优化液压压裂系统的操作技术方案

一种方法可包括接收与液压压裂系统的操作或配置有关的信息。所述液压压裂系统可包括一个或多个压裂钻机、一个或多个混合设备、以及电连接到所述一个或多个压裂钻机的第一子集的一个或多个电源、或流体连接到所述一个或多个压裂钻机的第二子集的一个或多个燃料源。所述液压压裂系统还可以包括一个或多个投射阀、一个或多个拉链阀、一个或多个井口阀和一个或多个井口。所述方法还可以包括使用粒子群算法来优化所述液压压裂系统的一个或多个子系统的操作。所述方法还可以包括基于优化所述操作向所述一个或多个子系统输出一个或多个控制信号。控制信号。控制信号。

【技术实现步骤摘要】
优化液压压裂系统的操作


[0001]本公开大体上涉及一种液压压裂系统，并且更具体地涉及优化液压压裂系统的操作。

技术介绍

[0002]液压压裂是用来从岩石提取石油和天然气的手段，通常用于补充水平钻探操作。特别地，高压流体用于压裂岩石，促进石油和天然气流过岩石以增加可取得的石油或天然气的量。用于注入高压流体或压裂流体的液压压裂钻机包括发动机、传动装置、驱动轴和泵，以及其他部件。
[0003]液压压裂可以涉及使用液压压裂系统，所述液压压裂系统包括多个液压压裂钻机，多个液压压裂钻机在相同或不同的压力下操作以实现流体的流量(例如，以桶/分钟测量)。然而，液压压裂钻机的操作未考虑其他考虑因素，例如由液压压裂钻机产生的总排放或液压压裂钻机的燃料消耗成本。例如，这些钻机排放通常由颗粒和气体化合物组成的空气污染物的复杂混合物，包括氮氧化物(通常称为“NOx”)和二氧化碳(通常称为“CO
2”)或二氧化碳当量(CO
2e
)等等。由于对环境的意识增强，废气排放标准已变得更加严格，并且取决于例如液压压裂钻机操作的位置或用于为液压压裂钻机供电的燃料类型，可以调节由液压压裂钻机排放到大气中的颗粒和气体的量。此外，基于液压压裂钻机的排放量，来自液压压裂钻机的排放可能由监管机构征收相关费用。除了排放之外，燃料消耗、维护等还可具有取决于液压压裂钻机的位置、液压压裂钻机的效率等的可变成本。
[0004]2021年6月15日发布的第11,035,207号美国专利(
“’
207号专利”)描述了为监控和控制混合式压裂机群而提供的数据箱(data van)。具体地，
’
207专利描述了控制器确定连接到数据箱的部件的类型(柴油动力或电动)，并且在由控制器确定连接的部件的类型时在柴油动力部件和电动部件之间切换。然而，
’
207参考没有优化液压压裂系统，例如没有对燃料消耗、排放、维护等进行优化。
[0005]本公开可解决上述问题中的一个或多个和/或本领域中的其他问题。然而，本公开的范围由所附权利要求限定，而不是由解决任何特定问题的能力限定。

技术实现思路

[0006]在一个方面，液压压裂系统可包括一个或多个压裂钻机、流体连接到所述一个或多个压裂钻机的入口的一个或多个混合设备、以及电连接到所述一个或多个压裂钻机的第一子集的一个或多个电源、或流体连接到所述一个或多个压裂钻机的第二子集的一个或多个燃料源。所述液压压裂系统可包括流体连接到所述一个或多个压裂钻机的出口的一个或多个投射阀(missile valve)、流体连接到所述一个或多个投射阀的出口的一个或多个拉链阀、流体连接到所述一个或多个拉链阀的出口的一个或多个井口阀、以及流体连接到所述一个或多个井口阀的出口的一个或多个井口。所述液压压裂系统还可包括控制器，所述控制器被配置成接收针对所述液压压裂系统的一个或多个子系统的操作相关信息。所述控
制器还可以被配置成使用粒子群算法优化所述液压压裂系统的所述一个或多个子系统的操作。所述控制器还可以被配置成基于优化所述操作向所述一个或多个子系统输出一个或多个控制信号。
[0007]在另一方面，一种方法可包括接收与液压压裂系统的操作或配置有关的信息，所述液压压裂系统可包括一个或多个压裂钻机、流体连接到所述一个或多个压裂钻机的入口的一个或多个混合设备、以及电连接到所述一个或多个压裂钻机的第一子集的一个或多个电源、或流体连接到所述一个或多个压裂钻机的第二子集的一个或多个燃料源。所述液压压裂系统还可包括流体连接到所述一个或多个压裂钻机的出口的一个或多个投射阀、流体连接到所述一个或多个投射阀的出口的一个或多个拉链阀、流体连接到所述一个或多个拉链阀的出口的一个或多个井口阀、以及流体连接到所述一个或多个井口阀的出口的一个或多个井口。所述方法还可以包括使用粒子群算法来优化所述液压压裂系统的一个或多个子系统的操作。所述方法还可以包括基于优化所述操作向所述一个或多个子系统输出一个或多个控制信号。
[0008]用于液压压裂现场的控制器可以被配置成接收与在所述液压压裂现场处的液压压裂系统的操作或配置有关的信息。所述液压压裂系统可包括一个或多个压裂钻机、流体连接到所述一个或多个压裂钻机的入口的一个或多个混合设备、以及电连接到所述一个或多个压裂钻机的第一子集的一个或多个电源、或流体连接到所述一个或多个压裂钻机的第二子集的一个或多个燃料源。所述液压压裂系统还可包括流体连接到所述一个或多个压裂钻机的出口的一个或多个投射阀、流体连接到所述一个或多个投射阀的出口的一个或多个拉链阀、流体连接到所述一个或多个拉链阀的出口的一个或多个井口阀、以及流体连接到所述一个或多个井口阀的出口的一个或多个井口。所述控制器还可以被配置成使用粒子群算法优化所述液压压裂系统的一个或多个子系统的操作。所述控制器还可以被配置成基于优化所述操作向所述一个或多个子系统输出一个或多个控制信号。
[0009]从以下描述和附图，本公开的其他特征和方面将变得显而易见。
附图说明
[0010]并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了各种示例性实施例，并与描述一起用于解释公开的实施例的原理。
[0011]图1是根据本公开的数个方面的包括多个压裂钻机、能量源和燃料类型的示例性液压压裂系统的示意图。
[0012]图2是根据本公开的数个方面的图1的液压压裂系统的数据监测系统和相关联的控制器的示意图。
[0013]图3是示出根据本公开的数个方面的示例性优化程序的图。
[0014]图4是示出根据本公开的数个方面的示例性控制逻辑程序的图。
[0015]图5示出了描绘根据本公开的数个方面的用于优化液压压裂系统的操作的示例性方法的流程图。
具体实施方式
[0016]前面的一般描述和下面的详细描述都仅是示例性和说明性的，并且不限制所要求
保护的特征。如本文所用的，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“具有(has)”、“具有(having)”、“包括(include)”、“包括(including)”或其其他变型旨在涵盖非排他性包含，使得包括元素列表的过程、方法、制品或设备不仅仅包括那些元素，而且可包括未明确列出或此类过程、方法、制品或设备固有的其他元素。在本公开中，除非另有说明，相对术语，例如，如，“约”、“基本上”和“大约”用于指示所述值的
±
10％的可能变化。
[0017]图1示出了根据本公开的数个方面的示例性液压压裂系统2。特别地，图1描绘了根据钻井/开采过程的油井增产阶段(例如，液压压裂阶段)的示例性现场布局，例如在已经在该现场钻出油井并且移除用于钻井的设备之后。液压压裂系统2可包括流体储罐4、沙子储罐6和用于制备压裂流体的混合设备8。可以例如包括水、沙子和一种或多种化学物质的压裂流体可以通过一个或多个低压流体管路34以压力注入到一个或多个压裂钻机10(图1示出了十个压裂钻机10和两种类型的压裂钻机——四个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液压压裂系统，包括：一个或多个压裂钻机；流体连接到所述一个或多个压裂钻机的入口的一个或多个混合设备；电连接到所述一个或多个压裂钻机的第一子集的一个或多个电源，或流体连接到所述一个或多个压裂钻机的第二子集的一个或多个燃料源；流体连接到所述一个或多个压裂钻机的出口的一个或多个投射阀；流体连接到所述一个或多个投射阀的出口的一个或多个拉链阀；流体连接到所述一个或多个拉链阀的出口的一个或多个井口阀；流体连接到所述一个或多个井口阀的出口的一个或多个井口；以及控制器，其中所述控制器被配置成：接收针对所述液压压裂系统的一个或多个子系统的操作相关信息，使用粒子群算法优化所述液压压裂系统的所述一个或多个子系统的操作，以及基于优化所述操作向所述一个或多个子系统输出一个或多个控制信号。2.根据权利要求1所述的液压压裂系统，其中所述一个或多个子系统包括所述一个或多个电源、所述一个或多个燃料源和所述一个或多个压裂钻机。3.根据权利要求1所述的液压压裂系统，其中所述一个或多个电源包括以下中的至少一个：一个或多个公用电网，一个或多个涡轮发电机，一个或多个往复发动机发电机，一个或多个氢燃料电池，或一个或多个能量储存系统。4.根据权利要求1所述的液压压裂系统，其中所述一个或多个压裂钻机的所述第一子集包括具有一个或多个电动力系统配置的一个或多个电压裂钻机。5.根据权利要求1所述的液压压裂系统，其中所述控制器还被配置成以一个或多个操作模式操作，其中所述一个或多个操作模式包括以下中的至少一个：手动模式，半封闭模式，封闭模式，自主模式，或多现场模式。6.根据权利要求1所述的液压压裂系统，其中所述控制器在控制所述一个或多个子系统时...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：