CN102359356A - 延长受损脐带缆的寿命 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为延长受损脐带缆的寿命。提供了一种在水下流体提取井系统的表面位置与水下位置之间使用脐带缆的方法，该脐带缆承载电力导体并且由从该导体到周围水的电流的泄漏而受损。来自在表面位置处的源的以第一频率的电力被转换成以比第一频率低的第二频率的电力，或者被转换成DC电力；以第二频率的电力或者DC电力经由导体被传输至水下位置；以及在水下位置处，以第二频率的电力或者DC电力被转换成以井系统的水下设备所使用的频率的电力。

Description

延长受损脐带缆的寿命
技术领域
本发明涉及延长受损脐带缆(umbilical)的寿命。
背景技术
在流体提取井表面平台与井复合体之间的海底脐带缆的最普遍的问题之一是在脐带缆的内部导体与大地(如周围海水)之间的绝缘阻抗的降级。实际上，脐带缆由于海水的侵入而受损，引起在导体与大地之间的电容相当大地增加，且造成泄漏电流的增加以及可适用于井复合体的较少的电力。本发明通过节省了替换脐带缆的需要实现对该问题的解决方案。
用于提供电力给水下位置的各个系统在以下中被描述：GB-A-2332220；GB-A-2382600；WO01/84689；WO02/37640；US-A-5444184；US-A-4646083；US-A-4636934；WO01/71158；US-A-4080025；以及US-A-6045333。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了在水下流体提取井系统的表面位置与水下位置之间使用脐带缆的方法，该脐带缆承载电力导体并且因从该导体到周围水的电流的泄漏而已经受损，该方法包括：
将来自在表面位置处的源的以第一频率的电力转换成以第二频率的电力(其比第一频率低)，或者转换成DC电力；
将以第二频率的所述电力或者所述DC电力经由导体传输至水下位置；以及
在水下位置处，将以第二频率的所述电力或者所述DC电力转换成以井系统的水下设备所使用的频率的电力。
典型地，由井系统的水下设备使用的电力的频率与第一频率相同。
脐带缆可例如与在水下位置处的分配单元相连或者与在井系统的分配单元之前的水下位置处的模块相连。
典型地，水下位置是在围绕脐带缆的水体的床上。
典型地，该方法包括以下步骤：在水下位置处，监测来自脐带缆的电力以及，如果电力的电压比阈值少，则步骤是：提供在表面位置处的装置用于将来自该源的以第一频率的所述电力转换成以第二频率的所述电力或者转换成所述DC电力；并且提供在水下位置处的装置用于将以第二频率的电力或者所述DC电力转换成以井系统的水下设备所使用的所述频率的电力。
备选地，本方法可包括以下步骤：在水下位置处，监测来自脐带缆的电力以及，如果该电力的电压比阈值少，则步骤是：促使第一转换装置(在表面位置处)将来自该源以第一频率的所述电力转换成以第二频率的所述电力或者转换成所述DC电力；以及促使第二转换装置(在水下位置处)将以第二频率的电力或者所述DC电力转换成以井系统的水下设备所使用的所述频率的电力。
根据本发明的另一方面，提供了水下流体提取井系统，包括：
在表面位置处以第一频率的电力的源；
脐带缆，其用于从该源经由脐带缆的电导体将电力传输至水下位置以供井系统的水下设备使用；以及
在水下位置处的装置，其用于监测来自导体的电力，其中该系统进一步包括：
第一转换装置，其在表面位置处使用，用于将来自该源的电力转换成以第二频率(其低于第一频率)的电力，或者转换成DC电力；以及
第二转换装置，其在水下位置处使用，用于将这样以第二频率的电力或者所述DC电力转换成以井系统的所述水下设备所使用的频率的电力，使得如果所述监测装置指示来自导体的电力的电压比阈值少，所述第一转换装置能被用于将来自该源的电力转换成所述较低频率或者转换成DC，以经由所述导体传输至水下位置，并且所述第二转换装置能被用于将以第二频率的电力或者DC电力转换成以系统的所述水下设备所使用的频率的电力。
附图说明
图1a示意性地示出使用脐带缆的典型现有的设置；以及
图1b示意性地示出使用本发明的实施例的设置。
具体实施方式
首先参考图1a，这示意性地示出表面平台1的典型现有设置，且AC电力源2(典型地以50或者60Hz操作)经由电力与控制模块(EPCM)4与在脐带缆3内的电力导体相连。脐带缆3的海床端与在海床B上的分配组件5相连，组件5经由电力连接6将电力馈送至多个井。
参考图1b，这示意性地示出根据本发明的实施例操作的设置。在图1b中，与图1a中的项目对应的项目具有如图1a相同的参考数字。脐带缆3被海水的入侵而受损，从而导致在其电力导体与大地之间的电容相当大地增加，且造成泄漏电流的增加以及可适用于井复合体的较少的电力。
电转换器7被安装在EPCM 4中并且接收来自源2(典型地以50或者60Hz)的AC电力，而且以较低的频率输出电力。16 2/3Hz的频率是优选选择，因为以该频率操作的电力上通信(COP)电力控制设备由于该频率是铁路行业的标准而是容易适用的。对转换器7的可能的备选项是简单地将AC输入电力整流以产生DC电力并且因而将该DC电力替代AC电力沿脐带缆3向下馈送。不仅较低频率AC而且DC将基本克服关于受损脐带缆3的绝缘的增加的电容的初始问题。
在脐带缆3的海床端处，第二电转换器8被安装在分配组件5中或者作为可能的备选项则被容置在海床B上的模块中并且在其到达分配组件5之前与脐带缆3的末端相连。海底转换器8的实际位置将取决于现有的安装配置。转换器8以较低的频率接收电力，或者DC，并且经由电力连接6以原始电源频率输出电力以供井复合体的水下设备使用。
确定脐带缆3已受损的步骤如下。如果在水下位置、例如(如所示)在分配组件5或者在其之前的模块处的传统监测设备9指示来自在脐带缆3中的电力导体的电力电压已降至阈值之下，在平台1处的探测到这一点则指示一方面在EPCM 4中安装逆变器7以及，另一方面在海底安装逆变器8(典型地使用远程操作运载工具(ROV))。
备选地，转换器7与8可在表面位置与海底处相应地被预安装，并且如果监测设备9指示来自在脐带缆3中的电力导体的电力电压降至阈值以下则其切换成在EPCM 4中以及在分配组件5或者模块中操作。
本发明允许脐带缆(其由于水侵入而失效)的问题被基本克服，因而允许延长井复合体的寿命，而不必替换昂贵的脐带缆。

Claims (13)

1.一种在水下流体提取井系统的表面位置与水下位置之间使用脐带缆的方法，所述脐带缆承载电力导体，其用于将来自所述表面位置处的源的以第一频率的电力传输至水下位置，以供所述井系统的水下设备使用，所述方法包括以下步骤：
探测所述脐带缆已被水入侵所受损以及，响应于此而：
将来自所述源的电力转换成以比所述第一频率低的第二频率的电力，或者转换成DC电力；
将所述以第二频率的电力或者所述DC电力经由所述导体传输至水下位置；以及
在水下位置处，将所述以第二频率的电力或者所述DC电力转换成以所述井系统的水下设备所使用的频率的电力。
2.如权利要求1所述的方法，其中由所述井系统的水下设备所使用的电力的频率与所述第一频率相同。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述脐带缆与在所述水下位置处的分配单元相连。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述脐带缆与在所述井系统的分配单元之前的水下位置处的模块相连。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述水下位置是在围绕所述脐带缆的水体床上。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述探测步骤包括监测来自所述脐带缆的电力的电压，以用于如果所述电压比阈值少则产生所述脐带缆已被水的入侵所受损的指示。
7.如权利要求1所述的方法，其包括以下步骤：
如果探测到所述脐带缆已被水的入侵所受损，则提供在所述表面位置处的装置用于将来自所述源的所述以第一频率的电力转换成所述以第二频率的电力或者转换成所述DC电力；以及
提供在所述水下位置处的装置用于将以第二频率的电力或者所述DC电力转换成以所述井系统的水下设备所使用的所述频率的电力。
8.如权利要求1所述的方法，其包括以下步骤：
如果探测到所述脐带缆已被水的入侵所受损，则促使在所述表面位置处的第一转换装置将来自所述源的所述以第一频率的电力转换成所述以第二频率的电力或者转换成所述DC电力；以及
促使在所述水下位置处的第二转换装置将以第二频率的电力或者所述DC电力转换成以所述井系统的水下设备所使用的所述频率的电力。
9.一种在水下流体提取井系统的表面位置与水下位置之间使用脐带缆的方法，所述脐带缆承载电力导体，其用于将来自所述表面位置处的源的以第一频率的电力传输至水下位置，以供所述井系统的水下设备使用，所述方法包括以下步骤：
探测所述脐带缆已被水的入侵所受损以及，响应于此而：
将来自所述源的电力转换成以比所述第一频率低的第二频率的电力，或者转换成DC电力；
将所述以第二频率的电力或者所述DC电力经由所述导体传输至所述水下位置；以及
在水下位置处，将所述以第二频率的电力或者所述DC电力转换成以所述井系统的水下设备所使用的频率的电力，其中：
由所述井系统的水下设备所使用的电力的频率与所述第一频率相同；以及
所述探测步骤包括监测来自所述脐带缆的电力的电压，以用于如果所述电压比阈值少则产生指示：所述脐带缆已被水的入侵所受损。
10.如权利要求9所述的方法，其包括以下步骤：
如果探测到所述脐带缆已被水的入侵所受损，则提供在所述表面位置处的装置用于将来自所述源的所述以第一频率的电力转换成所述以第二频率的电力或者转换成所述DC电力；以及
提供在所述水下位置处的装置用于将所述以第二频率的电力或者所述DC电力转换成以所述井系统的水下设备所使用的所述频率的电力。
11.如权利要求9所述的方法，其包括以下步骤：
如果探测到所述脐带缆已被水的入侵所受损，则促使在所述表面位置处的第一转换装置将来自所述源的所述以第一频率的电力转换成所述以第二频率的电力或者转换成所述DC电力；以及
促使在所述水下位置处的第二转换装置将所述以第二频率的电力或者所述DC电力转换成以所述井系统的水下设备所使用的所述频率的电力。
12.一种水下流体提取井系统，包括：
在表面位置处以第一频率的电力的源；
脐带缆，其用于从所述源经由所述脐带缆的电导体将电力传输至水下位置以供所述井系统的水下设备使用；以及
用于探测所述脐带缆已被水的入侵所受损的装置，其中所述系统进一步包括：
第一转换装置，其在所述表面位置处使用，用于将来自所述源的电力转换成以低于所述第一频率的第二频率的电力，或者转换成DC电力；以及
第二转换装置，其在所述水下位置处使用，用于将这样以第二频率的电力或者所述DC电力转换成以井系统的所述水下设备所使用的频率的电力，使得如果所述探测装置指示所述脐带缆被水的入侵所受损，则所述第一转换装置能被用于将来自所述源的电力转换成所述第二频率或者转换成DC，以经由所述导体传输至所述水下位置，并且所述第二转换装置能被用于将所述以第二频率的电力或者所述DC电力转换成以所述系统的所述水下设备所使用的频率的电力。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述探测装置包括装置，其用于监测来自所述脐带缆的电力的电压，以用于如果所述电压比阈值少则产生指示：所述脐带缆被水的侵入所受损。
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