KR20170102499A - 제어 포드, 보조 해저 시스템, 표면 제어부 간의 인터페이스를 위한 전력 및 통신 허브 - Google Patents

제어 포드, 보조 해저 시스템, 표면 제어부 간의 인터페이스를 위한 전력 및 통신 허브 Download PDF

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하이드릴 유에스에이 디스트리뷰션 엘엘씨
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Abstract

오일 및 가스 조작용의 전력 및 통신 허브(PCH)(204, 206)가 개시된다. PCH는, 오일 및 가스 조작에 사용되는 디바이스에 전기 전력을 제공하도록 조작 가능한 포트; 오일 및 가스 조작에 사용되는 전기 통신을 제공하도록 조작 가능한 포트; MUX(multiplexer) 케이블에 대한 연결을 위한 MUX 인터페이스(214, 216); 적어도 하나의 추가 PCH(210, 212)에 대한 연결을 위한 PCH 연결 인터페이스; 및 PCH 바디를 포함한다. PCH 바디는 블로아웃 방지기(blowout preventer; BOP) 스택 근처에 배치되도록 조작 가능하고, 상기 PCH 바디는 상기 BOP 스택 상의 적어도 하나의 제어 포드와 물리적으로는 이격되어 있지만, 전기 통신하도록 배치되어 있다.

Description

제어 포드, 보조 해저 시스템, 표면 제어부 간의 인터페이스를 위한 전력 및 통신 허브{POWER AND COMMUNICATIONS HUB FOR INTERFACE BETWEEN CONTROL POD, AUXILIARY SUBSEA SYSTEMS, AND SURFACE CONTROLS}
관련 출원들
본 출원은 2014년 12월 17일 출원된 미국 가출원 번호 제62/093,029호를 우선권으로 주장하는 정식 출원이며, 상기 가출원은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 오일 및 가스 장비에 관한 것이고, 오일 및 가스 장비에서 사용되는 전력 및 통신 허브(power and communications hub; PCH)에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 블로아웃 방지기(blowout preventer; BOP)의 해저 애플리케이션에서 전력 및 통신을 분배하기 위해 하나 이상의 PCH를 이용하는 시스템 및 방법을 제공한다.
BOP 시스템은 해저의 유정 및 가스정으로부터의 블로아웃을 방지하기 위해 사용되는 유압식-제어 시스템이다. 해저 BOP 장비는 통상적으로 BOP 스택 상의 지정된 BOP 기능을 조작하기 위해 별도의 유압 경로들을 갖는 2개 이상의 중복(redundant) 제어 시스템의 세트를 포함한다. 중복 제어 시스템은 일반적으로 청색)(blue) 및 황색(yellow) 제어 포드로서 지칭된다. 알려진 시스템에서, 통신 및 전력 케이블은 특정 어드레스를 갖는 액추에이터에 정보 및 전기 전력을 송신한다. 이어서, 액추에이터는, 유압 밸브를 움직여서 BOP의 일부를 제어하기 위해 일련의 다른 밸브/배관에 대한 유체 경로를 개방한다.
역사적으로, 전력 및 통신 연결은 해저의 BOP 제어 포드 상에 집중되었다. 그러나 해저 상태 모니터링에 대한 더 높은 요구를 비롯해서 해저 안전 표준이 더욱 엄격해졌다. 이러한 증가된 안전 및 산업 표준은 서브시스템, 표면 시스템 및 해저 제어 포드와의 인터페이스와 관련된 복잡도 및 이에 따른 분규(complication)들을 증가시킨다.
BOP 스택 상의 해저 제어 포드(들)로부터 BOP 전기 인터페이스 요구사항들을 분리함으로써, 본 개시는 2개 이상의 별도의 PCH를 갖는 모듈식 설계를 제공한다. 특정 실시예에서, PCH의 이러한 모듈식 설계는 제어 포드가 유압 기능만을 제어하도록 제어 포드에 대한 요구사항의 감소를 허용한다. 따라서, 본 개시의 실시예에 따라 제어 포드로부터 인터페이스 시스템을 분리하는 것은 현재 및 향후 설계에 대한 설계 확장성 및 유연성을 증가시킨다. 일부 실시예에서, 모듈식 설계는 새로운 설계 요구사항이 PCH에 의해 처리될 수 있는 경우, 예컨대, 새로운 상태 모니터링 서브시스템을 추가하도록 하는 요구사항으로 인한 정교한 제어 포드의 시간 소모적인 재설계를 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, PCH는 4개의 객체, 즉 MUX(multiplexer) 인터페이스; 전력 분배; 통신 분배; 및 결합된 전력/통신 분배를 포함한다. PCH는 제어 포드 요구사항들로부터 이러한 인터페이스를 흡수하고 이에 따라 제어 포드의 복잡도를 감소시킨다. 또한, 제어 포드로부터 인터페이스를 분리함으로써, PCH는 설계 유연성을 가능하게 하고 시스템 신뢰도를 증가시킨다.
특정 실시예에서, PCH는 MUX 케이블 브레이크 아웃 디바이스(MUX cable break out device)와 인터페이스하고 해저 제어를 위한 중앙 전력 및 통신 시스템으로서의 역할을 한다. 통신 링크들은 MUX 출력에서 종결되고 그의 적절한 인터페이스에 링크될 수 있다. PCH는 전력 시스템 및 통신 시스템을 포함한다. 특정 실시예에서, PCH 전력 시스템은, BOP 해저 제어를 위한 주 전압으로서 역할을 하도록 델타 3상 480 볼트 교류(volt alternating current; VAC) 60Hz를 24 볼트 직류(volts direct current; VDC)로 변환한다. 특정 실시예에서, PCH 통신 시스템은 해저 통신을 위한 게이트웨이로서 역할을 한다. PCH 통신 시스템은 일치하는 LMRP PCH로의 그리고 이로부터의 통신 크로스오버(communication crossover)를 제공할 수 있다. 통신 크로스오버는 중복 통신 링크의 수단으로서 역할을 할 수 있다. 특정 실시예에서, PCH는 광 신호의 열화가 중복 광섬유 통신 경로로의 자동 전환(automatic switchover)을 트리거할 수 있는 광섬유(FO) 모니터링을 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, PCH는 더 낮은 BOP 스택으로부터 표면 시스템으로의 멀티플렉서(MUX) 통신을 허용하여, 이전의 설계들로부터의 상당한 단순화를 가져온다. 일부 실시예에서, 중복 PCH를 갖는 것은 크로스오버 전력의 분배를 가능하게 할 수 있으며, 이는 MUX 케이블들로부터 제어 포드에 중복 전력을 제공하고, 그러한 중복 전력은 신뢰도를 증가시킬 수 있다. 본 개시의 기술은 제어 포드 전용 시스템에서 요구되는 바와 같이, 비-임계 서브시스템 장애에 대한 제어 포드의 취약성 및 다운스트림 변화로 인한 주요 재설계(major redesign)의 필요성을 감소시킬 수 있다.
따라서, 오일 및 가스 조작을 위한 전력 및 통신 허브(PCH)가 본원에서 개시된다. PCH는, 오일 및 가스 조작에 사용되는 디바이스에 전기 전력을 제공하도록 조작 가능한 포트; 오일 및 가스 조작에 사용되는 전기 통신을 제공하도록 조작 가능한 포트; MUX(multiplexer) 케이블에 대한 연결을 위한 MUX 인터페이스; 적어도 하나의 추가 PCH에 대한 연결을 위한 PCH 연결 인터페이스; 및 PCH 바디를 포함한다. PCH 바디는 블로아웃 방지기(blowout preventer; BOP) 스택 근처에 배치되도록 조작 가능하고, PCH 바디는 BOP 스택 상의 적어도 하나의 제어 포드와 물리적으로는 이격되어 있지만 전기 통신하도록 배치되어 있다.
해저 오일 및 가스 조작용의 PCH 시스템이 또한 개시된다. PCH 시스템은 제1 LMRP PCH를 포함한다. 제1 LMRP PCH는, 오일 및 가스 조작에 사용되는 디바이스에 전기 전력을 제공하도록 조작 가능한 포트; 오일 및 가스 조작에 사용되는 전기 통신을 제공하도록 조작 가능한 포트; MUX 케이블에 대한 연결을 위한 MUX 인터페이스; 적어도 하나의 추가 PCH에 대한 연결을 위한 PCH 연결 인터페이스; 및 PCH 바디를 포함하고, PCH 바디는 BOP 스택 근처에 배치되도록 조작 가능하고, PCH 바디는 BOP 스택 상의 적어도 하나의 제어 포드와 물리적으로는 이격되어 있지만 전기 통신하도록 배치되어 있고, PCH 시스템은 또한 제2 LMRP PCH; 제1 하위 스택(LS) PCH; 및 제2 LS PCH를 포함한다.
해저 BOP 스택 제어 포드에서 전력 및 통신을 분산시키기 위한 방법이 또한 개시된다. 이 방법은, 적어도 하나의 PCH를 BOP 스택에 도입하는 단계 ― 상기 PCH는 기존의 BOP 스택 컴포넌트 및 향후 BOP 스택 컴포넌트에 전력 및 통신을 제공하도록 조작 가능함 ― ; 및 표면 제어부(surface controls)로부터 BOP 스택 상의 컴포넌트에 필요한 전력 및 통신을 제공하도록 PCH를 동작시키는 단계를 포함하며, PCH는 BOP 스택 상의 적어도 하나의 제어 포드와 물리적으로는 이격되어 있지만 전기 통신하도록 배치되어 있다.
본 개시의 이들 및 다른 특징, 양상 및 이점은 다음의 설명, 청구항 및 첨부 도면과 관련하여 더 잘 이해될 것이다. 그러나 도면은 본 개시의 단지 몇 개의 실시예만을 예시하고, 이에 따라 다른 동등하게 유효한 실시예가 인정될 수 있으므로 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 간주 되어서는 안 된다는 것에 주의한다.
도 1은 BOP 스택의 대표적인 시스템 개요이다.
도 2는 BOP 스택 애플리케이션에서 4개의 PCH의 사용을 도시하는 개략도이다.
도 3a는 BOP 스택 애플리케이션에서 사용하기 위한 4개의 PCH 중 2개를 도시하는 개략도이다.
도 3b는 도 3a으로부터 이어지는, BOP 스택 애플리케이션에서 사용하기 위한 4개의 PCH 중 2개를 도시하는 개략도이다.
도 4a는 LMRP(lower marine riser package) PCH 네트워크 스위치 인터페이스를 도시하는 개략도이다.
도 4b는 도 4a로부터 이어지는, LMRP(lower marine riser package) PCH 네트워크 스위치 인터페이스를 도시하는 개략도이다.
도 5a는 LMRP PCH 및 LMRP 제어, 기구 및 모니터링 엘리먼트들 간의 특정 인터페이스 세부사항을 도시하는 개략도이다.
도 5b는 LMRP PCH 및 LMRP 제어, 기구 및 모니터링 엘리먼트들 간의 특정 인터페이스 세부사항을 도시하는 개략도이다.
도 6은 하위 스택(LS) PCH 및 LS 제어, 기구 및 모니터링 엘리먼트들 간의 특정 인터페이스 세부사항을 도시하는 개략도이다.
PCH 시스템 및 방법의 실시예의 특징 및 이점뿐만 아니라 자명해질 다른 것들도 더 상세히 이해될 수 있도록 하기 위해, 이전에 간략하게 요약된 본 개시의 실시예의 보다 구체적인 설명은, 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면에 도시된 본 개시의 실시예를 참조하여 이루어질 수 있다. 그러나 도면은 본 개시의 단지 몇 개의 실시예들을 예시하고, 이에 따라 본 개시는 다른 유효한 실시예를 또한 포함할 수 있으므로 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 간주 되어서는 안 된다는 것에 주의한다.
먼저 도 1을 참조하면, BOP 스택의 대표적인 시스템 개요가 도시된다. 도 1을 참조하면, LMRP(lower marine riser package)(102) 및 하위 스택(104)을 포함하는 BOP 스택(100)이 도시된다. LMRP(102)는 환형부(106), 청색 제어 포드(108) 및 황색 제어 포드(110)를 포함한다. 핫라인(112), 청색 도관(114) 및 황색 도관(120)은 라이저(riser)(122)로부터 LMRP(102)로, 그리고 도관 매니폴드(124)를 통해 제어 포드(108, 110)로 하향으로 진행된다. 청색 전력 및 통신 라인(116)과 황색 전력 및 통신 라인(118)은 각각 제어 포드(108, 110)로 진행된다. LMRP 커넥터(126)는 LMRP(102)를 하위 스택(104)에 연결한다. 유압식으로 작동되는 웨지(128 및 130)는 셔틀 패널(shuttle panel)(134)과 같은 셔틀 패널에 연결될 수 있는 연결 가능한 호스 또는 파이프(132)를 매달기 위해 배치된다.
하위 스택(104)은 블라인드 전단 램(blind shear ram) BOP(136), 케이싱 전단 램 BOP(138), 제1 파이프 램(140) 및 제2 파이프 램(142)뿐만 아니라 셔틀 패널(134)을 포함할 수 있다. BOP 스택(100)은 웰헤드 연결부(wellhead connection)(144) 위에 배치된다. 하위 스택(104)은 BOP 스택(100) 내의 특정 기능을 동작시키기 위해 필요한 양의 유압 유체를 수용하는 선택적인 스택-장착 어큐뮬레이터(146)를 더 포함할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 전력 및 통신 연결은 역사적으로, 제어 포드(108, 110)와 같은 BOP 해저 제어 포드 상에 집중되었다. 그러나 해저 상태 모니터링에 대한 더 높은 요구를 비롯해서 해저 안전 표준들이 더욱 엄격해졌다. 이러한 증가된 안전 및 산업 표준들은 서브시스템, 표면 시스템 및 해저 제어 포드와의 인터페이스와 관련된 복잡도 및 이에 따른 분규들을 증가시킨다. 본 개시는 제어 포드로부터 전력 및 통신 연결을 분리하는 능력을 제공한다. 예를 들어, 하위 스택(104) 부근에 위치된 전력 및 통신 연결, 예컨대 PCH를 이용하여, 추가 모니터링이 가능하다. 추가 모니터링 디바이스는 웨지(128, 130)를 통한 제어 포드(108, 110)로의 연결을 연장하기 보다는, 하위 스택(104) 상의 하나 이상의 PCH에 연결될 수 있다. 하나 이상의 PCH가 LMRP(102) 및 하위 스택(104) 중 어느 하나 또는 양자 상에 전력 및 통신을 제공하는데 사용될 수 있다.
이제 도 2를 참조하여, BOP 스택 애플리케이션에서 4개의 PCH의 사용을 도시하는 개략도가 제공된다. 도시된 실시예에서, 4개의 PCH가 BOP 스택 애플리케이션에서 사용되지만, 증가된 모니터링 성능들을 위해 임의의 적합한 구성으로 오일 및 가스 조작에 사용되는 임의의 수의 PCH가 구상된다. PCH 시스템(200)은 2개의 서브시스템으로 구성된다. LMRP 서브시스템(202)은 청색 LMRP PCH(204) 및 황색 LMRP PCH(206)를 포함한다. LS 서브시스템(208)은 청색 LS PCH(210) 및 황색 LS PCH(212)를 포함한다. 청색 LMRP PCH(204) 및 황색 LMRP PCH(206)는 LMRP 상에 위치되는 중앙 전력 및 통신 허브이며, 청색 LS PCH(210) 및 황색 LS PCH(212)는 LMRP PCH(204, 206)의 확장이고 하위 스택 상에 위치된다(도 1의 102, 104를 또한 참조함).
청색 LMRP PCH(204)는 청색 MUX 다이렉트/청색 MUX-XO 연결 인터페이스(214)에서 MUX 케이블과 인터페이스하고, 황색 LMRP PCH(206)는 황색 MUX 다이렉트/황색 MUX-XO 연결 인터페이스(216)에서 MUX 케이블과 인터페이스한다. 도시된 실시예에서, 청색 LMRP PCH(204) 및 황색 LMRP PCH(206)는 해저 제어를 위한 중앙 전력 및 통신 시스템으로서 역할을 한다. LS PCH(210, 212)는 해저 케이블 및 커넥터를 통해 하위 스택 스태브(stab)와 인터페이스하고 하위 스택 서브시스템 및 기구를 위한 LMRP PCH의 확장으로서 역할을 한다. 또한, 도시된 실시예에서, LMRP PCH(204, 206)는 LMRP 상에 위치된 안전 계장 시스템(safety instrumented system; SIS)-포드(들)(218)에 전력 및 통신을 공급한다.
LMRP 서브시스템(202)과 LS 서브시스템(208) 사이에서, 청색 LMRP PCH(204)가 청색 웨지 커넥터(220)에 의해 청색 LS PCH(210)와 조작 가능하게 결합된다. LMRP 서브시스템(202)과 LS 서브시스템(208) 사이에서, 황색 LMRP PCH(206)가 황색 웨지 커넥터(222)에 의해 황색 LS PCH(212)와 조작 가능하게 결합된다. LMRP 서브시스템(202)은 제1 청색 해저 전자 모듈(SEM)(224), 제2 청색 SEM(226), 제1 황색 SEM(228), 제2 황색 SEM(230), 보조 LMRP 연결(232), 음향 모니터링 시스템(234) 및 LMRP를 위한 신규 서비스 연결(236)을 더 포함한다. 청색 LMRP PCH(204)는 제1 청색 SEM(224)에 대한 주 연결 및 제2 황색 SEM(230)에 대한 보조 연결을 제공한다. 황색 LMRP PCH(206)는 제1 황색 SEM(228)에 대한 주 연결, 제2 청색 SEM(226)에 대한 보조 연결 및 음향 모니터링 시스템(234)에 대한 연결을 제공한다.
청색 LS PCH(210)는 어큐뮬레이터 압력 트랜스듀서(accumulator pressure transducer)(238), 고압/고온(HPHT) 프로브(240) 및 보조 하위 스택 연결(242)을 더 포함한다. 황색 LS PCH(212)는 어큐뮬레이터 압력 연결(244), HPHT 프로브 연결(246) 및 음향 모니터링 LS 연결(248)을 제공한다. LS 서브시스템(208)은 또한 원격 조작 차량(remotely operated vehicle; ROV) 디스플레이(250)에 대한 인터페이스 및 LS 신규 서비스 연결(252)를 제공한다.
PCH 시스템(200)에서, 전력 시스템은, 포드들의 각각의 SEM(224, 226, 228, 230)에 대한 6개의 24 볼트 직류(VDC) 버스; RAM 모니터링을 위한 2개의 24 VDC 버스; 향후 확장(신규 서비스)을 위한 4개의 24 VDC 버스; 황색 LMRP PCH(206)에 연결된 음향 모니터링을 위한 하나의 24 VDC 버스; 황색 LS PCH(212)에 연결된 음향 모니터링을 위한 하나의 24 VDC 버스; 청색 LMRP PCH(204)에 연결된 비-안전 임계 향후 확장(non-safety critical future extensions)을 위한 하나의 24 VDC 버스; 청색 LS PCH(210)에 연결된 비-안전 임계 향후 미래 확장을 위한 하나의 24 VDC 버스; 및 LS에서 스택 장착 기구(stack mounted instrumentation)를 위한 2개의 24 VDC 버스에 전력을 제공한다
PCH 시스템(200)에서, 통신 시스템은, 각각의 SEM에 대한 하나의 개별 통신 링크; RAM 모니터링을 위한 2개의 개별 통신 링크; 향후 확장(새로운 서비스)을 위한 2개의 개별 통신 링크; 황색 LMRP PCH(206)에 연결된 음향 모니터링 시스템에 대한 하나의 개별 통신 링크; 황색 LS PCH(212)에 연결된 음향 모니터링에 대한 하나의 개별 통신 링크; 청색 LMRP PCH(204)에 연결된 비-안전 임계 향후 서비스에 대한 하나의 개별 통신 링크; 청색 LS PCH(210)에 연결된 비-안전 임계 향후 서비스에 대한 하나의 개별 통신 링크; 추가 모니터링에 대한 2개의 개별 통신 링크; LS에서 스택 장착 기구를 위한 2개의 개별 통신 링크에 통신을 제공할 것이고; 음향 모니터링 및 다른 비-임계 BOP 서브시스템들은 격리된 통신 링크를 갖는다.
도 3a는 BOP 스택 애플리케이션에서 사용하기 위한 4개의 PCH 중 2개를 도시하는 개략도이다. 도 3a는 도 3b로 이어진다. 도 3a는 중복 해저 제어 시스템의 청색 측과 다른 해저 엘리먼트 및 표면 제어 시스템에 주로 연관된 인터페이스를 도시한다. BOP 시스템(300)은 청색 LMRP PCH(302), 청색 포드(304), 황색 포드(306), 청색 LS PCH(308) 및 RAM 모니터링 유닛(310)을 포함한다. 도 3b는 도 3a으로부터 이어지는, BOP 스택 애플리케이션에서 사용하기 위한 4개의 PCH 중 2개를 도시하는 개략도이다. 도 3b는 중복 해저 제어 시스템의 황색 측 내지 다른 해저 엘리먼트 및 표면 제어 시스템에 주로 연관된 인터페이스를 도시한다. BOP 시스템(300)은 황색 LMRP PCH(312), 황색 LS PCH(314), LMRP 음향 모니터링 포드(316) 및 LS 음향 모니터링 포드(318)를 더 포함한다. 유닛(302, 304, 306, 308, 310, 312 및 314)은 도시된 바와 같이 섬유에 의해 조작 가능하게 결합되고 통신한다. 황색 LMRP PCH(312)는 CAT 5E(Category 5E) 케이블에 의해 LMRP 음향 모니터링 포드(316)에 조작 가능하게 결합되고, 황색 LS PCH(314)는 CAT 5E 케이블에 의해 LS 음향 모니터링 포드(318)에 조작 가능하게 결합된다.
BOP 시스템(300)은 LMRP SIS 포드에 대한 패스 스루(pass through)인 섬유(320)를 포함한다. 3개의 섬유를 갖는 섬유 클러스터(322)는 표면 제어에 대한 어떠한 연결도 제공하지 않으며 표면에서 종결된다. 섬유 클러스터(322)는 표면 데이터 기반구조 전자기기로부터 데이터 기반구조를 위한 네트워크 스위치까지의 섬유를 포함한다. 3개의 섬유를 갖는 섬유 클러스터(324)는 표면 제어에 대한 연결을 제공한다. 섬유 클러스터(324)는 직접 제어를 위해 네트워크 스위치에 연결되는 청색 중앙 커맨드 유닛(central command unit; CCU)으로부터의 섬유를 포함한다. 3개의 섬유를 갖는 섬유 클러스터(326)는 표면 제어에 대한 연결을 제공한다. 섬유 클러스터(326)는 크로스오버 제어(crossover control)를 위해 네트워크 스위치에 연결되는 청색 CCU로부터의 섬유를 포함한다. 직접 및 크로스오버 제어를 위한 통신들은 주(청색) 및 중복(황색) 제어들을 위한 산업 네트워크 프로토콜들(예를 들어, Modbus/TCP(Transmission Control Protocol))에 기초한다.
BOP 시스템(300)은 LMRP SIS 포드에 대한 패스 스루인 섬유(328)를 포함한다. 3개의 섬유를 갖는 섬유 클러스터(330)는 음향 모니터링 서버에 연결되는 섬유를 제공한다. 3개의 섬유를 갖는 섬유 클러스터(332)는 표면 제어에 대한 연결을 제공한다. 섬유 클러스터(332)는 직접 제어를 위해 네트워크 스위치에 연결되는 황색 CCU로부터의 섬유를 포함한다. 3개의 섬유를 갖는 섬유 클러스터(334)는 표면 제어에 대한 연결을 제공한다. 섬유 클러스터(334)는 크로스오버 제어를 위해 네트워크 스위치에 연결되는 황색 CCU로부터의 섬유를 포함한다. 직접 및 크로스오버 제어를 위한 통신은 주(청색) 및 중복(황색) 제어를 위해 산업 네트워크 프로토콜들(예를 들어, Modbus/TCP)에 기초한다.
이제 도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 예시적인 LMRP PCH 네트워크 스위치 인터페이스(400)가 도시된다. LMRP PCH 통신 서브시스템은 해저 통신을 위한 게이트웨이로서 역할을 한다. 통신 링크는 MUX 출력에서 종결되고 그의 적절한 인터페이스에 링크된다. LMRP PCH 통신 서브시스템은 일치하는 LMRP PCH로의, 그리고 이로부터의 통신 크로스오버(communication crossover)를 제공한다. 크로스오버는 중복 통신의 수단으로서 역할을 한다.
도 4a는 청색 LMRP PCH 네트워크 스위치 인터페이스를 도시하는 개략도이다. 도 4b는 도 4a로부터 이어지는, 청색 LMRP PCH 네트워크 스위치 인터페이스를 도시하는 개략도이다. LMRP PCH 네트워크 스위치 인터페이스(400)는 데이터 기반구조를 위한 네트워크 스위치(402), 직접 제어를 위한 독립적인 네트워크 스위치(404), 청색 PCH 중앙 처리 장치(CPU)(406) 및 황색 해저 시스템의 크로스오버 제어를 위한 네트워크 스위치(408)를 포함한다. Cat 5E 케이블 연결(414)(포트 1/2)은 청색 CPU에 직접 연결된다. Cat 5E 케이블 연결(412)(포트 1/1)은 중복 제어 시스템을 함께 링크하는 크로스오버 제어 네트워크 스위치에 대한 네트워크 연결을 제공한다. 케이블 연결(416)(포트 3/3)은 주 SEM을 통해 청색 포드에 네트워크 링크를 제공한다. 도 4a의 케이블 연결(412, 414, 416)의 섬유들은 도 4b의 것들에 대응한다. 도 4a 및 4b에서, 410 및 418은 섬유 연결이 아니라, 대신 이들은 청색 LMRP PCH의 하우징을 나타내는 박스의 윤곽선들이다. 1/3, 1/2 등의 숫자들은 네트워크 스위치 상의 포트 식별자들이다.
도 4a에서, 섬유 클러스터(420)는 청색 CCU에 조작 가능하게 결합되고, 섬유 클러스터(422)는 표면 제어에 대한 어떠한 연결도 없이 표면에서 종결된다. 섬유(424, 426)는 예를 들어, 도 2의 청색 LS PCH(210)와 같은 청색 하위 스택 PCH으로 진행된다. 섬유(428)는 예를 들어, 도 2의 황색 LMRP PCH(206)와 같은 황색 LMRP PCH에 조작 가능하게 결합된다. 섬유(430)는 예를 들어, 도 2의 제2 황색 SEM(230)과 같은 황색 포드 상의 보조 SEM에 연결된다. 섬유(432)는 예를 들어, 도 2의 제1 청색 SEM(224)과 같은 청색 포드 상의 제1 SEM에 연결된다.
도 5a 및 도 5b는 LMRP PCH 및 LMRP 제어, 기구 및 모니터링 엘리먼트들 간의 특정 인터페이스 세부사항들을 도시하는 개략도이다. LMRP PCH 전력 서브시스템(500)은 BOP 해저 제어를 위한 전압으로서 역할을 하도록 델타 3상 480 볼트 교류(VAC) 50 Hz를 110 VDC 및 24 VDC로 변환한다. PS1A는 솔레노이드(solenoids)를 위한 4개의 독립적인 24 VDC 전력 레일, 포드 기구(pod instrumentation)를 위한 독립적인 24 VDC 레일 및 SEM 제어를 위한 독립적인 24 VDC 레일을 제공한다. PS1B는 PS1A로서 24 VDC 전력 레일의 완전 중복 세트를 동일한 포드 내의 중복 엘리먼트에 제공한다. PS2는 신규 서비스에 독립적인 24 VDC를, 보조 서비스에 독립적인 24 VDC를, 그리고 공급 전압으로서 LS PCH에 110 VDC를 제공한다. PCH 제어는 LMRP PCH 전력 서브시스템(500) 내부의 엘리먼트에 대한 제어 기능성을 제공한다. 본원에서 사용된 특정 약어들은 PCBA(Printed Circuit Board Assembly); PS1A(Power Supply 1A); PS1B(Power Supply 1B); PBOF(Pressure Balanced Oil-Filled)로서 나열된다.
도 6은 하위 스택(LS) PCH 및 LS 제어 엘리먼트 간의 특정 인터페이스 세부사항들을 도시하는 개략도이다. LS 시스템(600)에서, LS PCH 웨지(602)는 LS PCH 제어 엘리먼트(604, 606, 608 및 610)에 조작 가능하게 결합된다. LS 시스템(600)의 제어 엘리먼트(604, 606, 608 및 610)는 각각, LS 상의 엘리먼트에 24 VDC 전력 레일을 제공한다. 전력 공급 제어 엘리먼트(604)는 내부 PCH 제어 엘리먼트에 24 VDC 공급 전력을 제공한다. 전력 공급 장치 제어 엘리먼트(606)는 어큐뮬레이터 압력 트랜스듀서에 24 VDC 공급 전력을 제공한다. 전력 공급 제어 엘리먼트(608)는 추가 모니터링에 24 VDC 공급 전력을 제공한다. 전력 공급 제어 엘리먼트(610)는 LS 음향 모니터링 시스템에 공급 전력을 제공한다.
설명된 본 개시의 다양한 실시예들에서, 당업자는 컴포넌트, 유닛, 도관 및 섬유의 대안적인 배열들이 구상되어 본 발명에 적용될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
단수 형태들은 문맥이 그 반대를 명확하게 지시하지 않는 한 복수형들을 포함한다.
컴퓨터-판독 가능 매체의 예는 하나 이상의 비-휘발성의 하드-코딩 타입 매체들, 예컨대, 판독 전용 메모리(ROM), CD-ROM 및 DVD-ROM 또는 소거 가능한 전기적으로 프로그래밍 가능한 판독 전용 매체 메모리(EEPROM); 레코딩 가능한 타입 매체, 예컨대, 플로피 디스크, 하드 디스크 드라이브, CD-R/RW, DVD-RAM, DVD-R/RW, DVD +R/RW, 플래시 드라이브, 메모리 스틱 및 다른 더 새로운 타입의 메모리; 및 송신 타입 매체, 예컨대, 디지털 및 아날로그 통신 링크를 포함한다. 예를 들어, 이러한 매체들은 앞서 설명된 시스템 및 방법 단계들과 관련된 명령뿐만 아니라 동작 명령을 포함할 수 있고 컴퓨터 상에서 동작할 수 있다. 이러한 매체들은 예를 들어, 소프트웨어를 포함하고 있는 컴퓨터 프로그램 제품을 저장하도록 기술된 위치 대신에 또는 이에 추가로 다른 위치에 있을 수 있다는 것이 당업자들에 의해 이해될 것이다. 앞서 설명된 다양한 소프트웨어 모듈 또는 전자 컴포넌트들이 전자 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이 둘의 조합에 의해 구현 및 유지될 수 있고, 이러한 실시예들이 본 개시의 실시예들에 의해 고려될 수 있다는 것이 당업자들에 의해 이해될 것이다.

Claims (20)

  1. 오일 및 가스 조작(oil and gas operations)용의 전력 및 통신 허브(power and communications hub; PCH)로서,
    오일 및 가스 조작에 사용되는 디바이스에 전기 전력을 제공하도록 조작 가능한 포트;
    오일 및 가스 조작에 사용되는 전기 통신을 제공하도록 조작 가능한 포트;
    MUX(multiplexer) 케이블에 대한 연결을 위한 MUX 인터페이스;
    적어도 하나의 추가 PCH에 대한 연결을 위한 PCH 연결 인터페이스; 및
    PCH 바디를 특징으로 하고,
    상기 PCH 바디는 블로아웃 방지기(blowout preventer; BOP) 스택 근처에 배치되도록 조작 가능하고, 상기 PCH 바디는 상기 BOP 스택 상의 적어도 하나의 제어 포드와 물리적으로는 이격되어 있지만 전기 통신하도록 배치되어 있는 것인 오일 및 가스 조작용의 PCH.
  2. 제1항에 있어서, 상기 PCH는 상기 BOP 스택 상에 위치되는 안전 계장 시스템(safety instrumented system; SIS)-포드에 전기 전력 및 전기 통신을 공급하도록 조작 가능한 것인 오일 및 가스 조작용의 PCH.
  3. 제1항에 있어서, 상기 PCH는 제1 해저 전자 모듈(subsea electronics module; SEM) 및 제2 SEM에 연결되도록 조작 가능한 것인 오일 및 가스 조작용의 PCH.
  4. 제1항에 있어서, 상기 PCH는 보조 LMRP(lower marine riser package) 연결을 제공하는 것인 오일 및 가스 조작용의 PCH.
  5. 제1항에 있어서, 상기 PCH는 원격 조작 차량(remotely operated vehicle; ROV)의 디스플레이에 대한 연결을 제공하는 것인 오일 및 가스 조작용의 PCH.
  6. 제1항에 있어서, 상기 PCH는 BOP 스택 상의 신규 서비스(new services)에 대한 연결을 제공하는 것인 오일 및 가스 조작용의 PCH.
  7. 제1항에 있어서, 상기 PCH는 PCH 네트워크 스위치 인터페이스를 특징으로 하고,
    상기 네트워크 스위치 인터페이스는, 데이터 기반구조(data infrastructure)를 위한 네트워크 스위치, 직접 제어를 위한 네트워크 스위치, PCH 중앙 처리 유닛(CPU), 및 크로스오버 제어(crossover control)를 위한 네트워크 스위치를 특징으로 하는 것인 오일 및 가스 조작용의 PCH.
  8. 해저 오일 및 가스 조작용의 PCH 시스템으로서,
    상기 PCH 시스템은,
    제1 LMRP PCH;
    제2 LMRP PCH;
    제1 하위 스택(lower stack; LS) PCH; 및
    제2 LS PCH를 특징으로 하고,
    상기 제1 LMRP PCH는,
    오일 및 가스 조작에 사용되는 디바이스에 전기 전력을 제공하도록 조작 가능한 포트;
    오일 및 가스 조작에 사용되는 전기 통신을 제공하도록 조작 가능한 포트;
    MUX 케이블에 대한 연결을 위한 MUX 인터페이스;
    적어도 하나의 추가 PCH에 대한 연결을 위한 PCH 연결 인터페이스; 및
    PCH 바디를 특징으로 하고,
    상기 PCH 바디는 BOP 스택 근처에 배치되도록 조작 가능하고, 상기 PCH 바디는 상기 BOP 스택 상의 적어도 하나의 제어 포드와 물리적으로는 이격되어 있지만 전기 통신하도록 배치된 것인 해저 오일 및 가스 조작용의 PCH 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 LMRP PCH 및 상기 제1 LS PCH는 제1 웨지 커넥터(wedge connector)를 통해 조작 가능하게 결합되는 것인 해저 오일 및 가스 조작용의 PCH 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2 LMRP PCH 및 상기 제2 LS PCH는 제2 웨지 커넥터를 통해 조작 가능하게 결합되는 것인 해저 오일 및 가스 조작용의 PCH 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제1 LMRP PCH 및 상기 제2 LMRP PCH는 상기 BOP 스택 부근에 배치되는 SIS-포드에 전기 전력 및 전기 통신을 공급하도록 조작 가능한 것인 해저 오일 및 가스 조작용의 PCH 시스템.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제1 LMRP PCH 및 상기 제2 LMRP PCH는 각각 제1 SEM 및 제2 SEM에 연결되도록 조작 가능한 것인 해저 오일 및 가스 조작용의 PCH 시스템.
  13. 제8항에 있어서, 상기 제1 LS PCH 및 제2 LS PCH는 ROV 디스플레이에 대한 연결을 제공하는 것인 해저 오일 및 가스 조작용의 PCH 시스템.
  14. 제8항에 있어서, 전력 시스템은, 각각의 SEM 연결을 위한 6개의 24 볼트 직류(volts direct current; VDC) 버스; RAM 모니터링을 위한 2개의 24 VDC 버스; 신규 서비스를 위한 4개의 24 VDC 버스; 황색 LMRP PCH(206)에 연결된 음향 모니터링용의 하나의 24 VDC 버스; 황색 LS PCH(212)에 연결된 음향 모니터링용의 하나의 24 VDC 버스; 청색 LMRP PCH(204)에 연결된 비-안전 임계 향후 확장(non-safety critical future extensions)용의 하나의 24 VDC 버스; 청색 LS PCH(210)에 연결된 비-안전 임계 향후 미래 확장용의 하나의 24 VDC 버스; 및 상기 LS에서의 스택 장착 기구(stack mounted instrumentation)를 위한 2개의 24 VDC 버스를 특징으로 하는 것인 해저 오일 및 가스 조작용의 PCH 시스템.
  15. 제8항에 있어서, 통신 시스템은, 각각의 SEM에 대한 하나의 개별 통신 링크; RAM 모니터링을 위한 2개의 개별 통신 링크; 새로운 서비스를 위한 2개의 개별 통신 링크; LMRP PCH로의 음향 모니터링 시스템에 대한 하나의 개별 통신 링크; LS PCH에 연결된 음향 모니터링에 대한 하나의 개별 통신 링크; LMRP PCH에 연결된 비-안전 임계 향후 서비스에 대한 하나의 개별 통신 링크; LS PCH에 연결된 비-안전 임계 향후 서비스에 대한 하나의 개별 통신 링크; 추가 모니터링에 대한 2개의 개별 통신 링크; 상기 LS에서의 스택 장착 기구를 위한 2개의 개별 통신 링크를 특징으로 하고, 음향 모니터링 및 다른 비-임계 BOP 서브시스템는 격리된 통신 링크들을 갖는 것인 해저 오일 및 가스 조작용의 PCH 시스템.
  16. 해저 BOP 스택 제어 포드에서 전력 및 통신을 분산시키기 위한 방법으로서,
    적어도 하나의 PCH를 BOP 스택에 도입하는 단계 ― 상기 PCH는 기존의 BOP 스택 컴포넌트 및 향후 BOP 스택 컴포넌트에 전력 및 통신을 제공하도록 조작 가능함 ― ; 및
    표면 제어부(surface controls)로부터 BOP 스택 상의 컴포넌트에, 필요한 전력 및 통신을 제공하도록 상기 PCH를 조작하는 단계를 특징으로 하고,
    상기 PCH는 상기 BOP 스택 상의 적어도 하나의 제어 포드와 물리적으로는 이격되어 있지만 전기 통신하도록 배치되는 것인 해저 BOP 스택 제어 포드에서 전력 및 통신을 분산시키기 위한 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 PCH 및 적어도 하나의 추가 PCH가 서로 전기 통신하도록 상기 적어도 하나의 PCH를 상기 적어도 하나의 추가 PCH에 조작 가능하게 연결하는 단계를 더 특징으로 하는 해저 BOP 스택 제어 포드에서 전력 및 통신들을 분산시키기 위한 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 PCH를 이용하여 상기 BOP 스택 상에 위치되는 안전 계장 시스템(SIS)-포드에 전기 전력 및 전기 통신을 공급하는 단계를 더 특징으로 하는 것인 해저 BOP 스택 제어 포드에서 전력 및 통신을 분산시키기 위한 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 PCH를 제1 SEM 및 제2 SEM에 조작 가능하게 연결하는 단계를 더 특징으로 하는 해저 BOP 스택 제어 포드에서 전력 및 통신을 분산시키기 위한 방법.
  20. 제16항에 있어서, ROV 디스플레이에 대한 연결을 제공하는 단계를 더 특징으로 하는 것인 해저 BOP 스택 제어 포드에서 전력 및 통신을 분산시키기 위한 방법.
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