用于带有一体化的液压能量转移系统的共用管汇的系统和方法与流程

文档序号:13426357
用于带有一体化的液压能量转移系统的共用管汇的系统和方法与流程
用于带有一体化的液压能量转移系统的共用管汇的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求提交于2014年12月5日的名称为“SYSTEMSANDMETHODSFORACOMMONMANIFOLDWITHINTEGRATEDHY-DRAULICENERGYTRANSFERSYSTEMS(用于带有一体化的液压能量转移系统的共用管汇的系统和方法)”的美国临时申请第62/088,435号的优先权和权益,该申请的公开内容以引用方式全文并入本文中以用于各种目的。

背景技术:
本节旨在向读者介绍可能与在下文中描述和/或要求保护的本发明的各个方面有关的技术的各个方面。本论述被认为有助于向读者提供背景技术信息,以有利于更好地理解本发明的各个方面。因此,应当理解,这些陈述是要基于此而不是作为对现有技术的认可来阅读。本文所公开的主题涉及液力压裂系统,并且更具体地涉及包括带有液压能量转移系统的管汇发散状物(missile)的液力压裂系统。在油气行业中的完井操作常常涉及液力压裂(常称为水力压裂或压裂)以增加岩层中的油气的释放。液力压裂涉及将包含水、化学物质和支撑剂(例如,砂、陶瓷)的组合的流体(例如,压裂流体)在高压下泵入井中。流体的高压增加了通过岩层的裂缝尺寸和裂缝扩展,从而释放更多油气,同时支撑剂在流体被减压时防止裂缝闭合。在压裂过程中使用多种装备。例如,压裂操作可以使用联接到多个高压泵的共用管汇(常被称为发散状物、发散状物拖车或管汇拖车)。共用管汇可以接纳来自压裂流体混合器的低压压裂流体,并且可以将低压压裂流体导引至高压泵,从而可以增加压裂流体的压力。遗憾的是,压裂流体中的支撑剂可能增加对高压泵的磨损和维护。附图说明当参考附图阅读下面的具体描述时,本发明的各种特征、方面和优点将变得更好理解,在所有图中相同的标记代表相同的部件,在附图中:图1是带有共用管汇的液力压裂系统的示意图,共用管汇包括一个或多个液压能量转移系统;图2是图1的液压能量转移系统的实施例的分解立体图,该系统示出为旋转式等压压力交换器(IPX)系统;图3是处于第一操作位置的旋转式IPX的实施例的分解立体图;图4是处于第二操作位置的旋转式IPX的实施例的分解立体图;图5是处于第三操作位置的旋转式IPX的实施例的分解立体图;图6是处于第四操作位置的旋转式IPX的实施例的分解立体图;图7是图1的液力压裂系统的示意图,该系统包括共用管汇和一体化在共用管汇内的一个或多个图2中的旋转式IPX;图8是图7的液力压裂系统的示意图,该系统包括一个或多个补充高压泵;图9是图7的液力压裂系统的示意图,该系统包括共用管汇外部的补充流量控制阀;以及图10是图7的液力压裂系统的流动模拟的示意图。具体实施方式下面将描述本发明的一个或多个特定实施例。所描述的这些实施例仅作为本发明的示例。另外,为了提供这些示例性实施例的简要说明,可能无法在本说明书中描述实际实施方案的所有特征。应当理解,如在任意工程或设计项目中那样的,在对任何这种实际实施方案的开发中,大量的针对实施方案的决定都应为实现开发者的具体目标而作出,这些目标诸如是遵守在各个实施方案中均不同的与系统相关和与商业有关的限制。此外,应当理解,这样的开发努力可能是复杂且耗时的,但对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说,这些都是设计、制作和制造中所从事的日常事务。如上文所指出的,液力压裂系统总体上包括联接到多个高压泵的共用管汇(常被称为发散状物、发散状物拖车或管汇拖车),多个高压泵将压裂流体加压。特别地,共用管汇可以接纳来自压裂流体混合器的低压压裂流体,并且可以将低压压裂流体导引至高压泵,高压泵可以增加压裂流体的压力。遗憾的是,压裂流体中的支撑剂可能增加对高压泵的磨损和维护。如下文详细讨论的,本文所公开的实施例大体上涉及包括共用管汇的液力压裂系统,共用管汇将一个或多个液压能量转移系统一体化到液力压裂系统中。液压能量转移系统在第一流体(例如,压力交换流体,诸如不含支撑剂或基本上不含支撑剂的流体)与第二流体(例如,含支撑剂流体,诸如压裂流体)之间转移功和/或压力。以这种方式,液力压裂系统可以将含支撑剂流体在高压下泵送到井中,同时防止或限制对高压泵的磨损。另外,如下文将更详细描述的,共用管汇可以将所述一个或多个液压能量转移系统一体化在共用管汇的低压管道和高压管道内。这样,所述一个或多个液压能量转移系统可以不直接联接到任何低压或高压泵。如下文将更详细描述的,这可能是所期望的,因为它使得共用管汇能够在所述一个或多个液压能量转移系统之间分配流量,而不考虑管道尺寸和重量约束。另外,这可以使得共用管汇能够在所述一个或多个液压能量转移系统之间最小化压力损失、平衡流量并补偿泄漏流量,并且调整添加到流体(例如,清洁流体、非腐蚀性流体、水等)的支撑剂和化学品的可变体积。此外,这可以使得共用管汇能够使各个液压能量转移系统联机(上线)或脱机(下线)而不中断压裂过程,和/或将液力压裂系统切换至传统操作(例如,不使用液压能量转移系统)。在前述的基础上,图1是带有共用管汇11(例如,管汇、发散状物、发散状物拖车、管汇拖车)的液力压裂系统10的实施例的示意图,共用管汇11将一个或多个液压能量转移系统12(例如,流体处理系统、液压保护系统、液压缓冲系统或液压隔离系统)并入液力压裂系统10中。如下文将更详细描述的,共用管汇11包括多个管、阀、传感器和控制仪器,并且共用管汇11被构造成将液力压裂系统10的低压和高压管道连接到所述一个或多个液压能量转移系统12。此外,共用管汇11被构造成最小化压力损失、平衡流速并补偿所述一个或多个液压能量转移系统12的泄漏流量,并且调整以适应支撑剂和化学品的可变体积。液力压裂系统10使得完井操作能够增加岩层中油气的释放。具体而言,液力压裂系统10将包含水、化学品和支撑剂(例如,砂、陶瓷等)的组合的含支撑剂流体(例如,压裂流体)在高压下泵入井14中。含支撑剂流体的高压增加了穿过岩层的裂缝16的尺寸和扩展,从而释放了更多的油气,同时支撑剂防止裂缝16在含支撑剂流体减压后闭合。如图所示,液力压裂系统10可包括联接到共用管汇11和一个或多个液压能量转移系统12的一个或多个第一流体泵18和一个或多个第二流体泵20。例如,所述一个或多个液压能量转移系统12可包括液压涡轮增压器、旋转式等压压力交换器(IPX)、往复式IPX、或它们的任何组合。在操作中,液压能量转移系统12转移压力且在由第一流体泵18泵送的第一流体(例如,不含支撑剂流体)与由第二流体泵20泵送的第二流体(例如,含支撑剂流体或压裂流体)之间没有任何显著的混合。以这种方式,液压能量转移系统12阻止或限制对第一流体泵18(例如,高压泵)的磨损,同时使得液力压裂系统10能够将高压压裂流体泵入井14中以释放油气。如上文所指出的,所述一个或多个液压能量转移系统12可以是压力交换器(例如,旋转式等压压力交换器(IPX))。然而,应当理解,在其他实施例中,所述一个或多个液压能量转移系统可以是液压涡轮增压器、往复式IPX、或它们的任何组合。如本文所用,等压压力交换器(IPX)可以大体上被限定为在不使用离心技术的情况下以超过大约50%、60%、70%、80%、90%或以上的效率在高压进入流和低压进入流之间转移流体压力的设备。在此上下文中,高压是指大于所述低压的压力。IPX的低压进入流可以被加压并且在高压下(例如,在大于低压进入流的压力的压力下)离开IPX,并且高压进入流可以被减压并且在低压下(例如,在小于高压进入流的压力的压力下)离开IPX。另外,IPX可以用高压流体操作,该高压流体直接施加力以将低压流体加压,并且在各流体之间具有或不具有流体分离器。可以用于IPX的流体分离器的示例包括但不限于活塞、囊体、隔膜等。在某些实施例中,等压压力交换器可以是旋转设备。如下文结合图2-6详细描述的,诸如由加利福尼亚州圣莱安德罗的能量回收股份有限公司制造的那些旋转式等压压力交换器(IPX)可能不具有任何单独的阀,这是因为在设备内部通过转子相对于端盖的相对运动而实现了有效的阀动作。旋转式IPX可以设计成用内部活塞操作以隔离流体并在进入流体流相对较少混合的情况下转移压力。往复式IPX可包括活塞,该活塞在气缸中往复移动以在流体流之间转移压力。任何IPX或多个IPX都可以在所公开的实施例中使用,诸如但不限于旋转式IPX、往复式IPX、或它们的任何组合。图2是旋转式IPX30的实施例的分解图。在图示实施例中,旋转式IPX30可包括大体上圆柱形的主体部分40,主体部分40包括套管42和转子44。旋转式IPX30还可包括两个端部结构46和48,端部结构46和48分别包括管汇50和52。管汇50包括入口端口54和出口端口56,并且管汇52包括入口端口60和出口端口58。例如,入口端口54可以接纳高压的第一流体(例如,不含支撑剂流体),并且出口端口56可以用来将低压的第一流体导引远离旋转式IPX30。类似地,入口端口60可以接纳第二流体(例如,含支撑剂流体或压裂流体),并且出口端口58可以用来将高压的第二流体导引远离旋转式IPX30。端部结构46和48分别包括大致平坦的端板62和64(例如,端盖),端板62和64分别设置在管汇50和52内,并且适于与转子44流体密封接触。转子44可以是圆柱形的并且设置在套管42中,并且布置成围绕转子44的纵向轴线66旋转。转子44可具有多个通道68,通道68基本上纵向地延伸穿过转子44,且在每个端部处具有围绕纵向轴线66对称地布置的开口70和72。转子44的开口70和72布置成与端板62和64、以及入口孔口74和78及出口孔口76和80液压连通,使得在旋转期间它们将高压流体和低压流体交替地液压暴露于相应的管汇50和52。管汇50的入口端口54和出口端口56以及管汇52的入口端口60和出口端口58形成在一个端部元件46或48中用于高压流体的至少一对端口以及在相对的端部元件48或46中用于低压流体的至少一对端口。端板62和64以及入口孔口74和78及出口孔口76和80设计成具有呈圆弧或圆段形式的垂向流动截面。图3-6是旋转式IPX30的实施例的分解图,示出了当通道68旋转通过整个循环时转子44中的单个通道68的位置的顺序。应当指出,图3-6是示出一个通道68的旋转式IPX30的简化形式,并且通道68示出为具有圆形横截面形状。在其他实施例中,旋转式IPX30可包括具有不同横截面形状(例如,圆形、卵形、正方形、矩形、多边形等)的多个通道68(例如,2至100个)。因此,图3-6是用于图示目的的简化形式,并且旋转式IPX30的其他实施例可具有与图3-6中所示不同的构造。如下文详细描述的,通过使第一流体和第二流体能够在转子44内短暂地彼此接触,旋转式IPX30有利于在第一流体与第二流体(例如,不含支撑剂流体与载有支撑剂的流体)之间的液压交换。在某些实施例中,这种交换以导致第一流体和第二流体的极少混合的速度发生。在图3中,通道开口70处于第一位置。在第一位置,通道开口70与端板62中的孔口76且因此与管汇50液压连通,而相对的通道开口72与端板64中的孔口80并且通过延伸部与管汇52液压连通。如下文将论述的,转子44可以由箭头90指示的顺时针方向旋转。在操作中,低压第二流体92穿过端板64并进入通道68,在通道68中,低压第二流体92在动态交界面96处接触第一流体94。第二流体92接着将第一流体94驱动离开通道68、通过端板62并离开旋转式IPX30。然而,由于接触持续时间较短,在第一流体94与第二流体92之间存在最小量的混合。在图4中,通道68已顺时针旋转通过大约90度的弧度。在此位置,开口72不再与端板64的孔口78和80液压连通,并且通道68的开口70不再与端板62的孔口74和76液压连通。因此,低压第二流体92被暂时地包含在通道68内。在图5中,通道68已从图3中所示位置旋转通过大约180度的弧度。开口72此时与端板64中的孔口78液压连通,并且通道68的开口70此时与端板62的孔口74液压连通。在此位置,高压第一流体94进入低压第二流体94并对其加压,从而将第二流体94驱动离开通道68并通过孔口74,以在液力压裂系统10中使用。在图6中,通道68已从图3中所示位置旋转通过大约270度的弧度。在此位置,开口72不再与端板64的孔口78和80液压连通,并且开口70不再与端板62的孔口74和76液压连通。因此,高压第一流体94不再被加压并且被暂时地包含在通道68内,直到转子44旋转另一个90度,从而再次开始循环。图7是液力压裂系统10、共用管汇11(例如,中央管汇、发散状物、发散状物拖车或管汇拖车)和所述一个或多个液压能量转移系统12的实施例的示意图。在图示实施例中,所述一个或多个液压能量转移系统12可以是旋转式IPX30。尽管图示实施例描绘了两个旋转式IPX30,但应当指出,液力压裂系统10可包括任何合适数量的旋转式IPX30(例如,在1个至20个之间的任何数量或更多)。此外,应当指出,所述一个或多个旋转式IPX30可以单独地连接到共用管汇11,或者可以聚合成组以减少所需管道和阀部件的数量。如上文所指出的,共用管汇11连接低压管道和高压管道并且将所述一个或多个旋转式IPX30一体化到共用管汇11中。特别地,共用管汇11将所述一个或多个旋转式IPX30一体化在高压流体入口管汇100(以下称作高压入管汇)、低压流体入口管汇102(以下称作低压入管汇)、高压流体出口管汇104(以下称作高压出管汇)和低压流体出口管汇106(以下称作低压出管汇)内。这样,旋转式IPX30可以不直接联接到任何低压泵或高压泵。这可能是所期望的,因为它使得共用管汇11能够在所述一个或多个旋转式IPX30之间分配流量,而不考虑管道尺寸和重量约束,从而可以在各旋转式IPX30之间使压力损失最小化、平衡流速并补偿泄漏流量,并且调整以适应支撑剂和化学品的可变体积。另外,这可以允许共用管汇11使各个IPX30(以及高压泵)联机或脱机而不中断压裂过程,或者将液力压裂系统10切换至传统操作(例如,不使用IPX30)。此外,共用管汇11使得可变数量的高压泵能够用于液力压裂系统10,从而包括不同类型的高压泵送技术。高压入管汇100、低压入管汇102、高压出管汇104和低压出管汇106可包括多个管(例如,高压管道和/或低压管道)、多个阀(例如,流量控制阀、高压致动阀等)、多个传感器(例如,流量计、压力传感器、速度传感器、压力交换器转子速度传感器)、以及其他仪器和控制系统。例如,所述多个阀可以设置在管中和/或与管一体化设置。在一些实施例中,共用管汇11可以操作地联接到控制系统108,控制系统108包括一个或多个处理器110和一个或多个存储器单元112(例如,有形的、非暂时性存储器单元),用于控制液力压裂系统10的操作并实现本文所述技术。例如,每个旋转式IPX30可包括在旋转式IPX30的入口和出口处的在任何合适数量之间的阀(例如,1、2、3、4或更多个),并且处理器110可以被构造成控制各阀,以独立地控制各个旋转式IPX30的操作(例如,使各个旋转式IPX30联机或脱机)。例如,处理器110可以控制阀,以独立地控制到各个旋转式IPX30的高压第一流体的流量和/或低压第二流体的流量。在一些实施例中,阀可以被构造用于高压流量。另外,在一些实施例中,共用管汇11可包括一个或多个旁路阀,旁路阀可以由处理器110致动,以切换至不使用旋转式IPX30的传统操作。此外,在一些实施例中,联接到旋转式IPX30的管道(例如,高压管道或低压管道)可包括可由处理器110控制的流量限制器(例如,孔板)或可调式阀,以在各旋转式IPX30之间平衡流速。特别地,处理器110可以执行存储在存储器112上的指令,以控制液力压裂系统10的阀。另外,高压管汇100和104的管道可具有比典型的高压铁管(例如,具有3英寸或四英寸的直径)更大的直径,以减小重量并使可能影响旋转式IPX30操作的摩擦损失最小化。此外,高压管汇100和104的管道可以由除了诸如铁和钢之类用于典型高压管汇的材料之外的材料制成。例如,高压管汇100和104的管道可以由碳纤维复合物或其他高强度低重量材料制成。如图所示,液力压裂系统10包括辅助加料泵114(例如,清洁水加料泵),辅助加料泵114被构造成接纳来自不含支撑剂流体箱116(例如,水箱)的不含支撑剂流体(例如,清洁流体、水等),并将不含支撑剂流体导引至共用管汇11。共用管汇11的管道将不含支撑剂流体导引至一个或多个高压泵118(例如,泵车)。尽管示出了两个高压泵118,但应当理解,液力压裂系统10可包括任何合适数量的高压泵118(例如,在1至12之间的任何数量或更多)。高压泵118可以将不含支撑剂流体的压力增加至高压(例如,在大约5000kPa至25000kPa、20000kPa至50000kPa、40000kPa至75000kPa、75000kPa至100000kPa之间或更高)。接着,所述一个或多个高压泵118可以将高压不含支撑剂流体导引至高压入管汇100,高压入管汇100可以将高压不含支撑剂流体导引至所述一个或多个旋转式IPX30。液力压裂系统10还可包括混合器120,混合器120被构造成接纳来自不含支撑剂流体箱116的不含支撑剂流体和支撑剂与化学品的混合物122,并且将不含支撑剂流体、支撑剂和化学品混合以产生含支撑剂流体(例如,压裂流体、浆液)。低压泵124(例如,浆液泵)可以接纳来自混合器120的含支撑剂流体,并且可以将含支撑剂流体导引至共用管汇11。具体而言,低压泵124可以将低压含支撑剂流体导引低压入管汇102,低压入管汇102将低压含支撑剂流体导引至所述一个或多个旋转式IPX30。如上文所指出的,所述一个或多个旋转式IPX30将压力从高压不含支撑剂流体转移至低压含支撑剂流体,且在高压不含支撑剂流体与低压含支撑剂流体之间没有任何显著的混合。特别地,旋转式IPX30接纳来自高压入管汇100的高压的不含支撑剂流体和来自低压入管汇102的低压的含支撑剂流体。旋转式IPX30将压力从不含支撑剂流体转移至含支撑剂流体,然后将低压的不含支撑剂流体排放至低压出管汇106并将高压的含支撑剂流体排放至高压出管汇104。以这种方式,旋转式IPX30防止或限制对高压泵118的磨损,同时使得液力压裂系统10能够将高压含支撑剂流体泵入井14中以释放油气。另外,液力压裂系统10可包括一个或多个辅助流量控制阀126,辅助流量控制阀126被构造成接纳来自低压出管汇106的低压不含支撑剂流体并将低压不含支撑剂流体导引至混合器120。如上文所指出的,通过将所述一个或多个旋转式IPX30一体化在共用管汇11内,共用管汇11可以被构造成补偿或调整以适应旋转式IPX30内的泄漏流量,并且调整以适应在混合器处添加的支撑剂和化学品的可变体积。例如,少量的流可能在旋转式IPX30内从高压侧泄漏至低压侧,这可以减少从旋转式IPX30输出的高压含支撑剂流体的体积。另外,添加至混合器120的支撑剂和化学品的体积可以变化,并且因此含支撑剂流体可包括超出阈值或不期望的支撑剂和化学品的体积。因此,可能期望的是向高压含支撑剂流体提供附加流体(例如,不含支撑剂流体、水等),以补偿或调整以适应任何泄漏流量和/或调整以适应含支撑剂流体中的支撑剂和化学品的可变体积。特别地,由于添加至混合器120的支撑剂和化学品的体积流量,离开混合器120的浆液流量(例如,低压进入流量)一般将大于(例如,从低压输出流量)进入混合器120的体积流量。即使在“混合器液位补给流量”为零时和来自旋转式IPX30的泄漏为零时,情况也是这样。对低压进入流的这种体积增加是少量(或大量)流量可能从低压输出流分流到一个或多个补充泵(参见图8)或清洁水进入流量(参见图9)的一个原因。图8示出了包括一个或多个补充高压泵140的液力压裂系统10的实施例。液力压裂系统10可包括任何合适数量的补充高压泵140(例如,1、2、3或更多个)。所述一个或多个补充高压泵140可以接纳来自低压出管汇106的低压不含支撑剂流体,低压出管汇106可包括来自旋转式IPX30的高压侧的少量泄漏流量。如图所示,所述一个或多个补充高压泵140不联接到高压入管汇100,而是联接到高压出管汇104。这样,所述一个或多个补充高压泵140可以将附加的高压流体(例如,高压不含支撑剂流体)提供至高压含支撑剂流体,从而可以补偿任何泄漏流量和/或调整以适应含支撑剂流体中的支撑剂和化学品的可变体积。在一些实施例中,混合器120可包括一个或多个传感器142(例如,流量计),以监测进入混合器120的支撑剂和化学品122的流量和/或体积。控制系统108的处理器110可以被构造成接收来自所述一个或多个传感器142的信号并且基于所接收的信号来控制共用管汇11的操作。例如,处理器110可以确定支撑剂和化学品的体积是否超出预定的阈值,并且可以响应于支撑剂和化学品的体积超出预定阈值的判断而使所述一个或多个补充高压泵140联机和/或控制共用管汇11的一个或多个被致动的阀,以将低压不含支撑剂流体从低压出管汇106引导至所述一个或多个补充高压泵140。特别地,来自低压出管汇106的低压不含支撑剂流体可以被引导至所述一个或多个补充高压泵140以补偿被添加至混合器120的支撑剂和化学品的体积。图9示出了液力压裂系统10的实施例,该液力压裂系统10包括共用管汇11外部的低压不含支撑剂流体的分流器。特别地,液力压裂系统10包括第二流量控制阀150,第二流量控制阀150被构造成接纳来自低压出管汇106的低压不含支撑剂流体。第二流量控制阀150被构造成将少量的流量导引至辅助加料泵114,在辅助加料泵114中,少量的流量将与来自不含支撑剂流体箱116的不含支撑剂流体混合并且被导引至高压泵118。提供第二流量控制阀150还可以使得液力压裂系统10能够补偿泄漏流量和在混合器120处添加的可变的支撑剂和化学品的体积。然而,在一些实施例中,低压不含支撑剂流体的分流器和第二流量控制阀150可以是共用管汇11的一部分。此外,在某些实施例中,第二控制阀150和所述一个或多个辅助流量控制阀126可以是共用管汇11的一部分(例如,与共用管汇11一体化)。例如,第二控制阀150和/或所述一个或多个流量控制阀126可以设置在低压出管汇106的管道中和/或与低压出管汇106的管道一体化。图10示出了液力压裂系统10的流动网络模拟的实施例。如图所示,液力压裂系统10包括六个旋转式IPX30。然而,如上文所指出的,可以使用任何合适数量的旋转式IPX。另外,如上文所指出的,共用管汇11(例如,共用管汇11的管道)可包括任何合适数量的流量控制阀160(例如,高压阀、被致动的阀),流量控制阀160可以由处理器110控制以控制旋转式IPX30的操作。特别地,如上文所指出的,处理器110可以被构造成选择性地调整、打开和/或关闭流量控制阀160,以在各旋转式IPX30之间平衡流速并使各个旋转式IPX30联机或脱机。例如,处理器110可以控制旋转式IPX30的流量控制阀160,以使得高压第一流体和低压第二流体能够流动至旋转式IPX30,以使旋转式IPX30联机。为了使旋转式IPX30脱机,处理器110可以控制旋转式IPX30的流量控制阀160暂停、停止或阻止高压第一流体和低压第二流体至旋转式IPX30的流动。应当理解,液力压裂系统10还可包括多个传感器(例如,流量计、压力传感器、压力交换器转子速度传感器),多个传感器被构造成生成与液力压裂系统10的一个或多个操作参数有关的反馈,操作参数诸如是流体(例如,高压第一流体、低压第一流体、低压第二流体和/或高压第二流体)的流速和/或压力、旋转式IPX30的旋转速度、来自旋转式IPX30的泄漏流量、进入混合器120的支撑剂和化学品的流量和/或体积等。处理器110可以分析从传感器接收的信息(例如,反馈),以控制流量控制阀160。例如,处理器110可以至少部分地基于与进入的第一流体(例如,来自水箱116、泵114和/或高压泵118)的流量(例如,流速、质量流量等)和/或进入的第二流体(例如,来自混合器120、泵124等)的流量有关的来自传感器的反馈来确定液力压裂过程要使用(例如,使其联机或保持联机)多少旋转式IPX30。此外,在一些实施例中,控制系统108可以从使用者接收与液力压裂系统10的操作参数有关的输入,并且处理器110可以被构造成基于该输入或对该输入的分析来控制流量控制阀126。在图示实施例中,每个旋转式IPX30包括三个流量控制阀160。例如,每个旋转式IPX30包括靠近低压入口设置的第一流量控制阀162、靠近低压出口设置的第二流量控制阀164和靠近高压出口设置的第三流量控制阀166。在其他实施例中,旋转式IPX30也可包括靠近高压入口设置的流量控制阀。应当理解,流量控制阀160可以设置在共用管汇11的管道中和/或与共用管汇11的管道一体化。例如,每个第一流量控制阀162可以设置在低压入管汇102(例如,低压入管汇102的管道)中和/或与其一体化,每个第二流量控制阀164可以设置在低压出管汇106(例如,低压出管汇106的管道)中和/或与其一体化,并且每个第三流量控制阀166可以设置在高压出管汇104(例如,高压出管汇104的管道)中和/或与其一体化。另外,液力压裂系统10(例如,共用管汇11、高压入管汇100等)可包括设置在高压泵118下游的多个流量控制阀168,流量控制阀168也可以由处理器110至少部分地基于从液力压裂系统10的传感器接收的信息来控制。例如,处理器110可以控制所述多个流量控制阀168,以控制到旋转式IPX30的高压第一流体的流量。在一些实施例中,处理器110可以独立地控制每个流量控制阀168,以独立地控制到每个旋转式IPX30的高压第一流体的流量,从而使各个旋转式IPX联机或脱机。如图所示,共用管汇11还可包括多个流体连接件180(例如,支管、三通、四通等),以连接共用管汇11的各管。例如,某些流体连接件180可以将高压出管汇104的管连接到高压井口管182,高压井口管182将高压含支撑剂流体导引至井14。将高压出管汇104连接到高压井口管182的流体连接件180的位置、类型和/或角度可以被选择成:减小流体摩擦损失、在管汇系统内最佳地分配流量、或防止支撑剂从流体沉淀出来(即,使支撑剂保持夹带在流体中)。例如,第一流体连接件184和第二流体连接件186可以非90度的角度被构造。在一些实施例中,该角度可以在大约1度至89度、10度至80度、20度至70度、30度至60度、或40度至50度之间。在一个实施例中,该角度可以为大约45度。如上文详细描述的,共用管汇11可以将所述一个或多个旋转式IPX30一体化在共用管汇11的低压管道和高压管道内。这样,所述一个或多个旋转式IPX30可以不直接联接到任何低压或高压泵。这可以使得共用管汇11能够在所述一个或多个旋转式IPX30之间分配流量,而不考虑管尺寸和重量约束。另外,这可以使得共用管汇11能够在所述一个或多个一个或多个旋转式IPX30之间最小化压力损失、平衡流量和补偿泄漏流量,并且调整以适应支撑剂和化学品的可变体积。此外,这可以使得共用管汇11能够使单独的一个或多个旋转式IPX30联机或脱机而不中断压裂过程,和/或将液力压裂系统切换至传统操作(例如,不使用所述一个或多个旋转式IPX30)。应当指出,系统10的各部件可以通过有线或无线连接相连。例如,控制系统108可以通过有线和/或无线连接而被连接到流量控制阀126、150、160、162、164、166和168和/或传感器142。此外,控制系统108可包括一个或多个处理器110,处理器110可包括微处理器、微控制器、集成电路、专用集成电路等。另外,控制系统108可包括所述一个或多个存储设备112,存储设备112可以以有形且非暂时性的机器可读介质或媒介(诸如硬盘驱动器等)的形式提供,其上载录有由处理器(例如,处理器110)或计算机执行的指令。指令集可包括各种命令,这些命令指示处理器110来执行诸如本文所述各个实施例的方法和过程之类的具体操作。指令集可以呈软件程序或应用程序的形式。存储设备112可包括以任何方法或技术实现的用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据之类的信息的易失性和非易失性介质、可擦除和不可擦除介质。计算机存储介质包括但不限于:RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其他固态存储技术;CD-ROM、DVD或其他光存储器;盒式磁带、磁带、磁盘存储器或其他磁性存储设备;或任何其他合适的存储介质。此外,控制系统108可包括或可以连接到一设备(例如,输入和/或输出设备),诸如,计算机、笔记本计算机、监视器、移动电话或智能电话、平板电脑、或可以被构造成接收数据并在设备的显示器上显示数据的其他手持设备。尽管本发明可能容易出现各种修改和替代形式,但已经以举例方式在附图中示出并在本文中详细描述了具体实施例。然而,应当理解,本发明并非意图局限于本文所公开的特定形式。而是,本发明将涵盖落在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代形式。...
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