BR102012000058A2 - Método de monitoramento da operação de um sistema de controle de produção de hidrocarboneto submarino e sistema de controle de produção de hidrocarboneto submarino - Google Patents

Abstract

Acessório e método para reter uma peça de trabalho. Um acessório para manter uma peça de trabalho inclui fixadores configurados para engatar tirantes presas a peça de trabalho, pinos de localização configurados para engatar um pino correspondente preso a peça de trabalho, almofadas, e acionadores configurados para mover os fixadores para alternativamente extrair a peça de trabalho em contato com almofadas e desengatar o tirante do fixador de tal modo que o conjunto de acessório possa liberar a peça de trabalho.

Description

“MÉTODO DE MONITORAMENTO DA OPERAÇÃO DE UM SISTEMA DE CONTROLE DE PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETO SUBMARINO E SISTEMA DE CONTROLE DE PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETO SUBMARINO” Campo da Invenção A presente invenção refere-se ao monitoramento da operação de um sistema de controle de produção de hidrocarboneto submarino.

Antecedentes da Invenção Uma filosofia de paralisação é empregada no projeto de sistemas de controle de produção para poços de óleo e gás submarinos, para assegurar a proteção dos funcionários, o ambiente e os equipamentos contra as consequências que podem ocorrer como resultado de condições operacionais anormais, liberação acidental de hidrocarbonetos ou outros acidentes. Isso usualmente exige a inclusão de mecanismos de paralisação de produção e paralisação de emergência que são embutidos no sistema, de modo que o sistema falha em uma condição segura. A esse respeito, é importante que a situação de todas as válvulas submarinas e seus atuadores, que constituem parte do sistema de controle de produção, sejam conhecidos em todos os instantes, mas, mais essencialmente, após uma paralisação de segurança/falha ter ocorrido. Entretanto, podem surgir situações em que essas informações não estão disponíveis e em que esse conhecimento é crítico para eliminar o problema (tal como derramamento de óleo de um poço ou tubulação). Eventos recentes no Golfo do México demonstraram essa necessidade.

Os exemplos de paralisações de segurança/falha resultantes das falhas submarinas, em que informações de situação relevantes não podem ser obtidas com o uso da funcionalidade de sistema existente, são aqueles que ocorrem entre uma árvore de natal de poço e o módulo de proteção e distribuição de potência (PDPM) que é instalado no fundo do mar é a principal interface submarina com árvores de natal que fornecem potência elétrica, potência hidráulica e comunicações com cada árvore de natal. Tais falhas incluem: falha em comunicações entre uma árvore de natal e o PDPM; falha da linha de potência entre uma árvore de natal e PDPM; falha na linha hidráulica entre uma árvore de natal e a PDPM; e uma combinação das três falhas acima.

Outras situações são possíveis. Uma falha em qualquer uma dessas ligações irá resultar em informações não disponíveis no lado superior na situação de válvula.

Em todas essas situações, as válvulas de controle de fluxo e as válvulas protetoras se encontram em uma condição de segurança/falha, mas não há meios para verificar a situação real das válvulas devido à comunicação não ser possível entre a árvore de natal em questão e o PDPM. Um meio de superar isso aprimoraria significativamente a segurança funcional de sistemas de controle de produção de hidrocarboneto.

Como técnica anterior, podem ser mencionados WO 2009/122168; o artigo da Internet “To the last drop”, páginas 63 a 66, XP002532134 (www.abb.com/abbreview); WO 2005/078233; US 2006/0159524 A1; US 2003/0098799 Al; US 2004/0124994 A1; US-A-6 798 338; GB-A-2 377 131; WO 2006/134331; GB-A-2 163 029; e Ram Somaraju, et al, “Frequency, Temperature and Salinity Variation of the Permittivity of Seawater”, Vol. 54, N° 11, novembro de 2006, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, IEEEE Service Center, Piscataway, NJ, EUA, páginas 3441 a 3448, XP011150333 ISSN: 0018-926X.

Descrição resumida da Invenção De acordo com a presente invenção de um aspecto, é fornecido um método de monitoramento da operação de um sistema de controle de produção de hidrocarboneto submarino, em que o método compreende monitorar pelo menos um dispositivo submarino do sistema e, se o dispositivo falhar em uma condição de segurança/falha, enviar uma indicação disso sem fio.

De acordo com a presente invenção de um outro aspecto, é fornecido um sistema de controle de produção de hidrocarboneto submarino, que compreende meio para monitorar pelo menos um dispositivo submarino do sistema e meio para, se o dispositivo falhar em uma condição de segurança/falha, enviar uma indicação disso sem fio.

Tipicamente, a dita indicação é enviada para uma unidade de monitoramento de segurança/falha, que poderia ser uma unidade submarina.

Tipicamente, tal unidade submarina está em um módulo de proteção e distribuição de potência submarina.

Tipicamente, o pelo menos um dispositivo compreende pelo menos um de uma válvula e um mecanismo de atuação para uma válvula. A indicação poderia ser enviada a partir do meio de monitoramento de segurança/falha em uma árvore do sistema à qual o dispositivo está associado. Tipicamente, o sistema tem pelo menos um de tal árvore adicional a partir da qual, se um dispositivo associado a isso falhar em uma condição de segurança segura, uma indicação desse efeito é enviada sem fio a partir do meio de monitoramento de segurança/falha da árvore adicional.

Uma realização da invenção a ser descrita abaixo exige a inclusão de um módulo de monitoramento de saúde dedicado, independente e separado em uma árvore de natal para monitorar a situação de todos os atuadores e válvulas instalados na árvore de natal e na cabeça do poço. O sistema tem sua própria ligação de comunicação sem fio submarina dedicada capaz de comunicar informações para um sistema de recebimento sem fio no PDPM e nas outras árvores de natal. Dessa forma, no evento de falha das ligações de comunicação normais, o canal sem fio está disponível. O módulo é dotado de sua própria reserva de bateria para fornecer potência no evento de falha de suprimento de potência. O módulo se situa ao lado dos equipamentos de controle e processo normais no módulo de controle submarino montado na árvore de natal (SCM) e também pode ser usado para acentuar o processo de tomada de decisão de segurança/falha no SCM, através do fornecimento de confirmação adicional do estado de atuadores e válvulas. Se uma paralisação deve ocorrer, mas uma indicação de que um dispositivo se encontra em uma condição de segurança/falha não é recebida, então, isso é uma indicação de um problem. O módulo também pode constituir parte do processo de tomada de decisão normal através da adição de alguma inteligência para processar os dados críticos que estão relacionados a uma condição de segurança/falha. A adição do módulo também adiciona redundância ao sistema.

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma realização da invenção; e A Figura 2 é um diagrama de bloco de uma modificação que pode ser feita na Figura 1.

Descrição de Realizações da Invenção A Figura 1 ilustra uma implantação da invenção. Em um sistema de controle de produção convencional, uma estação de controle mestre (MCS) 1, instalada no lado superior, fornece à interface de operador equipamentos submarinos e exibe o estado atual dos vários equipamentos e informações de sensor, permitindo que o operador controle o sistema. A MCS 1 combina dados tal como o estado operacional de todas as válvulas submarinas e os dados relacionados ao estado de fluidos de produção por todo um campo de óleo. A MCS 1 faz interface como módulo de proteção e distribuição de potência instalado no fundo do mar (PDPM) 2 que alimenta potência elétrica nas linhas 3, potência hidráulica nas linhas 4, e comunicação em uma linha 5 para uma pluralidade de árvores de natal 6, em que somente duas (A e B) são mostradas.

Cada árvore de natal 6 inclui um módulo de controle submarino (SCM) 7 que controla todos os processos de árvore de natal através do fornecimento de potência hidráulica para atuar válvulas montadas na árvore de natal e na cabeça do poço. Isso também recebe sinais de instrumentação de processo de sensores montados na árvore de natal e na cabeça do poço. Esses são recebidos e processados em um módulo eletrônico submarino (SEM) 8 alojado no SCM 7 e comunicado através da ligação de comunicação do sistema ao PDPM 2 e, então, no lado superior. A falha da ligação de comunicações entre uma árvore de natal 6 e o PDPM 2 irá resultar em nenhuma válvula e outros dados de situação disponíveis dessa árvore.

De acordo com a realização da invenção, um módulo de monitoramento de segurança/falha dedicado 9 está em cada árvore 6, cujo módulo fornece dados sobre a saúde das válvulas, bem como seus mecanismos de atuação. O módulo 9 inclui sua própria interface, condicionamento e processamento de sinal e tem seus próprios sensores dedicados. Uma bateria reserva 10 está embutida de modo que o módulo pode ainda operar no evento de falha de potência elétrica. O monitoramento de saúde do módulo 9 formaria parte das verificações de monitoramento de condição de equipamento normal e bateria seria mantida carregada a partir de fontes de alimentação normais. O sistema de controle de produção é dotado de sua própria disposição de comunicação sem fio submarina para se comunicar com o PDPM 2, de modo que no evento de uma falha de canal de comunicação normal (fio de cobre, comunicações em potência ou fibra óptica), isso tenha uma ligação de comunicação independente alternativo. Mais particularmente, em cada árvore 6, há uma antena de RF 11 para enviar dados para uma antena de RF 12 no PDPM 2 e, portanto, para uma unidade de monitoramento de segurança/falha 13 no PDPM 2. Dessa forma, cada árvore de natal 6 no complexo de poço de produção total tem seu próprio SCM 7 e o módulo de monitoramento de segurança/falha 9 com uma ligação sem fio submarina 14. Isso permite que as árvores de natal individuais se comuniquem com o PDPM e entre si, fornecendo rotas alternativas para válvula e outras informações de situação para alcançar o lado superior. A Figura 2 ilustra um exemplo de uma configuração na qual o módulo de monitoramento de segurança/falha 9 com seu pacote de sensor dedicado de monitoramento de segurança/falha (FSM) 15 é usado juntamente com o SEM 8 e seu pacote de sensor 16. Quando os sinais do sensor que alimentam o SEM 8 resultam no acionamento do mecanismo de segurança/falha, pode ser feita uma verificação sobre a saída do módulo de monitoramento de segurança/falha 9 para observar se isso também acionou um mecanismo de segurança/falha como um resultado dos dados de seu pacote de sensor dedicado. Um mecanismo de segurança/falha é executado se um ou ambos os SEMs e o sistema de monitoramento segurança/falha tomar a decisão de acionar um mecanismo de segurança/falha. Isso também adiciona redundância ao sistema.

Vantagens do uso da Invenção A invenção pode utilizar um sistema de comunicação sem fio entre os equipamentos do lado superior e subsuperficiais que constituem parte do último sistema de controle de produção de hidrocarboneto.

Na há necessidade de sistemas de comunicação com fios rígidos que usam técnicas de comunicações em potência ou cabos de comunicação com fio separados. A disponibilidade de informações de situação submarina fornece confirmação imediata de uma situação de segurança/falha e permite que uma resposta rápida seja alcançada para uma situação em desenvolvimento.

Uma resposta rápida para situações de perigo pode salvar vidas, reduzir significativamente a poluição ambiental e, por meio disso, reduzir o custo de situações retificação que surgem.

Claims (14)

1. MÉTODO DE MONITORAMENTO DA OPERAÇÃO DE UM SISTEMA DE CONTROLE DE PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETO SUBMARINO, em que o método compreende monitorar pelo menos um dispositivo submarino do sistema e, se o dispositivo falhar em uma condição de segurança/falha, enviar uma indicação disso sem fio.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, em que a dita indicação é enviada para uma unidade de monitoramento de segurança/falha.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, em que a dita unidade é uma unidade submarina.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, em que a dita unidade submarina está em um módulo de proteção e distribuição de potência submarina.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o pelo menos um dispositivo compreende pelo menos um de uma válvula e um mecanismo de atuação para uma válvula.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a indicação é enviada do meio de monitoramento de segurança/falha em uma árvore do sistema à qual o dispositivo está associado.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, em que o sistema tem pelo menos uma de tal árvore adicional a partir da qual, se um dispositivo associado a isso falhar em uma condição de segurança segura, uma indicação desse efeito é enviada sem fio a partir do meio de monitoramento de segurança/falha da árvore adicional.

8. SISTEMA DE CONTROLE DE PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETO SUBMARINO, que compreende meio para monitorar pelo menos um dispositivo submarino do sistema e meio para, se o dispositivo falhar em uma condição de segurança/falha, enviar uma indicação disso sem fio.

9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, em que, no uso do sistema, a dita indicação é enviada para uma unidade de monitoramento de segurança/falha do sistema.

10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 9, em que a dita unidade é uma unidade submarina.

11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, em que a dita unidade submarina está em um módulo de proteção e distribuição de potência submarina.

12. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 8 a 11, em que o pelo menos um dispositivo compreende pelo menos um de uma válvula ou um mecanismo de atuação para uma válvula.

13. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 9 a 12, em que, no uso do sistema, a indicação é enviada a partir do meio de monitoramento de segurança/falha em uma árvore do sistema à qual o dispositivo está associado.

14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 13, em que o sistema tem pelo menos uma de tal árvore adicional a partir da qual, se um dispositivo associado a isso falhar em uma condição de segurança segura, uma indicação desse efeito é enviada sem fio a partir do meio de monitoramento de segurança/falha da árvore adicional.