BRPI0801251A2 - system for communication between a surface installation and a subsea production control system - Google Patents
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Abstract
SISTEMA PARA COMUNICAçãO ENTRE UMA INSTALAçãO DE SUPERFìCIE DE UM SISTEMA SUBMARINO DE CONTROLE DE PRODUçãO. Trata-se de um mistas para costmicaçlo entre uma instalação do superficie e um mista de controle de produção de tipo submarino incluindo um diapositivo de comunicação localizado na proximidade da superfície do ambiente aquático. O dispositivo de comunicação de superfície de ambiente aquático possui pelo menos uma interface de comunicação. Um diapositivo de comunicação encontra-se fuacionalmente associado a uma cabeça de poço ou estrutura suberina na proximidade do fundo do ambiente aquático. O dispositivo de comunicação de fundo de ambiente aquático possui pelo menos uma interface de comunicação. Um canal de comunicação estende-se entre o dispositivo de comunicação de superfície, e o dispositivo de comunicação de fundo de ambiente aquático. Um multiplexador encontra-se funcionalmente acoplado à inter face de comunicação em cada tua dos dispositivos de comunicação, de superfície aquática e de fundo de ambiente aquático. Pelo anos dois dispositivos remotos encontram-se funcionalmente acoplados ao multiplexador de fundo de ambiente aquático. Os dispositivos remotos compreendem pelo menos um de um sensor e ia dispositivo de controle. Pelo anos dois dispositivos correspondontes encontram-se acoplados ao multiplexador de superfície. Os dispositivos correspondents incluem pelo menos um de um dispositivo de aquisação de sinais e um dispositivo de geração de sinais de controle.COMMUNICATION SYSTEM BETWEEN A SURFACE INSTALLATION OF A SUBMARINE PRODUCTION CONTROL SYSTEM. It is a mixer for customizing between a surface installation and a submarine production control mix including a communication slide located close to the surface of the aquatic environment. The aquatic environment surface communication device has at least one communication interface. A communication slide is linked to a wellhead or suber structure close to the bottom of the aquatic environment. The aquatic environment background communication device has at least one communication interface. A communication channel extends between the surface communication device and the aquatic environment background communication device. A multiplexer is functionally coupled to the communication interface on each of the communication devices, with an aquatic surface and an aquatic environment background. For the past two remote devices are functionally coupled to the aquatic environment background multiplexer. The remote devices comprise at least one of a sensor and a control device. At least two corresponding devices are attached to the surface multiplexer. Corresponding devices include at least one of a signal acquisition device and a control signal generation device.
Description
SISTEMA PARA COMUNICAÇÃO ENTRE UMA INSTALAÇÃO DE SUPERFÍCIEE UM SISTEMA SUBMARINO DE CONTROLE DE PRODUÇÃOCOMMUNICATION SYSTEM BETWEEN A SURFACE INSTALLATION AND AN UNDERWATER PRODUCTION CONTROL SYSTEM
Campo da InvençãoField of the Invention
A presente invenção refere-se na generalidade àárea técnica de dispositivos utilizados para comunicação desinais entre um furo de poço ou um dispositivo baseado noleito marinho possuindo equipamentos de controle deprodução no fundo de um ambiente aquático e instalações deprodução localizadas na superfície da água. Maisparticularmente, a invenção refere-se a dispositivos demultiplexação de sinais que permitem a comunicação de umapluralidade de dispositivos baseados no furo de poço ou noleito marinho, utilizando canais de comunicação jáexistentes entre o fundo e a superfície do ambienteaquático.The present invention relates generally to the technical field of devices used for signal communication between a wellbore or a marine mud-based device having production control equipment at the bottom of an aquatic environment and production facilities located on the water surface. More particularly, the invention relates to signal demultiplexing devices that allow communication of a plurality of wellbore or seabed-based devices using communication channels already existing between the bottom and the surface of the aquatic environment.
Técnica AnteriorPrior Art
A publicação de pedido de patente norte-americanon° 2004/0262008 Al depositada por Deans e outros e aquiincorporada a título de referência descreve um sistema paracomunicação de sinais desde uma instalação de produçãolocalizada na superfície de um ambiente aquático, tal comouma instalação flutuante de produção, armazenagem edescarga ("Floating Production, Storage and Offloadingfacility" - FPSO) ou uma plataforma de produção flutuante,por exemplo, para e a partir de um furo de poço perfuradoatravés de formações geológicas subterrâneas localizadasabaixo do fundo do ambiente subaquático ou para e a partirde sensores e equipamentos localizados no leito marinho. 0furo de poço inclui diversos sensores e dispositivos decontrole ligados a um dispositivo de interligação decomunicações disposto em um sistema "de cabeça de poço"localizado na proximidade do fundo da água. 0 equipamentode leito marinho pode incluir diversos sensores montados emequipamentos de produção no leito marinho dispostos nofundo do ambiente subaquático.U.S. Patent Application Publication No. 2004/0262008 A1 filed by Deans et al. And incorporated herein by reference describes a system for communicating signals from a production facility located on the surface of an aquatic environment, such as a floating production facility, Floating Production, Storage and Offloadingfacility (FPSO) or a floating production platform, for example, to and from a drilled wellbore through underground geological formations located below the bottom of the underwater environment or to and from sensors and equipment located on the seabed. The wellbore includes a number of sensors and control devices connected to a communications interconnect device arranged in a "wellhead" system located near the bottom of the water. The seabed equipment may include a variety of sensors mounted on seabed production equipment arranged in the underwater environment.
Em algumas instâncias, poderá ser desejáveladicionar sensores e/ou dispositivos de controle a umequipamento existente de leito marinho ou furo de poço, oupoderá ser desejável acoplar sensores e/ou dispositivos decontrole de equipamentos adicionais de leito marinho oufuros de poço adicionais a uma interligação de comunicaçãojá existente. Esta necessidade pode ser atendida medianteadição de um canal de comunicação adicional. Essanecessidade pode igualmente ser atendida mediante provisãode dispositivos adicionais de interface entre essessensores/controles adicionais e um canal de comunicaçãoexistente. A última destas opções tornou-se menos desejávelpela adoção de determinados protocolos e configurações decomunicação padronizados na indústria. A configuração e oprotocolo são descritos no trabalho Intelligent WellInterface Standardisation ("IWIS") Panei [Mesa-Redondasobre Rormatização de Equipamentos Inteligentes deInterface de Poço], publicado por OTM Consulting Ltd., 44Quarry Street, Guildford, Surrey, GUl 3XQ, Reino Unido. Asnormas adotadas limitam o número de interfaces dedispositivo que podem ser utilizadas em associação com umcanal de comunicação. Outros padrões de comunicaçõesincluem o padrão de interface de normatização de interfacesde instrumentação submarina ("Subsea InstrumentationInterface Standardization" - SUS), também publicado pelaQTM Consulting Ltd. e o padrão do grupo de monitoração defibra ótica submarina ("Subsea Fibre Optic Monitoring" -SeaFOM) para equipamentos submarinos de fibra ótica, tambémpublicado pela OTM Consulting Ltd.In some instances, it may be desirable to add sensors and / or control devices to an existing seabed or wellbore equipment, or it may be desirable to couple additional sensors and / or devices to control additional seabed equipment or wellbores to a communication interconnection. existing. This need can be met by setting up an additional communication channel. This need can also be met by providing additional interface devices between these additional sensors / controls and an existing communication channel. The latter of these options has become less desirable due to the adoption of certain industry-standard communication protocols and configurations. The configuration and protocol are described in the work Intelligent WellInterface Standardization ("IWIS") Panei [Roundtable on Intelligent Well Interface Formatting], published by OTM Consulting Ltd., 44Quarry Street, Guildford, Surrey, GUl 3XQ, United Kingdom. The adopted standards limit the number of device interfaces that can be used in association with a communication channel. Other communications standards include the Subsea Instrumentation Interface Standardization (SUS) standard, also published by QTM Consulting Ltd. and the Subsea Fiber Optic Monitoring (SEFOM) standard. for subsea fiber optic equipment, also published by OTM Consulting Ltd.
É desejável prover capacidade adicional decomunicação para dispositivo de controle e/ou sensores emum canal de comunicação já existente entre o fundo doambiente submarino e a superfície do mesmo sem aumento donúmero de interfaces de dispositivo.·It is desirable to provide additional communication capability for control device and / or sensors in an existing communication channel between the bottom of the underwater environment and the surface thereof without increasing the number of device interfaces.
Sumário da InvençãoSummary of the Invention
Um sistema para comunicação entre uma instalaçãolocalizada na superfície e um sistema de controle deprodução submarino inclui um dispositivo de comunicação naproximidade da superfície da água. 0 dispositivo decomunicação de superfície aquática possui pelo menos umainterface de comunicação. Um dispositivo de comunicação éassociado em termos funcionais com uma cabeça de poço ououtra estrutura de controle de produção tal como um coletorde produção na proximidade do fundo do ambiente aquático. 0dispositivo de comunicação de fundo de ambiente aquáticopossui pelo menos uma interface de comunicação. Um canal decomunicação estende-se entre o dispositivo de comunicaçãode superfície e o dispositivo de comunicação de fundo deambiente aquático. Um dispositivo multiplexador é acopladofuncionalmente à interface de comunicação em cada um dosdispositivos de comunicação, de superfície e de fundo deambiente marinho. Pelo menos dois dispositivos remotos sãoacoplados funcionalmente ao multiplexador de fundo deambiente aquático. Os dispositivos remotos consistem empelo menos um de um sensor e um controle. Pelo menos doisdispositivos correspondentes são acoplados ao multiplexadorde superfície. Os dois dispositivos correspondentes incluempelo menos um de um dispositivo de aquisição de sinais e umdispositivo de geração de sinais de controle.A system for communicating between a surface-mounted installation and an underwater production control system includes a communication device close to the water surface. The aquatic surface communication device has at least one communication interface. A communication device is functionally associated with a wellhead or other production control structure such as a production sink near the bottom of the aquatic environment. The aquatic background communication device has at least one communication interface. A communication channel extends between the surface communication device and the aquatic background communication device. A multiplexing device is functionally coupled to the communication interface on each of the marine surface and bottom communication devices. At least two remote devices are functionally coupled to the aquatic background multiplexer. Remote devices consist of at least one sensor and one control. At least two corresponding devices are coupled to the surface multiplexer. The two corresponding devices include at least one of a signal acquisition device and a control signal generation device.
Outros aspectos e vantagens da invenção serãoaparentes da descrição que se encontra a seguir e dasreivindicações quem se encontram era anexo.Other aspects and advantages of the invention will be apparent from the following description and the claims attached hereto.
Breve Descrição dos DesenhosBrief Description of the Drawings
A FIG. 1 ilustra uma configuração exemplar de umsistema de monitoração e controle submarino (viSubseaMonitoring and Control" - SMC) que inclui uma unidade demultiplexação acoplada ao mesmo.FIG. 1 illustrates an exemplary configuration of a subsea monitoring and control system (viSubseaMonitoring and Control "- SMC) that includes a demultiplexing unit attached to it.
A FIG. 2 ilustra um exemplo de um multiplexadoracoplado a um sistema de controle de produção submarino.FIG. 2 illustrates an example of a multiplexer coupled to a subsea production control system.
A FIG. 3 ilustra um outro exemplo de ummultiplexador acoplado a um sistema de controle de produçãosubmarino.A FIG. 4 ilustra um exemplo de equipamento em umainstalação de superfície que pode enviar comandos para, eaceitar sinais de, dispositivos ligados a um multiplexador,conforme se encontra ilustrado nas FIGS. 2 e 3.FIG. 3 illustrates another example of a multiplexer coupled to an underwater production control system. FIG. 4 illustrates an example of equipment in a surface facility that can send commands to, and accept signals from, devices connected to a multiplexer as illustrated in FIGS. 2 and 3.
Descrição DetalhadaDetailed Description
A FIG. 1 ilustra uma configuração exemplar de umsistema de produção submarino, que inclui um poço submarino10 no qual se encontram instalados certos tipos deequipamentos de completação. Os equipamentos de completaçãoincluem um conduto de produção 12, tal como uma tubagem deprodução. Diversos sensores 14, 16, 18 e dispositivos decontrole 20 encontram-se posicionados no interior do poçosubmarino 10. Exemplos dos sensores 14, 16, 18 incluemsensores de pressão, sensores de temperatura, sensores detaxa de fluxo, detetores de choque (por exemplo,acelerômetros), entre outros tipos de sensores. Exemplosdos dispositivos de controle 20 incluem um dispositivo decontrole de fluxo (por exemplo, uma válvula) e uma bomba,entre outros. Os sensores 14, 16, 18 e o dispositivo decontrole 20 podem ser acoplados por meio de umainterligação 22 de comunicações de interior de poço. Ainterligação 22 de comunicações de interior de poço podeconsistir em um cabo elétrico, um cabo de fibra ótica ouuma interligação de comunicações sem fios tal como do tipoacústico ou eletromagnético. A interligação 22 decomunicações de interior de poço estende-se para umequipamento 24 de cabeça de poço submarina, tal como umsistema de controle de poço submarino ou "árvore". Parte doequipamento 24 de cabeça de poço submarina pode incluir umsistema 2 6 de controle de produção submarino. Deverá serobservado que por vezes o sistema de controle de produçãopode ser montado sobre uma estrutura tal como um coletor deprodução ao invés de ser montado na árvore, e pode realizarcontrole e monitoração de válvulas nos equipamentos deleito marinho ao invés de realizar o controle e monitoraçãono furo de poço ("interior de poço").FIG. 1 illustrates an exemplary configuration of an subsea production system including an subsea well 10 in which certain types of completion equipment are installed. Completion equipment includes a production line 12, such as a production line. Several sensors 14, 16, 18 and control devices 20 are positioned within the underwater wells 10. Examples of sensors 14, 16, 18 include pressure sensors, temperature sensors, flow rate sensors, shock detectors (eg accelerometers). ), among other types of sensors. Examples of control devices 20 include a flow control device (e.g., a valve) and a pump, among others. Sensors 14, 16, 18 and control device 20 may be coupled via a well interior communications interconnection 22. Well interior communications interconnection 22 may consist of an electrical cable, a fiber optic cable, or a wireless communication interconnect such as acoustic or electromagnetic. Interconnection 22 inland well communications extends to an underwater wellhead equipment 24, such as an underwater well or "tree" control system. Part of the subsea wellhead equipment 24 may include a subsea production control system 26. It should be noted that sometimes the production control system may be mounted on a structure such as a production manifold rather than tree mounted, and may perform valve control and monitoring on marine delight equipment rather than control and monitoring in the borehole. well ("well interior").
Outros tipos diversos de sensores e/ou dispositivosde controle 30 podem ser dispostos no fundo do ambienteaquático ou na proximidade do fundo (leito marinho),alternativamente no equipamento 24 de cabeça de poçosubmarina, em ou no interior de condutos de fluxolocalizados sobre o leito marinho, sobre um coletor decoleta de hidrocarbonetos, um coletor de injeção de água,ou em outra localização acima ou sobre o fundo do ambienteaquático porém abaixo da superfície do mar. Os sensorese/ou dispositivos de controle 30 (designados coletivamentecomo "dispositivos de fundo de ambiente aquático") podemincluir, como exemplos não limitativos, um monitor decorrosão, um monitor de areia, um medidor de fluxosubaquático, uma bomba, um sensor de medição de linha defluxo, um sensor acústico de leito marinho., um sensor dedeposição, um sensor sísmico de leito marinho. Os diversosdispositivos de controle e/ou sensores submarinos 30 sãoigualmente acoplados ao sistema 26 de controle de produçãosubmarino. Esses sensores e/ou dispositivos de controlepodem ser acoplados ao sistema de controle 2 6 medianteutilização de linhas de monitoração e controle de fibraótica. Para propósitos de definição dos sensores que podemser interrogados e dos dispositivos de controle que podemser operados, é aqui utilizada a expressão "dispositivoremoto" para significar qualquer dispositivo que gera umsinal alternativamente como indicação de uma alteração deestado (tal como uma ativação ou desativação de umdispositivo de controle), ou em resposta a uma detecção deum parâmetro fisico (um sensor, ou qualquer dispositivo quealtera sua operação em resposta a um sinal de controle(isto é, um dispositivo de controle tal como uma válvulaque é aberta ou fechada ou uma bomba que é ativada oudesativada).Other diverse types of sensors and / or control devices 30 may be arranged at the bottom of the aquatic environment or in the vicinity of the bottom (seabed), alternatively in the underwater wellhead equipment 24, in or within seabed flow ducts, above a hydrocarbon take-off collector, a water injection collector, or at another location above or above the bottom of the water environment but below the sea surface. Sensors and / or control devices 30 (collectively referred to as "aquatic background devices") may include, but are not limited to, a corrosion monitor, a sand monitor, a water flow meter, a pump, a line measurement sensor. flow, an acoustic seabed sensor, a deposition sensor, a seismic seabed sensor. The various submarine control devices and / or sensors 30 are also coupled to the subsea production control system 26. These sensors and / or control devices may be coupled to the control system 26 by using fiber optic monitoring and control lines. For the purpose of defining interrogable sensors and control devices that may be operated, the term "remote device" is used herein to mean any device that generates a signal alternatively as an indication of a state change (such as an activation or deactivation of a device). control), or in response to a detection of a physical parameter (a sensor, or any device that changes its operation in response to a control signal (ie, a control device such as a valve that is opened or closed or a pump that is on or off).
O sistema submarino 2 6 de controle de produçãofornece sinais de controle para os diversos sensores e/oudispositivos de controle submarinos e para os diversossensores e/ou dispositivos de controle de interior de poço.The subsea production control system 26 provides control signals for the various subsea sensors and / or control devices and for the diverse sensors and / or well interior control devices.
O sistema submarino 26 de controle de produção podeigualmente fornecer sinais de controle para componentes dosequipamentos de cabeça de poço 24, tais como válvulas. Osistema submarino 26 de controle de produção pode incluirum processador local (não ilustrado) que pode gerar essessinais de controle em resposta a parâmetros detectados porum ou mais sensores (por exemplo, 14, 16, 18 e 30 na FIG.1). 0 sistema submarino 26 de controle de produção podeigualmente aceitar sinais de comando gerados porequipamentos (.FIG. 4) localizados a bordo da instalação desuperfície e distribuir esses sinais de comando para osdiversos dispositivos de controle (por exemplo, 20 e 30 na FIG. 1).Subsea production control system 26 may also provide control signals for wellhead equipment components 24 such as valves. The subsea production control system 26 may include a local processor (not shown) that can generate control signals in response to parameters detected by one or more sensors (e.g., 14, 16, 18 and 30 in FIG. 1). Subsea production control system 26 can also accept equipment-generated command signals (FIG. 4) located aboard the surface installation and distribute these command signals to various control devices (e.g. 20 and 30 in FIG. 1). .
No presente relatório descritivo um dispositivo"submarino" (tal como um sensor submarino ou um dispositivode controle submarino) refere-se a um dispositivolocalizado geralmente no fundo do ambiente aquático ouacima do mesmo porém abaixo da superfície do mar. Umdispositivo de "interior de poço" refere-se a umdispositivo disposto no poço 10 ou em um outro poçoperfurado através do ambiente subterrâneo. Mais geralmente,um "dispositivo" (tal como um dispositivo de controle ousensor) associado a um poço submarino refere-sealternativamente a um dispositivo submarino ou umdispositivo de interior de poço.In this descriptive report an "underwater" device (such as an underwater sensor or an underwater control device) refers to a device generally located at or above the bottom of the aquatic environment but below the sea surface. A "well interior" device refers to a device disposed in well 10 or another well perforated through the underground environment. More generally, a "device" (such as a sounder control device) associated with an underwater well refers to an underwater device or an interior well device.
Em uma implementação exemplar, o sistema submarino26 de controle de produção é capaz de receber sinais demedição de um ou mais dos sensores associados a um poçosubmarino para comunicação com uma instalação 32 localizadana superfície, através de uma interligação 34 decomunicações. A interligação 34 de comunicações pode serprovida através de um conduto flexível de alimentação deenergia/sinalização e/ou um conduto de fluido produzido,designado como um "umbilical" 35 estendendo-se desde oequipamento submarino 24 de cabeça de poço até a instalação32 localizada na superfície. Normalmente são igualmenteprovidas linhas hidráulicas, de energia elétrica, e outraslinhas de controle, através do umbilical 35. 0 sistemasubmarino 26 de controle de produção, conforme foianteriormente mencionado, pode igualmente aceitar sinais decontrole de equipamentos (FIG. 4) dispostos na instalação32 de superfície para controlar as operações dos diversosdispositivos e comunicar esses sinais de controle para osrespectivos dispositivos. A instalação 32 de superfíciepode consistir em uma plataforma de produção ou umainstalação flutuante de produção, armazenagem e descarga("Floating Production, Storage and Offloading facility" -FPSO) ou um dispositivo similar localizado acima dasuperfície da água que inclui sistemas de monitoração econtrole de produção bem como equipamentos (não ilustradosseparadamente) para processamento e envio do fluxo defluidos de um ou mais poços localizados abaixo dasuperfície do ambiente aquático.In an exemplary implementation, the subsea production control system26 is capable of receiving metering signals from one or more of the sensors associated with a subsea well for communicating with a surface location 32 via a communications interconnection 34. Communications interconnect 34 may be provided by a flexible power supply / signaling conduit and / or a produced fluid conduit, designated as an "umbilical" 35 extending from subsea wellhead subsystem 24 to surface-mounted installation 32 . Hydraulic, electric power lines, and other control lines are also normally provided via umbilical 35. Submarine production control systems 26, as mentioned above, can also accept control signals from equipment (FIG. 4) arranged in surface installation 32 for control the operations of the various devices and communicate these control signals to the respective devices. The surface facility 32 may consist of a production platform or a Floating Production, Storage and Offloading facility (FPSO) or similar device located above the water surface that includes monitoring systems and production control. as well as equipment (not shown separately) for processing and sending the fluid flow from one or more wells located below the surface of the aquatic environment.
A interligação 34 de comunicação pode serimplementada mediante utilização de cabos elétricos, linhasde fibra ótica, ou outros tipos de interligações decomunicação tal como de telemetria acústica através daágua. O sistema submarino 26 de controle de produção possuitipicamente uma interface de comunicações que utiliza umprotocolo de comunicações proprietário para comunicação desinais entre o sistema submarino 26 de controle de produçãoe os equipamentos (FIG. 4) na instalação 32 de superfície.O protocolo proprietário é tipicamente especifico de umfabricante de equipamentos de cabeça de poço, efreqüentemente difere entre diversos fabricantes deequipamentos de cabeça de poço. No presente exemplo, ossistemas associados dispostos nos equipamentos 24 de cabeçade poço e na instalação 32 de superfície podem utilizar umpadrão de protocolo e configuração que se encontra descritono trabalho Intelligent Well Interface StandardisationCnIWIS") Panei [Mesa-Redonda sobre Normatização deEquipamentos Inteligentes de Interface de Poço], publicadopor OTM Consulting Ltd., 44 Quarry Street, Guildford,Surrey, GUl 3XQ, Reino Unido. 0 padrão IWIS encontra-sedescrito na norma ISO 13628 parte 2:2006, publicada pelaOrganização Internacional de Normatização {"InternationalOrganization for Standardization, ISO Central Secretariat,1, ch. de Ia Voie-Creuse, Case postale 56, CH-1211 Geneva20, Suíça.Communication interconnect 34 may be implemented using electrical cables, fiber optic lines, or other types of communication interconnections such as acoustic telemetry through water. Subsea production control system 26 typically has a communications interface that utilizes a proprietary communications protocol for signal communication between subsea production control system 26 and equipment (FIG. 4) at surface installation 32. Proprietary protocol is typically specific. of a wellhead equipment manufacturer, and often differs between several wellhead equipment manufacturers. In the present example, the associated systems arranged in wellhead equipment 24 and surface installation 32 may use a protocol and configuration standard which is described in the work Intelligent Well Interface StandardizationCnIWIS ") Panei [Roundtable on Standardization of Intelligent Well Interface Equipment ], published by OTM Consulting Ltd., 44 Quarry Street, Guildford, Surrey, GUl 3XQ, United Kingdom The IWIS standard is outlined in ISO 13628 part 2: 2006, published by the International Organization for Standardization. Secretariat, 1, ch. by Ia Voie-Creuse, Case postale 56, CH-1211 Geneva20, Switzerland.
Em uma configuração exemplar ilustrada na FIG. 1, osistema submarino 26 de controle de produção pode incluirsomente um número limitado de interfaces para ligação adiversos sensores e dispositivos de controle (ilustrados em14, 16, 18, 20 e 30 na FIG. 1), ou pode até mesmo incluirsomente uma dessas interfaces. Para adição de sensores e/oucontroles adicionais operáveis através do sistema 26 decontrole de produção e mantendo conformidade com a normaindustrial adotada acima, um sistema de acordo com apresente invenção pode incluir um módulo 28 multiplexadorde comunicações (explicado mais detalhadamente abaixo comreferência à FIG. 2) para permitir o compartilhamento de ummesmo canal de comunicações 34 para comunicação entrecontroles e/ou sensores de interior de poço e/ou submarinosadicionais com a instalação 32 de superfície. O módulomuitiplexador 28 pode ser disposto no mesmo alojamento ondese encontra o sistema submarino 26 de controle de produção,ou pode ser disposto em um alojamento diferente.In an exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, subsea production control system 26 may include only a limited number of interfaces for connecting various sensors and control devices (illustrated in 14, 16, 18, 20 and 30 in FIG. 1), or may even include only one of these interfaces. For adding additional sensors and / or controls operable through the production control system 26 and maintaining compliance with the industry standard adopted above, a system according to the present invention may include a communications multiplexer module 28 (explained in more detail below with reference to FIG. 2). to allow sharing of a same communications channel 34 for communication between additional well and / or subsea interior controls and / or sensors with surface installation 32. The module multiplexer 28 may be arranged in the same housing where it encounters the subsea production control system 26, or may be arranged in a different housing.
Na FIG. 2 encontra-se ilustrado esquematicamente umexemplo de um módulo multiplexador 28 utilizado com umsistema submarino 26 de controle de produção. O sistemasubmarino 26 de controle de produção é ilustrado incluindoum certo número de ligações já existentes 36 de alimentaçãode energia/sensor/controle, cada uma das quais pode serutilizada para fornecimento de energia de operação, parafornecimento de sinais de controle, e para aceitar sinaisde um dispositivo respectivamente acoplado tal comocontroles/sensores submarinos 30, ou os dispositivos deinterior de poço, através da interligação 22 decomunicações de interior de poço. As ligações 36 existentespodem ser do tipo serial (por exemplo, RS232, RS 422,RS4S5), Ethernet, ou outros padrões da indústria tais comoProfibus e Foundation Fieldbus, por exemplo, ou podem serde tipo proprietário. Devido ao fato de o número dessasligações existentes 36 ser limitado, os sensores e/oudispositivos de controle adicionais (coletivamentedesignados como "dispositivos") ilustrados com a indicação30Α e que podem incluir dispositivos submarinos e/oudispositivos de interior de poço, podem ser acopladosatravés de uma linha de comunicação 2 9 a somente uma dasligações existentes 36 através do módulo multiplexador 28.In FIG. 2 is schematically illustrated an example of a multiplexer module 28 used with a subsea production control system 26. Subsea production control systems 26 are illustrated including a number of existing power / sensor / control power connections 36, each of which can be used for operating power supply, for control signal supply, and for accepting signals from a device. coupled such as subsea controls / sensors 30, or well interior devices, via interconnection 22 well interior communications. Existing connections 36 may be serial (eg RS232, RS 422, RS4S5), Ethernet, or other industry standards such as Profibus and Foundation Fieldbus, for example, or may be proprietary. Because the number of such existing connections 36 is limited, additional sensors and / or control devices (collectively designated as "devices") indicated with the indication 30Α and which may include subsea devices and / or well interior devices may be coupled via a communication line 2 9 to only one of the existing connections 36 via multiplexer module 28.
No exemplo ilustrado na FIG. 2, o módulo multiplexador 28pode incluir uma placa multiplexadora 42 disposta em umalojamento separado e pode incluir dispositivos deinterface individuais 44 para conversão de protocolos decomunicação de tipo proprietário de cada um dosdispositivos 30A enviados para as interfaces através de umainterligação de comunicação 33. As linhas de comunicação 33podem incluir tanto canais de alimentação de energiaelétrica quanto canais de comunicação de sinais. Osdispositivos de interface 44 intercomunicam sinais com aplaca multiplexadora 42. A saida da placa multiplexadora 42é acoplada a uma das ligações existentes 36 no sistemasubmarino 2 6 de controle de produção.In the example illustrated in FIG. 2, the multiplexer module 28 may include a multiplexer card 42 arranged in a separate housing and may include individual interface devices 44 for converting proprietary communication protocols from each of the devices 30A sent to the interfaces via a communication interface 33. The communication lines These may include both power supply channels and signal communication channels. Interface devices 44 communicate signals with multiplexing plate 42. The output of multiplexing plate 42 is coupled to one of the existing connections 36 in subsea production control system 26.
Em um exemplo diferente ilustrado na FIG. 3, omódulo multiplexador 28 pode incluir somente a placamultiplexadora 42A, e pode ser acoplado a dispositivos 30Aque trabalham com protocolo de comunicação aberto ouprotocolo padrão da indústria (por exemplo, serial,Ethernet, Profibus, Foundation Fieldbus, etc.) e/oudispositivos de interface diretamente associados a cadadispositivo, não requerendo assim dispositivos de interfaceseparados no módulo 28 conforme se encontra ilustrado naFIG. 2. Os dispositivos 30A são acoplados ao multiplexador42Α através de linhas de comunicação 31. As linhas decomunicação 31 podem incluir tanto canais de comunicação desinais quanto comunicação de energia elétrica.In a different example illustrated in FIG. 3, multiplexer module 28 may include only the multi-plate 42A, and may be coupled to 30A devices that work with open communication protocol or industry standard protocol (eg serial, Ethernet, Profibus, Foundation Fieldbus, etc.) and / or interface devices. directly associated with each device, thus not requiring interface devices separated in module 28 as shown in FIG. 2. Devices 30A are coupled to multiplexer42Α via communication lines 31. Communication lines 31 may include both signal communication channels and power communication channels.
A FIG. 4 ilustra um exemplo de equipamentolocalizado na instalação 32 de superfície que pode serutilizado com relação aos dispositivos (30A) acoplados aomultiplexador conforme se encontra ilustrado nas FIGS. 2 e3. üm sistema 48 de aquisição de superfície encontra-se emcomunicação de sinalização com o sistema submarino decontrole de produção (sistema 26 na FIG. 1) através da redeou interligação de comunicação 34. Os sinais comunicadosdos diversos dispositivos submarinos e de interior de poçosão roteados para o dispositivo destinatário apropriadopelo sistema 48 de aquisição de superfície através delinhas de comunicação 51. Na ausência do sistemamultiplexador de acordo com a presente invenção, o númerode canais de comunicação possíveis pode ser limitado pelaconfiguração específica do sistema de aquisição desuperfície e suas correspondentes conexões de comunicaçãono sistema submarino de controle de produção (sistema 2 6 naFIG. 1). Os sinais associados com os diversos dispositivossubmarinos e de interior de poço (por exemplo, 14, 16, 18 e30 na FIG. 1) são roteados para seus destinos normais emsistemas de armazenamento e processamento de dados,ilustrados na generalidade com o numerai 50. Esses sistemas50 podem incluir todos e quaisquer dispositivos deinstalação de superfície associados com processamento demedições de sensores submarinos e/ou de interior de poço, edispositivos para envio de sinais de controle adequadospara operação desses sensores e/ou dispositivos decontrole, conforme foi explicado com referência à FIG. 1,FIG. 4 illustrates an example of equipment located on the surface installation 32 that can be used with respect to the multiplexer coupled devices 30A as shown in FIGS. 2 e3. A surface acquisition system 48 is in signaling communication with the subsea production control system (system 26 in FIG. 1) via the communication network or interconnection 34. The signals communicated from the various subsea and inland well devices routed to the appropriate receiving device by the surface acquisition system 48 through communication lines 51. In the absence of the multiplexing system according to the present invention, the number of possible communication channels may be limited by the specific configuration of the surface acquisition system and its corresponding communication connections in the subsea system. production control (system 2 6 naFIG. 1). The signals associated with the various submarine and wellbore devices (for example, 14, 16, 18, and 30 in FIG. 1) are routed to their normal destinations in the data storage and processing systems, generally illustrated with the numeral 50. These systems50 may include any and all surface installation devices associated with processing subsea and / or in-pit sensor measurements, control signal sending devices suitable for operation of such sensors and / or control devices, as explained with reference to FIG. 1,
No presente exemplo, sinais multiplexadosoriginários do multiplexador (42 na FIG. 2 e 42A na FIG.3), que ocupam uma parte especifica do protocolo decomunicação utilizado entre o sistema 48 de aquisição desuperfície e o sistema de controle de produção (sistema 2 6na FIG. 1) são roteados para um multiplexador 52 desuperfície. 0 multiplexador 52 de superfície pode serconfigurado na forma de software executado em hardware deum computador pessoal ("PC"), ou pode ser configurado, porexemplo, na forma de circuitos integrados específicos deaplicação ("Application Specific Integrated Circuits" -ASIC's) em uma placa dedicada ou outra placa de circuitosassociada com o sistema 48 de aquisição de superfície. Ossinais correspondentes a cada um dos dispositivosmultiplexados (30A nas FIGS. 2 e 3) são entãodesmultiplexados e roteados para um correspondentedispositivo 54 de operação de superfície de controle ouaquisição de dados através de uma linha de comunicação 53.Sm algumas implementações, um ou mais dos dispositivos desuperfície 54 podem comunicar dados e sinais diretamentepara o sistema 50 de armazenamento e processamento dedados. 0 dispositivo 54 de superfície de controle ouaquisição de dados pode ser configurado na forma desoftware executado em um computador PC separado oupossivelmente no mesmo PC utilizado para o multiplexador 52de superfície. O protocolo de comunicação enviado atravésdas linhas de comunicação 53 pode ser de tipo proprietáriorelativamente ao dispositivo especifico (30A nas FIGS. 2 e3) ou pode ser um protocolo de comunicação padrão, porexemplo, serial, Ethernet, etc. 0 dispositivo 54 pode serqualquer um ou ambos, em um dispositivo de aquisição dedados. Quando o dispositivo submarino ou de interior depoço (3 OA na FIG. 2) é um sensor, o dispositivo 54 desuperfície irá tipicamente incluir elementos de aquisiçãode dados. Quando o dispositivo submarino ou de interior depoço é um dispositivo de controle, tal como uma válvula ouuma bomba, o dispositivo 54 de superfície irá tipicamenteincluir elementos de geração de sinais de controle. Odispositivo 54 de superfície pode incluir tanto elementosde sinal de controle quanto de aquisição para dispositivoscombinados submarinos ou de interior de poço.In the present example, unique multiplexer multiplexer signals (42 in FIG. 2 and 42A in FIG. 3), which occupy a specific part of the communication protocol used between the surface acquisition system 48 and the production control system (system 26 in FIG. 1) are routed to a 52 surface multiplexer. Surface multiplexer 52 may be configured as software running on hardware of a personal computer ("PC"), or may be configured, for example, as Application Specific Integrated Circuits ("ASICs") on a board or other circuit board associated with the surface acquisition system 48. Signals corresponding to each of the multiplexed devices (30A in FIGS. 2 and 3) are then multiplexed and routed to a corresponding control surface operation device or data acquisition via a communication line 53. In some implementations, one or more of the devices Surface 54 can communicate data and signals directly to data storage and processing system 50. The surface control or data acquisition device 54 may be configured in the form of software running on a separate PC computer or possibly on the same PC used for the surface multiplexer 52. The communication protocol sent over communication lines 53 may be of a proprietary type relative to the specific device (30A in FIGS. 2 and 3) or may be a standard communication protocol, for example, serial, Ethernet, etc. Device 54 may be either or both of a data acquisition device. When the underwater or deposition device (30A in FIG. 2) is a sensor, the surface device 54 will typically include data acquisition elements. Where the subsea or indoor deposition device is a control device, such as a valve or pump, the surface device 54 will typically include control signal generating elements. Surface device 54 may include both control and acquisition signal elements for subsea or in-pit combination devices.
Um sistema de acordo com a presente invenção tambémse refere ao controle, fornecimento e monitoração deenergia elétrica para cada placa de interface dedispositivo (44 na FIG.. 2) e/ou dispositivo (30A nas FIGS.2 e 3). O sistema submarino 26 de controle e produção podefornecer energia elétrica para o multiplexador submarino(42 na FIG. 2) através do mesmo cabo submarino ou cabo deligação contendo o canal de comunicação (29 na FIG. 2) . Omódulo multiplexador 28 submarino pode então rotear energiapara cada placa de interface de dispositivo internoacoplado (44 na FIG. 2) ou para cada dispositivo externo(30A nas FIGS. 2 e 3). 0 multiplexador submarino 42 podeativar e desativar a alimentação de energia para cadadispositivo e proporciona monitoração das alimentações deenergia individuais para cada dispositivo. Se o sistemasubmarino 26 de controle de produção existente não puderfornecer energia suficiente para os sensores e o módulomultiplexador submarinos, a energia poderá ser fornecidadiretamente da superfície para o módulo multiplexadorsubmarino 28 através dos elementos existentes deinfraestrutura submarina e umbilical (35 na FIG. 1) ouatravés de um novo umbilical e fonte de alimentação deenergia na instalação de superfície (32 na FIG. 1).A system according to the present invention also relates to electrical power control, supply and monitoring for each device interface board (44 in FIG. 2) and / or device (30A in FIGS.2 and 3). Subsea control and production system 26 may supply electrical power to the subsea multiplexer (42 in FIG. 2) via the same subsea cable or deletion cable containing the communication channel (29 in FIG. 2). Submarine multiplexer module 28 can then route power to each coupled internal device interface card (44 in FIG. 2) or to each external device (30A in FIGS. 2 and 3). The subsea multiplexer 42 can enable and disable the power supply for each device and provide monitoring of the individual power supplies for each device. If the existing subsea production control system 26 cannot provide enough power for the subsea sensors and module, the power may be supplied directly from the surface to the subsea multiplexer module 28 through the existing subsea and umbilical infrastructure elements (35 in FIG. 1) or through a new umbilical and power supply in the surface installation (32 in FIG. 1).
C- multiplexador 52 de superfície formata em pacotea mensagem de comunicação com um endereço ou elementoidentificador de dispositivo absolutamente específico eenvia o pacote para o sistema 48 de aquisição de superfíciepara comunicação para o sistema submarino de controle deprodução (sistema 26 na FIG. 1) através do canal decomunicação 34. A mensagem é então fornecida para o módulomultiplexador (elemento 28 nas FIGS. 2 e 3) através de umaconexão de comunicação local (elemento 29 nas FIGS. 2 e 3).Surface C-multiplexer 52 packs the communication message with an absolutely specific device address or element identifier and sends the packet to the surface acquisition system 48 for communication to the subsea production control system (system 26 in FIG. 1) via the communication channel 34. The message is then provided to the multi-multiplexer module (element 28 in FIGS. 2 and 3) via a local communication connection (element 29 in FIGS. 2 and 3).
O multiplexador (elemento 42 na FIG. 2 ou 42A na FIG. 3)recupera a mensagem de comunicação original e envia a mesmapara a placa de interface apropriada (44 na FIG. 2) atravésde uma interligação de comunicações utilizando comoreferência o elemento identificador de dispositivo namensagem, ou conforme explicado com referência à FIG. 3,diretamente para o respectivo dispositivo. A resposta dodispositivo ou placa de interface é enviada para asuperfície mediante uma operação inversa através domultiplexador (elemento 42 na FIG. 2 ou 42A na FIG. 3).The multiplexer (element 42 in FIG. 2 or 42A in FIG. 3) retrieves the original communication message and sends it to the appropriate interface board (44 in FIG. 2) via a communications interconnect using the device identifier element. or as explained with reference to FIG. 3, directly to the respective device. The device or interface card response is sent to the surface by reverse operation through the multiplexer (element 42 in FIG. 2 or 42A in FIG. 3).
Um sistema de multiplexação de acordo com osdiversos aspectos da presente invenção pode proporcionaruma capacidade de adição de múltiplos dispositivosadicionais submarinos e/ou de interior de poço a um sistemasubmarino já existente de monitoração e controle deprodução, sem necessidade de modificação desse sistema esem necessidade de adição de canais de comunicaçãosuplementares entre os equipamentos de cabeça de poço e ainstalação de superfície.A multiplexing system in accordance with the various aspects of the present invention may provide an ability to add multiple additional subsea and / or inland well devices to an existing subsea production monitoring and control system without the need for modification of that system without the need for addition of additional communication channels between wellhead equipment and surface installation.
Muito embora a invenção tenha sido descritarelativamente a um número limitado de configurações,aqueles que são versados na técnica e têm acesso aobenefício proporcionado pela presente divulgação, poderãoapreciar que podem ser concebidas outras configurações semafastamento do escopo da invenção conforme aqui divulgada.Desta forma, o escopo da invenção deverá ser limitadosomente pelas reivindicações que se encontram em anexo.Although the invention has been described in a limited number of embodiments, those skilled in the art and have access to the benefit provided by the present disclosure may appreciate that other configurations may be designed to make the scope of the invention as disclosed herein. of the invention should be limited only by the appended claims.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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BRPI0801251 BRPI0801251A2 (en) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | system for communication between a surface installation and a subsea production control system |
Applications Claiming Priority (1)
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BRPI0801251A2 true BRPI0801251A2 (en) | 2011-01-11 |
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- 2008-03-05 BR BRPI0801251 patent/BRPI0801251A2/en not_active IP Right Cessation
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