器280 (例如壓力傳感器)測量流體管812中的壓力并且將測量的特征傳送給控制系統(tǒng)200、300、700的控制器組件，該組件將測量的特征和一個或多個預(yù)定條件進(jìn)行對比。計算機(jī)系統(tǒng)150使用本文所述的控制系統(tǒng)200、300、700使遠(yuǎn)程監(jiān)測、控制和操作安全閥120成為可能。
[0086]在一個實施例中，可以提供一個或多個流體管812用于流體管811、831、832、833、834 (包括匯流管和/或井口 )和流體供應(yīng)裝置810或其他流體容器之間的流體連通。在一個實施例中，一個或多個安全閥120和/或控制系統(tǒng)200、300、700可以提供與流體管811、831、832、833、834(包括匯流管和/或井口)中一個或多個的連接。在一個實施例中，可以提供一個或多個傳感器280以測量流體管811、831、832、833、834(包括匯流管和/或井口)中一個或多個的物理性質(zhì)(例如，壓力、溫度、流率、流量等)。
[0087]操作中，可以泵820被致動而把流體從流體供應(yīng)裝置810經(jīng)過流體管811泵送到匯流管810。可以使用由控制系統(tǒng)200、300、700引導(dǎo)的工作流體致動安全閥進(jìn)入關(guān)閉位置以防止或基本限制流體流經(jīng)流體管812。因此，可以把加壓流體從匯流管810引導(dǎo)經(jīng)過流體管831、832、833、834至井口 840、841、842、843進(jìn)行壓裂操作，例如在井層860中。可以使用計算機(jī)系統(tǒng)150遠(yuǎn)程連續(xù)監(jiān)控安全閥120。傳感器280還可以連續(xù)監(jiān)控和測量流體管811中的物理性質(zhì)(例如流體壓力)并且將測量的物理性質(zhì)傳送給控制系統(tǒng)200、300、700以用于與一個或多個預(yù)定條件進(jìn)行比較。假如流體管811中的壓力超過預(yù)定條件(被編程到控制系統(tǒng)的控制器組件中)，則控制系統(tǒng)可操作從將安全閥120保持在關(guān)閉位置的狀態(tài)釋放工作流體，并且安全閥120可操作以自動移動進(jìn)入開啟位置(例如通過彈簧418或其他偏置元件)以減小流體管811中的壓力并且將加壓流體通過流體管812而傾瀉到流體供應(yīng)裝置810或其他容器。因此，井控制系統(tǒng)800可操作以防止會導(dǎo)致故障的流體管811、831、832、833、834(包括匯流管和/或井口 )的過高壓力或其他條件。
[0088]在移除任何對流動到井口的限制而所需的任何補(bǔ)救操作之后，控制系統(tǒng)200、300、700可操作以致動安全閥120進(jìn)入關(guān)閉位置以繼續(xù)一個或多個井口操作。井控制系統(tǒng)800的優(yōu)點包括快速、有效和反復(fù)減小高流體體積、流動和壓力以防止井口系統(tǒng)的故障的能力。額外優(yōu)點包括遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制系統(tǒng)800的能力。
[0089]在一個實施例中，可以將控制系統(tǒng)200、300、700構(gòu)造為在特定條件下(例如設(shè)定壓力)致動安全閥120，該壓力低于流體管、匯流管和/或井口中的一個或多個的額定工作壓力。假如流體管內(nèi)壓力達(dá)到或超過預(yù)定壓力(由傳感器280測量)，則控制系統(tǒng)200、300、700將致動安全閥120進(jìn)入開啟位置以解除過高流體壓力。在一個實施例中，可以將控制系統(tǒng)200、300、700構(gòu)造為具有預(yù)定條件(例如重置壓力)。例如，假如由于故障對安全閥120進(jìn)行致動，控制系統(tǒng)200、300、700可以防止安全閥120的操作返回關(guān)閉位置直到傳感器280測量到流體管內(nèi)預(yù)設(shè)重置壓力。
[0090]在一個實施例中，可以將控制系統(tǒng)200、300、700構(gòu)造為在預(yù)計到故障時對安全閥120進(jìn)行致動。例如，控制系統(tǒng)200、300、700可以包括用于產(chǎn)生對應(yīng)于流體流量、流速、壓力等的波信號的電子波發(fā)生器，該發(fā)生器由控制器組件監(jiān)控任何變化或波動，以表明井控制系統(tǒng)800內(nèi)一個或多個點的故障。假如表示有故障，則控制系統(tǒng)200、300、700可操作安全閥120以使其進(jìn)入開啟位置。
[0091]在一個實施例中，控制系統(tǒng)200、300、700可以監(jiān)控、追蹤并且記錄安全閥120的操作和/或傳感器280的測量。在一個實施例中，可以將控制系統(tǒng)200、300、700構(gòu)造為具有用于安全閥120的獨立、手動或直接操作的一個或多個機(jī)械和/或電子超馳控制裝置。在一個實施例中，可以將傳感器280連接到安全閥120以監(jiān)控閥致動器內(nèi)的工作壓力，這將幫助確定閥的壽命、致動所需的力和是否需要維修。
[0092]在一個實施例中，可以將控制系統(tǒng)200、300、700構(gòu)造為觸發(fā)或致動一個或多個警報或警告(聽覺/視覺)以指示潛在或?qū)嶋H故障；已經(jīng)致動安全閥120 ;和/或已經(jīng)檢測到一個或多個其他條件，例如H2S (或其他有害氣體)、火和/或?qū)刂葡到y(tǒng)的損害。在一個實施例中，可以經(jīng)過計算機(jī)系統(tǒng)150傳送警報或警告。在一個實施例中，可以將控制系統(tǒng)200、300,700構(gòu)造為假如已經(jīng)致動安全閥120則防止遠(yuǎn)程操作，并且可以要求手動重新設(shè)置系統(tǒng)。
[0093]在一個實施例中，控制系統(tǒng)200、300、700可以包括用于追蹤控制系統(tǒng)和安全閥的位置的地理定位系統(tǒng)，使用計算機(jī)系統(tǒng)100顯示、監(jiān)控以及追蹤該位置。在一個實施例中，控制系統(tǒng)200、300、700可以儲存與具體井口操作有關(guān)的信息，包括維修和操作歷史、員工接觸信息和/或安全閥的狀態(tài)。在一個實施例中，可以將控制系統(tǒng)200、300、700構(gòu)造為在預(yù)定時間范圍內(nèi)開啟和/或關(guān)閉安全閥120。在一個實施例中，可以將控制系統(tǒng)200、300、700構(gòu)造為以一個或多個預(yù)定時間間隔致動安全閥120。
[0094]圖15示出了根據(jù)一個實施例的井控制系統(tǒng)800。井控制系統(tǒng)800包括閘門閥402和閥控制器401，它們的操作在上文已針對至少圖4-12描述。導(dǎo)閥870 (或其他功能類似類型的機(jī)械、電子和/或液壓傳感器)可以連接到閥致動器401，并且可操作來控制經(jīng)過流體管872在閥致動器401和流體容器875之間的流體連通?？梢蕴峁┍?76將來自容器875的致動器流體泵送到閥致動器401以致動閥402進(jìn)入關(guān)閉位置。
[0095]一旦對導(dǎo)閥870進(jìn)行致動，致動器流體可以從閥致動器401釋放返回容器875，使得閥402可以自動地偏置進(jìn)入開啟位置。可以通過流體壓力經(jīng)與流體管811連通的流體管871而致動導(dǎo)閥870。假如被引導(dǎo)至井口 840-843的流體壓力超過預(yù)定量，則流體壓力致動導(dǎo)閥870 (經(jīng)過流體管871)以將來自閥致動器401的致動器流體釋放到容器875 (經(jīng)過流體管872)，從而自動地將閥402偏置到故障安全開啟位置以釋放過多流體壓力返回如上所述的流體供應(yīng)裝置810 (經(jīng)過流體管812)。
[0096]在一個實施例中，導(dǎo)閥870在未被致動位置或第一位置時可以作為止回閥或單向閥操作，以在防止致動器流體流出閥致動器401的同時，允許致動器流體被泵送進(jìn)入閥致動器401。當(dāng)導(dǎo)閥870在被致動位置或第二位置時，致動器流體可以流出閥致動器401到容器875。導(dǎo)閥870可以監(jiān)控并連通流動管811和830-834中任何一個內(nèi)的流體壓力。在一個實施例中，可以通過作用在如上所述操作元件412上的偏置元件418迫使致動器流體進(jìn)入容器875。
[0097]盡管上述是針對本發(fā)明的實施例，但是可以不脫離本發(fā)明基本范圍而得出本發(fā)明的其他和更多實施例，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求確定。
【主權(quán)項】
1.一種用于控制被連接到井場處的流動管的安全閥的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括: 控制器組件，所述控制器組件構(gòu)造為接收來自被連接到所述流動管的傳感器的信號，其中所述信號對應(yīng)于測量的物理性質(zhì)； 閥組件，所述閥組件與所述控制器組件連通；以及 流體驅(qū)動組件，所述流體驅(qū)動組件與所述控制器組件連通，其中，所述控制器組件能夠操作以對所述流體驅(qū)動組件進(jìn)行致動而向所述安全閥供應(yīng)流體以將所述安全閥致動到第一位置，以及其中，所述控制器組件能夠操作以對所述閥組件進(jìn)行致動而將所述安全閥致動到第二位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于支撐所述控制器組件、所述閥組件和所述流體驅(qū)動組件的外殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，從布置于所述外殼外面的容器供應(yīng)流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述流體驅(qū)動組件是壓縮機(jī)，并且流體是氣動流體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述流體驅(qū)動組件是泵，并且所述流體是液壓流
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于向所述控制器組件、所述閥組件和所述流體驅(qū)動組件供電的電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一位置是關(guān)閉位置并且所述第二位置是開啟位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于支撐所述流體驅(qū)動組件的外殼和被連接到所述外殼的過濾器，所述過濾器對通過所述流體驅(qū)動組件進(jìn)入所述外殼的流體進(jìn)行過濾。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述流體是環(huán)境空氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器組件能夠操作以將與所述測量的物理性質(zhì)對應(yīng)的信號傳送到遠(yuǎn)程計算機(jī)系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器組件是可編程邏輯控制器，以及其中所述閥組件能夠操作以從所述安全閥釋放或返回流體，以將所述安全閥致動到所述第二位置。
12.—種用于控制被連接到井場處的流動管的安全閥的方法，所述方法包括: 提供具有外殼、控制器組件、流體驅(qū)動組件和閥組件的控制系統(tǒng)； 使用所述流體驅(qū)動組件向所述安全閥供應(yīng)流體以將所述安全閥致動到第一位置； 使用所述控制器組件監(jiān)控所述流動管中的物理性質(zhì)；以及 基于對監(jiān)控的物理性質(zhì)和預(yù)定條件的比較，使用所述控制器組件對所述閥組件進(jìn)行致動，以將所述安全閥致動到第二位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述流體是布置在所述外殼外部的氣動流體，所述方法還包括當(dāng)所述氣動流體通過所述流體驅(qū)動組件而進(jìn)入所述外殼時過濾所述氣動流體。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述流體是布置在所述外殼內(nèi)的容器中的氣動流體，所述容器與所述流體驅(qū)動組件流體連通。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括使用傳感器測量所述物理性質(zhì)，所述傳感器被構(gòu)造為將與測量的物理性質(zhì)對應(yīng)的信號傳送給所述控制器組件。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一位置是關(guān)閉位置并且所述第二位置是開啟位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述流體是氣動流體，以及其中，所述流體驅(qū)動組件是壓縮機(jī)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述流體是液壓流體，以及其中所述流體驅(qū)動組件是泵。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括將來自所述控制器組件的信號傳送給遠(yuǎn)程計算機(jī)系統(tǒng)，其中，所述信號對應(yīng)于所述安全閥的操作特性。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括通過將來自遠(yuǎn)程計算機(jī)系統(tǒng)的信號傳送給所述控制器組件而對所述安全閥進(jìn)行致動。
21.一種用于控制經(jīng)過井場處的流動管的流體流動的方法，所述方法包括: 提供具有安全閥、閥致動器和傳感器的控制系統(tǒng)； 通過將致動器流體供應(yīng)到所述閥致動器而將所述安全閥致動到關(guān)閉位置； 在保持所述安全閥在所述關(guān)閉位置的同時使用所述傳感器監(jiān)控所述流動管內(nèi)的流體壓力； 使用所述流動管內(nèi)的流體壓力對所述傳感器進(jìn)行致動，從而從所述閥致動器釋放所述致動器流體并且將所述安全閥移動到開啟位置以減小所述流動管內(nèi)的流體壓力。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種安全閥控制系統(tǒng)，其包括可以包括遠(yuǎn)程操作的控制組件、第一傳感器、閥組件和與控制組件連通的壓縮機(jī)組件。響應(yīng)于從第一傳感器接收的一個或多個信號，控制組件可操作以對泵和閥組件進(jìn)行致動來提供流體，以致動安全閥進(jìn)入開啟和關(guān)閉位置。操作方法可以包括在檢測控制系統(tǒng)物理性質(zhì)的同時，將安全閥保持在開啟或關(guān)閉位置；將對應(yīng)于被檢測物理性質(zhì)的信號傳送給控制系統(tǒng)；以及響應(yīng)于被檢測物理性質(zhì)和預(yù)設(shè)條件的對比而自動關(guān)閉或打開安全閥。
【IPC分類】E21B34-14, E21B43-12, E21B34-16
【公開號】CN104541019
【申請?zhí)枴緾N201380038937
【發(fā)明人】大衛(wèi)·林博羅珀洛斯, 本杰明·R·馬修斯
【申請人】賽科能源設(shè)備有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2013年5月21日
【公告號】CA2874435A1, US20120227983, WO2013177212A1