mixers 108, 124, pumping units 150, and control center 160 may each be located on respective trucks, trailers, and/or other mobile vehicles 122, 134, 120, 132, 148, 162, respectively, which, for example, can ensure their transportation to the surface 102 of the drilling site. However, one or more of the containers 112, 126, the mixers 108, 124, the pumping units 150, and the control center 160 may each be frame-mounted or otherwise stationary, and/or may be temporarily or permanently mounted on the wellsite surface 102.

[0033] На фиг. 1 показана система 100 буровой площадки, выполненная с возможностью перемещения добавок и создания смесей, которые могут быть сжаты и нагнетаться в ствол 104 скважины во время операций по гидравлическому разрыву. Однако следует понимать, что система 100 буровой площадки может быть выполнена с возможностью перемещения других добавок и создания других смесей, которые могут быть сжаты и нагнетаться в ствол 104 скважины во время других нефтепромысловых операций, таких как операции по цементированию, бурению, кислотной обработке, закачке химических реагентов и/или гидроабразивной резке, среди прочих примеров. Соответственно, если не указано иное, одна или более текучих сред, перекачиваемых насосной установкой 150, могут называться далее просто «текучей средой».[0033] FIG. 1 shows a wellsite system 100 configured to move additives and create mixtures that can be compressed and injected into a wellbore 104 during hydraulic fracturing operations. However, it should be understood that the wellsite system 100 may be configured to move other additives and create other mixtures that can be compressed and injected into the wellbore 104 during other oilfield operations such as cementing, drilling, acidizing, pumping. chemicals and/or waterjet cutting, among other examples. Accordingly, unless otherwise indicated, one or more fluids pumped by the pumping unit 150 may be referred to simply as "fluid" hereinafter.

[0034] На фиг. 2 представлен схематический вид в перспективе примера осуществления части варианта насосных установок 150, показанных на фиг. 1, в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения. На фиг. 3 представлен вид сбоку в разрезе части насосной установки 150, показанной на фиг. 2. Части насосной установки 150, показанные на фиг. 2 и 3, изображены пунктирными линиями, чтобы не мешать просмотру других частей насосной установки 150. Следующее описание относится к фиг. 1-3, взятым совместно.[0034] FIG. 2 is a schematic perspective view of an exemplary embodiment of a portion of the embodiment of the pump units 150 shown in FIG. 1 in accordance with one or more aspects of the present invention. In FIG. 3 is a sectional side view of a portion of the pumping unit 150 shown in FIG. 2. Parts of the pumping unit 150 shown in FIG. 2 and 3 are shown in dotted lines so as not to interfere with viewing other parts of the pumping unit 150. The following description applies to FIG. 1-3 taken together.

[0035] Насосная установка 150 содержит насос 202, функционально соединенный с основным движителем 204 и приводимый им в действие. Насос 202 содержит силовую секцию 208 и гидравлическую секцию 210. Гидравлическая секция 210 может содержать корпус 216 насоса, имеющий множество камер 218 для текучей среды. Один конец каждой камеры 218 для текучей среды может быть закрыт закрывающей пластиной 220, которая, например, может находиться в зацеплении посредством резьбы с корпусом 216 насоса, при этом противоположный конец каждой камеры 218 для текучей среды может содержать элемент 222 с возвратно-поступательным движением, расположенный с возможностью скользящего перемещения в ней и выполненный с возможностью вытеснения текучей среды, находящейся внутри соответствующей камеры 218 для текучей среды. Хотя элемент 222 с возвратно-поступательным движением показан в виде плунжера, элемент 222 с возвратно-поступательным движением может быть реализован в виде поршня, мембраны или другого элемента для вытеснения текучей среды с возвратно-поступательным движением.[0035] The pump unit 150 includes a pump 202 operatively connected to and driven by the main propulsion unit 204. The pump 202 includes a power section 208 and a hydraulic section 210. The hydraulic section 210 may include a pump housing 216 having a plurality of fluid chambers 218. One end of each fluid chamber 218 may be closed by a cover plate 220 which, for example, may be threadedly engaged with the pump housing 216, while the opposite end of each fluid chamber 218 may comprise a reciprocating member 222, located with the possibility of sliding movement in it and made with the possibility of expelling the fluid inside the corresponding chamber 218 for the fluid. Although the reciprocating element 222 is shown as a plunger, the reciprocating element 222 may be implemented as a piston, diaphragm, or other reciprocating fluid expelling element.

[0036] Каждая камера 218 для текучей среды сообщается по текучей среде с соответствующей одной из множества впускных полостей 224 для текучей среды, каждая из которых приспособлена для перемещения текучей среды из впускного отверстия 226 для текучей среды в соответствующую камеру 218 для текучей среды. Впускное отверстие 226 для текучей среды может сообщаться по текучей среде с соответствующим трубопроводом 142 для получения текучей среды из коллектора 138 низкого давления. Каждая впускная полость 224 для текучей среды может содержать впускной клапан 228, выполненный с возможностью управления потоком текучей среды, проходящим из впускного отверстия 226 для текучей среды в соответствующую камеру 218 для текучей среды. Каждый впускной клапан 228 может поджиматься в сторону положения перекрытого потока пружиной или другим поджимным элементом 230, который может удерживаться на месте упором 232 впускного клапана. Каждый впускной клапан 228 может быть перемещен в положение открытого потока под действием заданного перепада давления между соответствующей впускной полостью 224 для текучей среды и впускным отверстием 226 для текучей среды.[0036] Each fluid chamber 218 is in fluid communication with a respective one of a plurality of fluid inlet cavities 224, each adapted to transfer fluid from the fluid inlet 226 to a respective fluid chamber 218. The fluid inlet 226 may be in fluid communication with a corresponding conduit 142 to receive fluid from the low pressure manifold 138. Each fluid inlet cavity 224 may include an inlet valve 228 configured to control the flow of fluid passing from the fluid inlet 226 into the corresponding fluid chamber 218. Each inlet valve 228 may be urged toward a shut-off position by a spring or other thrust member 230 that may be held in place by an inlet valve stop 232. Each inlet valve 228 can be moved to an open flow position by a predetermined pressure difference between the respective fluid inlet cavity 224 and the fluid inlet 226 .

[0037] Каждая камера 218 для текучей среды также сообщается по текучей среде с выпускной полостью 234 для текучей среды, проходящей через корпус 216 насоса поперек относительно элементов 222 с возвратно-поступательным движением. Выпускная полость 234 для текучей среды приспособлена для выпуска текучей среды под давлением из каждой камеры 218 для текучей среды в одно или более выпускных отверстий 235 для текучей среды, сообщающихся по текучей среде с одним или обоими концами выпускной полости 234 для текучей среды. Выпускные отверстия 235 для текучей среды могут сообщаться по текучей среде с соответствующим трубопроводом 144 для выпуска текучей среды под давлением в коллектор 140 высокого давления. Гидравлическая секция 210 также содержит множество выпускных клапанов 236, каждый из которых выполнен с возможностью управления потоком текучей среды, проходящим из соответствующей камеры 218 для текучей среды в выпускную полость 234 для текучей среды. Каждый выпускной клапан 236 может поджиматься в сторону положения перекрытого потока пружиной или другим поджимным элементом 238, который может удерживаться на месте упором 240 выпускного клапана. Каждый выпускной клапан 236 может быть перемещен в положение открытого потока под действием заданного перепада давления между соответствующей камерой 218 для текучей среды и выпускной полостью 234 для текучей среды. Выпускная полость 234 для текучей среды может быть закрыта закрывающими пластинами 242, которые, например, могут находиться в зацеплении посредством резьбы с корпусом 216 насоса.[0037] Each fluid chamber 218 is also in fluid communication with a fluid outlet cavity 234 passing through the pump housing 216 transversely with respect to the reciprocating elements 222. The fluid outlet cavity 234 is adapted to discharge pressurized fluid from each fluid chamber 218 into one or more fluid outlets 235 in fluid communication with one or both ends of the fluid outlet cavity 234. Fluid outlets 235 may be in fluid communication with a corresponding conduit 144 to release pressurized fluid into high pressure manifold 140. The hydraulic section 210 also includes a plurality of outlet valves 236, each of which is configured to control the flow of fluid passing from the respective fluid chamber 218 to the fluid outlet cavity 234. Each outlet valve 236 may be biased toward a shutoff position by a spring or other thrust member 238 that may be held in place by the outlet valve stop 240. Each outlet valve 236 can be moved to an open flow position by a predetermined pressure difference between the respective fluid chamber 218 and the fluid outlet cavity 234. The outlet cavity 234 for the fluid may be closed by closing plates 242, which, for example, may be threadedly engaged with the housing 216 of the pump.

[0038] Во время операций закачки части силовой секции 208 вращаются таким образом, что создается возвратно-поступательное линейное движение для перемещения элементов 222 с возвратно-поступательным движением в продольном направлении внутри соответствующих камер 218 для текучей среды, вследствие чего осуществляется попеременное всасывание и вытеснение текучей среды внутри камер 218 для текучей среды. Что касается каждого элемента 222 с возвратно-поступательным движением, когда элемент 222 с возвратно-поступательным движением перемещается из камеры 218 для текучей среды, как указано стрелкой 221, давление текучей среды внутри соответствующей камеры 218 для текучей среды падает, вследствие чего создается перепад давления на соответствующем впускном клапане 228 для текучей среды. Под действием перепада давления происходит сжатие поджимного элемента 230, что приводит к перемещению впускного клапана 228 для текучей среды в положение открытого потока, что позволяет текучей среде из впускного отверстия 226 для текучей среды входить в соответствующую впускную полость 224 для текучей среды. Текучая среда затем входит в камеру 218 для текучей среды по мере того как элемент 222 с возвратно-поступательным движением продолжает перемещаться в продольном направлении из камеры 218 для текучей среды, пока разница давлений между текучей средой внутри камеры 218 для текучей среды и текучей средой во впускных отверстиях 226 для текучей среды не будет достаточно низкой, чтобы позволить поджимному элементу 230 переместить впускной клапан 228 для текучей среды в положение перекрытого потока. Когда элемент 222 с возвратно-поступательным движением начинает перемещаться в продольном направлении назад в камеру 218 для текучей среды, как указано стрелкой 223, давление текучей среды внутри камеры 218 для текучей среды начинает повышаться. Давление текучей среды внутри камеры 218 для текучей среды продолжает повышаться, когда элемент 222 с возвратно-поступательным движением продолжает перемещаться в камеру 218 для текучей среды, пока давление текучей среды внутри камеры 218 для текучей среды не будет достаточно высоким, чтобы преодолеть давление текучей среды внутри выпускной полости 234 для текучей среды и сжать поджимной элемент 238, что приводит к перемещению выпускного клапана 236 для текучей среды в положение открытого потока и позволяет текучей среде под давлением перемещаться в выпускную полость 234 для текучей среды, выпускные отверстия 235 для текучей среды и соответствующий трубопровод 144 для текучей среды.[0038] During pumping operations, parts of the power section 208 are rotated such that a reciprocating linear motion is created to move the reciprocating members 222 in the longitudinal direction within the respective fluid chambers 218, thereby alternately suctioning and expelling the fluid. environment inside the chambers 218 for fluid. With respect to each reciprocating element 222, when the reciprocating element 222 is moved out of the fluid chamber 218 as indicated by arrow 221, the fluid pressure inside the respective fluid chamber 218 drops, thereby creating a pressure differential across corresponding fluid inlet valve 228. The differential pressure compresses the urge element 230, which causes the fluid inlet valve 228 to move to the open flow position, which allows fluid from the fluid inlet 226 to enter the corresponding fluid inlet cavity 224. The fluid then enters the fluid chamber 218 as the reciprocating member 222 continues to move longitudinally out of the fluid chamber 218 until the pressure difference between the fluid inside the fluid chamber 218 and the fluid in the inlet openings 226 for the fluid will not be low enough to allow the thrust element 230 to move the inlet valve 228 for the fluid in the position of blocked flow. When the reciprocating member 222 begins to move longitudinally back into the fluid chamber 218, as indicated by arrow 223, the fluid pressure inside the fluid chamber 218 begins to increase. The fluid pressure within the fluid chamber 218 continues to rise as the reciprocating member 222 continues to move into the fluid chamber 218 until the fluid pressure within the fluid chamber 218 is high enough to overcome the fluid pressure within fluid outlet cavity 234 and compress the squeezing member 238, which causes the fluid outlet valve 236 to move to the open flow position and allows pressurized fluid to flow into the fluid outlet cavity 234, fluid outlets 235, and associated piping. 144 for fluid.

[0039] Насосная установка 150 может содержать один или более датчиков 203 расхода, сообщающихся по текучей среде с выпускными отверстиями 235 для текучей среды или вдоль них таким образом, чтобы обеспечить отслеживание расхода текучей среды, протекающей через выпускные отверстия 235 для текучей среды. Каждый датчик 203 расхода может представлять собой или содержать расходомер, выполненный с возможностью измерения объемного и/или массового расхода текучей среды, выпускаемой из насосной установки 150, и создания сигналов или информации, указывающих на расход текучей среды, выпускаемой из насосной установки 150. Насосная установка 150 может дополнительно содержать датчик 205 давления, расположенный в связи с гидравлической секцией 210 таким образом, чтобы обеспечить регистрацию давления текучей среды на выпускных отверстиях 235 для текучей среды. Например, датчик 205 давления может проходить через одну или более из закрывающих пластин 242 или других частей соответствующего корпуса 216 насоса для отслеживания давления внутри выпускной полости 234 для текучей среды и, таким образом, внутри выпускных отверстий 235 для текучей среды и соответствующих выпускных трубопроводов 144.[0039] The pump unit 150 may include one or more flow sensors 203 in fluid communication with or along the fluid outlets 235 so as to monitor the flow of fluid flowing through the fluid outlets 235. Each flow sensor 203 may be or include a flow meter configured to measure the volumetric and/or mass flow rate of the fluid discharged from the pumping station 150 and provide signals or information indicative of the flow rate of the fluid discharged from the pumping station 150. The pumping station 150 may further include a pressure sensor 205 positioned in connection with the hydraulic section 210 so as to detect fluid pressure at the fluid outlets 235. For example, the pressure sensor 205 may pass through one or more of the cover plates 242 or other portions of the respective pump housing 216 to monitor pressure within the fluid outlet cavity 234 and thus within the fluid outlets 235 and associated outlet conduits 144.

[0040] Расход текучей среды, создаваемый насосной установкой 150, может зависеть от физического размера элементов 222 с возвратно-поступательным движением и камер 218 для текучей среды, а также от рабочей скорости насосной установки, которая может быть определена скоростью или частотой, с которой элементы 222 с возвратно-поступательным движением совершают циклические движения или перемещаются внутри камер 218 для текучей среды. Скорость перекачивания, такая как скорость или частота, с которой элементы 222 с возвратно-поступательным движением перемещаются, может относиться к скорости вращения силовой секции 208 и/или основного движителя 204. Соответственно, расходом текучей среды, создаваемым насосной установкой 150, можно управлять за счет управления скоростью вращения силовой секции 208 и/или основного движителя 204.[0040] The flow rate of fluid generated by pump unit 150 may depend on the physical size of the reciprocating elements 222 and fluid chambers 218, as well as the operating speed of the pump unit, which may be determined by the speed or frequency at which the elements 222 reciprocating motion cycle or move within the fluid chambers 218 . The pumping rate, such as the rate or frequency at which the reciprocating elements 222 move, may be related to the rotational speed of the power section 208 and/or the main mover 204. Accordingly, the flow rate of the fluid generated by the pump unit 150 can be controlled by control the speed of rotation of the power section 208 and/or the main mover 204.

[0041] Основной движитель 204 может представлять собой или содержать бензиновый двигатель, дизельный двигатель или другой двигатель, синхронный, асинхронный или другой электрический двигатель (например, синхронный двигатель на постоянном магните), гидравлический двигатель или другой основной движитель, выполненный с возможностью приведения в движение или, в ином случае, вращение приводного вала 252 силовой секции 208. Приводной вал 252 может быть заключен в корпус 254 силовой секции и поддерживаться им в требуемом положении. Для предотвращения относительного вращения между корпусом 254 силовой секции и основным движителем 204, корпус 254 силовой секции и основной движитель 204 могут быть неподвижно соединены друг с другом или с общим основанием, таким как прицеп подвижного транспортного средства 148.[0041] The prime mover 204 may be or comprise a gasoline engine, a diesel engine, or other motor, a synchronous, asynchronous, or other electric motor (e.g., a permanent magnet synchronous motor), a hydraulic motor, or other prime mover configured to drive or, alternatively, the rotation of the drive shaft 252 of the power section 208. The drive shaft 252 can be enclosed in the housing 254 of the power section and supported by it in the desired position. To prevent relative rotation between the power section housing 254 and the main mover 204, the power section housing 254 and the main mover 204 may be fixedly connected to each other or to a common base, such as a trailer of a mobile vehicle 148.

[0042] Основной движитель 204 может содержать вращающийся выходной вал 256, функционально соединенный с приводным валом 252 посредством зубчатого механизма или механизма 262 передачи, который может содержать ведомую шестерню 258, соединенную с приводным валом 252, и соответствующую ведущую шестерню 260, соединенную с опорным валом 261. Выходной вал 256 и опорный вал 261 могут быть соединены, например, они могут способствовать передаче крутящего момента от основного движителя 204 на опорный вал 261, ведущую шестерню 260, ведомую шестерню 258 и приводной вал 252. Для ясности на фиг. 2 и 3 показан механизм 262 передачи, содержащий одну ведомую шестерню 258, находящуюся в зацеплении с одной ведущей шестерней 260, однако следует понимать, что механизм 262 передачи может содержать множество соответствующих наборов шестерен, которые, например, могут позволять механизму 262 передачи переключаться между разными наборами шестерен (т.е. комбинациями) для управления рабочей скоростью приводного вала 252 и крутящим моментом, передаваемым на приводной вал 252. Соответственно, механизм 262 передачи может переключаться между разными наборами шестерен («передачами») для изменения скорости перекачивания и крутящего момента силовой секции 208 и, тем самым, изменения расхода текучей среды и максимального давления текучей среды, создаваемого гидравлической секцией 210.[0042] The main mover 204 may include a rotating output shaft 256 operatively coupled to a drive shaft 252 via a gear or transmission mechanism 262, which may include a driven gear 258 coupled to the drive shaft 252 and a corresponding drive gear 260 coupled to the support shaft. 261. Output shaft 256 and prop shaft 261 may be coupled, for example, they may assist in transferring torque from main mover 204 to prop shaft 261, pinion gear 260, driven gear 258, and drive shaft 252. For clarity, FIG. 2 and 3, the transmission mechanism 262 is shown comprising a single driven gear 258 in mesh with a single drive gear 260, however, it should be understood that the transmission mechanism 262 may comprise a plurality of corresponding sets of gears, which, for example, may allow the transmission mechanism 262 to switch between different sets of gears (i.e., combinations) to control the operating speed of the drive shaft 252 and the torque transmitted to the drive shaft 252. Accordingly, the transmission mechanism 262 can switch between different sets of gears (“gears”) to change the pumping speed and torque of the power section 208 and thereby changing the fluid flow rate and the maximum fluid pressure generated by the hydraulic section 210.

[0043] Механизм 262 передачи также может содержать преобразователь крутящего момента (не показан), выполненный с возможностью избирательного соединения («замыкания») основного движителя 204 с механизмом 262 передачи и обеспечения возможности проскальзывания («размыкания») между основным движителем 204 и механизмом 262 передачи. Преобразователь крутящего момента и шестерни механизма 262 передачи могут переключаться вручную оператором 164 на буровой площадке или удаленно посредством переключателя передач, который может быть встроен как часть контроллера 213 насосной установки. Переключатель передач может получать управляющие сигналы от контроллера 161 и выдавать соответствующий электрический или механический управляющий сигнал для переключения передачи механизма 262 передачи и замыкания механизма передачи, например, для управления расходом текучей среды и рабочим давлением насосной установки 150.[0043] The transmission mechanism 262 may also include a torque converter (not shown) configured to selectively connect ("short") the main mover 204 to the transmission mechanism 262 and allow slipping ("opening") between the main mover 204 and the mechanism 262 transmission. The torque converter and gears of the transmission mechanism 262 may be switched manually by an operator 164 at the well site or remotely via a gear selector that may be incorporated as part of the pumping unit controller 213. The gear selector may receive control signals from the controller 161 and provide an appropriate electrical or mechanical control signal to shift the gear of the gear mechanism 262 and close the transmission mechanism, for example, to control the flow rate and operating pressure of the pumping unit 150.

[0044] Приводной вал 252 может быть реализован в виде коленчатого вала, содержащего множество осевых шеек 264 и смещенных шеек 266. Осевые шейки 264 могут проходить вдоль центральной оси вращения приводного вала 252, а смещенные шейки 266 могут быть смещены от центральной оси вращения на некоторое расстояние и отстоять на 120 градусов относительно осевых шеек 264. Приводной вал 252 может поддерживаться в требуемом положении внутри силовой секции 208 посредством корпуса 254 силовой секции, причем две из осевых шеек 264 могут проходить через противоположные отверстия в корпусе 254 силовой секции.[0044] The drive shaft 252 may be implemented as a crankshaft comprising a plurality of axial journals 264 and offset journals 266. The axial journals 264 may extend along the central axis of rotation of the drive shaft 252, and the offset journals 266 may be offset from the central axis of rotation by some distance and spaced 120 degrees from the axle journals 264. The drive shaft 252 can be held in position within the power section 208 by the power section housing 254, with two of the axle journals 264 being able to pass through opposite holes in the power section housing 254.

[0045] Силовая секция 208 и гидравлическая секция 210 могут быть соединены или иным образом скреплены друг с другом. Например, корпус 216 насоса может быть скреплен с корпусом 254 силовой секции посредством множества резьбовых крепежных деталей 282. Насос 202 может дополнительно содержать дверцу 298 для обслуживания, которая может способствовать получению доступа к частям насоса 202, расположенным между силовой секцией 208 и гидравлической секцией 210, например, во время сборки и/или техобслуживания насоса 202.[0045] The power section 208 and the hydraulic section 210 may be connected or otherwise secured to each other. For example, pump housing 216 may be secured to power section housing 254 by a plurality of threaded fasteners 282. Pump 202 may further include a service door 298 that may facilitate access to portions of pump 202 located between power section 208 and hydraulic section 210, for example, during assembly and/or maintenance of the pump 202.

[0046] Для преобразования и передачи вращательного движения приводного вала 252 в возвратно-поступательное линейное движение элементов 222 с возвратно-поступательным движением, может использоваться множество крейцкопфных механизмов 285. Например, каждый крейцкопфный механизм 285 может содержать шатун 286, соединенный с возможностью поворота с соответствующей смещенной шейкой 266 на одном конце и с пальцем 288 крейцкопфа 290 на противоположном конце. Во время операций закачки стенки и/или внутренние части корпуса 254 силовой секции могут направлять каждый крейцкопф 290, например, они могут уменьшать или исключать боковое перемещение каждого крейцкопфа 290. Каждый крейцкопфный механизм 285 может дополнительно содержать поршневой шток 292, соединяющий крейцкопф 290 с элементом 222 с возвратно-поступательным движением. Поршневой шток 292 может быть соединен с крейцкопфом 290 посредством резьбового соединения 294 и с элементом 222 с возвратно-поступательным движением посредством гибкого соединения 296.[0046] A plurality of crosshead mechanisms 285 may be used to convert and transmit the rotational motion of the drive shaft 252 into reciprocating linear motion of the reciprocating members 222. For example, each crosshead mechanism 285 may include a connecting rod 286 rotatably connected to a an offset neck 266 at one end and with a pin 288 of the crosshead 290 at the opposite end. During pumping operations, the walls and/or interiors of power section housing 254 may guide each crosshead 290, for example, they may reduce or eliminate lateral movement of each crosshead 290. Each crosshead mechanism 285 may further comprise a piston rod 292 connecting crosshead 290 to element 222 with reciprocating motion. The piston rod 292 may be connected to the crosshead 290 via a threaded connection 294 and to the reciprocating element 222 via a flexible connection 296.

[0047] Насосная установка 150 может дополнительно содержать один или более датчиков 211 углового положения и скорости («датчиков вращения»), выполненных с возможностью создания сигнала или информации, указывающих на угловое положение, скорость вращения и/или рабочую частоту насоса 202. Например, один или более датчиков 211 вращения могут быть выполнены с возможностью преобразования углового положения или движения приводного вала 252 или другой вращающейся части силовой секции 208 в электрический сигнал, указывающий на скорость перекачивания насосной установки 150. Один или более датчиков 211 вращения могут быть установлены в связи с внешней частью приводного вала 252 или другим вращающимся элементом силовой секции 208. Один или более датчиков 211 вращения могут также или вместо этого быть установлены в связи с основным движителем 204 для отслеживания углового положения и/или скорости вращения основного движителя 204, которые могут использоваться для определения скорости перекачивания насосной установки 150. Каждый датчик 211 вращения может представлять собой или содержать кодовый датчик, вращающийся потенциометр, сельсин, датчик положения и/или вращающийся индуктивный датчик (RVDT), среди прочих примеров.[0047] The pump unit 150 may further comprise one or more angular position and speed sensors 211 ("rotation sensors") configured to provide a signal or information indicative of the angular position, rotational speed, and/or operating frequency of the pump 202. For example, one or more rotation sensors 211 may be configured to convert the angular position or movement of the drive shaft 252 or other rotating part of the power section 208 into an electrical signal indicative of the pumping speed of the pumping unit 150. One or more rotation sensors 211 may be installed in connection with external part of the drive shaft 252 or other rotating element of the power section 208. One or more rotation sensors 211 may also or instead be installed in connection with the main mover 204 to monitor the angular position and/or rotational speed of the main mover 204, which can be used to determine pumping speed n pump unit 150. Each rotation sensor 211 may be or include an encoder, a rotary potentiometer, a selsyn, a position sensor, and/or a rotary inductive sensor (RVDT), among other examples.

[0048] Контроллер 213 насосной установки может дополнительно содержать силовые и/или управляющие компоненты основного движителя, такие как частотно-регулируемый привод (VFD) и/или механизм управления дроссельной заслонкой двигателя, которые могут использоваться для облегчения управления основным движителем 204. VFD и/или механизм управления дроссельной заслонкой могут быть соединены или иным образом осуществлять связь с основным движителем 204 посредством механических и/или электрических средств связи (не показаны). Контроллер 213 насосной установки может содержать VFD в вариантах реализации, в которых основной движитель 204 представляет собой или содержит электромотор, и контроллер 213 насосной установки может содержать механизм управления дроссельной заслонкой двигателя в вариантах реализации, в которых основной движитель 204 представляет собой или содержит двигатель. Например, VFD может получать управляющие сигналы от контроллера 161 и выдавать соответствующую электрическую мощность для управления скоростью и выходным крутящим моментом основного движителя 204 и, таким образом, управления скоростью перекачивания и расходом текучей среды насосной установки 150, а также максимальным давлением, создаваемым насосной установкой 150. Механизм управления дроссельной заслонкой может получать управляющие сигналы от контроллера 161 и выдавать соответствующий электрический или механический сигнал управления дроссельной заслонкой для управления скоростью основного движителя 204 и управления скоростью перекачивания, и, таким образом, расходом текучей среды, создаваемым насосной установкой 150. Хотя контроллер 213 насосной установки показан расположенным возле или в связи с основным движителем 204, контроллер 213 насосной установки может быть расположен или размещен на расстоянии от основного движителя 204. Например, контроллер 213 насосной установки может быть расположен внутри центра 160 управления или образовывать его часть.[0048] The pump controller 213 may further comprise power and/or control components of the prime mover, such as a variable frequency drive (VFD) and/or an engine throttle control mechanism, which may be used to facilitate control of the prime mover 204. The VFD and/ or the throttle control mechanism may be coupled to or otherwise communicate with the prime mover 204 via mechanical and/or electrical communications (not shown). Pump controller 213 may include a VFD in embodiments where prime mover 204 is or includes an electric motor, and pump controller 213 may include an engine throttle control mechanism in embodiments where prime mover 204 is or includes a motor. For example, the VFD may receive control signals from the controller 161 and provide appropriate electrical power to control the speed and torque output of the main mover 204 and thus control the pumping speed and fluid flow rate of the pumping unit 150, as well as the maximum pressure generated by the pumping unit 150. The throttle control mechanism may receive control signals from the controller 161 and provide an appropriate electrical or mechanical throttle control signal to control the speed of the main mover 204 and control the pumping speed, and thus the fluid flow generated by the pump unit 150. While the controller 213 pump unit is shown located near or in connection with the main mover 204, the pump unit controller 213 may be located or placed at a distance from the main mover 204. For example, the pump unit controller 213 may be p located within the control center 160 or form part of it.

[0049] Резистивный датчик температуры (RTD) или другой датчик 207 температуры может быть расположен в связи с основным движителем 204, например, для создания сигнала или информации, указывающих на температуру основного движителя 204. Например, датчик 207 температуры может отслеживать температуру внутри обмотки мотора, корпуса двигателя или внутри другой части основного движителя 204. Датчик 207 температуры может осуществлять связь с контроллером 161, который может отключать основной движитель 204, если зарегистрированный уровень температуры превышает заданный уровень температуры.[0049] A resistance temperature detector (RTD) or other temperature sensor 207 may be located in connection with the main mover 204, for example, to provide a signal or information indicative of the temperature of the main mover 204. For example, the temperature sensor 207 may monitor the temperature inside the motor winding , the motor case, or within another part of the main mover 204. The temperature sensor 207 may communicate with the controller 161, which may turn off the main mover 204 if the detected temperature level exceeds a predetermined temperature level.

[0050] Датчик 209 влажности также может быть расположен в связи с основным движителем 204, например, для создания сигнала или информации, указывающих на присутствие влажности на основном движителе 204 или возле него. Датчик 209 влажности может осуществлять связь с контроллером 161, который может отключать основной движитель 204 при обнаружении избыточной влажности датчиком 209 влажности.[0050] A moisture sensor 209 may also be located in connection with the main mover 204, for example, to provide a signal or information indicative of the presence of moisture on or near the main mover 204. The humidity sensor 209 may communicate with the controller 161, which may turn off the main mover 204 when excessive moisture is detected by the humidity sensor 209.

[0051] Как описано выше, контроллер 161 может быть дополнительно выполнен с возможностью отслеживания и управления различными рабочими параметрами насосных установок 150. Контроллер 161 может осуществлять связь с различными датчиками насосных установок 150, в том числе с датчиками 203 расхода, датчиками 205 давления, датчиком 207 температуры, датчиком 209 влажности и датчиком 211 вращения, чтобы облегчать отслеживание работы насосных установок 150. Контроллер 161 может осуществлять связь с механизмом 262 передачи посредством переключателя передач контроллера 213, например, для управления расходом и давлением, создаваемыми насосной установкой 150, для облегчения управления насосной установкой 150. Контроллер 161 также может осуществлять связь с основным движителем 204 посредством VFD контроллера 213, если основной движитель 204 представляет собой электромотор, или посредством механизма управления дроссельной заслонкой контроллера 213, если основной движитель 204 представляет собой двигатель, так чтобы позволять контроллеру 161 разрешать, запрещать и управлять расходом, создаваемым насосной установкой 150.[0051] As described above, controller 161 may be further configured to monitor and control various operating parameters of pumping units 150. Controller 161 may communicate with various sensors of pumping units 150, including flow sensors 203, pressure sensors 205, sensor 207, a humidity sensor 209, and a rotation sensor 211 to facilitate monitoring of the operation of the pumping units 150. The controller 161 may communicate with the transmission mechanism 262 via the gear selector of the controller 213, for example, to control the flow and pressure generated by the pumping unit 150 to facilitate control. pumping unit 150. The controller 161 may also communicate with the main mover 204 through the VFD controller 213 if the main mover 204 is an electric motor, or through the throttle control mechanism of the controller 213 if the main mover 204 is an tel, so as to allow the controller 161 to enable, disable and control the flow generated by the pumping unit 150.

[0052] Хотя на фиг. 2 и 3 показана насосная установка 150, содержащая трехцилиндровый возвратно-поступательный насос 202, который имеет три камеры 218 для текучей среды и три элемента 222 с возвратно-поступательным движением, причем варианты реализации, находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, могут включать насос 202, представляющий собой или содержащий пятицилиндровый возвратно-поступательный насос, имеющий пять камер 218 для текучей среды и пять элементов 222 с возвратно-поступательным движением, или насос, имеющий другое количество камер 218 для текучей среды и элементов 222 с возвратно-поступательным движением. Также следует отметить, что насос 202, описанный выше и показанный на фиг. 2 и 3, приведен только для примера, и что другие насосы, например, диафрагменные насосы, шестеренные насосы, насосы с движением по внешней окружности, насосы с движением по внутренней окружности, лопастные насосы и другие объемные насосы, также находятся в пределах объема настоящего изобретения.[0052] Although in FIG. 2 and 3, a pump unit 150 is shown comprising a three-cylinder reciprocating pump 202 that has three fluid chambers 218 and three reciprocating elements 222, embodiments that are within the scope of the present invention may include a pump 202, which is or contains a five-cylinder reciprocating pump having five fluid chambers 218 and five reciprocating elements 222, or a pump having a different number of fluid chambers 218 and reciprocating elements 222. It should also be noted that the pump 202 described above and shown in FIG. 2 and 3 are for example only, and that other pumps, such as diaphragm pumps, gear pumps, outer circumferential pumps, inner circumferential pumps, vane pumps, and other positive displacement pumps, are also within the scope of the present invention. .

[0053] В настоящем изобретении дополнительно предлагаются различные варианты реализации систем и/или способов управления различными частями системы 100 буровой площадки, в том числе насосными установками 150, описанными выше. Вариант реализации такой системы может содержать систему 300 управления, которая, например, может быть выполнена с возможностью отслеживания и/или управления операциями насосных установок 150, в том числе расходом текучей среды, создаваемым насосными установками 150. На фиг. 4 представлен схематический вид части примера осуществления системы 300 управления в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения. Следующее описание относится к фиг. 1-4, взятым совместно.[0053] The present invention further provides various implementations of systems and/or methods for controlling various parts of the wellsite system 100, including the pumping units 150 described above. An embodiment of such a system may include a control system 300, which, for example, may be configured to monitor and/or control the operations of the pumping units 150, including the fluid flow generated by the pumping units 150. FIG. 4 is a schematic view of a portion of an exemplary control system 300 in accordance with one or more aspects of the present invention. The following description refers to FIG. 1-4 taken together.

[0054] Система 300 управления может содержать контроллер 310, соединенный с обеспечением связи с каждой насосной установкой 150. Например, контроллер 310 может быть соединен с обеспечением связи с каждым датчиком 203 расхода, датчиком 205 давления, датчиком 207 температуры, датчиком 209 влажности, датчиком 211 вращения, и основным движителем 204 и механизмом 262 передачи посредством каждого контроллера 213 насосной установки. Для ясности эти и другие компоненты, находящиеся в связи с контроллером 310, совместно называются далее «датчиками и управляемыми компонентами». Контроллер 310 может быть выполнен с возможностью получения сигналов или информации от различных датчиков системы 300 управления, причем полученные сигналы или информация указывают на различные рабочие параметры насосных установок 150. Контроллер 310 может быть дополнительно выполнен с возможностью обработки таких рабочих параметров и передачи управляющих сигналов на основные движители 204 и механизмы 262 передачи для исполнения приведенных для примера машиночитаемых команд для реализации по меньшей мере части одного или более приведенных для примера способов и/или процессов, описанных в настоящем документе, и/или реализации по меньшей мере части одной или более приведенных для примера систем, описанных в настоящем документе. Контроллер 310 может представлять собой или образовывать часть контроллера 161, описанного выше.[0054] The control system 300 may include a controller 310 communicatively connected to each pump unit 150. For example, the controller 310 may be communicatively connected to each flow sensor 203, pressure sensor 205, temperature sensor 207, humidity sensor 209, sensor 211 rotation, and the main mover 204 and the transmission mechanism 262 through each controller 213 of the pumping unit. For clarity, these and other components in communication with the controller 310 are collectively referred to hereinafter as "sensors and controlled components". The controller 310 may be configured to receive signals or information from various sensors of the control system 300, with the received signals or information indicative of various operating parameters of the pumping units 150. The controller 310 may be further configured to process such operating parameters and transmit control signals to the main motors 204 and transmission mechanisms 262 for executing exemplary machine-readable instructions to implement at least a portion of one or more of the exemplary methods and/or processes described herein and/or to implement at least a portion of one or more of the exemplary systems described in this document. The controller 310 may be or form part of the controller 161 described above.

[0055] Контроллер 310 может представлять собой или содержать, например, один или более процессоров общего назначения или специального назначения, например, принадлежащих персональным компьютерам, ноутбукам, планшетным компьютерам, карманным персональным компьютерам (КПК), смартфонам, серверам, устройствам для доступа в интернет и/или другим типам вычислительных устройств. Для ясности и простоты описания пример осуществления контроллера 310, показанный на фиг. 4, содержит только один процессор 312, но следует понимать, что может быть предусмотрено множество процессоров 312.[0055] The controller 310 may be or include, for example, one or more general purpose or special purpose processors, such as those of personal computers, laptops, tablet computers, personal digital assistants (PDAs), smartphones, servers, Internet access devices and/or other types of computing devices. For clarity and ease of description, the exemplary controller 310 shown in FIG. 4 includes only one processor 312, but it should be understood that multiple processors 312 may be provided.

[0056] Процессор 312 может представлять собой программируемый процессор общего назначения, например, он может содержать локальное запоминающее устройство 314 и может исполнять закодированные команды 332, находящиеся на локальном запоминающем устройстве 314 и/или другом запоминающем устройстве. Процессор 312 может исполнять, помимо прочего, машиночитаемые команды или программы для реализации приведенных для примера способов и/или процессов, описываемых в настоящем документе. Программы, хранящиеся на локальном запоминающем устройстве 314, могут включать в себя программные команды или компьютерный программный код такой, чтобы при исполнении связанным процессором, управлять насосными установками 150 при выполнении приведенных для примера способов и/или процессов, описанных в настоящем документе. Процессор 312 может представлять собой, содержать или быть реализованным посредством одного или множества процессоров различных типов, подходящих для среды локального приложения, и может включать в себя один или более процессоров общего назначения или специального назначения, микропроцессоров, цифровых сигнальных процессоров (DSP), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), специализированных интегральных схем (ASIC) и процессоров на основе многоядерной архитектуры процессоров в качестве неограничивающих примеров. Другие процессоры из других семейств также подходят.[0056] Processor 312 may be a general purpose programmable processor, for example, it may include local storage 314 and may execute encoded instructions 332 residing on local storage 314 and/or other storage. The processor 312 may execute, among other things, computer-readable instructions or programs to implement the exemplary methods and/or processes described herein. Programs stored on local storage 314 may include program instructions or computer program code such that, when executed by an associated processor, control pumping units 150 in performing the exemplary methods and/or processes described herein. Processor 312 may be, comprise, or be implemented by one or a plurality of different types of processors suitable for the local application environment, and may include one or more general purpose or special purpose processors, microprocessors, digital signal processors (DSPs), user programmable gate arrays (FPGAs), application specific integrated circuits (ASICs), and processors based on multi-core processor architectures, as non-limiting examples. Other processors from other families are also suitable.

[0057] Процессор 312 может осуществлять связь с основным запоминающим устройством 317, которое, например, может представлять собой энергозависимое запоминающее устройство 318 и энергонезависимое запоминающее устройство 320, возможно, посредством шины 322 и/или других средств связи. Энергозависимое запоминающее устройство 318 может представлять собой, содержать или быть реализованным посредством оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), статического запоминающего устройства с произвольной выборкой (СЗУПВ), синхронного динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой (СДЗУПВ), динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой (ДЗУПВ), динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой компании Rambus (RDRAM) и/или других типов запоминающих устройств с произвольной выборкой. Энергонезависимое запоминающее устройство 320 может представлять собой, содержать или быть реализованным посредством постоянного запоминающего устройства, флеш-памяти и/или других типов запоминающих устройств. Один или более контроллеров запоминающего устройства (не показаны) могут управлять доступом к энергозависимому запоминающему устройству 318 и/или энергонезависимому запоминающему устройству 320. Контроллер 310 может быть выполнен с возможностью хранения или записи информации, вводимой оператором 164 на буровой площадке, и/или информации, создаваемой датчиками и управляемыми компонентами, в основное запоминающее устройство 317.[0057] Processor 312 may communicate with main storage 317, which, for example, may be volatile storage 318 and non-volatile storage 320, possibly via bus 322 and/or other means of communication. The volatile memory 318 may be, contain, or be implemented by random access memory (RAM), static random access memory (SRAM), synchronous dynamic random access memory (SDRAM), dynamic random access memory (DRAM) , Rambus Dynamic Random Access Memory (RDRAM), and/or other types of random access memory. Non-volatile storage 320 may be, comprise, or be implemented by read only memory, flash memory, and/or other types of storage devices. One or more memory controllers (not shown) may control access to the volatile memory 318 and/or the non-volatile memory 320. The controller 310 may be configured to store or record information entered by an operator 164 at the well site and/or information created by the sensors and controlled components to the main storage device 317.

[0058] Контроллер 310 также может содержать интерфейсную схему 324. Интерфейсная схема 324 может представлять собой, содержать или быть реализованной посредством различных типов стандартных интерфейсов, таких как интерфейс Ethernet, универсальная последовательная шина (USB), интерфейс ввода/вывода третьего поколения (3GIO), беспроводной интерфейс и/или интерфейс сети сотовой связи, среди прочих примеров. Интерфейсная схема 324 может также содержать плату с графическим драйвером. Интерфейсная схема 324 может также содержать устройство связи, такое как модем или сетевая интерфейсная плата, для содействия обмену данными с внешними вычислительными устройствами посредством сети, (например, Ethernet-соединения, цифровой абонентской линии (DSL), телефонной линии, коаксиального кабеля, системы сотовой телефонной сети, спутниковой системы и т.д.). Один или более датчиков и управляемых компонентов могут быть соединены с контроллером 310 посредством интерфейсной схемы 324, которая, например, может содействовать связи между датчиками и управляемыми компонентами и контроллером 310.[0058] The controller 310 may also include an interface circuit 324. The interface circuit 324 may represent, contain, or be implemented through various types of standard interfaces, such as an Ethernet interface, a universal serial bus (USB), a third generation I/O interface (3GIO) , a wireless interface, and/or a cellular network interface, among other examples. Interface circuitry 324 may also include a graphics driver board. Interface circuitry 324 may also include a communications device, such as a modem or network interface card, to facilitate communication with external computing devices over a network (e.g., Ethernet connection, digital subscriber line (DSL), telephone line, coaxial cable, cellular telephone network, satellite system, etc.). One or more sensors and controlled components may be connected to the controller 310 via an interface circuit 324, which, for example, may facilitate communication between the sensors and controlled components and the controller 310.

[0059] К интерфейсной схеме 324 также может быть подключено одно или более устройств 326 ввода. Устройства 326 ввода могут позволять оператору 164 на буровой площадке вводить закодированные команды 332, рабочие целевые уставки и/или другие данные в процессор 312. Рабочие целевые уставки могут включать, помимо прочего, целевую уставку по давлению, целевую уставку по расходу, уставку по кривой коррекции объединенного расхода, целевую уставку по рабочей скорости насоса или скорости перекачивания и целевую уставку по времени или продолжительности, среди прочих примеров. Закодированные команды также могут включать график коррекции расхода для каждой насосной установки 150 и график коррекции объединенного расхода для насосных установок 150, выделенных для операции. Закодированные команды 332 и рабочие целевые уставки подробнее описаны ниже. Устройства 326 ввода могут представлять собой, содержать или быть реализованными посредством клавиатуры, мыши, сенсорного экрана, сенсорной панели, трекбола, манипулятора Isopoint Control и/или системы распознавания голоса, среди прочих примеров. К интерфейсной схеме 324 может также быть подключено одно или более устройств 328 вывода. Устройства 328 вывода могут представлять собой, содержать или быть реализованными посредством дисплеев (например, жидкокристаллического дисплея (ЖК) или дисплея на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ)), принтеров и/или громкоговорителей, среди прочих примеров. Контроллер 310 также может осуществлять связь с одним или более запоминающими устройствами 330 большой емкости контроллера 310 и/или съемным носителем 334 данных, которые, например, могут представлять собой или содержать дисководы гибких дисков, жесткие диски, приводы компакт-дисков (CD), приводы цифровых универсальных дисков (DVD), и/или USB и/или другие флеш-накопители, среди прочих примеров.[0059] One or more input devices 326 may also be connected to the interface circuit 324. Input devices 326 may allow an operator 164 at the well site to enter coded commands 332, operating target setpoints, and/or other data into processor 312. Operating target setpoints may include, but are not limited to, a pressure target setpoint, a flow target setpoint, a correction curve setpoint. combined flow, a target setpoint for pump operating speed or pumping speed, and a target setpoint for time or duration, among other examples. The encoded commands may also include a flow correction schedule for each pumping unit 150 and a combined flow correction schedule for the pumping units 150 dedicated to the operation. Coded commands 332 and operating target settings are described in more detail below. Input devices 326 may be, comprise, or be implemented by a keyboard, mouse, touch screen, touch pad, trackball, Isopoint Control, and/or voice recognition system, among other examples. One or more output devices 328 may also be connected to the interface circuit 324. Output devices 328 may be, comprise, or be implemented by displays (eg, liquid crystal display (LCD) or cathode ray tube (CRT) display), printers, and/or speakers, among other examples. Controller 310 may also communicate with one or more controller 310 mass storage devices 330 and/or removable storage media 334, which, for example, may be or include floppy disk drives, hard disk drives, compact disc (CD) drives, drives digital versatile discs (DVD), and/or USB and/or other flash drives, among other examples.

[0060] Закодированные команды 332, рабочие целевые уставки и/или другие данные могут храниться в запоминающем устройстве 330 большой емкости, основном запоминающем устройстве 317, локальном запоминающем устройстве 314 и/или съемном носителе 334 данных. Таким образом, контроллер 310 может быть реализован как аппаратное обеспечение (возможно, реализован как один или более кристаллов, содержащих интегральную схему, такую как ASIC), или может быть реализован как программное обеспечение или встроенное программное обеспечение для исполнения процессором 312. В случае со встроенным программным обеспечением или программным обеспечением реализация может быть осуществлена в виде компьютерного программного продукта, включающего в себя машиночитаемый носитель или структуру запоминающего устройства, реализующую компьютерный программный код (т.е. программное или встроенное программное обеспечение), расположенный на них, для исполнения процессором 312.[0060] Encoded instructions 332, operating targets, and/or other data may be stored in mass storage 330, main storage 317, local storage 314, and/or removable storage media 334. Thus, controller 310 may be implemented as hardware (possibly implemented as one or more chips containing an integrated circuit such as an ASIC), or may be implemented as software or firmware for execution by processor 312. In the case of an embedded software or software implementation may be in the form of a computer program product including a computer-readable medium or storage structure implementing the computer program code (i.e., software or firmware) disposed thereon for execution by the processor 312.

[0061] Закодированные команды 332 могут включать программные команды или компьютерный программный код, которые, при их исполнении процессором 312, могут инициировать выполнение насосными установками 150 способов, процессов и/или методов, описанных в настоящем документе. Например, контроллер 310 может получать и обрабатывать рабочие целевые уставки, введенные оператором 164, и сигналы или информацию, создаваемую различными датчиками, описанными в настоящем документе, которые указывают на рабочие параметры насосных установок 150. На основании закодированных команд 332 и полученных рабочих целевых уставок и рабочих параметров контроллер 310 может отправлять сигналы или информацию на основные движители 204 и механизмы 262 передачи, чтобы инициировать автоматическое выполнение и/или прохождение насосными установками 150 и/или другими частями системы 100 буровой площадки одной или более операций или методов, находящихся в пределах объема настоящего изобретения.[0061] Encoded instructions 332 may include program instructions or computer program code that, when executed by processor 312, may cause pumping units 150 to perform the methods, processes, and/or methods described herein. For example, controller 310 may receive and process operating targets entered by an operator 164 and signals or information generated by various sensors described herein that are indicative of operating parameters for pumping units 150. Based on coded commands 332 and received operating targets and operating parameters, controller 310 may send signals or information to prime movers 204 and transmission mechanisms 262 to cause pumping units 150 and/or other parts of wellsite system 100 to automatically perform and/or undergo one or more operations or methods that are within the scope of this inventions.

[0062] В настоящем изобретении предлагаются способы, посредством которых контроллер (такой как контроллер 161, 310 и/или другие контроллеры) может одновременно и автоматически управлять множеством насосных установок, в которых происходит переключение передачи (таких как насосные установки 150 и/или другие насосные установки). Способы могут быть реализованы как алгоритмы (например, посредством закодированных команд 332 и/или других закодированных команд), исполняемые контроллером для управления насосными установками. Например, алгоритм в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения может использоваться для инициации автоматического управления контроллером насосными установками согласно заданному графику работы, включая запуск насосных установок в заданном порядке и с заданными расходами. Этот и/или другие алгоритмы, находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, могут использоваться для автоматического заполнения порядка запуска насосных установок на основании графика работы, типа текущей работы и/или места физического монтажа насосной установки на коллекторе (таком как коллектор 136). Алгоритмы, находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, также могут использоваться для распределения расходов по разным насосным установкам на основании порядка запуска, давления на устье скважины, возможностей насосной установки и доступности насосной установки. Алгоритмы, находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, могут быть реализованы для работы в качестве главного устройства управления скоростью (MRC) для группировки множества насосных установок по логическим группам насосов, причем каждая логическая группа насосов может рассматриваться как отдельный объект, имеющий уставку по расходу конкретной группы. MCR может автоматически назначать расход конкретной группы отдельным насосным установкам в логической группе насосов. Алгоритмы, находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, также могут использоваться для автоматического назначения расходов доступным насосным установкам заданным образом, например, чтобы оптимизировать эффективность топлива двигателя и/или максимально увеличить общий срок службы насоса.[0062] The present invention provides methods whereby a controller (such as controller 161, 310, and/or other controllers) can simultaneously and automatically control a plurality of pumping units in which gear shifting occurs (such as pumping units 150 and/or other pumping units). settings). The methods may be implemented as algorithms (eg, via coded commands 332 and/or other coded commands) executed by a controller to control pumping units. For example, an algorithm in accordance with one or more aspects of the present invention may be used to initiate automatic controller control of pumping units according to a predetermined schedule, including starting the pumping units in a predetermined order and at predetermined rates. This and/or other algorithms that are within the scope of the present invention can be used to automatically populate the start order of pumping units based on the operating schedule, type of current operation, and/or where the pumping unit is physically mounted on a manifold (such as manifold 136). Algorithms within the scope of the present invention can also be used to allocate costs to different pumping units based on start order, wellhead pressure, pumping unit capability, and pumping unit availability. Algorithms within the scope of the present invention may be implemented to operate as a master rate controller (MRC) to group multiple pumping units into logical groups of pumps, each logical group of pumps being considered as a separate entity having a specific group flow setpoint. . MCR can automatically assign the flow rate of a specific group to individual pump units in a logical group of pumps. Algorithms within the scope of the present invention can also be used to automatically assign flow rates to available pumping units in a predetermined manner, for example, to optimize engine fuel efficiency and/or maximize overall pump life.

[0063] На фиг. 5 представлена блок-схема по меньшей мере части примера осуществления способа 500 в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения. Способ 500 может быть выполнен с использованием или, в ином случае, в сочетании по меньшей мере с частью одной или более реализаций одного или более вариантов устройства, показанного на одной или более из фиг. 1-4, и/или, в ином случае, находящегося в пределах объема настоящего изобретения. Например, способ 500 может быть выполнен и/или инициирован, по меньшей мере частично, контроллером 310, исполняющим закодированные команды 332 в соответствии с одним или более аспектов настоящего изобретения. Таким образом, следующее описание также может относиться к устройству, показанному на одной или более из фиг. 1-4. Однако способ 500 также может быть выполнен в сочетании с реализациями устройства, отличающимися от показанных на фиг. 1-4, но по-прежнему остающимися в пределах объема настоящего изобретения.[0063] FIG. 5 is a flow diagram of at least a portion of an exemplary method 500 in accordance with one or more aspects of the present invention. Method 500 may be performed using, or otherwise in combination with, at least a portion of one or more implementations of one or more embodiments of the apparatus shown in one or more of FIGS. 1-4, and/or otherwise within the scope of the present invention. For example, method 500 may be performed and/or initiated, at least in part, by controller 310 executing encoded instructions 332 in accordance with one or more aspects of the present invention. Thus, the following description may also apply to the device shown in one or more of FIGS. 1-4. However, method 500 may also be performed in conjunction with device implementations other than those shown in FIG. 1-4, but still within the scope of the present invention.

[0064] Способ 500 показан на фиг. 5 (и других фигурах) как способ, выполняемый для автоматизированного запуска насосов и включающий создание 502 порядка запуска и координирование 504 распределения скоростей для насосов. Однако другие реализации способа 500, находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, могут быть предназначены для других операций насосов, таких как операция по повышению скорости, операция по отключению и/или другие операции. Несмотря на то, что для ясности и простоты понимания нижеследующее описание в целом относится к операции запуска, следует понимать, что один или более аспектов ниже и на фигурах могут быть применимы или легко адаптированы для операций насоса, отличных от операций запуска.[0064] Method 500 is shown in FIG. 5 (and other figures) as a method performed to automatically start pumps and includes creating 502 a start order and coordinating 504 speed distributions for the pumps. However, other implementations of method 500 that are within the scope of the present invention may be for other pump operations, such as boost operation, shutdown operation, and/or other operations. Although, for clarity and ease of understanding, the following description generally refers to the start-up operation, it should be understood that one or more of the aspects below and in the figures may be applicable or readily adapted to pump operations other than start-up operations.

[0065] За счет тщательного создания 502 порядка запуска насосов можно предотвратить неблагоприятные события, такие как засорение всасывающих шлангов, несоответствующая мощность всасывания и непреднамеренное изменение композиции жидкости для гидроразрыва. Создание 502 порядка запуска насоса может объединять этапы исполнения работ и место физического монтажа насоса. На фиг. 6 представлена блок-схема по меньшей мере части примера способа 510 создания 502 порядка запуска в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0065] By carefully designing 502 the order in which the pumps are started, adverse events can be prevented, such as clogged suction hoses, inappropriate suction power, and inadvertent changes in the composition of the fracturing fluid. The creation 502 of a pump start-up order can combine the stages of execution of work and the location of the physical installation of the pump. In FIG. 6 is a flowchart of at least part of an example of a method 510 for generating 502 a start order in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0066] Способ 520 включает обнаружение 512 каждого из насосов, расположенных на буровой площадке, исключение 514 недоступных (не подключенных, неработоспособных в данный момент и т.д.) насосов и создание 516 пустого списка порядка запуска насосов. Насосы для специального этапа затем упорядочивают 518. Например, если определяют 520, что насос для специального этапа еще не запланирован для каждого специального этапа, на котором будет использоваться насос, то следующий насос, доступный для специально этапа, идентифицируют 522 и добавляют 524 в конец текущего списка порядка запуска насосов. Специальные этапы могут включать кислотную обработку, гидроабразивную резку и другие операции, отличающиеся от гидравлического разрыва. Идентификация 522 следующего насоса, доступного для специального этапа, может предусматривать выбор одного из доступных насосов, который больше подходит для конкретного специального этапа, хотя при идентификации 522 можно, вместо этого (или также), просто выбрать, какой из доступных насосов физически расположен ближе всего к устью 105 скважины, источнику текучей среды, которая подается в насосную систему 135 (например, блоку 124 смешивания) и/или другому заданному компоненту буровой площадки. Каждый раз, когда насос для специального этапа добавляют 524 в список порядка запуска насосов, насос добавляют в конец текущего списка. Идентификация 522 и добавление 524 продолжаются до тех пор, пока не будет определено 520, что больше не осталось специальных этапов без назначенного насоса.[0066] Method 520 includes detecting 512 each of the pumps located at the well site, excluding 514 unavailable (not connected, currently inoperative, etc.) pumps, and creating 516 an empty pump start order list. The pumps for a special stage are then ordered 518. For example, if it is determined 520 that a pump for a special stage is not yet scheduled for each special stage in which the pump will be used, then the next pump available for the special stage is identified 522 and appends 524 to the end of the current one. pump start order list. Special steps may include acidizing, waterjet cutting, and other operations other than hydraulic fracturing. Identification 522 of the next pump available for a special stage may involve selecting one of the available pumps that is more suitable for a particular special stage, although identification 522 may, instead (or also), simply select which of the available pumps is physically closest to the wellhead 105, the source of the fluid that is supplied to the pumping system 135 (eg, mixing unit 124) and/or other predetermined well site component. Each time a pump for a special stage is added 524 to the pump start order list, the pump is added to the end of the current list. Identification 522 and addition 524 continue until it is determined 520 that there are no more special steps left without an assigned pump.

[0067] Затем начинается упорядочивание 526 монтажа насосов. Если определяют 528, что еще не достаточно насосов, запланированных для операции по гидроразрыву (например, путем сравнения совокупных расходов, возможных с текущими запланированными насосами, с назначенным расходом насосной системы), то следующий доступный насос может быть идентифицирован 530 и добавлен 532 в конец текущего списка порядка запуска насосов. Идентификация 530 следующего насоса, доступного для гидроразрыва, может предусматривать выбор оставшегося доступного насоса, который физически расположен ближе всего к устью 105 скважины, источнику текучей среды, которая подается в насосную систему 135 (например, блок 124 смешивания), и/или другому заданному компоненту буровой площадки. Каждый раз, когда насос для ГРП добавляют 532 в список порядка запуска насосов, насос добавляют в конец текущего списка. Идентификация 530 и добавление 532 продолжаются до тех пор, пока не будет определено 528, что больше не нужно добавлять дополнительные насосы, и в это время список порядка запуска насосов может считаться завершенным 534. Способ 510 также может включать один или более дополнительных этапов упорядочивания, например, для сортировки насосов в списке по порядку согласно тому, насколько близко каждый насос физически расположен к устью 105 скважины, источнику текучей среды, которая подается в насосную систему 135 (например, блок 124 смешивания), и/или другому заданному компоненту буровой площадки.[0067] The sequencing 526 of pump installations then begins. If it is determined 528 that there are still not enough pumps scheduled for the fracturing operation (eg, by comparing the total flow rates possible with the current scheduled pumps against the assigned flow rate of the pumping system), then the next available pump can be identified 530 and added 532 to the end of the current one. pump start order list. Identification 530 of the next available pump for fracturing may include selecting the remaining available pump that is physically closest to the wellhead 105, the source of the fluid that is supplied to the pumping system 135 (eg, the mixing unit 124), and/or another predetermined component. drilling site. Each time a fracturing pump is added 532 to the pump start order list, the pump is added to the end of the current list. Identification 530 and addition 532 continue until it is determined 528 that no more pumps need to be added, at which time the pump start order list may be considered complete 534. Method 510 may also include one or more additional ordering steps, such as , to sort the pumps in the list in order according to how close each pump is physically located to the wellhead 105, the source of the fluid that is supplied to the pumping system 135 (eg, mixing unit 124), and/or other predetermined wellsite component.

[0068] Как показано на фиг. 5, координирование 504 распределения скоростей насосов предусматривает, после того как контроллер и/или человек-оператор вводит целевую скорость, задействование как можно больше насосов (по порядку) с уменьшением переключения передач насоса. Задействование как можно большего количества насосов может снизить вероятность засорения шлангов (и, возможно, других неблагоприятных событий), а уменьшение переключения передачи может снизить повреждение механизмов передачи насоса и, таким образом, стоимость техобслуживания. На фиг. 7 представлена блок-схема по меньшей мере части примера способа 550 координирования 504 распределения скоростей насосов в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.[0068] As shown in FIG. 5, pump speed distribution coordination 504 involves, after the controller and/or human operator enters a target speed, activating as many pumps as possible (in order) with decreasing pump shifting. Running as many pumps as possible can reduce the chance of hose clogging (and possibly other adverse events), and reducing gear changes can reduce damage to pump transmission mechanisms and thus maintenance costs. In FIG. 7 is a block diagram of at least part of an example of a method 550 for coordinating 504 distributions of pump speeds in accordance with one or more aspects of the present invention.

[0069] Способ 550 включает ожидание 552 ввода новой скорости насоса от контроллера или человека-оператора. Затем один или более насосов могут быть непосредственно задействованы 554. Затем один или более дополнительных насосов могут быть задействованы 556, в то время как на задействованных в текущий момент насосах закрывают дроссельную заслонку. Затем, оставшаяся скорость, еще не достигнутая задействованными насосами, может быть разделена 558 среди задействованных насосов. Затем может осуществляться переключение передачи 560, возможно, при этом также осуществляется добавление одного или более дополнительных насосов.[0069] Method 550 includes waiting 552 for input of a new pump speed from a controller or human operator. One or more pumps may then be directly actuated 554. One or more additional pumps may then be actuated 556 while the currently actuated pumps are throttled. Then, the remaining speed not yet reached by the involved pumps can be divided 558 among the involved pumps. A gear shift 560 may then be performed, possibly also adding one or more additional pumps.

[0070] На фиг. 8 представлена блок-схема по меньшей мере части примера способа 570 для непосредственного задействования 554 одного или более насосов в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения. После получения новой скорости 572, осуществляется определение 574 того, доступны ли в текущий момент дополнительные насосы, и/или могут ли задействованные в текущий момент насосы совместно обеспечивать (или обеспечивают ли) полученную 572 скорость. Если дополнительные насосы не доступны и/или задействованные в текущий момент насосы могут обеспечить (или обеспечивают) полученную 572 скорость, способ 570 возвращается к этапу ожидания 552, показанному на фиг. 7. Однако, если полученная 572 скорость не может быть обеспечена задействованными в текущий момент насосами, и дополнительные насосы доступны, получают следующий не задействованный насос и его минимальную скорость 576 (например, посредством справочной таблицы и/или другого доступного для контроллера средства). Если минимальная скорость следующего не задействованного насоса определена 578 как превышающая скорость, оставшуюся для достижения полученной 572 скорости, то способ 570 возвращается к задействованию с закрытой дроссельной заслонкой 556, что показано на фиг. 7. Если минимальная скорость следующего не задействованного насоса определена 578 как меньшая или равная скорости, оставшейся для достижения, но минимальная скорость определена 580 как недостижимая, то способ 570 возвращается к оставшемуся определению насосов/скорости 574. Если минимальная скорость определена 580 как достижимая, то минимальную скорость применяют к 582 не задействованному насосу, и способ 570 затем возвращается к оставшемуся определению насосов/скорости 574.[0070] FIG. 8 is a flow diagram of at least part of an example of a method 570 for directly actuating 554 one or more pumps in accordance with one or more aspects of the present invention. Upon receipt of the new rate 572, a determination is made 574 as to whether additional pumps are currently available and/or whether the pumps currently in use can (or do) together provide the 572 received rate. If no additional pumps are available and/or the pumps currently on duty can (or are) providing the received 572 rate, method 570 returns to wait 552 shown in FIG. 7. However, if the received 572 speed cannot be supplied by the currently employed pumps and additional pumps are available, obtain the next unemployed pump and its minimum speed 576 (eg, via a look-up table and/or other means available to the controller). If the minimum speed of the next idle pump is determined 578 to be greater than the speed remaining to reach the derived 572 speed, then method 570 returns to engagement with throttle 556 closed, as shown in FIG. 7. If the minimum speed of the next unused pump is determined 578 to be less than or equal to the speed remaining to be reached, but the minimum speed is determined 580 to be unattainable, then method 570 returns to the remaining pump/speed determination 574. If the minimum speed is determined 580 to be achievable, then the minimum speed is applied to the idle pump 582 and the method 570 then returns to the remaining pump/speed determination 574.

[0071] На фиг. 9 представлена блок-схема по меньшей мере части примера способа 600 для задействования 556 одного или более новых насосов, в то время как в задействованных в текущий момент насосах закрыта дроссельная заслонка, в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения. После получения оставшейся скорости 602, осуществляется определение 604 того, доступны ли в текущий момент дополнительные насосы, и/или могут ли задействованные в текущий момент насосы совместно обеспечивать (или обеспечивают ли) полученную 602 скорость. Если дополнительные насосы не доступны, то способ 600 возвращается к разделению скорости 558, показанному на фиг. 7, и если задействованные в текущий момент насосы могут обеспечить (или обеспечивают) полученную 602 скорость, способ 600 возвращается к этапу ожидания 552, показанному на фиг. 7. Однако, если полученная 602 скорость не может быть обеспечена задействованными в текущий момент насосами при текущем дросселировании (вероятно будет меньше максимального, а возможно и минимальным), и дополнительные насосы доступны, получают следующий не задействованный насос и его минимальную скорость 606 (например, посредством справочной таблицы и/или другого доступного для контроллера средства). Затем получают добавочные скорости, доступные от каждого задействованного в текущий момент насоса без переключения передач (т.е. путем открытия дроссельной заслонки) 608. Если минимальная скорость не достижима, как определено 610 на основании оставшейся скорости, минимальной скорости следующего не задействованного насоса и совокупного добавочного значения, доступного от задействованных в текущий момент насосов, то способ 600 возвращается к оставшемуся определению насосов/скорости 604. Если минимальная скорость определена 610 как достижимая, то минимальную скорость применяют к 612 не задействованному насосу, и способ 600 затем возвращается к оставшемуся определению насосов/скорости 604. [0071] In FIG. 9 is a flowchart of at least part of an exemplary method 600 for activating 556 one or more new pumps while the currently activated pumps are throttled, in accordance with one or more aspects of the present invention. After the remaining speed 602 is received, a determination 604 is made as to whether additional pumps are currently available and/or whether the pumps that are currently on duty can collectively provide (or provide) the received 602 speed. If additional pumps are not available, then method 600 returns to rate split 558 shown in FIG. 7, and if the pumps currently on duty can (or are) delivering the received 602 rate, method 600 returns to wait 552 shown in FIG. 7. However, if the speed obtained 602 cannot be provided by the currently employed pumps at the current throttling (likely to be less than the maximum, and possibly the minimum), and additional pumps are available, the next unused pump and its minimum speed 606 are obtained (for example, via a lookup table and/or other means available to the controller). The incremental speeds available from each currently engaged pump without shifting (i.e., by opening the throttle) 608 are then obtained. incremental value available from the currently driven pumps, then method 600 returns to the remaining pump/speed definition 604. If the minimum speed is determined 610 to be achievable, then the minimum speed is applied 612 to the unemployed pump, and method 600 then returns to the remaining pump definition. /speed 604.

[0072] Оставшаяся скорость, не достигнутая задействованными в текущий момент насосами, может быть разделена 558 среди задействованных в текущий момент насосов посредством примера способа 620, показанного на блок-схеме на фиг. 10. После получения оставшейся скорости 622, осуществляется определение 624 того, может ли быть разделена оставшаяся скорость. Если оставшаяся скорость не может быть разделена, способ возвращается к переключению передачи 560, показанному на фиг. 7. Если оставшаяся скорость может быть разделена, осуществляется определение 626 того, задействованы ли в текущий момент один или более насосов. Если задействован только один насос, оставшуюся скорость применяют 628 к этому насосу, возможно, с переключением передачи для достижения оставшейся скорости. Если определено 626, что задействовано более одного насоса, оставшуюся скорость разделяют 630 среди задействованных насосов без переключения передач, и возвращаются к ожиданию 552.[0072] The remaining speed not reached by the currently running pumps can be divided 558 among the currently running pumps through an example method 620 shown in the flowchart of FIG. 10. After receiving the remaining rate 622, a determination 624 is made as to whether the remaining rate can be divided. If the remaining speed cannot be divided, the method returns to gear shift 560 shown in FIG. 7. If the remaining speed can be divided, a determination 626 is made as to whether one or more pumps are currently running. If only one pump is involved, the remaining speed is applied 628 to that pump, possibly with a gear change to achieve the remaining speed. If it is determined 626 that more than one pump is in operation, the remaining speed is divided 630 among the pumps in operation without shifting, and returns to wait 552.

[0073] На фиг. 11 представлена блок-схема по меньшей мере части примера способа 650 для переключения 560 передач задействованных насосов для достижения оставшейся скорости, не достигнутой при непосредственном задействовании 554, задействовании с закрытой дроссельной заслонкой 556 и разделении скорости 558, описанным выше. Способ 650 включает нахождение 652 максимального количества не задействованных насосов, при котором сумма их минимальных скоростей и минимальных скоростей задействованных насосов совместно меньше или равна общей запрошенной скорости. Затем получают максимальные скорости новых насосов на первой передаче 654. Если определено 656, что сумма максимальных скоростей новых насосов на первой передаче больше или равна общей скорости, то оставшуюся скорость распределяют 658 среди задействованных в текущий момент насосов и новых насосов, каждый из которых находится на первой передаче. Если сумма максимальных скоростей новых насосов на первой передаче определена 656 как меньшая общей скорости, то определяют минимальные разрывы скоростей новых насосов между первой и второй передачей 660. Если разница между общей скоростью и полученной 654 суммой максимальных скоростей новых насосов на первой передаче определена 662 как меньшая, чем определенные 660 минимальные разрывы скорости, то последний из новых насосов исключают 664, и минимальные скорости оставшихся новых насосов применяют 666 к новым насосам. Если такая разница определена 662 как не меньшая, чем определенные 660 минимальные разрывы скорости, то минимальные скорости новых насосов применяют 666 к новым насосам без исключения 664 последнего нового насоса. Затем каждый задействованный насос переводят 668 на вторую передачу.[0073] FIG. 11 is a flow diagram of at least part of an exemplary method 650 for shifting 560 gears of the pumps involved to reach the remaining speed not reached with direct engagement 554, closed throttle engagement 556, and speed split 558 described above. The method 650 includes finding 652 the maximum number of idle pumps such that the sum of their minimum rates and the minimum rates of the pumps involved are collectively less than or equal to the total requested rate. The maximum speeds of the new pumps in first gear are then obtained 654. If it is determined 656 that the sum of the maximum speeds of the new pumps in first gear is greater than or equal to the total speed, then the remaining speed is distributed 658 among the pumps currently in use and the new pumps, each of which is at first gear. If the sum of the maximum speeds of the new pumps in first gear is determined 656 to be less than the total speed, then the minimum gaps in the speeds of the new pumps between first and second gear 660 are determined. than the minimum speed breaks defined 660, then the last of the new pumps is excluded 664, and the minimum speeds of the remaining new pumps are applied 666 to the new pumps. If such a difference is determined 662 to be no less than the minimum speed breaks 660 determined, then the minimum speeds of the new pumps are applied 666 to the new pumps without the exception 664 of the last new pump. Each pump involved is then shifted 668 to second gear.

[0074] Если затем определяют 670, что нет оставшихся насосов, то текущую передачу повышают 672. В ином случае, следующий доступный насос получают 674, общую скорость насоса переводят 676 на первую передачу, максимальную для первого раза, а затем дельту скорости получают 678 как разницу между максимальной скоростью текущей передачи и максимальной скоростью предыдущей передачи. Если сумма дельты скорости и ранее спланированной скорости определяют 680 как меньшую общей скорости, то способ возвращается к определению 670 оставшегося насоса. В ином случае, одно или более переключений передачи применяют 682 к одному или более насосам. Оставшуюся скорость затем применяют 684 к насосам без переключения, и возвращаются к ожиданию 552. [0074] If it is then determined 670 that there are no remaining pumps, then the current gear is increased 672. Otherwise, the next available pump is obtained 674, the total pump speed is shifted 676 to the first gear, the maximum for the first time, and then the speed delta is obtained 678 as the difference between the maximum speed of the current transmission and the maximum speed of the previous transmission. If the sum of the speed delta and the previously planned speed is determined 680 to be less than the total speed, then the method returns to determining 670 the remaining pump. Otherwise, one or more gear shifts are applied 682 to one or more pumps. The remaining speed is then applied 684 to pumps without switching, and returned to wait 552.

[0075] В настоящем изобретении также предлагаются аспекты, относящиеся к главному устройству управления скоростью (MRC), устройству управления скоростью группы (GRC) и устройству управления общей скоростью (TRC), которые могут использоваться для комплексной организации всего парка насосов для достижения назначенных скоростей насосной системы. MRC позволяет сгруппировать множество насосов в одну или более логических групп насосов. Для пользователя (независимо от того, это контроллер или человек-оператор) каждая группа насосов рассматривается как один объект, имеющую одну уставку по скорости. Реализации, в которых используется MRC, могут автоматически назначать скорость насоса в группе для отдельных насосов в группе.[0075] The present invention also provides aspects related to master speed control (MRC), group speed control (GRC), and total speed control (TRC) that can be used to comprehensively organize an entire fleet of pumps to achieve assigned pumping speeds. systems. MRC allows multiple pumps to be grouped into one or more logical pump groups. For the user (regardless of whether it is a controller or a human operator), each group of pumps is considered as one object with one speed setpoint. Implementations that use MRC can automatically assign the pump speed in a group to the individual pumps in the group.

[0076] Группа насосов может представлять собой подмножество совместных насосов, доступных на буровой площадке, и каждая группа насосов может быть запущена как одно MRC. Более одной группы может быть определено (например, для разделенной потоковой операции, или SSO), причем каждая группа запускает свое собственное MRC. Сгруппированными насосами можно управлять (например, посредством человеко-машинного интерфейса (HMI) и/или другого контроллера) как одним «большим насосом» с одной главной уставкой по скорости в управляющем интерфейсе.[0076] The pump group may be a subset of the collaborative pumps available at the well site, and each pump group may be run as one MRC. More than one group may be defined (for example, for a split stream operation, or SSO), with each group running its own MRC. Grouped pumps can be controlled (eg via a human machine interface (HMI) and/or other controller) as one "big pump" with one master speed setpoint in the control interface.

[0077] Группировка может позволять сгруппировать небольшое количество насосов вместе для запуска MRC, причем каждым оставшимся насосом на буровой площадке управляют вручную и/или посредством отдельного автоматизированного устройства управления скоростью (ARC). В других реализациях методы MRC могут использоваться для автоматизации всех насосов на буровой площадке, за исключением, возможно, специальных насосов (кислотный насос, насосы с ограничениями и т.д.). Группировка(-и) на буровой площадке также может быть динамической, например, в реализациях, в которых все насосы изначально находятся в одной группе с одним MRC, но один или более насосов могут быть исключены из группы для выполнения специальных операций. [0077] Grouping may allow a small number of pumps to be grouped together to run an MRC, with each remaining pump at the wellsite controlled manually and/or by a separate automated rate control (ARC). In other implementations, MRC techniques may be used to automate all pumps at the well site, with the possible exception of specialty pumps (acid pump, restricted pumps, etc.). Wellsite grouping(s) can also be dynamic, such as in implementations where all pumps are initially in the same group with one MRC, but one or more pumps can be removed from the group to perform special operations.

[0078] Группировка насосов также может обеспечивать фундаментальную поддержку во время SSO. Например, SSO может использовать два (или более) отдельных устройства управления скоростью, например, для чистой и грязной сторон операции, и каждое отдельное устройство управления скоростью может быть реализовано соответствующей группой с MRC.[0078] Grouping of pumps can also provide fundamental support during SSO. For example, an SSO may use two (or more) separate rate controllers, for example, for the clean and dirty sides of an operation, and each individual rate controller may be implemented by a respective MRC group.

[0079] Группировка насосов также может обеспечивать гибкость, чтобы позволить управление некоторыми насосами по отдельности. Например, одним или более насосами можно управлять по отдельности для закачки кислоты, закачки с использованием канатной техники и/или других специальных операций. Одним или более насосами также можно по отдельности управлять, если у насоса(-ов) упала производительность, например, чтобы ограничить максимальную передачу, используемую с таким насосом(-ами).[0079] A grouping of pumps can also provide flexibility to allow some pumps to be controlled individually. For example, one or more pumps may be individually controlled for acid injection, wireline injection, and/or other special operations. One or more pumps can also be individually controlled if the pump(s) has lost capacity, for example to limit the maximum gear used with such pump(s).

[0080] MRC для каждой группы может использоваться свою собственную совокупную скорость в качестве обратной связи. Таким образом, между группами могут быть уменьшенные или нулевые помехи, или другие насосы управляются вручную и/или посредством ARC.[0080] The MRC for each group may use its own aggregate rate as feedback. Thus, there may be reduced or no interference between groups, or other pumps may be controlled manually and/or via ARC.

[0081] В MRC главная уставка по скорости оптимально назначается каждому доступному отдельному насосу. На разных стадиях работы можно придерживаться разных стратегий для осуществления этого. В следующем описании делается акцент на планировании/распределении скорости после задействования каждого из доступных насосов (каждый насос перекачивает текучую среду).[0081] In MRC, the main speed setpoint is optimally assigned to each available individual pump. At different stages of the work, different strategies can be followed to achieve this. The following description focuses on scheduling/spreading speed after each of the available pumps is activated (each pump is pumping fluid).

[0082] В дополнение к соблюдению указанной главной уставки по скорости, MRC также предназначено для назначения скорости доступным насосам таким образом, чтобы оптимизировать эффективность топлива двигателя и максимально увеличить общий срок службы насоса. Например, потребление топлива насосом и общий срок службы насоса могут быть максимально увеличены, когда дроссельная заслонка двигателя настроена на приблизительно 1650 об/мин и нагрузка двигателя находится в диапазоне от приблизительно 60% до приблизительно 80%. В настоящем изобретении предлагается способ, учитывающий информацию о расчетной конечной скорости обработки (скорости закачки, которая будет длиться в течение большей части стадии гидроразрыва) во время промежуточных корректировок скорости.[0082] In addition to meeting the specified master speed setpoint, the MRC is also designed to assign speed to the available pumps in a manner that optimizes engine fuel efficiency and maximizes overall pump life. For example, pump fuel consumption and overall pump life can be maximized when the engine throttle is set to approximately 1650 rpm and engine load is in the range of approximately 60% to approximately 80%. The present invention provides a method that takes into account information about the estimated final treatment rate (injection rate that will last during most of the fracturing stage) during intermediate rate adjustments.

[0083] Например, распределение скоростей может быть оптимизировано согласно расчетной конечной скорости. То есть, можно оптимально спланировать распределение конечных скоростей перед началом обработки, вследствие чего скорости назначаются насосам согласно спланированным скоростям. Принципы работы дроссельной заслонки, находящейся как можно ближе к 1650 об/мин, и нагрузки двигателя в диапазоне от 60% до 80% соблюдают для оптимизации эффективности топлива и общего срока службы насоса.[0083] For example, the velocity distribution may be optimized according to the estimated final velocity. That is, it is possible to optimally plan the distribution of the final velocities before starting the treatment, whereby the velocities are assigned to the pumps according to the planned velocities. The principles of throttle operation as close to 1650 rpm as possible and engine loads in the range of 60% to 80% are followed to optimize fuel efficiency and overall pump life.

[0084] Для оптимизации распределения скоростей согласно расчетной конечной скорости, пользователь задает давление обработки и, для каждого насоса, выбор максимальной передачи, которая допускает давление обработки с заданным коэффициентом. Например, если коэффициент составляет 1,15, и заданное давление обработки составляет 9000 фунтов/кв. дюйм, то давление обработки с учетом коэффициента будет составляет 10350 фунтов/кв. дюйм.[0084] To optimize the distribution of speeds according to the calculated final speed, the user sets the treatment pressure and, for each pump, the choice of the maximum gear that allows the treatment pressure with a given factor. For example, if the ratio is 1.15 and the desired treatment pressure is 9000 psi. inch, then the processing pressure, taking into account the coefficient, will be 10350 psi. inch.

[0085] Пример показан на графике 700, изображенном на фиг. 12, на котором изображена зависимость давления от скорости для первой передачи 702, второй передачи 704, третьей передачи 706, четвертой передачи 708, пятой передачи 710, шестой передачи 712, седьмой передачи 714 и восьмой передачи 716. Давление обработки с учетом коэффициента (например, 10350 фунтов/кв. дюйм) показано пунктирной линией 718, указывающей, что максимальной передачей является четвертая передача 708. Когда дроссельная заслонка работает на 1650 об/мин, в этом примере насос обеспечивает оптимальную скорость 7,43 bpm на четвертой передаче. [0085] An example is shown in graph 700 of FIG. 12, which depicts pressure versus speed for first gear 702, second gear 704, third gear 706, fourth gear 708, fifth gear 710, sixth gear 712, seventh gear 714, and eighth gear 716. 10350 psi) is shown by dashed line 718 indicating that the maximum gear is fourth gear 708. When the throttle is operating at 1650 rpm, in this example the pump delivers an optimum speed of 7.43 bpm in fourth gear.

[0086] При оптимальных скоростях для каждого отдельного насоса и общей скорости конечная скорость обработки согласно графику назначается пропорционально. Однако после этого линейного пропорционального уменьшения насосы скорее всего, перестанут работать с оптимальным дросселированием. Однако может применяться итеративный подход для регулировки распределения скоростей для перемещения насосов назад, как можно ближе к точке работы с оптимальными оборотами в минуту.[0086] At the optimum speeds for each individual pump and the overall speed, the final processing speed according to the schedule is assigned proportionally. However, after this linear proportional reduction, the pumps are likely to stop operating at optimal throttling. However, an iterative approach can be taken to adjust the distribution of speeds to move the pumps back as close as possible to the point of operation at optimum RPM.

[0087] Например, запланированная конечная скорость может быть пропорционально назначена всем насосам согласно уравнению (1), указанному ниже.[0087] For example, the planned final speed can be proportionally assigned to all pumps according to equation (1) below.

Figure 00000001
Figure 00000002
(1)
Figure 00000001
Figure 00000002
(one)

где:

Figure 00000003
- конечная общая скорость согласно графику обработки;where:
Figure 00000003
- final total speed according to the processing schedule;

Figure 00000004
- оптимальная скорость для отдельных насосов (например, дроссельная заслонка на 1650 об/мин и самая высокая передача для допуска 1,15*давление обработки);
Figure 00000004
- optimum speed for individual pumps (eg throttle at 1650 rpm and highest gear for a tolerance of 1.15*processing pressure);

Figure 00000005
- распределенная скорость для отдельных насосов для соответствия конечной скорости в графике; и
Figure 00000005
- distributed speed for individual pumps to match the final speed in the graph; and

Figure 00000006
- общая оптимальная скорость от всех доступных насосов.
Figure 00000006
is the total optimum speed from all available pumps.

[0088] Первая дроссельная заслонка насоса затем регулируется до оптимального значения (например, 1650 об/мин), вследствие чего

Figure 00000007
. Конечная скорость затем регулируется для оставшихся насосов, вследствие чего
Figure 00000008
. Этот способ затем повторяют с отрегулированной конечной скоростью для оставшихся насосов. Во время процесса запуска, после задействования каждого из насосов, спланированные скорости для каждого отдельного насоса применяют, когда пользователь и/или контроллер медленно увеличивает уставку по скорости.[0088] The first throttle valve of the pump is then adjusted to the optimum value (for example, 1650 rpm), whereby
Figure 00000007
. The final speed is then adjusted for the remaining pumps, whereby
Figure 00000008
. This method is then repeated with the final speed adjusted for the remaining pumps. During the start-up process, after each pump has been activated, the planned speeds for each individual pump are applied as the user and/or controller slowly increases the speed setpoint.

[0089] Однако другие способы могут использоваться для оптимизации назначения скорости. Например, распределение скоростей может быть оптимально назначено насосам один за другим. То есть, вместо пропорционального распределения главной уставки по скорости для каждого из доступных насосов, могут быть применены принципы оптимизации, описанные выше, и скорость может быть оптимально назначена насосам один за другим после получения новой уставки по скорости (после задействования каждого из насосов, совместно).[0089] However, other methods may be used to optimize the rate assignment. For example, the distribution of speeds can be optimally assigned to the pumps one after the other. That is, instead of proportionally distributing the main speed setpoint to each of the available pumps, the optimization principles described above can be applied, and the speed can be optimally assigned to the pumps one by one after receiving a new speed setpoint (after each of the pumps is activated, together) .

[0090] Например, для заданного давления обработки оптимальная скорость

Figure 00000004
может быть оценена для каждого насоса согласно оптимальной передаче (например, самая высокая передача, которая может допустить давление обработки после умножения коэффициент, как описано выше) и оптимальной дроссельной заслонке (например, 1650 об/мин). После получения новой уставки по скорости дополнительная скорость может быть распределена по насосам в порядке заданной последовательности, вследствие чего насосы работают на своей оптимальной скорости
Figure 00000004
. Это может включать только подмножество из всей группы насосов. Последний насос, включенный в назначение скорости, может не работать на своей оптимальной скорости, но оставшиеся насосы могут оставаться на своих минимальных скоростях.[0090] For example, for a given treatment pressure, the optimal speed
Figure 00000004
can be estimated for each pump according to the optimum gear (eg the highest gear that can tolerate the treatment pressure after multiplying the factor as described above) and the optimum throttle (eg 1650 rpm). Once the new speed setpoint has been received, the additional speed can be distributed to the pumps in sequence so that the pumps run at their optimum speed.
Figure 00000004
. This may include only a subset of the entire pump group. The last pump included in the speed assignment may not be running at its optimum speed, but the remaining pumps may remain at their minimum speeds.

[0091] Эта концепция назначения скорости является гибкой. Например, она позволяет пользователю и/или контроллеру сгруппировать подмножество доступных насосов и запустить группу насосов как одно MRC, поскольку она может рассматривать только текущую уставку по скорости. В результате подмножество насосов может работать на своих минимальных скоростях, но, возможно, не на оптимальной передаче.[0091] This rate assignment concept is flexible. For example, it allows the user and/or controller to group a subset of the available pumps and run the group of pumps as one MRC since it can only consider the current speed setpoint. As a result, a subset of pumps may be operating at their minimum speeds, but perhaps not at their optimum gear.

[0092] Также может быть однократная оптимизация скорости для конечной, установившейся стадии закачки. То есть, при переходе от одной скорости к другой, также может рассматриваться текущее состояние насоса, вследствие чего количество переключений передачи сведено к минимуму. Таким образом, новая скорость может быть обеспечена за счет только регулировки дроссельной заслонки двигателя насоса без переключения передач. Соответственно, после некоторых промежуточных изменений скорости (например, на начальной стадии операции по гидроразрыву), оператором и/или контроллером распределение скоростей среди насосов может не быть оптимальным в плане потребления топлива и нагрузки двигателя.[0092] There may also be a one-time rate optimization for the final, steady-state injection stage. That is, when changing from one speed to another, the current state of the pump can also be considered, as a result of which the number of gear changes is minimized. Thus, a new speed can be obtained by only adjusting the pump motor throttle without changing gears. Accordingly, after some intermediate speed changes (for example, during the initial stage of a fracturing operation), the distribution of speeds among the pumps may not be optimal in terms of fuel consumption and engine load by the operator and/or controller.

[0093] После гидроразрыва пласта за счет закачки, закачка может поддерживаться на той же скорости в течение увеличенного периода времени. Однократная оптимизация, которая отдает приоритет дроссельной заслонке двигателя (например, как можно ближе к 1650 об/мин) и нагрузке двигателя, находящейся в заданном диапазоне (например, 60-80%), может быть достигнута путем выбора надлежащей передачи. Эта однократная оптимизация может быть запущена в результате достижения уставки по скорости конечной скорости. Однократная оптимизация также может быть запущена в результате выбора пользователя (например, за счет нажатия кнопки). Однократная оптимизация также может быть выполнена автоматически в ответ на заданное событие, например, обнаружение одинаковой скорости, превышающей заданный период времени.[0093] After fracturing by injection, injection can be maintained at the same rate for an extended period of time. A one-time optimization that prioritizes engine throttle (for example, as close to 1650 rpm as possible) and engine load in a given range (for example, 60-80%) can be achieved by selecting the proper gear. This one-shot optimization can be triggered as a result of reaching the final speed speed setpoint. A one-time optimization can also be triggered as a result of a user's choice (for example, by pressing a button). A one-time optimization can also be performed automatically in response to a given event, such as detecting the same speed over a given period of time.

[0094] С учетом всего настоящего раскрытия, включая фигуры и формулу изобретения, среднему специалисту в данной области техники будет очевидно, что в настоящем изобретении предлагается способ, включающий: создание порядка запуска насосов насосной системы для выполнения операции по гидроразрыву подземного пласта; и координирование распределения расходов по насосам.[0094] In view of the entire present disclosure, including the figures and the claims, it will be apparent to one of ordinary skill in the art that the present invention provides a method including: creating a pumping order for pumping a pumping system to perform a fracturing operation in a subterranean formation; and coordinating distribution of costs across pumps.

[0095] Создание порядка запуска может включать: (A) определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки жидкости для гидроразрыва для операции по гидроразрыву; и затем (B) итерационное повторение следующего, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосов для закачки жидкости для гидроразрыва для операции по гидроразрыву: (i) идентификация следующего из насосов, который не находится в порядковом списке насосов и который доступен для закачки жидкости для гидроразрыва для операции по гидроразрыву; и (ii) добавление идентифицированного следующего доступного насоса для жидкости для гидроразрыва в конец текущего порядкового списка насосов. Определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки жидкости для гидроразрыва для операции по гидроразрыву, может включать сравнение совокупных расходов, возможных с насосами для жидкости для гидроразрыва в порядковом списке насосов, с целевым расходом насосной системы для выполнения операции по гидроразрыву. Идентификация следующего доступного насоса для жидкости для гидроразрыва может включать идентификацию среди насосов, которые не находятся в порядковом списке насосов и которые доступны для закачки жидкости для гидроразрыва, того, какой насос для жидкости для гидроразрыва физически расположен ближе всего к заданному компоненту системы буровой площадки, содержащей насосную систему. Создание порядка запуска может дополнительно включать, перед определением того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для жидкости для гидроразрыва: (A) определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки текучей среды, отличающейся от жидкости для гидроразрыва, для по меньшей мере одной операции, не относящейся к гидроразрыву, которая связана с операцией по гидроразрыву; и затем (B) итерационное повторение следующего, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосов для закачки текучей среды, отличающейся от жидкости для гидроразрыва, для по меньшей мере одной операции, не относящейся к гидроразрыву: (i) идентификация следующего из насосов, который не находится в порядковом списке насосов и который доступен для закачки текучей среды, отличающейся от жидкости для гидроразрыва, для по меньшей мере одной операции, не относящейся к гидроразрыву; и (ii) добавление идентифицированного следующего доступного насоса не для жидкости для гидроразрыва в конец текущего порядкового списка насосов. Идентификация следующего доступного насоса не для жидкости для гидроразрыва может включать идентификацию среди насосов, которые не находятся в порядковом списке насосов и которые доступны для закачки текучей среды, отличающейся от жидкости для гидроразрыва, того, какой насос лучше всего подходит для соответствующей операции, не относящейся к гидроразрыву.[0095] Creating a start order may include: (A) determining that the pump order list does not contain a sufficient number of pumps to pump the fracturing fluid for the fracturing operation; and then (B) iteratively repeating the following until the pump order list contains enough fracturing fluid pumps for the fracturing operation: (i) identifying the next of the pumps that is not in the pump order list that is available to pump fluid for hydraulic fracturing for a hydraulic fracturing operation; and (ii) adding the identified next available fracturing fluid pump to the end of the current pump order list. Determining that the pump order list does not contain enough fracturing fluid pumps for the fracturing operation may involve comparing the total flow rates possible with the fracturing fluid pumps in the pump order list against the target pumping system flow rate for the fracturing operation. . The identification of the next available fracturing fluid pump may include identifying, among the pumps that are not in the pump order list and that are available to pump the fracturing fluid, which fracturing fluid pump is physically located closest to a given component of the wellsite system comprising pumping system. Creating a start order may further include, before determining that the pump order list does not contain a sufficient number of pumps for the fracturing fluid: (A) determining that the pump order list does not contain a sufficient number of pumps to pump a fluid other than the fracturing fluid , for at least one non-frac operation that is associated with a fracturing operation; and then (B) iteratively repeating the following until the pump order list contains enough pumps to pump a fluid other than the fracturing fluid for at least one non-fracturing operation: (i) identifying the next of the pumps, which is not in the pump order list and which is available for pumping a fluid other than the fracturing fluid for at least one non-fracturing operation; and (ii) adding the identified next available non-frac fluid pump to the end of the current pump order list. The identification of the next available non-fracturing fluid pump may include identifying, among the pumps that are not in the pump order list and that are available for injection of a fluid other than the fracturing fluid, which pump is best suited for the respective non-fracturing fluid operation. hydraulic fracturing.

[0096] Насосы могут включать ноль или более первых насосов, не задействованных в текущий момент и, таким образом, не вносящих вклад в текущую скорость закачки насосной системы, и ноль или более вторых насосов, задействованных в текущий момент и, таким образом, совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы, и координирование распределения расходов может включать: (A) определение того, что: (i) вторые насосы совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или (ii) первые насосы, совместно со вторыми насосами, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и (B) итерационное повторение следующего, пока задействованные насосы из первых и вторых насосов не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни один из первых насосов не останется доступным: (i) определение того, что минимальная скорость следующего доступного насоса из первых насосов не больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы; и (ii) задействование следующего доступного первого насоса на его минимальной скорости.[0096] The pumps may include zero or more first pumps not currently running and thus not contributing to the pumping system's current pumping rate, and zero or more second pumps currently running and thus collectively providing the current pumping rate of the pumping system, and coordinating the allocation of rates may include: (A) determining that: (i) the second pumps together cannot provide a target pumping rate of the pumping system that is greater than the current pumping rate of the pumping system; or (ii) the first pumps, in conjunction with the second pumps, are available to contribute to the target pumping rate of the pumping system; and (B) iteratively repeating the following until the primed pumps from the first and second pumps can jointly deliver the target pumping rate of the pumping system and none of the first pumps remains available: (i) determining that the minimum rate of the next available pump from the first pumps no more than the difference between the current and target injection rates of the pumping system; and (ii) activating the next available first pump at its minimum speed.

[0097] Насосы могут включать ноль или более первых насосов, не задействованных в текущий момент и, таким образом, не вносящих вклад в текущую скорость закачки насосной системы, и ноль или более вторых насосов, задействованных в текущий момент и, таким образом, совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы, и координирование распределения расходов может включать: (A) определение того, что: (i) вторые насосы совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или (ii) первые насосы, совместно со вторыми насосами, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и (B) итерационное повторение следующего, пока задействованные насосы из первых и вторых насосов не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни один из первых насосов не останется доступным: (i) определение того, что минимальная скорость следующего доступного насоса из первых насосов больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы; (ii) определение того, что минимальная скорость следующего доступного первого насоса может быть достигнута, на основании этой минимальной скорости, разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы и добавочных скоростей задействованных насосов из первых и вторых насосов, без переключения передач, связанных с задействованными насосами из первых и вторых насосов; и (iii) задействование следующего доступного первого насоса на его минимальной скорости.[0097] The pumps may include zero or more first pumps not currently running and thus not contributing to the current pumping rate of the pumping system, and zero or more second pumps currently running and thus collectively providing the current pumping rate of the pumping system, and coordinating the allocation of rates may include: (A) determining that: (i) the second pumps together cannot provide a target pumping rate of the pumping system that is greater than the current pumping rate of the pumping system; or (ii) the first pumps, in conjunction with the second pumps, are available to contribute to the target pumping rate of the pumping system; and (B) iteratively repeating the following until the primed pumps from the first and second pumps can jointly deliver the target pumping rate of the pumping system and none of the first pumps remains available: (i) determining that the minimum rate of the next available pump from the first pumps more difference between the current and target injection rates of the pumping system; (ii) determining that the minimum speed of the next available first pump can be reached, based on that minimum speed, the difference between the current and target pumping rates of the pumping system, and the incremental rates of the activated pumps from the first and second pumps, without shifting gears associated with the involved pumps. pumps from the first and second pumps; and (iii) activating the next available first pump at its minimum speed.

[0098] Координирование распределения расходов может включать: определение того, что задействованные в текущий момент насосы совместно могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; определение того, что разница между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы может быть разделена среди задействованных в текущий момент насосов; и увеличение текущих отдельных скоростей задействованных в текущий момент насосов на соответствующие величины, полученные в результате разделения разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы, среди задействованных в текущий момент насосов.[0098] Coordinating cost allocation may include: determining that currently active pumps can collectively provide a target pumping rate of the pumping system that is greater than the current pumping rate of the pumping system; determining that the difference between the current and target pumping rates of the pumping system can be shared among the currently operating pumps; and increasing the current individual pump rates of the currently deployed pumps by appropriate amounts obtained by dividing the difference between the current and target pumping rates of the pumping system among the currently deployed pumps.

[0099] Координирование распределения расходов может включать: (A) определение того, что задействованные в текущий момент насосы совместно могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы, и определение того, что разница между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы не может быть разделена среди задействованных в текущий момент насосов, и определение максимального количества не задействованных насосов, при котором сумма отдельных минимальных скоростей не задействованных насосов и отдельных минимальных скоростей задействованных насосов совместно не превышает целевую скорость закачки насосной системы; и затем (B) либо: (i) определение того, что сумма максимальных скоростей не задействованных насосов, связанных с их самой низкой передачей, не меньше целевой скорости закачки насосной системы, и, следовательно: (a) задействование не задействованных насосов как новых насосов; и (b) регулирование скоростей всех задействованных насосов для распределения целевой скорости закачки насосной системы по существу равномерно среди всех задействованных насосов, каждый из которых находится на самой низкой передаче; или (ii) определение того, что сумма максимальных скоростей не задействованных насосов, связанных с их самой низкой передачей, меньше целевой скорости закачки насосной системы, и, следовательно: (a) определение минимальных разрывов скорости не задействованных насосов, связанных с их двумя самыми низкими передачами; и, (b) либо: (1) определение того, что разница между целевой скоростью закачки насосной системы и суммой максимальных скоростей не задействованных насосов, связанных с их самой низкой передачей, не меньше определенных минимальных разрывов скорости, и, следовательно: задействование не задействованных насосов как новых насосов на их минимальных скоростях; и затем переключение механизмов передачи всех задействованных насосов на их вторые самые низкие передачи; или (2) определение того, что разница между целевой скоростью закачки насосной системы и суммой максимальных скоростей не задействованных насосов, связанных с их самой низкой передачей, меньше определенных минимальных разрывов скорости, и, следовательно: задействование всех, кроме одного, не задействованных насосов как новых насосов на их минимальных скоростях; а затем переключение механизмов передачи всех задействованных насосов на их вторые самые низкие передачи; затем (C) повышение передачи в механизме передачи каждого нового насоса по одному за раз и по одной передаче за раз таким образом, чтобы механизм передачи каждого нового насоса отличался не более чем на одну передачу от других новых насосов, пока целевая скорость закачки насосной системы не сможет быть достигнута со всеми из задействованных насосов на их минимальных на тот момент скоростях; и затем (D) увеличение скоростей одного или более из новых насосов с более низкой передачей, пока целевая скорость закачки насосной системы не будет достигнута.[0099] Coordinating cost allocation may include: (A) determining that the currently deployed pumps can collectively deliver a target pumping rate of the pumping system that is greater than the current pumping rate of the pumping system, and determining that the difference between the current and target pumping rates of the pumping system cannot be divided among the pumps currently in operation, and determining the maximum number of unused pumps, at which the sum of the individual minimum rates of the unused pumps and the individual minimum rates of the pumps involved together does not exceed the target pumping rate of the pumping system; and then (B) either: (i) determining that the sum of the maximum idle pump rates associated with their lowest gear is not less than the target pumping rate of the pumping system, and therefore: (a) priming the idle pumps as new pumps ; and (b) adjusting the speeds of all the pumps involved to distribute the target pumping rate of the pumping system substantially evenly among all the pumps involved, each in the lowest gear; or (ii) determining that the sum of the maximum idle pump rates associated with their lowest gear is less than the target pumping rate of the pumping system, and therefore: (a) determining the minimum idle pump rate discontinuities associated with their two lowest transfers; and, (b) either: (1) determining that the difference between the target pumping rate of the pumping system and the sum of the maximum rates of idle pumps associated with their lowest gear is not less than the specified minimum rate breaks, and therefore: engaging the idle pumps pumps as new pumps at their minimum speeds; and then shifting the gears of all involved pumps to their second lowest gears; or (2) determining that the difference between the target pumping rate of the pumping system and the sum of the maximum idle pump rates associated with their lowest gear is less than the determined minimum rate breaks, and therefore: firing all but one of the idle pumps as new pumps at their minimum speeds; and then shifting the gears of all involved pumps to their second lowest gears; then (C) upshifting the gear in each new pump's gear one at a time and one gear at a time such that each new pump's gear gear differs by no more than one gear from the other new pumps until the target pumping rate of the pumping system is can be achieved with all of the pumps involved at their then minimum speeds; and then (D) increasing the speeds of one or more of the new lower gear pumps until the target pumping rate of the pumping system is reached.

[00100] Один из насосов может представлять собой группу насосов, управляемых по существу на одинаковой скорости и на одинаковой передаче.[00100] One of the pumps may be a group of pumps driven at substantially the same speed and in the same gear.

[00101] В настоящем изобретении также предлагается способ, включающий: создание порядка работы насосов насосной системы для выполнения операции закачки; и координирование распределения расходов по насосам для выполнения операции закачки.[00101] The present invention also provides a method, including: creating a pumping order of the pumping system to perform a pumping operation; and coordinating the allocation of costs to the pumps to perform the injection operation.

[00102] Создание порядка работы может включать: (A) определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки текучей среды для операции закачки; и затем (B) итерационное повторение следующего, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосов для закачки текучей среды для операции закачки: (i) идентификация следующего из насосов, который не находится в порядковом списке насосов и который доступен для закачки текучей среды для операции закачки; и (ii) добавление идентифицированного следующего доступного насоса в конец текущего порядкового списка насосов. Определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки текучей среды для операции закачки, может включать сравнение совокупных расходов, возможных с насосами в порядковом списке насосов, с целевым расходом насосной системы для выполнения операции закачки. Идентификация следующего доступного насоса может включать идентификацию среди насосов, которые не находятся в порядковом списке насосов и которые доступны для закачки текучей среды, того, какой насос физически расположен ближе всего к заданному компоненту системы буровой площадки, содержащей насосную систему. Операция закачки может представлять собой первую операцию закачки, текучая среда может представлять собой первую текучую среду, и создание порядка работы может дополнительно включать, перед определением того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов: (A) определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки, связанной с первой операцией закачки; и затем (B) итерационное повторение следующего, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосов для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки: (i) идентификация следующего из насосов, который не находится в порядковом списке насосов и который доступен для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки; и (ii) добавление идентифицированного следующего доступного насоса для второй текучей среды в конец текущего порядкового списка насосов.[00102] Creating a workflow may include: (A) determining that the pump order list does not contain a sufficient number of fluid pumps for the pumping operation; and then (B) iteratively repeating the following until the pump order list contains enough fluid pumps for the pump operation: (i) identifying the next of the pumps that is not in the pump order list that is available to pump fluid for download operations; and (ii) adding the identified next available pump to the end of the current pump order list. Determining that the pump order list does not contain sufficient fluid pumps for the pump operation may involve comparing the total flow rates possible with the pumps in the pump order list to the target flow rate of the pumping system for the pump operation. Identification of the next available pump may include identifying, among pumps that are not in the pump order and that are available for pumping fluid, which pump is physically located closest to a given wellsite system component containing the pumping system. The pumping operation may be the first pumping operation, the fluid may be the first fluid, and creating a work order may further include, before determining that the pump order list does not contain enough pumps: (A) determining that the pump order list does not contain a sufficient number of pumps for pumping the second fluid for at least one second pumping operation associated with the first pumping operation; and then (B) iteratively repeating the following until the pump order list contains enough pumps to pump the second fluid for at least one second pump operation: (i) identifying the next of the pumps that is not in the pump order list and which available for pumping a second fluid for at least one second pumping operation; and (ii) adding the identified next available second fluid pump to the end of the current pump order.

[00103] Насосы могут включать ноль или более первых насосов, не задействованных в текущий момент и, таким образом, не вносящих вклад в текущую скорость закачки насосной системы, и ноль или более вторых насосов, задействованных в текущий момент и, таким образом, совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы, и координирование распределения расходов может включать: (A) определение того, что: (i) вторые насосы совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или (ii) первые насосы, совместно со вторыми насосами, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и (B) итерационное повторение следующего, пока задействованные насосы из первых и вторых насосов не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни один из первых насосов не останется доступным: (i) определение того, что минимальная скорость следующего доступного насоса из первых насосов не больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы; и (ii) задействование следующего доступного первого насоса на его минимальной скорости.[00103] The pumps may include zero or more first pumps not currently running and thus not contributing to the pumping system's current pumping rate, and zero or more second pumps currently running and thus collectively providing the current pumping rate of the pumping system, and coordinating the allocation of rates may include: (A) determining that: (i) the second pumps together cannot provide a target pumping rate of the pumping system that is greater than the current pumping rate of the pumping system; or (ii) the first pumps, in conjunction with the second pumps, are available to contribute to the target pumping rate of the pumping system; and (B) iteratively repeating the following until the primed pumps from the first and second pumps can jointly deliver the target pumping rate of the pumping system and none of the first pumps remains available: (i) determining that the minimum rate of the next available pump from the first pumps no more than the difference between the current and target injection rates of the pumping system; and (ii) activating the next available first pump at its minimum speed.

[00104] Насосы могут включать ноль или более первых насосов, не задействованных в текущий момент и, таким образом, не вносящих вклад в текущую скорость закачки насосной системы, и ноль или более вторых насосов, задействованных в текущий момент и, таким образом, совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы, и координирование распределения расходов может включать: (A) определение того, что: (i) вторые насосы совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или (ii) первые насосы, совместно со вторыми насосами, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и (B) итерационное повторение следующего, пока задействованные насосы из первых и вторых насосов не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни один из первых насосов не останется доступным: (i) определение того, что минимальная скорость следующего доступного насоса из первых насосов больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы; (ii) определение того, что минимальная скорость следующего доступного первого насоса может быть достигнута, на основании этой минимальной скорости, разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы и добавочных скоростей задействованных насосов из первых и вторых насосов, без переключения передачи, связанных с задействованными насосами из первых и вторых насосов; и (iii) задействование следующего доступного первого насоса на его минимальной скорости.[00104] The pumps may include zero or more first pumps not currently running and thus not contributing to the pumping system's current pumping rate, and zero or more second pumps currently running and thus collectively providing the current pumping rate of the pumping system, and coordinating the allocation of rates may include: (A) determining that: (i) the second pumps together cannot provide a target pumping rate of the pumping system that is greater than the current pumping rate of the pumping system; or (ii) the first pumps, in conjunction with the second pumps, are available to contribute to the target pumping rate of the pumping system; and (B) iteratively repeating the following until the primed pumps from the first and second pumps can jointly deliver the target pumping rate of the pumping system and none of the first pumps remains available: (i) determining that the minimum rate of the next available pump from the first pumps more difference between the current and target injection rates of the pumping system; (ii) determining that the minimum rate of the next available first pump can be reached, based on that minimum rate, the difference between the current and target pumping rates of the pumping system, and the incremental rates of the primed pumps from the first and second pumps, without shifting associated with the primed pumps. pumps from the first and second pumps; and (iii) activating the next available first pump at its minimum speed.

[00105] Координирование распределения расходов может включать: определение того, что задействованные в текущий момент насосы совместно могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; определение того, что разница между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы может быть разделена среди задействованных в текущий момент насосов; и увеличение текущих отдельных скоростей задействованных в текущий момент насосов на соответствующие величины, полученные в результате разделения разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы, среди задействованных в текущий момент насосов.[00105] Coordinating the allocation of costs may include: determining that the pumps currently on duty together can provide a target pumping rate of the pumping system that is greater than the current pumping rate of the pumping system; determining that the difference between the current and target pumping rates of the pumping system can be shared among the currently operating pumps; and increasing the current individual pump rates of the currently deployed pumps by appropriate amounts obtained by dividing the difference between the current and target pumping rates of the pumping system among the currently deployed pumps.

[00106] По меньшей мере один из насосов может представлять собой группу насосов, управляемых по существу на одинаковой скорости и на одинаковой передаче.[00106] At least one of the pumps may be a group of pumps driven at substantially the same speed and in the same gear.

[00107] В настоящем изобретении также предлагается устройство, содержащее координирующий контроллер, выполненный с возможностью соединения с обеспечением связи с контроллерами насосных установок двух или более насосных установок, причем: (A) каждый контроллер насосной установки осуществляет связь с по меньшей мере одним из следующего: частотно-регулируемый привод, дроссельная заслонка двигателя, переключатель передач, основной движитель или механизм передачи соответствующей насосной установки; (B) координирующий контроллер содержит: программируемый процессор, имеющий запоминающее устройство; и интерфейсную схему, соединенную с устройством ввода; (C) программируемый процессор выполнен с возможностью обработки закодированных команд от устройства ввода и передачи закодированных команд на по меньшей мере один из контроллеров насосных установок; и (D) по меньшей мере одно из частотно-регулируемого привода, дроссельной заслонки двигателя, переключателя передач, основного движителя и/или механизма передачи по меньшей мере одной из насосных установок реагирует на закодированные команды.[00107] The present invention also provides an apparatus comprising a coordinating controller configured to communicate with pump unit controllers of two or more pump units, wherein: (A) each pump unit controller communicates with at least one of the following: variable frequency drive, motor throttle, gear selector, prime mover or transmission mechanism of the respective pumping unit; (B) the coordinating controller comprises: a programmable processor having a memory; and an interface circuit connected to the input device; (C) the programmable processor is configured to process the encoded commands from the input device and transmit the encoded commands to at least one of the pump unit controllers; and (D) at least one of the variable frequency drive, engine throttle, gear selector, prime mover, and/or transmission mechanism of at least one of the pumping units is responsive to the encoded commands.

[00108] Закодированные команды могут относиться к созданию порядка работы насосных установок для выполнения операции закачки и/или координирования распределения расходов по насосным установкам для выполнения операции закачки, как описано выше.[00108] The encoded commands may relate to the creation of an order of operation of pumping units for performing a pumping operation and/or coordinating the allocation of costs to pumping units for performing a pumping operation, as described above.

[00109] Выше изложены признаки нескольких вариантов осуществления, чтобы средний специалист в данной области техники мог лучше понять аспекты настоящего изобретения. Среднему специалисту в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение можно просто использовать в качестве основы для разработки или модификации других процессов и структур для осуществления тех же целей и/или достижения тех же преимуществ вариантов осуществления, предлагаемых в настоящем документе. Среднему специалисту в данной области техники также будет понятно, что такие эквивалентные конструкции не отходят от объема настоящего изобретения, и что они могут производить различные изменения, замены и исправления в них без отхода от сущности и объема настоящего изобретения.[00109] The features of several embodiments have been set forth above in order for the average person skilled in the art to better understand aspects of the present invention. One of ordinary skill in the art will appreciate that the present invention can simply be used as a basis for developing or modifying other processes and structures to accomplish the same goals and/or achieve the same benefits of the embodiments provided herein. One of ordinary skill in the art will also appreciate that such equivalent constructs do not depart from the scope of the present invention, and that they may make various changes, substitutions, and corrections therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

[00110] Реферат в конце настоящего описания приведен для обеспечения возможности быстрого определения читателем сути технического описания. Он предоставляется с пониманием того, что он не будет использоваться для интерпретации или ограничения объема или значения формулы изобретения.[00110] The abstract at the end of this description is provided to enable the reader to quickly determine the essence of the technical description. It is provided with the understanding that it will not be used to interpret or limit the scope or meaning of the claims.

Claims (139)

1. Способ управления насосами насосной системы, включающий:1. A method for controlling the pumps of a pumping system, including: создание порядка запуска насосов насосной системы для выполнения операции по гидроразрыву подземного пласта; иcreation of a procedure for starting the pumps of the pumping system to perform the hydraulic fracturing operation of the underground formation; and координирование распределения расходов по насосам, отличающийся тем, чтоcoordinating the distribution of costs by pumps, characterized in that создание порядка запуска включает:creating a launch order includes: определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки жидкости для гидроразрыва для операции по гидроразрыву; и затемdetermining that the pump order list does not contain a sufficient number of pumps to pump the fracturing fluid for the fracturing operation; and then итерационное повторение, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосов для закачки жидкости для гидроразрыва для операции по гидроразрыву:iteratively until the pump order list contains enough pumps to pump the fracturing fluid for the fracturing operation: - идентификации следующего из насосов, который не находится в порядковом списке насосов и который доступен для закачки жидкости для гидроразрыва для операции по гидроразрыву; и- identifying the next of the pumps, which is not in the pump order list, and which is available to pump the fracturing fluid for the fracturing operation; and - добавления идентифицированного следующего доступного насоса для жидкости для гидроразрыва в конец текущего порядкового списка насосов.- adding the identified next available fracturing fluid pump to the end of the current pump order list. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки жидкости для гидроразрыва для операции по гидроразрыву, включает сравнение совокупных расходов, возможных с насосами для жидкости для гидроразрыва в порядковом списке насосов, с целевым расходом насосной системы для выполнения операции по гидроразрыву.2. The method of claim 1, wherein determining that the pump order does not contain enough fracturing fluid pumps for the fracturing operation comprises comparing the total flow rates possible with the fracturing fluid pumps in the pump order. , with the target flow rate of the pumping system to perform the fracturing operation. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что идентификация следующего доступного насоса для жидкости для гидроразрыва включает идентификацию среди насосов, которые не находятся в порядковом списке насосов и которые доступны для закачки жидкости для гидроразрыва, того, какой насос для жидкости для гидроразрыва физически расположен ближе всего к заданному компоненту системы буровой площадки, содержащей насосную систему.3. The method of claim 1, wherein identifying the next available fracturing fluid pump includes identifying, among the pumps that are not in the pump order list and that are available to pump the fracturing fluid, which fracturing fluid pump is physically located closest to a given drilling site system component containing the pumping system. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что создание порядка запуска дополнительно включает, перед определением того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для жидкости для гидроразрыва:4. The method of claim 1, wherein generating the start order further comprises, before determining that the pump order does not contain enough fracturing fluid pumps: определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки текучей среды, отличающейся от жидкости для гидроразрыва, для по меньшей мере одной операции, не относящейся к гидроразрыву, которая связана с операцией по гидроразрыву; и затемdetermining that the pump order list does not contain a sufficient number of pumps to pump a fluid other than the fracturing fluid for at least one non-fracturing operation that is associated with the fracturing operation; and then итерационное повторение, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосов для закачки текучей среды, отличающейся от жидкости для гидроразрыва, для по меньшей мере одной операции, не относящейся к гидроразрыву:iteratively until the pump order list contains enough pumps to pump a fluid other than the fracturing fluid for at least one non-fracturing operation: - идентификации следующего из насосов, который не находится в порядковом списке насосов и который доступен для закачки текучей среды, отличающейся от жидкости для гидроразрыва, для по меньшей мере одной операции, не относящейся к гидроразрыву; и- identifying the next of the pumps, which is not in the pump order list, and which is available for pumping a fluid other than the fracturing fluid for at least one non-fracturing operation; and - добавления идентифицированного следующего доступного насоса не для жидкости для гидроразрыва в конец текущего порядкового списка насосов.- adding the identified next available non-fracturing fluid pump to the end of the current pump order list. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что идентификация следующего доступного насоса не для жидкости для гидроразрыва включает идентификацию среди насосов, которые не находятся в порядковом списке насосов и которые доступны для закачки текучей среды, отличающейся от жидкости для гидроразрыва, того, какой насос лучше всего подходит для соответствующей операции, не относящейся к гидроразрыву.5. The method of claim 4, wherein identifying the next available non-fracturing fluid pump includes identifying, among the pumps that are not in the pump order list, that are available for pumping a fluid other than the fracturing fluid, which the pump is best suited for the respective non-fracturing operation. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что насосы включают ноль или более первых насосов, не задействованных в текущий момент и, таким образом, не вносящих вклад в текущую скорость закачки насосной системы, и ноль или более вторых насосов, задействованных в текущий момент и, таким образом, совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы, причем координирование распределения расходов включает:6. The method of claim. 1, characterized in that the pumps include zero or more first pumps that are not currently operating and, thus, do not contribute to the current pumping rate of the pumping system, and zero or more second pumps involved in the current moment and, thus, jointly providing the current injection rate of the pumping system, and coordinating the distribution of costs includes: определение того, что:definition of what: - вторые насосы совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или- the second pumps together cannot provide the target pumping rate of the pumping system, which is greater than the current pumping rate of the pumping system; or - первые насосы, совместно со вторыми насосами, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и- the first pumps, together with the second pumps, are available to contribute to the target pumping rate of the pumping system; and итерационное повторение, пока задействованные насосы из первых и вторых насосов не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни один из первых насосов не останется доступным:iteratively until the primed pumps from the first and second pumps can jointly provide the target pumping rate of the pumping system and none of the first pumps remains available: - определения того, что минимальная скорость следующего доступного насоса из первых насосов не больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы; и- determining that the minimum rate of the next available pump of the first pumps is not greater than the difference between the current and target pumping rates of the pumping system; and - задействования следующего доступного первого насоса на его минимальной скорости.- activating the next available first pump at its minimum speed. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что насосы включают ноль или более первых насосов, не задействованных в текущий момент и, таким образом, не вносящих вклад в текущую скорость закачки насосной системы, и ноль или более вторых насосов, задействованных в текущий момент и, таким образом, совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы, причем координирование распределения расходов включает:7. The method of claim. 1, characterized in that the pumps include zero or more of the first pumps that are not currently in operation and, therefore, do not contribute to the current pumping rate of the pumping system, and zero or more of the second pumps, involved in the current moment and, thus, jointly providing the current injection rate of the pumping system, and coordinating the distribution of costs includes: определение того, что:definition of what: - вторые насосы совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или- the second pumps together cannot provide the target pumping rate of the pumping system, which is greater than the current pumping rate of the pumping system; or - первые насосы, совместно со вторыми насосами, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и- the first pumps, together with the second pumps, are available to contribute to the target pumping rate of the pumping system; and итерационное повторение, пока задействованные насосы из первых и вторых насосов не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни один из первых насосов не останется доступным:iteratively until the primed pumps from the first and second pumps can jointly provide the target pumping rate of the pumping system and none of the first pumps remains available: - определения того, что минимальная скорость следующего доступного насоса из первых насосов больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы;- determining that the minimum rate of the next available pump of the first pumps is greater than the difference between the current and target pumping rates of the pumping system; - определения того, что минимальная скорость следующего доступного первого насоса может быть достигнута, на основании этой минимальной скорости, разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы и добавочных скоростей задействованных насосов из первых и вторых насосов, без переключения передач, связанных с задействованными насосами из первых и вторых насосов; и- determining that the minimum speed of the next available first pump can be reached, based on this minimum speed, the difference between the current and target pumping rates of the pumping system, and the incremental rates of the pumps involved from the first and second pumps, without shifting gears associated with the involved pumps from first and second pumps; and - задействования следующего доступного первого насоса на его минимальной скорости.- activating the next available first pump at its minimum speed. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что координирование распределения расходов включает:8. The method according to p. 1, characterized in that the coordination of the distribution of costs includes: определение того, что задействованные в текущий момент насосы совместно могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы;determining that the currently activated pumps together can provide a target pumping rate of the pumping system that is greater than the current pumping rate of the pumping system; определение того, что разница между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы может быть разделена среди задействованных в текущий момент насосов; иdetermining that the difference between the current and target pumping rates of the pumping system can be shared among the currently operating pumps; and увеличение текущих отдельных скоростей задействованных в текущий момент насосов на соответствующие величины, полученные в результате разделения разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы, среди задействованных в текущий момент насосов.increasing the current individual rates of the currently employed pumps by the corresponding values obtained by dividing the difference between the current and target pumping rates of the pumping system, among the currently employed pumps. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что координирование распределения расходов включает:9. The method according to p. 1, characterized in that the coordination of the distribution of costs includes: определение того, что задействованные в текущий момент насосы совместно могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы, и определение того, что разница между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы не может быть разделена среди задействованных в текущий момент насосов, и определение максимального количества не задействованных насосов, при котором сумма отдельных минимальных скоростей не задействованных насосов и отдельных минимальных скоростей задействованных насосов совместно не превышает целевую скорость закачки насосной системы; затемdetermining that the currently deployed pumps can collectively deliver a target pumping rate of the pumping system that is greater than the current pumping rate of the pumping system, and determining that the difference between the current and target pumping rates of the pumping system cannot be shared among the currently deployed pumps , and determining the maximum number of idle pumps at which the sum of the individual minimum rates of the idle pumps and the individual minimum rates of the pumps involved do not collectively exceed the target pumping rate of the pumping system; then либо:or: определение того, что сумма максимальных скоростей не задействованных насосов, связанных с их самой низкой передачей, не меньше целевой скорости закачки насосной системы, и, следовательно:determining that the sum of the maximum rates of unused pumps associated with their lowest gear is not less than the target pumping rate of the pumping system, and therefore: задействование не задействованных насосов как новых насосов; иoperation of unused pumps as new pumps; and регулирование скоростей всех задействованных насосов для распределения целевой скорости закачки насосной системы по существу равномерно среди всех задействованных насосов, каждый из которых находится на самой низкой передаче; либоadjusting the speeds of all the pumps involved to distribute the target pumping rate of the pumping system substantially evenly among all the pumps involved, each in the lowest gear; or определение того, что сумма максимальных скоростей не задействованных насосов, связанных с их самой низкой передачей, меньше целевой скорости закачки насосной системы, и, следовательно:determining that the sum of the maximum rates of unused pumps associated with their lowest gear is less than the target pumping rate of the pumping system, and therefore: определение минимальных разрывов скорости не задействованных насосов, связанных с их двумя самыми низкими передачами; иdetermination of the minimum speed gaps of unused pumps associated with their two lowest gears; and либо:or: определение того, что разница между целевой скоростью закачки насосной системы и суммой максимальных скоростей не задействованных насосов, связанных с их самой низкой передачей, не меньше определенных минимальных разрывов скорости, и, следовательно:determining that the difference between the target pumping rate of the pumping system and the sum of the maximum rates of idle pumps associated with their lowest gear is not less than the specified minimum rate breaks, and therefore: задействование не задействованных насосов как новых насосов на их минимальных скоростях; и затемrunning unused pumps as new pumps at their minimum speeds; and then переключение механизмов передачи всех задействованных насосов на их вторые самые низкие передачи; илиshifting the transmission mechanisms of all involved pumps to their second lowest gears; or определение того, что разница между целевой скоростью закачки насосной системы и суммой максимальных скоростей не задействованных насосов, связанных с их самой низкой передачей, меньше определенных минимальных разрывов скорости, и, следовательно:determining that the difference between the target pumping rate of the pumping system and the sum of the maximum idle pump rates associated with their lowest gear is less than the specified minimum rate breaks, and therefore: задействование всех, кроме одного, не задействованных насосов как новых насосов на их минимальных скоростях; и затемoperating all but one of the unused pumps as new pumps at their minimum speeds; and then переключение механизмов передачи всех задействованных насосов на их вторые самые низкие передачи; затемshifting the transmission mechanisms of all involved pumps to their second lowest gears; then повышение передачи в механизме передачи каждого нового насоса по одному за раз и по одной передаче за раз таким образом, чтобы механизм передачи каждого нового насоса отличался не более чем на одну передачу от других новых насосов, пока целевая скорость закачки насосной системы не сможет быть достигнута со всеми из задействованных насосов на их минимальных на тот момент скоростях; и затемupshifting in the transmission mechanism of each new pump one at a time and one gear at a time so that the transmission mechanism of each new pump differs by no more than one gear from the other new pumps until the target delivery rate of the pumping system can be achieved with all of the involved pumps at their then minimum speeds; and then увеличение скоростей одного или более из новых насосов с более низкой передачей, пока целевая скорость закачки насосной системы не будет достигнута.increasing the speeds of one or more of the new lower gear pumps until the target pumping rate of the pumping system is reached. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один из насосов представляет собой группу насосов, управляемых по существу на одинаковой скорости и на одинаковой передаче.10. The method of claim 1, wherein at least one of the pumps is a group of pumps driven at substantially the same speed and in the same gear. 11. Способ управления насосами насосной системы, включающий:11. A method for controlling pumps of a pumping system, including: создание порядка работы насосов насосной системы для выполнения операции закачки; иcreation of the order of operation of the pumps of the pumping system to perform the injection operation; and координирование распределения расходов по насосам для выполнения операции закачки, отличающийся тем, чтоcoordinating the distribution of costs among pumps to perform the injection operation, characterized in that создание порядка работы включает:creating a work order includes: определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки текучей среды для операции закачки; и затемdetermining that the pump order list does not contain a sufficient number of fluid pumps for the pumping operation; and then итерационное повторение, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосов для закачки текучей среды для операции закачки:iteratively until the pump order list contains enough fluid pumps for the pump operation: - идентификации следующего из насосов, который не находится в порядковом списке насосов и который доступен для закачки текучей среды для операции закачки; и- identifying the next of the pumps, which is not in the sequence of pumps and which is available for pumping fluid for the pumping operation; and - добавления идентифицированного следующего доступного насоса в конец текущего порядкового списка насосов.- adding the identified next available pump to the end of the current pump order list. 12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки текучей среды для операции закачки, включает сравнение совокупных расходов, возможных с насосами в порядковом списке насосов, с целевым расходом насосной системы для выполнения операции закачки.12. The method of claim 11, wherein determining that the pump order list does not contain a sufficient number of fluid pumping pumps for the pumping operation comprises comparing the total flow rates possible with the pumps in the pump order list to the target flow rate of the pumping system. to perform the download operation. 13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что идентификация следующего доступного насоса включает идентификацию среди насосов, которые не находятся в порядковом списке насосов и которые доступны для закачки текучей среды, того, какой насос физически расположен ближе всего к заданному компоненту системы буровой площадки, содержащей насосную систему.13. The method of claim 11, wherein identifying the next available pump includes identifying, among pumps that are not in the pump order list and that are available for pumping fluid, which pump is physically located closest to a given wellsite system component. containing the pumping system. 14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что операция закачки представляет собой первую операцию закачки, причем текучая среда представляет собой первую текучую среду, при этом создание порядка работы дополнительно включает, перед определением того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов:14. The method of claim. 11, characterized in that the pumping operation is the first pumping operation, and the fluid is the first fluid, while creating an order of operation further includes, before determining that the pump order list does not contain a sufficient number of pumps : определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосов для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки, связанной с первой операцией закачки; и затемdetermining that the pump order list does not contain a sufficient number of second fluid pumps for at least one second pumping operation associated with the first pumping operation; and then итерационное повторение, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосов для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки:iteratively until the pump order list contains enough pumps to pump the second fluid for at least one second pump operation: - идентификации следующего из насосов, который не находится в порядковом списке насосов и который доступен для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки; и- identifying the next of the pumps, which is not in the sequence of pumps and which is available for pumping the second fluid for at least one second pumping operation; and - добавления идентифицированного следующего доступного насоса для второй текучей среды в конец текущего порядкового списка насосов.- adding the identified next available pump for the second fluid to the end of the current pump order list. 15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что насосы включают ноль или более первых насосов, не задействованных в текущий момент и, таким образом, не вносящих вклад в текущую скорость закачки насосной системы, и ноль или более вторых насосов, задействованных в текущий момент и, таким образом, совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы, причем координирование распределения расходов включает:15. The method of claim. 11, characterized in that the pumps include zero or more of the first pumps that are not currently involved and, thus, do not contribute to the current pumping rate of the pumping system, and zero or more second pumps involved in the current moment and, thus, jointly providing the current injection rate of the pumping system, and coordinating the distribution of costs includes: определение того, что:definition of what: - вторые насосы совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или- the second pumps together cannot provide the target pumping rate of the pumping system, which is greater than the current pumping rate of the pumping system; or - первые насосы, совместно со вторыми насосами, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и- the first pumps, together with the second pumps, are available to contribute to the target pumping rate of the pumping system; and итерационное повторение, пока задействованные насосы из первых и вторых насосов не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни один из первых насосов не останется доступным:iteratively until the primed pumps from the first and second pumps can jointly provide the target pumping rate of the pumping system and none of the first pumps remains available: - определения того, что минимальная скорость следующего доступного насоса из первых насосов не больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы; и- determining that the minimum rate of the next available pump of the first pumps is not greater than the difference between the current and target pumping rates of the pumping system; and - задействования следующего доступного первого насоса на его минимальной скорости.- activating the next available first pump at its minimum speed. 16. Способ по п. 11, отличающийся тем, что насосы включают ноль или более первых насосов, не задействованных в текущий момент и, таким образом, не вносящих вклад в текущую скорость закачки насосной системы, и ноль или более вторых насосов, задействованных в текущий момент и, таким образом, совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы, и причем координирование распределения расходов включает:16. The method of claim. 11, characterized in that the pumps include zero or more first pumps that are not currently in use and thus do not contribute to the current pumping rate of the pumping system, and zero or more second pumps involved in the current moment and, thus, jointly providing the current injection rate of the pumping system, and moreover, coordinating the distribution of costs includes: определение того, что:definition of what: - вторые насосы совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или- the second pumps together cannot provide the target pumping rate of the pumping system, which is greater than the current pumping rate of the pumping system; or - первые насосы, совместно со вторыми насосами, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и- the first pumps, together with the second pumps, are available to contribute to the target pumping rate of the pumping system; and итерационное повторение, пока задействованные насосы из первых и вторых насосов не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни один из первых насосов не останется доступным:iteratively until the primed pumps from the first and second pumps can jointly provide the target pumping rate of the pumping system and none of the first pumps remains available: - определения того, что минимальная скорость следующего доступного насоса из первых насосов больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы;- determining that the minimum rate of the next available pump of the first pumps is greater than the difference between the current and target pumping rates of the pumping system; - определения того, что минимальная скорость следующего доступного первого насоса может быть достигнута, на основании этой минимальной скорости, разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы и добавочных скоростей задействованных насосов из первых и вторых насосов, без переключения передач, связанных с задействованными насосами из первых и вторых насосов; и- determining that the minimum speed of the next available first pump can be reached, based on this minimum speed, the difference between the current and target pumping rates of the pumping system, and the incremental rates of the pumps involved from the first and second pumps, without shifting gears associated with the involved pumps from first and second pumps; and - задействования следующего доступного первого насоса на его минимальной скорости.- activating the next available first pump at its minimum speed. 17. Способ по п. 11, отличающийся тем, что координирование распределения расходов включает:17. The method according to claim 11, characterized in that the coordination of the distribution of costs includes: определение того, что задействованные в текущий момент насосы совместно могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы;determining that the currently activated pumps together can provide a target pumping rate of the pumping system that is greater than the current pumping rate of the pumping system; определение того, что разница между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы может быть разделена среди задействованных в текущий момент насосов; иdetermining that the difference between the current and target pumping rates of the pumping system can be shared among the currently operating pumps; and увеличение текущих отдельных скоростей задействованных в текущий момент насосов на соответствующие величины, полученные в результате разделения разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы, среди задействованных в текущий момент насосов.increasing the current individual rates of the currently employed pumps by the corresponding values obtained by dividing the difference between the current and target pumping rates of the pumping system, among the currently employed pumps. 18. Способ по п. 11, отличающийся тем, что по меньшей мере один из насосов представляет собой группу насосов, управляемых по существу на одинаковой скорости и на одинаковой передаче.18. The method of claim 11, wherein at least one of the pumps is a group of pumps driven at substantially the same speed and in the same gear. 19. Устройство управления насосами насосной системы, содержащее:19. A pump control device for a pumping system, comprising: координирующий контроллер, выполненный с возможностью соединения с обеспечением связи с контроллерами насосных установок двух или более насосных установок,a coordinating controller configured to communicate with the controllers of the pumping units of two or more pumping units, причем каждый контроллер насосной установки осуществляет связь с по меньшей мере одним из: частотно-регулируемого привода, дроссельной заслонки двигателя, переключателя передач, основного движителя или механизма передачи соответствующей насосной установки;wherein each pumping unit controller communicates with at least one of: a variable frequency drive, an engine throttle, a gear selector, a prime mover, or a transmission mechanism of the associated pumping unit; при этом координирующий контроллер содержит:while the coordinating controller contains: - программируемый процессор, имеющий запоминающее устройство; и- a programmable processor having a storage device; and - интерфейсную схему, соединенную с устройством ввода;- an interface circuit connected to the input device; причем программируемый процессор выполнен с возможностью обработки закодированных команд от устройства ввода и передачи закодированных команд на по меньшей мере один из контроллеров насосных установок;moreover, the programmable processor is configured to process the encoded commands from the input device and transmit the encoded commands to at least one of the controllers of the pumping units; при этом по меньшей мере одно из частотно-регулируемого привода, дроссельной заслонки двигателя, переключателя передач, основного движителя и/или механизма передачи по меньшей мере одной из насосных установок реагирует на закодированные команды.wherein at least one of the variable frequency drive, engine throttle, gear selector, prime mover and/or transmission mechanism of at least one of the pumping units responds to encoded commands. 20. Устройство по п. 19, в котором закодированные команды относятся к:20. The device according to claim 19, in which the encoded commands refer to: созданию порядка работы насосных установок для выполнения операции закачки; и/илиcreation of the order of operation of pumping units to perform the injection operation; and/or координированию распределения расходов по насосным установкам для выполнения операции закачки.coordinating the distribution of costs among pumping units for the injection operation. 21. Устройство по п. 20, в котором создание порядка работы включает:21. The device according to claim 20, in which the creation of an order of work includes: определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосных установок для закачки текучей среды для операции закачки; и затемdetermining that the pump order list does not contain a sufficient number of fluid pumping units for the pumping operation; and then итерационное повторение, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосных установок для закачки текучей среды для операции закачки:iteratively until the ordered list of pumps contains enough fluid pumping units for the pumping operation: - идентификации следующей из насосных установок, которая не находится в порядковом списке насосов и которая доступна для закачки текучей среды для операции закачки; и- identifying the next of the pumping units, which is not in the sequence of pumps and which is available for pumping fluid for the pumping operation; and - добавления идентифицированной следующей доступной насосной установки в конец текущего порядкового списка насосов.- adding the identified next available pump unit to the end of the current pump order list. 22. Устройство по п. 21, в котором определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосных установок для закачки текучей среды для операции закачки, включает сравнение совокупных расходов, возможных с насосными установками в порядковом списке насосов, с целевым расходом насосной системы для выполнения операции закачки.22. The apparatus of claim 21, wherein determining that the pump order list does not contain a sufficient number of fluid pumping units for the pumping operation includes comparing the total flow rates possible with the pumping units in the pump order list to the target flow rate of the pumping system. to perform the download operation. 23. Устройство по п. 21, в котором идентификация следующей доступной насосной установки включает идентификацию среди насосных установок, которые не находятся в порядковом списке насосов и которые доступны для закачки текучей среды, того, какая насосная установка физически расположена ближе всего к заданному компоненту системы буровой площадки, содержащей насосную систему.23. The apparatus of claim 21, wherein identifying the next available pumping station includes identifying, among the pumping stations that are not in the pump order list and that are available for pumping fluid, which pumping station is physically located closest to a given component of the drilling system. site containing the pumping system. 24. Устройство по п. 21, в котором операция закачки представляет собой первую операцию закачки, причем текучая среда представляет собой первую текучую среду, при этом создание порядка работы дополнительно включает, перед определением того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосных установок:24. The apparatus of claim 21, wherein the pumping operation is the first pumping operation, the fluid being the first fluid, wherein the creation of the work order further comprises, before determining that the pump order list does not contain a sufficient number of pump units: определение того, что порядковый список насосов не содержит достаточного количества насосных установок для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки, связанной с первой операцией закачки; и затемdetermining that the pump order list does not contain a sufficient number of pumping units for pumping the second fluid for at least one second pumping operation associated with the first pumping operation; and then итерационное повторение, пока порядковый список насосов не будет содержать достаточное количество насосных установок для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки:iteratively until the pump order list contains enough pump units to pump the second fluid for at least one second pump operation: - идентификации следующей из насосных установок, которая не находится в порядковом списке насосов и которая доступна для закачки второй текучей среды для по меньшей мере одной второй операции закачки; и- identifying the next of the pumping units, which is not in the ordered list of pumps and which is available for pumping the second fluid for at least one second pumping operation; and - добавления идентифицированной следующей доступной насосной установки для второй текучей среды в конец текущего порядкового списка насосов.- adding the identified next available pump unit for the second fluid to the end of the current pump order list. 25. Устройство по п. 20, в котором:25. The device according to claim 20, in which: насосные установки включают:pumping units include: - ноль или более первых насосных установок, не вносящих вклад в текущий момент в текущую скорость закачки насосной системы; и- zero or more first pumping units that do not currently contribute to the current pumping rate of the pumping system; and - ноль или более вторых насосных установок, задействованных в текущий момент и совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы;- zero or more second pumping units currently in operation and jointly providing the current pumping rate of the pumping system; при этом координирование распределения расходов включает:while coordinating the distribution of costs includes: определение того, что:definition of what: - вторые насосные установки совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или- the second pumping units together cannot provide the target pumping rate of the pumping system, which is greater than the current pumping rate of the pumping system; or - первые насосные установки, совместно со вторыми насосными установками, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и- the first pumping units, together with the second pumping units, are available to contribute to the target pumping rate of the pumping system; and итерационное повторение, пока задействованные насосные установки из первых и вторых насосных установок не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни одна из первых насосных установок не останется доступной:iteratively until the involved pumping units from the first and second pumping units can jointly provide the target pumping rate of the pumping system and none of the first pumping units remains available: - определения того, что минимальная скорость следующей доступной насосной установки из первых насосных установок не больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы; и- determining that the minimum speed of the next available pumping unit from the first pumping units is not greater than the difference between the current and target injection rates of the pumping system; and - задействования следующей доступной первой насосной установки на ее минимальной скорости.- activating the next available first pumping unit at its minimum speed. 26. Устройство по п. 20, в котором:26. The device according to claim 20, in which: насосные установки включают:pumping units include: - ноль или более первых насосных установок, не вносящих вклад в текущий момент в текущую скорость закачки насосной системы; и- zero or more first pumping units that do not currently contribute to the current pumping rate of the pumping system; and - ноль или более вторых насосных установок, задействованных в текущий момент и совместно обеспечивающих текущую скорость закачки насосной системы; и- zero or more second pumping units currently in operation and jointly providing the current pumping rate of the pumping system; and при этом координирование распределения расходов включает:while coordinating the distribution of costs includes: определение того, что:definition of what: - вторые насосные установки совместно не могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы; или- the second pumping units together cannot provide the target pumping rate of the pumping system, which is greater than the current pumping rate of the pumping system; or - первые насосные установки, совместно со вторыми насосными установками, доступны для внесения вклада в целевую скорость закачки насосной системы; и- the first pumping units, together with the second pumping units, are available to contribute to the target pumping rate of the pumping system; and итерационное повторение, пока задействованные насосные установки из первых и вторых насосных установок не смогут совместно обеспечить целевую скорость закачки насосной системы и ни одна из первых насосных установок не останется доступной:iteratively until the involved pumping units from the first and second pumping units can jointly provide the target pumping rate of the pumping system and none of the first pumping units remains available: - определения того, что минимальная скорость следующей доступной насосной установки из первых насосных установок больше разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы;- determining that the minimum rate of the next available pumping unit from the first pumping units is greater than the difference between the current and target pumping rates of the pumping system; - определения того, что минимальная скорость следующей доступной первой насосной установки может быть достигнута, на основании этой минимальной скорости, разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы и добавочных скоростей задействованных насосных установок из первых и вторых насосных установок, без переключения передач, связанных с задействованными насосными установками из первых и вторых насосных установок; и- determining that the minimum speed of the next available first pumping unit can be reached, based on this minimum speed, the difference between the current and target pumping rates of the pumping system, and the incremental rates of the involved pumping units from the first and second pumping units, without changing gears associated with involved pumping units from the first and second pumping units; and - задействования следующей доступной первой насосной установки на ее минимальной скорости.- activating the next available first pumping unit at its minimum speed. 27. Устройство по п. 20, в котором координирование распределения расходов включает:27. The device according to claim 20, in which the coordination of the distribution of costs includes: определение того, что задействованные в текущий момент насосные установки совместно могут обеспечить целевую скорость закачки насосной системы, которая больше текущей скорости закачки насосной системы;determining that the currently engaged pumping units can collectively provide a target pumping rate of the pumping system that is greater than the current pumping rate of the pumping system; определение того, что разница между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы может быть разделена среди задействованных в текущий момент насосных установок; иdetermining that the difference between the current and target pumping rates of the pumping system can be shared among the currently operating pumping units; and увеличение текущих отдельных скоростей задействованных в текущий момент насосных установок на соответствующие величины, полученные в результате разделения разницы между текущей и целевой скоростями закачки насосной системы, среди задействованных в текущий момент насосных установок.an increase in the current individual rates of the currently employed pumping units by the corresponding values obtained by dividing the difference between the current and target injection rates of the pumping system, among the currently employed pumping units. 28. Устройство по п. 20, в котором одна из насосных установок представляет собой группу насосных установок, каждая из которых управляется по существу на одинаковой скорости и одинаковой передаче.28. The apparatus of claim. 20, wherein one of the pumping units is a group of pumping units, each of which is controlled at essentially the same speed and the same gear.
RU2020127734A 2018-01-23 2019-01-23 Method (options) and device for control of pumps of pumping system RU2773930C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862620704P 2018-01-23 2018-01-23
US62/620,704 2018-01-23
PCT/US2019/014649 WO2019147601A1 (en) 2018-01-23 2019-01-23 Automated Control of Hydraulic Fracturing Pumps

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020127734A3 RU2020127734A3 (en) 2022-02-24
RU2020127734A RU2020127734A (en) 2022-02-24
RU2773930C2 true RU2773930C2 (en) 2022-06-14

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080209997A1 (en) * 2007-02-16 2008-09-04 William John Bailey System, method, and apparatus for fracture design optimization
US20130140031A1 (en) * 2010-12-30 2013-06-06 Schlumberger Technology Corporation System and method for performing optimized downhole stimulation operations
RU2493361C1 (en) * 2012-02-27 2013-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Method for controlling multimachine complex of reservoir pressure maintenance system
US20130290064A1 (en) * 2010-12-30 2013-10-31 Schlumberger Technology Corporation Managing A Workflow For An Oilfield Operation
WO2015188162A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Schlumberger Canada Limited Visual and thermal image recognition based phm technique for wellsite
WO2017011585A1 (en) * 2015-07-13 2017-01-19 Halliburton Energy Services, Inc. Coordinated control for mud circulation optimization

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080209997A1 (en) * 2007-02-16 2008-09-04 William John Bailey System, method, and apparatus for fracture design optimization
US20130140031A1 (en) * 2010-12-30 2013-06-06 Schlumberger Technology Corporation System and method for performing optimized downhole stimulation operations
US20130290064A1 (en) * 2010-12-30 2013-10-31 Schlumberger Technology Corporation Managing A Workflow For An Oilfield Operation
RU2493361C1 (en) * 2012-02-27 2013-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Method for controlling multimachine complex of reservoir pressure maintenance system
WO2015188162A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Schlumberger Canada Limited Visual and thermal image recognition based phm technique for wellsite
WO2017011585A1 (en) * 2015-07-13 2017-01-19 Halliburton Energy Services, Inc. Coordinated control for mud circulation optimization

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2768132C2 (en) Control of multiple pump units for hydraulic fracturing to ensure smooth correction of total flow rate
US11448202B2 (en) Automated control of hydraulic fracturing pumps
US11795798B2 (en) Pumping system for a wellsite
US20200011165A1 (en) System and method for the use of pressure exchange in hydraulic fracturing
US20150204322A1 (en) Pump system having speed-based control
EP3548744B1 (en) A plant for controlling delivery of pressurized fluid in a conduit, and a method of controlling a prime mover
US10815752B2 (en) Automated pump control of a cementing unit of wellsite equipment
RU2563001C2 (en) Procedure for pumping working fluid from surface of well into borehole of well (versions)
US9056327B2 (en) Modular plural component spray system
CN102893028A (en) Phase shift controller for reciprocating pump system
US11566505B2 (en) Systems and methods to autonomously operate hydraulic fracturing units
US20220136489A1 (en) Distributed in-field powered pumping configuration
RU2773930C2 (en) Method (options) and device for control of pumps of pumping system
US20150211529A1 (en) Pump System with Flow Control
CN105508318B (en) A kind of constant speed increasing apparatus based on motor swashplate compensation control
KR20120085243A (en) Variable flow control using linear pumps
US20150211537A1 (en) Pump System with Automated Testing
CN202047982U (en) Multiple gear pump stepped variable system
US20230258172A1 (en) Optimizing an efficiency of a positive displacement pump with a constant or near-constant speed power source
Brito et al. AODD Pumps in chemical processes
RU30830U1 (en) PLANT FOR PREPARING AND PUMPING SOLUTION OF POLYMERS AND MULTI-COMPONENT EMULSIONS
JP2013170359A (en) Injection chemical supply device
CN102141040B (en) Multiple gearpump has a grade variable system
CN102141040A (en) Multi-gear pump stepped variable system
JP2013159934A (en) Sol manufacturing apparatus