DE10347251A1

DE10347251A1 - Vorrichtung zur Verwendung bei der Steuerung und/oder Überprüfung eines Unterwasser-Kohlenwasserstoff-Gewinnungssystems

Info

Publication number: DE10347251A1
Application number: DE10347251A
Authority: DE
Inventors: David Martin Nailsea Smith
Original assignee: ABB Offshore Systems Ltd
Current assignee: Baker Hughes Energy Technology UK Ltd
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2004-04-22
Also published as: BR0303482A; GB0223641D0; NO20034484L; US20040069492A1; GB2393981B; NO335774B1; GB2393981A; BR0303482B1; US7137451B2; NO20034484D0

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Steuerung und/oder Überprüfung eines unterseeischen Kohlenwasserstoff-Gewinnungssystems, mit einer Vielzahl von Quellenköpfen (4) und einer Vielzahl von Steuerungsmodulen (3) zur Steuerung der Quellenköpfe (4). DOLLAR A Die Steuerungsmodule (3) sind an einem Steuerungszentrum (8) und nicht an den Köpfen (4) angeordnet, wobei das Steuerungszentrum (8) für einen unterseeischen Einsatz ausgebildet ist. Die Köpfe (4) stehen in Verbindung mit zugeordneten Steuerungsmodulen (3), die in der Vorrichtung verwendet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Steuerung und/oder das Überprüfen eines Kohlenwasserstoff-Gewinnungssystems.
1 zeigt in Gestalt eines Diagrammes eine typische Anordnung zur Steuerung der Fluidförderung aus jeder der – in diesem Beispiel – vier Quellen eines Kohlenwasserstoffföderungsfeldes. Solche Anordnungen sind typisch für ein Feld unterseeischer Quellen. Das Feld ist an eine Versorgungsleitung 1 angeschlossen, die an einem Ende in eine Versorgungsendeinrichtung (VEE) 2 auf dem Meeresgrund mündet, die üblicherweise unterseeischen Steuerungsmodulen (USM) 3, die auf Steigrohrköpfen (SK), sogenannten Weihnachtsbäumen oder X-Mas Trees, montiert sind, die an den Bohrlöchern befestigt sind, Steuerungssignale übermittelt. Manchmal leitet die VEE 2 Steuerungssignale unmittelbar an eine USM 5, die auf einem Verteiler 6 montiert ist, die den Fluidförderungsausstoß aus dem Feld steuert. Alternativ kann der Verteiler 6 durch eine USM 3 gesteuert werden, die auf einem der Steigrohrköpfe befestigt ist, oder dessen Funktionen sind zwischen mehreren USM auf mehreren Köpfen aufgeteilt. Üblicherweise führt die Versorgungsleitung 1 ebenfalls ein Hydraulikfluid unter Druck zu, um hydraulisch betriebene Vorrichtungen wie Drosseln oder Ventile zu betreiben. Zudem werden elektrische Sammelleitungen den USM zugeführt und manchmal auch elektrische Energie, um ebenfalls elektrisch betriebene Vorrichtungen zu betreiben. Die Versorgungsleitung 1 leitet ebenfalls elektrische Signale von Sensoren weiter, mit denen das System ausgestattet ist, wie zum Beispiel Druck- und Temperatursensoren, um Überwachungsdaten bereitzustellen, um den Betreiber bei der Steuerung des Feldes zu unterstützen. Das andere Ende der Versorgungsleitung 1 mündet in einem Überwasserfahrzeug oder einer Plattform oder manchmal an Land, wo die Steuerungsausrüstung und die Schnittstellen zu dem Betreiber vorhanden ist. Der geförderte Fluidaustrag jeder Quelle wird zu dem Verteiler 6 und dann zu den Feldaustragabflussleitungen 7 zu dem Überwasserfahrzeug, der Plattform oder einer Festlandbasis geführt.
Ein Nachteil dieses Systems besteht darin, dass die Steigrohrköpfe 4 und der Verteiler 6 schwer sind und durch die Anordnung eines USM auf jedem davon kompliziert sind, was es sehr kostenaufwendig in der Herstellung und Installation ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass die VEE 2 ebenfalls schwer und kompliziert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Steuerung und/oder der Überprüfung eines Unterwasserkohlenwasserstoff-Gewinnungssystems, wobei die Vorrichtung umfasst:
eine Vielzahl an Quellenköpfen, sogenannte "Welt Trees"; und
eine Vielzahl von Steuerungsmodulen zum Steuern der Quellenköpfe, wobei:
die Steuerungsmodule an einem Steuerungszentrum zur unterseeischen Anordnung vorgesehen sind, nicht jedoch an den Köpfen, wobei die Köpfe mit denjenigen zugeordneten Steuerungsmodulen in Verbindung stehen, die in der Vorrichtung in Verwendung sind.
Die Vorrichtung kann Mittel zum Koppeln des Steuerungszentrums mit einer Fernbedienungsstelle umfassen, wie zum Beispiel Abschlussmittel zur unterseeischen Anordnung zum Zuführen von Steuerungssignalen von der Fernbedienungsstelle zu den Steuerungsmodulen.
Die Vorrichtung kann einen Verteiler aufweisen, der in Verbindung mit den verwendeten Köpfen der Vorrichtung zur Steuerung der Kohlenwasserstoffförderung steht, wobei ein Steuerungsmodul zur Steuerung des Verteilers vorgesehen ist, wobei das Modul an dem Steuerungszentrum vorgesehen ist, nicht jedoch an dem Verteiler.
Die vorliegende Erfindung umfasst ebenfalls ein Steuerungszentrum, das mit einer Vielzahl von Steuerungsmodulen zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend als ein Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden, in denen:
1 ein Diagramm einer bekannten Anordnung zur Steuerung einer Kohlenwasserstofffluidförderung zeigt; und
2 ein Diagramm eines Beispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
Gleiche Gegenstände in den Figuren sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bezugnehmend auf die 2 mündet eine Versorgungsleitung 1 in eine Versorgungsendeinrichtung VEE 2. Statt dessen die VEE 2 mit Unterwassersteuerungsmodulen USM verbunden ist, die auf Steigrohrköpfen 4 montiert sind, ist sie mit einem Steuerungszentrum (SZ) 8 verbunden. In diesem SZ 8 sind sämtliche USM 3 untergebracht, die benötigt werden, um die Quellen und einen Verteiler 6 zu betreiben. Weil keine USM an den Steigrohrköpfen oder dem Verteiler vorhanden sind, sind sie jeweils durch ein einziges Steckerschnittstellenfeld (eine Einsteckplatte) ersetzt, um die Verbindung mit dem SZ 8 zu erleichtern. Die Vorteile dieser Anordnung sind die folgenden:
1. Leichtere Köpfe und leichterer Verteiler
Die Entfernung eines USM und dessen Befestigungsbasis von jedem der Steigrohrköpfe und dem Verteiler macht diese sehr viel leichter, hinzu kommt eine entsprechende Reduzierung in der Stützkonstruktion, der Stahlarbeiten an Führungen und der Ausgleichsgewichte. Weiterhin ist die Höhe eines Kopfes häufig durch die Höhe seines USM vorgegeben, so dass dessen Entfernung die Höhe eines jeden Kopfes häufig verringert. Diese Verringerungen in Abmessung und Gewicht können zu einem kleineren und billigen Bohrgestell führen, das zur Installation eines jeden Kopfes angemessen ist.
2. Standartschnittstelle zu den Köpfen
sDaten, die entlang der Versorgungsleitung 1 zur Steuerung eines jeden Kopfes 4 gesendet werden, werden üblicherweise in digitaler Form seriell entlang eines Kabelpaares oder optischer Fasern in der Versorgungsleitung gesendet. Dies bedeutet, dass diese Daten eine Adresse umfassen müssen, um identifizieren zu können, welches USM die Daten empfangen soll. Dies bedeutet, dass jedes USM auf jedem Kopf in der Hinsicht verschieden ist, dass jedes eine unterschiedliche Adresse aufweist und somit jeder Kopf verschieden ist. Wenn das USM auf einem Kopf ebenfalls die Funktionen des Verteilers steuert oder eine Anzahl von USM auf den Köpfen die Steuerung des Verteilers untereinander aufteilen, werden die USM Unterschiede aufweisen. Die Entfernung der USM von den Köpfen ermöglicht es somit, dass alle Köpfe identisch sind und dass jedes von ihnen die gleiche, einfache Schnittstelle an einer einzigen Steckplatte aufweisen kann. Dies war für die Anwender ein lange Zeit gewünschter Aspekt.
3. Vereinfachte Integrationsüberprüfung
Es ergibt sich aus dem obigen Punkt 2., dass aufgrund der Tatsache, dass die Köpfe und der Verteiler nur eine Steckplattenschnittstelle zu dem SZ 8 aufweisen, deren Integrationsüberprüfung vereinfacht wird und der Integrationstest des Steuerungssystems nur einmal in dem Herstellungsunternehmen durchgeführt werden muss. Daher besteht für eine spezielle Ausrüstung und spezialisiertes Personal keine Notwendigkeit, um die Köpfe während der Installation zu überprüfen.
4. Verringerung der Technik
Weil die USM auf einigen Köpfen häufig die Doppelrolle der Steuerung des Kopfes und teilweise oder vollständig die Steuerung des Verteilers ausführen, sind die USM auf einigen Köpfen zu denjenigen verschieden, die nur einen Kopf steuern. Die Anpassung einer einzigen Ausgestaltung des USM für alle Köpfe macht alle Köpfe schwer und komplexer als benötigt. Die Anpassung der USM an ein Steuerungszentrum erleichtert ein einheitliches Design der USM und reduziert somit die Technikkosten.
5. Kostenreduzierung
Die Befestigung der USM auf einem Steuerungszentrum macht es praktisch durchführbar, ein System anzubieten, bei dem nur ein Steuerungsmodul mehr als einen Kopf betreibt. Kostenanalysen haben gezeigt, dass eine Anordnung, bei der ein USM zwei Köpfe und die Hälfte eines Verteilers steuert, wahrscheinlich zu der maximalen Kosteneinsparung führt.
Die USM sind üblicherweise mit einem hydraulischen Druckspeicher versehen, um ein Reservoire an hydraulischem Druck bereitzustellen. Dies ist notwendig, wenn hydraulische Vorrichtungen betrieben werden, sowohl um einem Abfallen des hydraulischen Druckes, resultierend aus der langen Versorgungsleitung von der Hydraulikquelle, vorzubeugen, als auch um eine Sicherheitsquelle für hydraulische Energie für den Fall des Versagens der Druckquelle bereitzustellen. Die Montage der USM auf einem Steuerungszentrum erleichtert es, dass die hydraulischen Akkumulatoren oder Druckspeicher zu weniger aber größeren Speichern kombiniert werden, mit einer daraus folgenden Verringerung hinsichtlich der Leitungen, was weiterhin die Kosten reduziert.
6. Vereinfachung der Installation und Gestaltung der Versorgungsleitung
VEE in herkömmlichen Systemen benötigen eine Großeinrichtung von Steckplatten, um die Vielzahl der Schnittstellen-Jumper oder Stecker an jedem Kopf anzubringen. Daher ist die Gestaltung der VEE für Systeme mit einer unterschiedlichen Anzahl von Köpfen im Feld unterschiedlich, und die Anhäufung der VEE, die an der Versorgungsleitung angeordnet ist, macht die Installation der Versorgungsleitung, die mehrere Kilometer lang sein kann, schwierig. Die VEE, die für dieses Beispiel der Erfindung benötigt wird, würde nur eine einzelne Steckerplatte benötigen, um einen Verbindungspunkt für einen Jumper zu dem Steuerungszentrum bereitzustellen, was die Installation der Versorgungsleitung einfacher macht und die Möglichkeiten für ein einziges VEE-Design für alle Projekte erhöht.
7. Vereinfachung des work-over
Wenn eine Quelle in Betrieb genommen wird (Work-over) ist es notwendig, einen direkten Zugang an einen Kopf zu den Betätigungsvorrichtungen und Sensoren bereit zu stellen. Dies wird normalerweise durch die Hinzufügung eines Schnittstellensatzes speziell zur Inbetriebnahme oder Unterhaltung getan, um wirksam die komplexen Funktionen des USM bei der Inbetriebnahme und Unterhaltung zu umgehen. Die Entfernung der USM von jedem Kopf und dessen Ersetzung durch eine einfache Schnittstellensteckplatte ermöglicht es, dass diese Schnittstellen sowohl für die Inbetriebnahme und Unterhaltung als auch für die Verbindung mit dem Steuerungszentrum für die Steuerung der Gewinnung gleich sind. Dies vereinfacht die Köpfe und die Bereitstellung von Unterhaltung- oder Inbetriebnahmeeinrichtungen weiter.
8. Verringerung des Risikos chemischer Leckage
Die Versorgungsleitung 1 weist ebenfalls Leitungen auf, die für die Quellenwartung vorgesehen sind, d. h. Zufuhr von Versorgungsmitteln, chemische Zufuhr, Methanolzufuhr, und es besteht ein Risiko, dass Lecks unter Wasser bei den Jumpern oder Steckern auftreten, die die Köpfe der VEE versorgen, insbesondere wenn eine Versorgungsleitung eine Vielzahl von Köpfen beschickt. Das Steuerungszentrum stellt eine Plattform zur Befestigung von Trennventilen bereit, die mechanisch mit Ventilen gekoppelt werden können, die an dem Kopf montiert sind, um das Risiko von Lecks und dem daraus folgenden Umweltschaden wesentlich zu reduzieren.
9. Größere Flexibilität
Falls zukünftig, häufig ungeplant, eine Ausweitung des Feldes oder eine Verbesserung des Steuerungssystem erforderlich wird, ist es vergleichsweise einfach, das Steuerungszentrum zu entfernen und es durch eines einer neueren Version zu ersetzen.
10. Schnellere Projektdurchführung
An die Bereitsteller wird zunehmend die Forderung seitens der Kunden gestellt, die Köpfe und Verteiler für ein Feld in einer sehr kurzen Zeit bereitzustellen, häufig nur innerhalb von drei Monaten. Weil die Steuerungen an dem als eine Baugruppe ausgebildeten Steuerungszentrum montiert sind und keine Steuerungen an den Köpfen montiert sind, sind weniger Gegenstände für die Köpfe oder die Leitung zu konstruieren und herzustellen, wodurch sich eine schnellere Produktionszeit ermöglichen lässt.
11. Verbesserte Verfügbarkeit
Weil die Jumper oder Stecker von den VEE zu den Quellen in dem herkömmlichen System praktisch parallel geschaltet sind, kann ein Fehler in einem Jumper das Funktionieren aller USM auf allen Köpfen in dem Feld beeinflussen. Die Zwischenschaltung des Steuerungszentrums mit seinen USM zwischen der VEE und den Quellen reduziert wesentlich das Risiko solcher Fehler, weil die Anzahl der in Frage kommenden Jumper auf den einzelnen, kurzen Jumper zwischen der VEE und dem Steuerungszentrum reduziert wurde. Weiterhin ist in dem Falle eines Fehlers in der VEE dessen Beseitigung viel einfacher, weil nicht länger eine schwere Verteilungseinheit daran angeordnet ist, sondern statt dessen nur noch eine einzelne Jumper-Verbindung.

Claims

Vorrichtung zur Verwendung bei der Steuerung und/oder Überprüfung eines Unterwasser-Kohlenwasserstoff-Gewinnungssystems, die Vorrichtung umfasst: eine Vielzahl von Quellenköpfen (4); und eine Vielzahl von Steuerungsmodulen (3) zur Steuerung der Quellenköpfe (4), wobei: die Steuerungsmodule (3) nicht an den Köpfen (4), sondern an einem Steuerungszentrum (8) vorgesehen sind, das zur unterseeischen Anordnung vorgesehen ist, wobei die Köpfe (4) mit zugeordneten Steuerungsmodulen (3), die in der Vorrichtung verwendet werden, verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, mit Mitteln (1) zum Koppeln des Steuerungszentrums (8) mit einer Fernbedienungsstelle.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Kopplungsmittel (1) Abschlussmittel zur unterseeischen Anordnung zur Versorgung von Steuerungssignalen von der Fernbedienungsstelle zu den Steuerungsmodulen (3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit einem Verteiler (6), der mit den Köpfen (4) verbunden ist, zur Verwendung in der Vorrichtung zur Steuerung der Kohlenwasserstoffförderung, mit einem Steuerungsmodul (3) zur Steuerung des Verteilers (6), wobei dieses Modul (3) an dem Steuerungszentrum (8) und nicht an dem Verteiler (6) vorgesehen ist.
Steuerungszentrum (8) mit einer Vielzahl an Steuerungsmodulen (3) zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche.