[發(fā)明專(zhuān)利]壓裂系統(tǒng)、壓裂系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110361078.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112943203A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉凱深;李先策;崔樹(shù)幀;毛竹青;劉偉韋;李亮;張鵬遠(yuǎn);趙大偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 煙臺(tái)杰瑞石油裝備技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B43/26
• 分類(lèi)號(hào): E21B43/26;E21B43/267
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 蘇娟;馬青巒

本申請(qǐng)涉及壓裂系統(tǒng)、壓裂系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和控制井場(chǎng)作業(yè)中的壓裂系統(tǒng)的方法，其中，控制系統(tǒng)包括：壓裂控制裝置，其中，所述壓裂控制裝置能夠獲取壓裂設(shè)備的目標(biāo)壓裂壓力，并且以所述目標(biāo)壓裂壓力為控制目標(biāo)，對(duì)所述壓裂設(shè)備進(jìn)行閉環(huán)控制，并且為所述混砂設(shè)備設(shè)定目標(biāo)混砂壓力；混砂控制裝置，其中，所述混砂控制裝置以所述目標(biāo)混砂壓力為控制目標(biāo)，對(duì)所述混砂設(shè)備進(jìn)行閉環(huán)控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及鉆井油田等井場(chǎng)作業(yè)領(lǐng)域的控制系統(tǒng)，具體而言，本申請(qǐng)涉及壓裂系統(tǒng)的控制裝置以及控制井場(chǎng)作業(yè)中的壓裂系統(tǒng)的方法。

背景技術(shù)

在鉆井油田等井場(chǎng)工作中，常常需要用到壓裂系統(tǒng)來(lái)使得油氣層形成裂縫。壓裂系統(tǒng)一般包括用來(lái)向井內(nèi)泵入高壓流體的壓裂設(shè)備，用來(lái)將支撐劑和壓裂液混合并向壓裂設(shè)備供液的混砂設(shè)備等。在傳統(tǒng)模式下，壓裂系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備的控制由人工手動(dòng)進(jìn)行并且各個(gè)設(shè)備獨(dú)立地進(jìn)行控制，而難以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)壓裂系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制管理。

目前主流的壓裂系統(tǒng)控制軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制功能，但無(wú)法對(duì)上下游之間的設(shè)備進(jìn)行智能協(xié)調(diào)控制，也不具備對(duì)壓裂設(shè)備或者壓裂機(jī)構(gòu)進(jìn)行智能排量和壓力控制的功能。同時(shí)，目前的壓裂系統(tǒng)控制軟件也沒(méi)有關(guān)注到對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行智能自診斷以及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和維護(hù)這一方面。

申請(qǐng)內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的在于，實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)所使用的壓裂系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制，提高井場(chǎng)的工作效率并且保證了壓裂系統(tǒng)的使用安全性，至少能夠解決以上部分技術(shù)問(wèn)題。

根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，提供了一種控制系統(tǒng)，用于控制井場(chǎng)作業(yè)的壓裂系統(tǒng)，其中，所述壓裂系統(tǒng)包括用于壓裂油氣層的壓裂設(shè)備和用于給壓裂液添加混合劑的并且供應(yīng)給壓裂設(shè)備的混砂設(shè)備，所述控制系統(tǒng)針對(duì)井口的目標(biāo)壓力來(lái)對(duì)所述壓裂設(shè)備和所述混砂設(shè)備進(jìn)行控制，其中，所述控制系統(tǒng)包括：

壓裂控制裝置，其中，所述壓裂控制裝置能夠獲取壓裂設(shè)備的目標(biāo)壓裂壓力，并且以所述目標(biāo)壓裂壓力為控制目標(biāo)，對(duì)所述壓裂設(shè)備進(jìn)行閉環(huán)控制，并且為所述混砂設(shè)備設(shè)定目標(biāo)混砂壓力；以及

混砂控制裝置，其中，所述混砂控制裝置以所述目標(biāo)混砂壓力為控制目標(biāo)，對(duì)所述混砂設(shè)備進(jìn)行閉環(huán)控制。

可選地，在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述壓裂系統(tǒng)還包括制備壓裂液并且供應(yīng)給所述混砂設(shè)備的混配設(shè)備，所述控制系統(tǒng)還包括混配控制裝置，其中，所述混砂控制裝置為所述混配設(shè)備設(shè)定目標(biāo)混配排出量，所述混配控制裝置以所述目標(biāo)混配排出量為控制目標(biāo)，對(duì)所述混配設(shè)備進(jìn)行閉環(huán)控制并且為壓裂系統(tǒng)設(shè)定期望原料供應(yīng)量。

可選地，在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制如下地進(jìn)行：

所述壓裂控制裝置獲取所述目標(biāo)壓裂壓力與所述壓裂設(shè)備的當(dāng)前壓裂壓力之間的壓裂壓力偏差；

基于所述壓裂壓力偏差獲取所述壓裂設(shè)備的壓裂壓力增量；

疊加所述目標(biāo)壓裂壓力與所述壓裂壓力增量，并且為所述混砂設(shè)備設(shè)定目標(biāo)混砂壓力；

所述混砂控制裝置針對(duì)所述目標(biāo)混砂壓力，獲取所述混砂設(shè)備的目標(biāo)混砂輸入量；

獲取所述目標(biāo)混砂壓力與所述混砂設(shè)備的當(dāng)前混砂壓力之間的混砂壓力偏差；

基于所述混砂壓力偏差獲取所述混砂設(shè)備的混砂輸入量增量；

疊加所述目標(biāo)混砂輸入量與所述混砂輸入量增量，并且為所述混配設(shè)備設(shè)定目標(biāo)混配排出量；以及

所述混配設(shè)備針對(duì)所述目標(biāo)混配排出量，獲取所述混配設(shè)備的目標(biāo)混配輸入量；

獲取所述目標(biāo)混配排出量與所述混配設(shè)備的當(dāng)前混配排出量之間的混配量偏差；

基于所述混配量偏差獲取所述混配設(shè)備的混配輸入量增量；