BR102013014517A2

BR102013014517A2 - instalação subaquática e método de monitoramento de condições ambientais de uma instalação subquática

Info

Publication number: BR102013014517A2
Application number: BR102013014517A
Authority: BR
Inventors: Gopalakrishna Gudivada; Naresh Kunchakoori; Steven Lewis Simpson
Original assignee: Vetco Gray Controls Ltd
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2015-10-13
Also published as: SG10201509639RA; EP2674568A1; AU2013206261A1; CN103485763A; US20130332079A1

Abstract

instalação subaquática e método de monitoramento de condições ambientais de uma instalação subaquática. trata-se de instalação subaquática que compreende um equipamento de controle subaquático (5) localizado em um corpo de água; uma pluralidade de sensores sísmicos (6) localizados no leito (b) do corpo de água para monitorar as condições às quais o equipamento é submetido; e meio (4) para o recebimento e o processamento de dados a partir dos sensores.

Description

“INSTALAÇÃO SUBAQUÁTICA E MÉTODO DE MONITORAMENTO DE CONDIÇÕES AMBIENTAIS DE UMA INSTALAÇÃO SUBAQUÁTICA” Campo da invenção Esta invenção refere-se ao monitoramento de condições ambientais de uma implantação subaquática (por exemplo, submarino).

Antecedentes das Invenção Os efeitos do choque e vibração que excede os limites de projeto pode causar dano ou destruição ao equipamento. Tal dano pode ocorrer durante condições de operação anormais. Portanto, é essencial que precauções de segurança suficientes sejam tomadas para assegurar que o equipamento seja adequadamente protegido contra os efeitos de choque e vibração anormais.

Em sistemas de controle de produção de poços de óleo e gás, a maior parte do equipamento é instalada submersa no leito do mar e é essencial que tais sistemas sejam protegidos contra os efeitos de choque e vibração causados por condições extremas, tais como aquelas que surgem devido a terremotos, tsunamis e explosões nucleares. Um alto nível de proteção deve ser construído nesses sistemas de modo que no caso de um acidente, o poço é desativado antes de que qualquer dano maior seja feito. A utilização de sensores de vibração já adaptadas aos módulos eletrônicos submarinos (SEMs) para captar as condições de choque e vibração transmitidas através do leito do mar se revelaram insatisfatórios já que as vibrações substanciais na árvore de poço a partir do processo de extração de fluido tende a mascarar as vibrações e choques transmitidos do leito do mar.

Descrição Resumida da Invenção De acordo com esta invenção, a partir de um aspecto, é fornecida uma instalação subaquática que compreende o equipamento de controle subaquático localizado em um corpo de água; uma pluralidade de sensores sísmicos localizados no leito do corpo de água para monitorar as condições às quais o equipamento é submetido; e meio para o recebimento e o processamento de dados a partir dos sensores.

Tipicamente, o dito equipamento é localizado no dito leito. A instalação pode ser uma implantação de poço, sendo que o equipamento compreende o equipamento de controle para a implantação. Nesse caso, o dito equipamento compreende tipicamente uma árvore da implantação de poço, em tal caso o dito meio para recebimento e o processamento de dados pode compreender um módulo eletrônico de um módulo de controle da árvore.

Quando a instalação compreende uma implantação de poço, o dito meio para o recebimento e o processamento de dados pode ser disposto para fazer com que o poço seja desativado em resposta às condições dadas às quais o dito equipamento é submetido.

De acordo com esta invenção, a partir de outro aspecto, é fornecido um método para monitorar as condições ambientais de uma instalação subaquática que compreende o equipamento de controle subaquático localizado em um corpo de água, que compreende o fornecimento de uma pluralidade de sensores sísmicos localizados no leito do corpo de água para monitorar as condições às quais o equipamento é submetido e o recebimento e o processamento de dados a partir de sensores.

Uma modalidade da invenção envolve o posicionamento e a instalação de sensores sísmicos em posições estratégicas no leito do mar adjacente ao equipamento submarino (por exemplo, uma árvore de Natal) para coletar dados de choque e vibração a que o equipamento submarino será submetido no caso de condições anormais. Esses dados podem, então, ser coletados e transmitidos ao e processados em um módulo eletrônico submarino (SEM). Uma decisão pode ser feita no SEM para desativar o poço se parâmetros predeterminados forem excedidos sem a necessidade de transmitir os dados para o convés e esperar uma decisão de desativação. Essa abordagem reduzirá o tempo de desativação do sistema. Quando for apropriado, os sensores podem ser remotamente posicionados circundando um campo de petróleo ou gás para reunir dados sísmicos de campo e proteger todo o equipamento submarino associado ao campo.

Breve Descricão das Figuras A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma instalação de acordo com uma modalidade desta invenção. A Figura 2 mostra esquematicamente sensores sísmicos ao redor de uma árvore da instalação.

Descricão Detalhada da Invenção Referindo-se à Figura 1, os componentes principais que compensam um típico sistema de controle de produção em uma implantação de poço de produção de hidrocarboneto submarina inclui: uma estação de controle principal (MCS) 1, que fornece ao operador de interface o equipamento submarino e exibe o estado de corrente de vários itens do equipamento, válvulas submarinas e informações de sensor, possibilitando que o operador controle o sistema; um cabo umbilical 2, que conecta o MCS 1 ao equipamento submarino instalado no leito do mar e incorpora um elo de comunicação que porta sinais de controle ao equipamento e transfere informações de situação ao MCS 1; um módulo de controle submarino (SCM) 3 que recebe comandos a partir do MCS 1 e controla todos os processos submarinos, fornece a energia hidráulica para atuar as válvulas e transmite dados de situação ao MCS 1; um módulo eletrônico submarino (SEM) 4, alojado no SCM 3 e que é uma unidade eletrônica baseada em microprocessador que aloja um conjunto de placas de circuito impresso, sendo que as funções incluem: comunicação com o MCS 1 (que recebe informações de controle a partir, e que transmite dados de sensor ao MCS 1); interface com sensores de subsuperfície; e controle de válvulas e hidráulica; e uma árvore de Natal 5 instalada no leito do mar, em que é encaixado o SCM 3, aloja o SEM 4, e fornece o equipamento hidráulico e elétrico de subsuperfície necessário para controlar o fluxo de fluido a partir do poço.

De acordo com uma modalidade desta invenção, é instalado um conjunto de sensores sísmicos 6, externo ao equipamento a ser protegido (tal como a árvore de Natal) e colocado estrategicamente ao redor do equipamento submarino conforme mostrado na Figura 2 para coletar dados nos níveis de choque e vibração que são transmitidos através do leito do mar em direção ao equipamento submarino.

Os sensores sísmicos 6 transmitem os dados de choque e vibração ao SEM 4 conforme mostrado na Figura 1, que é uma unidade baseada em microprocessador e inclui um processo de execução de decisão 7, tipicamente pelo controle de software de um processador do SEM. Assim, se o processo 7 detecta que níveis predeterminados de choque e/ou de vibração armazenados dentro do processador são excedidos, o SEM 4 emite controle de válvulas de controle direcional hidráulicas (DCVs) 8 dentro do SCM 3, que opera as válvulas de controle de fluxo de fluido de produção 9 para desativar o poço, sem recorrer ao MCS 1, somente um DCV 8 e uma válvula 9 são mostrados para simplificar. Desse modo, o tempo de desativação de sistema pode ser significativamente reduzido no caso de os limites de choque e/ou de vibração serem excedidos, porque os processos de desativação, decisão e captação estão em um circuito fechado local. A operação de desativação de poço, através da superfície MCS 1, permanece como uma opção alternativa conforme ilustrado pela função ‘ou’ 10.

Vantagens da Utilização da Invenção Esta invenção possibilita a redução ou a prevenção de maior dano aos sistemas e equipamento por uma capacidade de desativação rápida pela dependência do controle de superfície e possibilita um retorno rápido a um estado operacional uma vez que os níveis de choque e/ou de vibração tenham retornado ao normal.

Esta invenção também podería ser útil em outras aplicações submarinas tais como sistemas de controle de perfuração submarina bem como sistemas de produção. O dano reduzido causado por choque e/ou de vibração resulta em custos de reparo e manutenção reduzida e também em menor perda de rendimento devido às paralisações. A proteção aprimorada contra maiores catástrofes e condições de operação anormais reduz o risco de perda de combustível de hidrocarboneto, poluição ambiental e os custos de remoção inerente. A invenção pode fornecer informações valiosas para sistemas de manutenção preventiva.

Claims

1. INSTALAÇÃO SUBAQUÁTICA, que compreende um equipamento de controle subaquático localizado em um corpo de água; uma pluralidade de sensores sísmicos localizados no leito do corpo de água para monitorar as condições às quais o equipamento é submetido; e meio para o recebimento e o processamento de dados a partir dos sensores.

2. INSTALAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito equipamento é localizado no dito leito.

3. INSTALAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a instalação é uma implantação de poço, sendo que o equipamento compreende equipamento de controle para a implantação.

4. INSTALAÇÃO, de acordo com a reivindicação 3, em que o dito equipamento compreende uma árvore da implantação de poço.

5. INSTALAÇÃO, de acordo com a reivindicação 4, em que o dito meio para o recebimento e o processamento de dados compreende um módulo eletrônico de um módulo de controle da árvore.

6. INSTALAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, em que o dito meio para o recebimento e o processamento de dados é organizado para fazer com que o poço seja desativado em resposta às condições dadas às quais o dito equipamento é submetido.

7. INSTALAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, em que a dita implantação de poço é uma implantação de poço de produção de hidrocarboneto.

8. MÉTODO DE MONITORAMENTO DE CONDIÇÕES AMBIENTAIS DE UMA INSTALAÇÃO SUBAQUÁTICA, que compreende equipamento de controle subaquático localizado em um corpo de água que compreende o fornecimento de uma pluralidade de sensores sísmicos localizados no leito do corpo de água para monitorar condiçoes às quais o r equipamento é submetido e o recebimento e o processamento de dados a partir dos sensores.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, em que o dito equipamento é localizado no dito leito.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8 e 9, em que a instalação é uma implantação de poço, sendo que o equipamento compreende equipamento de controle para a implantação.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, em que o dito equipamento compreende uma árvore da implantação de poço.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, em que os ditos dados são recebidos e processados por um módulo eletrônico de um módulo de controle da árvore.

13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, em que o poço é desativado em resposta aos dados recebidos e processados são indicativos das condições dadas às quais o dito equipamento é submetido.

14. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, em que a dita implantação de poço é uma implantação de poço de produção de hidrocarboneto.