NL9401643A

NL9401643A - System and method for generating and transferring energy.

Info

Publication number: NL9401643A
Application number: NL9401643A
Authority: NL
Original assignee: Inst Francais Du Petrole
Priority date: 1993-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1995-05-01
Also published as: DK116294A; FR2710946A1; FR2710946B1; NO309207B1; NO943743L; NO943743D0

Description

Korte aanduiding: Systeem en werkwijze voor het opwekken en overdragen van energie.Short designation: System and method for generating and transferring energy.

De uitvinding heeft betrekking op een systeem voor het opwekken en overdragen van energie aan een pompsamen-stel dat zich onder water bevindt en is verbonden met een fluïdumvindplaats, omvattende een drager zoals een drijvende drager die is uitgerust met tenminste één energie-opwekkingsinrichting, tenminste één middel voor het aftappen van een bepaalde hoeveelheid van een fluïdum uitgaande van het fluïdum dat afkomstig is van de vindplaats, tenminste een eerste verbindingsmiddel dat zich bevindt tussen het aftapmiddel en de drijvende drager, en tenminste een middel voor de overdracht van energie van de drager naar het pompsamenstel.The invention relates to a system for generating and transferring energy to a pump assembly which is located under water and which is connected to a fluid finding location, comprising a carrier such as a floating carrier equipped with at least one energy generating device, at least one means for tapping a given amount of a fluid from the fluid from the site, at least a first connection means located between the tapping means and the floating support, and at least one means for transferring energy from the support to the pump assembly.

De uitvinding maakt het in het bijzonder mogelijk om aan een pompsamenstel dat zich in moeilijk of niet-gemak-kelijk toegankelijke omstandigheden bevindt, op een zodanige wijze vermogen en energie toe te voeren dat het samenstel onder optimale omstandigheden funktioneert.In particular, the invention makes it possible to supply power and energy to a pump assembly that is in difficult or not easily accessible conditions in such a way that the assembly functions under optimal conditions.

De inrichting volgens de onderhavige uitvinding is in het bijzonder geschikt voor gebruik in de olieproduktie. In de exploitatie van olievindplaatsen wordt gebruik gemaakt van pompsystemen die een energietoevoer nodig hebben die zich bevindt tussen een te exploiteren vindplaats en een behandelings- of overdrachtsplatform dat de door een pomp onder druk gebrachte uitstromende fluïda ontvangt. Om technologische redenen en om redenen van betrouwbaarheid zijn de pomp en de bijbehorende aandrijf-uitrustingen bij voorkeur boven het wateroppervlak geplaatst, welke plaatsing het onderhoud vergemakkelijkt. Aldus ondergaan de uit de vindplaats uitstromende fluïda tijdens de stijging daarvan naar het wateroppervlak een drukval voordat zij het pompsysteem binnentreden, hetgeen het gebied van door het pompsysteem te transporteren fluïda beperkt.The device of the present invention is particularly suitable for use in oil production. In the exploitation of oil sites, use is made of pumping systems that require an energy supply located between a site to be exploited and a treatment or transfer platform receiving the pressurized effluents from a pump. For technological and reliability reasons, the pump and associated drive equipment are preferably positioned above the water surface, which facilitates maintenance. Thus, the fluids flowing out of the site undergo a pressure drop during its rise to the water surface before entering the pumping system, which limits the range of fluids to be conveyed by the pumping system.

Om deze bezwaren op te ondervangen wordt de pomp in de nabijheid van de te exploiteren vindplaats en op de waterbodem geplaatst, waarbij de overdracht van de uitstromende fluïda plaatsvindt door een leiding die de pomp met een hoofdbehandelingsplatform of direkt met de kust verbindt. Het pompsysteem wordt gevoed door middel van een elektrische kabel die zich bevindt op de waterbodem of juist onder het wateroppervlak is geplaatst, uitgaande van het hoofdbehandelingsplatform. Bij grote afstanden tussen de energiebron en het pompsysteem, bijvoorbeeld van enkele kilometer tot een twintigtal kilometer, brengt deze opstelling storingen van de elektrische voedingsstroom teweeg, in het bijzonder een niet-verwaarloosbare dissipa-tie van elektrische energie. De lengte van de kabels en het installeren daarvan brengt overigens een aanzienlijke kostenverhoging van de olieproduktie-installatie met zich mee.To overcome these drawbacks, the pump is placed in the vicinity of the site to be exploited and on the sediment, the transfer of the outflowing fluids taking place through a conduit connecting the pump to a main treatment platform or directly to the coast. The pumping system is powered by an electric cable located on the water bottom or placed just below the water surface, starting from the main treatment platform. At great distances between the energy source and the pumping system, for example from a few kilometers to about twenty kilometers, this arrangement produces disturbances of the electric supply current, in particular a non-negligible dissipation of electric energy. The length of the cables and their installation also entails a considerable cost increase of the oil production installation.

De uitvinding beoogt de voornoemde bezwaren te ondervangen en een inrichting en een werkwijze te verschaffen welke minder kosten dan de in het algemeen gebruikte inrichtingen, en het mogelijk maken een pompsysteem dat zich in moeilijk toegankelijke omstandigheden bevindt en/of zich op een grote diepte bevindt, in het bijzonder op waterdiepten van meer dan 200 meter, van energie te voorzien.The object of the invention is to obviate the aforementioned drawbacks and to provide a device and a method which cost less than the generally used devices, and make it possible to provide a pump system which is in difficult to access conditions and / or at a great depth, in particular at water depths of more than 200 meters.

De uitvinding kan ook worden gebruikt op andere gebieden dan die van de offshoreproduktie, waarin de werkomgeving gevolgen heeft voor de energietoevoersystemen van een pomp en waarin het noodzakelijk is deze op een bepaalde afstand van de voedingssystemen te plaatsen, in het bijzonder in het geval waarin er een belangrijk hoogteverschil is tussen de plaats waar de pomp zich bevindt en die waar de energie-opwekkingsinrichting zich bevindt.The invention can also be used in areas other than offshore production, in which the working environment has an impact on the energy supply systems of a pump and in which it is necessary to place them at a certain distance from the supply systems, in particular where a significant difference in height is between where the pump is located and where the power generating device is located.

Aldus heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een originele opstelling van de noodzakelijke elementen voor de exploitatie van een vindplaats, en meer in het bijzonder op een energietoevoersysteem, het pompsysteem, verschillende kabels en aanvoerleidingen voor energie en overdracht van uitstromende fluïda, en een platform voor de overdracht en/of de behandeling van de uitstromende fluïda.Thus, the present invention relates to an original arrangement of the necessary elements for the operation of a site, and more particularly to an energy supply system, the pump system, various cables and supply lines for energy and transfer of effluent fluids, and a platform for the transfer and / or treatment of the effluent fluids.

Het systeem voor het opwekken en overdragen van energie of vermogen naar een pompsamenstel dat zich onder water bevindt en is verbonden met een fluïdumvindplaats, omvat volgens de uitvinding in combinatie een eventueel drijvende drager die is uitgerust met tenminste een energie-opwekkingsinrichting, tenminste een aftapmiddel voor een bepaalde hoeveelheid fluïdum uitgaande van het fluïdum dat afkomstig is van de vindplaats voor het opwekken van de energie door middel van de energie-opwekkingsinrichting, tenminste een eerste verbindingsmiddel dat zich bevindt tussen het aftapmiddel en de drijvende drager, en tenminste een middel voor de overdracht van energie die is opgewekt door de energie-opwekkingsinrichting die de drijvende drager verbindt met het pompsamenstel.According to the invention, the system for generating and transferring energy or power to a pump assembly which is located under water and which is connected to a fluid finding place, in combination comprises an optional floating carrier, which is equipped with at least one energy generating device, at least one tap means for a predetermined amount of fluid from the fluid from the source for generating the energy by means of the energy generating device, at least a first connection means located between the tapping means and the floating support, and at least one means for the transfer of energy generated by the energy generating device connecting the floating carrier to the pump assembly.

Het aftapmiddel is bij voorkeur geplaatst tussen de vindplaats en het pompsamenstel.The draining means is preferably placed between the site and the pump assembly.

De energie-opwekkingsinrichting kan zijn samengesteld uit een gasturbine die is verbonden met een hydraulische pomp.The energy generating device may be composed of a gas turbine connected to a hydraulic pump.

De inrichting kan een energieretourleiding van het pompsamenstel naar de drijvende drager omvatten.The device may include an energy return line from the pump assembly to the floating carrier.

Het eerste verbindingsmiddel dat zich bevindt tussen de drijvende drager en het aftapmiddel is bijvoorbeeld een flexibele leiding, zoals een stijgbuis.For example, the first connecting means located between the floating support and the tapping means is a flexible conduit, such as a riser.

Het energie-overdrachtsmiddel is bijvoorbeeld een elektrische kabel die de drijvende drager en de pomp onderling verbindt. Het middel kan ook zijn uitgevoerd in de vorm van een flexibele of half-flexibele leiding die is ingericht voor de overdracht van gas.The energy transfer means is, for example, an electric cable that connects the floating carrier and the pump. The means may also be in the form of a flexible or semi-flexible pipe adapted for the transfer of gas.

Het pompsamenstel omvat bijvoorbeeld een pomp die is verbonden met een aandrijfinrichting.The pump assembly includes, for example, a pump connected to a drive device.

In een uitvoeringsvoorbeeld van het systeem volgens de onderhavige uitvinding is de pomp een pomp van de veelfasige soort die is verbonden met een aandrijfturbine.In an exemplary embodiment of the system of the present invention, the pump is a multiphase type pump connected to a drive turbine.

Aanvullend omvat het systeem bijvoorbeeld besturings-en bedieningsmiddelen. Deze middelen maken het mogelijk het pompsamenstel en alle gewoonlijk in het kader van de olieproduktie toegepaste installaties te besturen.In addition, the system comprises, for example, control and operating means. These means make it possible to control the pump assembly and all installations commonly used in oil production.

Het systeem kan ook middelen omvatten voor de verankering van de drijvende drager aan de waterbodem.The system may also include means for anchoring the floating support to the water bottom.

Het systeem maakt het bijvoorbeeld mogelijk energie op te wekken en over te dragen van een energie-opwekkings-inrichting naar een pompsamenstel dat op een bepaalde hoogte ten opzichte van een pompsamenstel is geplaatst. Het omvat bijvoorbeeld in combinatie tenminste een aftap-middel voor een bepaalde hoeveelheid fluïdum uitgaande van het fluïdum dat afkomstig is van de vindplaats, welk afgetapt fluïdum het mogelijk maakt energie op te wekken uitgaande van de energie-opwekkingsinrichting, tenminste een eerste verbindingsmiddel dat zich bevindt tussen het aftapmiddel en de energie-opwekkingsinrichting, en tenminste een middel voor de overdracht van energie die is opgewekt door de energie-opwekkingsinrichting van de inrichting naar het pompsamenstel.The system makes it possible, for example, to generate and transfer energy from an energy generating device to a pump assembly placed at a certain height relative to a pump assembly. For example, it in combination comprises at least one draining means for a certain amount of fluid from the fluid coming from the location, which drained fluid makes it possible to generate energy from the energy generating device, at least a first connecting means located between the tapping means and the energy generating device, and at least one means for transferring energy generated by the energy generating device from the device to the pump assembly.

De uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het opwekken en overdragen van energie van een energie-opwekkingsinrichting die zich bevindt op een eventueel drijvende drager, naar een pompsamenstel dat zich onder water bevindt en is verbonden met een fluïdumvindplaats. De werkwijze is gekenmerkt door de volgende stappen: men plaatst de drager boven en in de nabijheid van genoemde vindplaats en het pompsamenstel; men tapt een bepaalde hoeveelheid fluïdum af van het fluïdum dat afkomstig is uit genoemde vindplaats met behulp van een aftapmiddel; men brengt genoemde afgetapte hoeveelheid fluïdum over naar genoemde energie-opwekkingsinrichting; en men brengt de van de energie-opwekkingsinrichting afkomstige energie over naar het pompsamenstel.The invention also relates to a method for generating and transferring energy from an energy generating device located on an optionally floating support to a pump assembly located under water and connected to a fluid finding site. The method is characterized by the following steps: the support is placed above and in the vicinity of said location and the pump assembly; a certain amount of fluid is drained from the fluid coming from said site by means of a tapping means; said drained amount of fluid is transferred to said power generator; and the energy from the power generating device is transferred to the pump assembly.

Men gebruikt bij voorkeur gas als afgetapt fluïdum en men stelt een turbine in werking die zich bevindt in genoemde energie-opwekkingsinrichting, waarbij de gastur- bine een hydraulische pomp aandrijft die een fluïdum samengeperst dat afkomstig is van een hulpbron, waarbij men het samengeperste fluïdum naar het pompsamenstel leidt.Preferably, gas is used as the drained fluid and a turbine operated in said power generator is operated, the gas turbine driving a hydraulic pump which compresses a fluid from a resource, the compressed fluid being pumped the pump assembly.

Als fluïdum gebruikt men bijvoorbeeld zeewater. Dit biedt het voordeel dat sprake is van een open energiecir-culatieketen welke uitsluitend een injektieleiding voor zeewater onder druk omvat.For example, seawater is used as the fluid. This offers the advantage that there is an open energy circulation chain which only comprises an injection line for seawater under pressure.

Bij voorkeur gebruikt men gas als afgetapt fluïdum en stelt men een turbine in werking die zich bevindt in de energie-opwekkingsinrichting, welke turbine een wissel-stroomgenerator aandrijft die elektrische energie levert.Preferably, gas is used as the drained fluid and a turbine located in the power generating device is operated, which turbine drives an alternating current generator which supplies electrical energy.

Men tapt bijvoorbeeld olie af, waarbij de af getapte olie een dieselmotor in werking stelt die is verbonden met een pomp voor het opwekken van hydraulische energie, welke energie wordt overgedragen aan het pompsamenstel. De dieselmotor kan ook zijn verbonden met een pomp voor het opwekken van elektrische energie die wordt overgedragen aan het pompsamenstel.For example, oil is drained, the drained oil operating a diesel engine connected to a pump for generating hydraulic energy, which energy is transferred to the pump assembly. The diesel engine can also be connected to a pump for generating electrical energy which is transferred to the pump assembly.

De inrichting en werkwijze zijn in het bijzonder geschikt voor de overdracht van een veelfasig fluïdum.The device and method are particularly suitable for the transfer of a multiphase fluid.

De inrichting en de werkwijze zijn in het bijzonder geschikt voor de overdracht van een uitstromende olie.The device and the method are particularly suitable for the transfer of an outflowing oil.

Het systeem voor het opwekken en overdragen van energie maakt het dankzij de originele plaatsing van de verschillende elementen waaruit het bestaat mogelijk het gebied van de uitstromende transporteerbare fluïda die worden geleverd door olievindplaatsen te vergroten ongeacht de waterdiepte waarop zij zich bevinden, waarbij een hogere drukwaarde wordt verkregen aan de zuigzijde van de pomp, aangezien het uitstromende fluïdum niet meer onderworpen is aan de hydrostatische drukval van de fluïdumko-lom die gewoonlijk optreedt tijdens de stijging daarvan naar het oppervlak, wanneer de pomp aan het wateroppervlak is geplaatst. Door deze voordelige plaatsing wordt bovendien een pomprendementsverhoging verschaft, daar het gasvolume van de uitstromende vloeistof bij de pompzuig- zijde kleiner is, waarbij het gas meer is samengedrukt, wat het niet zou zijn aan het wateroppervlak. Het onderhoud van een dergelijk systeem is gemakkelijker, aangezien de meest kwetsbare uitrustingen aan het wateroppervlak zijn geplaatst. Bovendien biedt een dergelijk systeem de mogelijkheid eenvoudiger pompaandrijfinrichtingen te gebruiken van een bekende technologie. Daarenboven blijkt de aldus opgebouwde inrichting goedkoper te zijn dan de inrichtingen die gewoonlijk worden gebruikt, door de vermindering van de lengten van de leidingen voor de toevoer van energie.The energy generation and transfer system, thanks to the original placement of the various elements that make up it, allows to increase the area of the outflowing transportable fluids supplied by oil deposits regardless of the water depth at which they are located, thereby increasing the pressure value obtained on the suction side of the pump, since the outflowing fluid is no longer subject to the hydrostatic pressure drop of the column of fluid which usually occurs during its rise to the surface when the pump is placed on the water surface. Moreover, this advantageous arrangement provides a pumping efficiency increase, since the gas volume of the outflowing liquid at the pump suction side is smaller, the gas being more compressed, which it would not be at the water surface. Maintenance of such a system is easier, since the most vulnerable equipment is placed on the water surface. In addition, such a system offers the possibility to use pump drive devices of a known technology more easily. In addition, the device thus constructed has been found to be cheaper than the devices commonly used by reducing the lengths of the power supply conduits.

Andere kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden bij lezing van de navolgende beschrijving van een niet-beperkend uitvoe-ringsvoorbeeld van de uitvinding onder verwijzing naar de bijgaande tekening, waarin: fig. 1 een aanzicht is van het samenstel, en een toepassing van de uitvinding toont voor de exploitatie van een vindplaats waarin de inrichting stroomafwaarts is i geplaatst ten opzichte van het pompsamenstel; fig. 2A, 2B en 2C in detail verschillende energie-injektieketens voor het pompsamenstel weergeven als funk-tie van de aard van deze energie; fig. 3 schematisch een uitvoeringsvorm toont waarin > de fluïdumaftapinrichting stroomopwaarts ten opzichte van het pompsamenstel is geplaatst; en fig. 4 de aftapinrichting toont bestaande uit een trommel voor de regeling en demping van fluktuaties.Other features and advantages of the present invention will become apparent upon reading the following description of a non-limiting exemplary embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a view of the assembly, and an application of the invention for exploiting a site in which the device is located downstream of the pump assembly; Figures 2A, 2B and 2C show in detail various energy injection chains for the pump assembly as a function of the nature of this energy; Fig. 3 schematically shows an embodiment in which> the fluid draining device is placed upstream of the pump assembly; and Fig. 4 shows the tapping device consisting of a drum for the control and damping of fluctuations.

Het in de onderhavige aanvrage toegepaste principe ) bestaat uit het aanbrengen van de energie- en vermogensop-wekkingsmiddelen op een drijvende drager die zich in de nabijheid van een te exploiteren vindplaats bevindt, om enerzijds energietoevoerkabels met een beperkende lengte te vermijden, en anderzijds bepaalde elementen te vrijwa-5 ren voor omgevingsomstandigheden die de betrouwbaarheid daarvan verminderen.The principle applied in the present application consists of applying the energy and power generating means to a floating support located in the vicinity of an exploitable site, on the one hand avoiding energy supply cables of a limiting length and on the other hand certain elements Can be protected for ambient conditions that reduce its reliability.

De navolgende beschrijving die bij wijze van niet-beperkend voorbeeld is gegeven, heeft betrekking op de toepassing van het systeem op de overdracht van uitstromende fluïda welke bijvoorbeeld worden geleverd door een olievindplaats welke uitstromende vloeistoffen of veelfa-sige fluïda produceert, omvattende tenminste een vloeibare fase en tenminste een gasvormige fase, waarbij de vloeibare fase bestaat uit water en olie, waarvan de volumetri-sche verhouding, die gewoonlijk GLR wordt genoemd, op een niet voorzienbare wijze varieert.The following description, given by way of non-limiting example, relates to the application of the system to the transfer of effluent fluids supplied, for example, by an oil sealer producing effluent or multiphase fluids, comprising at least one liquid phase and at least one gaseous phase, the liquid phase consisting of water and oil whose volumetric ratio commonly referred to as GLR varies in an unforeseeable manner.

Het systeem voor het opwekken en overdragen van energie of vermogen volgens de onderhavige uitvinding (fig. 1) omvat een drijvende drager 1, zoals een boei die zich bevindt aan de oppervlakte van het water 2, en die is uitgerust met energie-opwekkingsmiddelen 3 die bijvoorbeeld bestaan uit een gasturbine 4 (fig. 2A) die is gekoppeld met een hydraulische pomp 5 (fig. 2A) en met een reservoir 6 (fig. 2A) dat een fluïdum bevat dat wordt gebruikt als energie-opwekkingsmiddel, en is verbonden met een hydraulische pomp op een wijze die is beschreven in samenhang met fig. 2A. De drijvende drager 1 is door middel van een leiding 7, bijvoorbeeld een stijgbuis (Eng: riser), verbonden met een aftapmiddel of afscheidingsin-richting 8 die zich op de waterbodem bevindt en in dit voorbeeld vóór de pomp is geplaatst. Deze inrichting wordt gebruikt voor het aftappen van een bepaalde hoeveelheid fluïdum, bijvoorbeeld en bij voorkeur gas, uitgaande van uitstromend fluïdum dat afkomstig is van de geëxploiteerde vindplaats en dat dient voor de opwekking van energie. De afscheidingsinrichting 8 is door middel van leidingen 9 voor de overdracht van uitstromende fluïda verbonden met verscheidene putboveneinden T die elk zijn verbonden met de te exploiteren vindplaats, en door middel van een leiding 10 voor het overbrengen van de rest van de uitstromende fluïda die worden geleverd door de vindplaats met een pompsamenstel 11 omvattende een pomp 12 en de bijbehorende aandrijfinrichting 13 daarvan, bijvoorbeeld een aandrijfmotor die bij voorkeur hydraulisch is. Voor een gasturbine tapt men een gedeelte van de gasvormige fase of het gas af van de door de vindplaats geleverde uitstromende fluïda. Het hydraulische fluïdum dat onder druk is gebracht door de pomp 5 en hydraulische energie levert, wordt door een energie-overdrachtsmiddel 14 over-gebracht naar de aandrijfmotor van de pomp 12, en wordt vervolgens naar het reservoir 6 overgebracht via een fluïdumretourleiding 15. De uitstromende vloeistoffen waarvan de druk door de pomp is verhoogd bij doorgang door de pomp, worden vervolgens via een transportleiding 16 naar een hoofdbehandelingsstation, of direkt naar de kust overgebracht.The system for generating and transferring energy or power according to the present invention (fig. 1) comprises a floating carrier 1, such as a buoy located at the surface of the water 2, and which is equipped with energy generating means 3 which for example consist of a gas turbine 4 (fig. 2A) which is coupled to a hydraulic pump 5 (fig. 2A) and to a reservoir 6 (fig. 2A) containing a fluid used as an energy generating means, and is connected to a hydraulic pump in a manner described in connection with Fig. 2A. The floating support 1 is connected by means of a pipe 7, for example a riser (Eng: riser), to a draining means or separating device 8 which is located on the water bottom and in this example is placed in front of the pump. This device is used for draining a certain amount of fluid, for example and preferably gas, starting from outflowing fluid from the exploited site and which serves to generate energy. The separator 8 is connected by means of conduits 9 for transfer of effluent fluids to several well ends T each connected to the site to be exploited, and by means of a conduit 10 for transfer of the rest of the effluent fluids being supplied through the location with a pump assembly 11 comprising a pump 12 and its associated drive device 13, for example a drive motor which is preferably hydraulic. For a gas turbine, part of the gaseous phase or gas is drained from the effluents supplied by the site. The hydraulic fluid pressurized by the pump 5 and providing hydraulic energy is transferred by an energy transfer means 14 to the drive motor of the pump 12, and is then transferred to the reservoir 6 via a fluid return line 15. The outflowing liquids whose pressure is increased by the pump as it passes through the pump are then transferred via a transfer line 16 to a main treatment station, or directly to the coast.

Een dergelijk systeem kan bijvoorbeeld op de volgende wijze funktioneren: het uitstromende fluïdum dat afkomstig is van de vindplaats gaat door de scheider 8 waarin een gedeelte van het gas wordt afgetapt en geleid naar de gasturbine 4 via de transportleiding 7. Het gas stelt de gasturbine die een hydraulische pomp 5 aandrijft, in werking. Deze brengt dan het hydraulische fluïdum dat afkomstig is uit het reservoir 6 op een druk die voldoende is om te kunnen dienen als hydraulische energie die de hydraulische aandrijfmotor 13 van de pomp 12 in werking stelt.Such a system can function, for example, in the following manner: the outflowing fluid coming from the find place passes through the separator 8 in which a part of the gas is drained and passed to the gas turbine 4 via the transport pipe 7. The gas supplies the gas turbine drives a hydraulic pump 5 in operation. It then pressurizes the hydraulic fluid coming from the reservoir 6 sufficient to serve as hydraulic energy which actuates the hydraulic drive motor 13 of the pump 12.

Deze handelwijze biedt in het bijzonder het voordeel dat het gebruik van elektrische kabels die afkomstig zijn van een behandelingsplatform of van de kust over lange afstanden wordt vermeden en bovendien alle aandrijfinrichtingen zoals de elektrische motoren, waarvan de huidige technologie een onderhoud met lage frequentie niet waarborgt, in een gemakkelijk toegankelijk gebied, bijvoorbeeld boven het water, te houden, of te voorkomen dat inwendige verbrandingsmotoren naar de zeebodem worden gebracht.In particular, this practice has the advantage of avoiding the use of electric cables coming from a treatment platform or from the coast over long distances and, moreover, all driving devices such as the electric motors, the current technology of which does not guarantee low frequency maintenance, in an easily accessible area, such as above the water, or prevent internal combustion engines from being brought to the seabed.

Niettemin kunnen elektrische motoren worden toegepast zonder het kader van de uitvinding te verlaten.Nevertheless, electric motors can be used without departing from the scope of the invention.

Op deze wijze worden de uitstromende fluïda direkt overgebracht van de pomp naar een behande 1 ingsp lat form, zonder dat deze opnieuw naar het oppervlak omhoog dienen te worden gebracht. Dit maakt het mogelijk het gebied van de te exploiteren vindplaatsen te vergroten, in het bijzonder tot de vindplaatsen die zich op grote waterdiepten bevinden. Aldus zijn de waterdiepten waarvoor de werkwijze in het bijzonder het meest voordelig is, waterdiepten die groter zijn dan 200 meter.In this way, the outflowing fluids are directly transferred from the pump to a treatment slat form, without having to be raised again to the surface. This makes it possible to increase the area of the sites to be exploited, in particular to the sites located at great water depths. Thus, the water depths for which the method is most advantageous are water depths greater than 200 meters.

Fig. 2A, 2B en 2C beschrijven verschillende uitvoeringsvormen voor de energie-opwekkingssystemen en de bijbehorende energie-overdrachtsketen. De volgende tabel (I) is een niet-beperkend voorbeeld van fluïda die zijn afgetapt van uitstromende fluïda die afkomstig zijn uit een olievindplaats, van de bijbehorende inrichtingen die het opwekken van energie mogelijk maken en de verkregen soort energie.Fig. 2A, 2B and 2C describe different embodiments for the power generation systems and the associated power transfer chain. The following table (I) is a non-limiting example of fluids that have been tapped from effluent fluids from an oil seepage site, from the associated power generation devices and the type of energy obtained.

TABEL ITABLE I

Eneraie-opwekkinasinrichtinoen en bijbehorend fluïdumEnergy-generating devices and associated fluid

In fig. 2A wordt het gas dat is af getapt van de door de vindplaats tijdens de exploitatie geleverde uitstromende fluïda naar de gasturbine gebracht via de leiding 7. Het gas drijft deze turbine aan welke de pomp 5 in werking stelt. De pomp brengt het tussenfluïdum (zie bovenstaande tabel) dat afkomstig is uit het reservoir 6 via een leiding 17, op een zodanige druk dat dit dient als hydraulische energiebron. Deze hydraulische energie (welke in de vorm van hydraulisch fluïdum onder druk is) wordt overgedragen aan de aandrij fmotor van de pomp via de leiding 14.In Fig. 2A, the gas that has been tapped from the effluents supplied by the site during operation is brought to the gas turbine via the pipe 7. The gas drives this turbine which activates the pump 5. The pump pressurizes the intermediate fluid (see table above) coming from the reservoir 6 via a line 17 to serve as a hydraulic energy source. This hydraulic energy (which is in the form of hydraulic fluid under pressure) is transferred to the drive motor of the pump via line 14.

Het hydraulische fluïdum wordt na de doorgang in het pompsamenstel 11 naar het reservoir 6 verzonden via een leiding 15. Deze keten wordt gesloten keten genoemd.The hydraulic fluid, after passage in the pump assembly 11, is sent to the reservoir 6 via a conduit 15. This chain is called closed chain.

Wanneer men als hydraulisch fluïdum zeewater gebruikt, is de bovenbeschreven werking in gesloten keten niet meer noodzakelijk, aangezien het zeewater direkt afgevoerd kan worden zonder vervuilingsproblemen te veroorzaken.When using seawater as a hydraulic fluid, the above-described closed-chain operation is no longer necessary, since the seawater can be drained directly without causing pollution problems.

Aldus is in fig. 2B een energie-opwekkingsketen weergegeven, welke open keten wordt genoemd, en waarin men als tussenfluïdum zeewater gebruikt.Thus, in Fig. 2B, an energy generating circuit is shown, which is called an open chain, and in which sea water is used as the intermediate fluid.

Het zeewater komt binnen via een leiding 18, die in verbinding staat met de zee of oceaan, naar de pomp 5 welke het water op een druk brengt die voldoende is om dit als hydraulische energiebron te gebruiken. Het zeewater onder druk wordt vervolgens naar de aandr ij fmotor 13 van de in het pompsamenstel 11 opgenomen pomp geleid. Dit samenstel is uitgerust met een leiding 19 voor de afvoer van het zeewater nadat dit heeft gediend voor de werking van de pomp.The sea water enters via a pipe 18, which is connected to the sea or ocean, to the pump 5, which pressurizes the water sufficient to use it as a hydraulic energy source. The pressurized seawater is then fed to the drive motor 13 of the pump contained in the pump assembly 11. This assembly is equipped with a pipe 19 for the discharge of the sea water after it has served for the operation of the pump.

Een andere variant die is beschreven aan de hand van fig. 2C bestaat uit het gebruiken van een wisselstroomge-nerator 20 in plaats van de pomp 5. In deze uitvoeringsvorm wordt de wisselstroomgenerator aangedreven door de gasturbine 4 op een wijze die identiek is aan de beschrijvingen die betrekking hebben op fig. 2A en 2B. De door de wisselstroomgenerator 20 opgewekte energie wordt vervolgens via een elektrische kabel 21 naar het pompsamenstel 11 geleid, waarvoor deze energie dient voor het in werking stellen van de aandrijfmotor 13 van de pomp 12.Another variant described with reference to Fig. 2C consists of using an alternating current generator 20 instead of the pump 5. In this embodiment, the alternating current generator is driven by the gas turbine 4 in a manner identical to the descriptions relating to Figs. 2A and 2B. The energy generated by the alternating current generator 20 is then fed via an electric cable 21 to the pump assembly 11, for which this energy serves to actuate the drive motor 13 of the pump 12.

Het zal duidelijk zijn dat men als afgetapt fluïdum olie of ruwe olie kan gebruiken. In deze gevallen omvatten de bijbehorende inrichtingen bijvoorbeeld een dieselmotor die is gekoppeld met een pomp of een wisselstroomgenerator (tabel I).It will be clear that as a drained fluid one can use oil or crude oil. In these cases, the associated devices include, for example, a diesel engine coupled to a pump or an alternator (Table I).

Er zij opgemerkt dat een willekeurige andere inrichting kan worden gebruikt voor het opwekken van energie uitgaande van een fluïdum, zonder het kader van de uitvinding te verlaten.It is to be noted that any other device can be used to generate energy from a fluid without departing from the scope of the invention.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de drijvende drager op zijn plaats gehouden ten opzichte van het pompsamenstel 11 met behulp van de energieover-drachtsmiddelen 14 en de leiding 7, waarvan de samenstelling is berekend als funktie van de meest ongunstige omgevingsomstandigheden en uitgeoefende trekkrachten om de drijvende opbouw op zijn plaats te houden. De drager kan ook aan de zeebodem verankerd zijn met behulp van kabels of flexibele lijnen 22, zoals kettingen die gewoonlijk worden gebruikt bij exploitatie ter zee, en een anker 23. Elk ander beschikbaar middel dat de verankering van een drijvende drager-eenheid tot stand kan brengen, kan worden gebruikt zonder het kader van de onderhavige uitvinding te verlaten.According to an embodiment of the invention, the floating support is held in position relative to the pump assembly 11 by means of the energy transmission means 14 and the conduit 7, the composition of which has been calculated as a function of the most adverse environmental conditions and applied tensile forces to floating structure in place. The carrier may also be anchored to the sea bed by means of cables or flexible lines 22, such as chains commonly used in marine operation, and an anchor 23. Any other means available that can anchor an floating carrier unit can be used without departing from the scope of the present invention.

Men past een boei toe met zodanige drijf eigenschappen, dat een gedeelte van het lichaam daarvan zich onder het wateroppervlak bevindt, en het andere voldoende boven het wateroppervlak uitsteekt dat daarop de noodzakelijke middelen voor het opwekken van de energie kunnen worden geïnstalleerd.A buoy is used with buoyancy such that one part of its body is below the surface of the water and the other protrudes sufficiently above the surface of the water that the necessary means for generating the energy can be installed thereon.

De drijvende drager is bijvoorbeeld een boei van de soort die wordt gebruikt voor het op zee vastmeren van olievaartuigen of een boei van type "potlood".The floating carrier is, for example, a buoy of the type used for mooring oil vessels at sea or a buoy of the "pencil" type.

De drager kan zijn uitgerust met een poreus element dat de rol van demper speelt zoals die welke is beschreven in de Franse octrooiaanvrage 90/15 749 voor het minimaliseren van stampbewegingen die het gevolg zijn van de deining.The support may be equipped with a porous element that plays the role of a damper such as that described in French Patent Application 90/15 749 to minimize stamping movements resulting from the swell.

De drijvende drager 1 omvat bijvoorbeeld bedienings-en besturingsmiddelen voor de installaties die zich bevinden op de drijvende drager en op de waterbodem, bijvoorbeeld het pompsaraenstel. Signalen voor bediening op afstand worden bijvoorbeeld door een niet in de figuur weergegeven materiële verbinding of via een satellietverbinding vanaf de kust of vanaf een hoofdbehandelingsplat-form naar de drijvende drager gezonden, en van de drijvende drager naar zich onder het wateroppervlak bevindende installaties door middel van kabels (niet weergegeven in de figuur) naar de installaties die zich op de zeebodem bevinden.The floating carrier 1 comprises, for example, operating and control means for the installations located on the floating carrier and on the water bottom, for example the pumping assembly. For example, remote control signals are sent from the shore or from a main treatment platform to the floating support by a physical connection not shown in the figure or via a satellite connection, and from the floating support to subsurface installations by means of cables (not shown in the figure) to the installations on the seabed.

Bij de werking van een dergelijk systeem worden de klassieke besturingshandelingen voor exploitatie en metingen automatisch uitgevoerd voor het controleren en bewaken van de produktie en de energie-overdracht, bijvoorbeeld debietregeling van de fluïda, en van de positie van kleppen waarmee de energie-overdrachts leidingen zijn uitgerust, en welke niet zijn weergegeven in de figuren. Deze uitrustingen die bekend zijn voor de vakmensen op het gebied van de exploitatie ter zee of offshore, zijn in het navolgende niet gedetailleerd.In the operation of such a system, the classic control operations for operation and measurement are automatically performed to control and monitor production and energy transfer, for example flow control of the fluids, and the position of valves with which the energy transfer lines are equipped, and which are not shown in the figures. These equipment, which are known to those skilled in the art of offshore or offshore operation, are not detailed below.

In een andere uitvoeringsvorm die schematisch is weergegeven in fig. 3, bevindt de scheidingsinrichting 8 zich achter de pomp en tapt deze een bepaalde hoeveelheid fluïdum af uitgaande van het door de pomp onder druk gebrachte uitstromende fluïdum. Deze uitvoeringsvorm is meer geschikt aangezien de hoeveelheid fluïdum die noodzakelijk is voor de opwekking van het vermogen klein is.In another embodiment schematically shown in Figure 3, the separator 8 is located behind the pump and drains a certain amount of fluid from the outflowing fluid pressurized by the pump. This embodiment is more suitable since the amount of fluid necessary for power generation is small.

Een dergelijke onderlinge opstelling van de verschillende elementen heeft het voordeel dat een fluïdum, bijvoorbeeld gas, wordt gebruikt met een hogere druk, hetgeen het mogelijk maakt aldus een grotere energie te verkrijgen voor de aandrijfmotor van de pomp.Such a mutual arrangement of the different elements has the advantage that a fluid, for example gas, is used with a higher pressure, which makes it possible in this way to obtain a greater energy for the drive motor of the pump.

Dit systeem funktioneert op een wijze die in hoofdzaak gelijk is aan die welke is beschreven onder verwijzing naar fig. 1, waarbij het uitstromende fluïdum dat afkomstig is van de vindplaats direkt via een leiding 24 naar het pompsamenstel waarin het onder druk wordt gebracht, wordt gezonden.This system functions in a manner substantially similar to that described with reference to Fig. 1, with the outflowing fluid from the site being sent directly through a conduit 24 to the pump assembly in which it is pressurized .

Het onder druk gebrachte fluïdum wordt vervolgens via een leiding 25 overgebracht naar de afscheidingsinrichting 8 waarin een bepaalde hoeveelheid fluïdum wordt afgetapt en via een leiding 26, die van een gelijke soort is als de leiding 7, naar de energie-opwekkingsinrichting 3 wordt geleid. Het resterende gedeelte van het uitstromende fluïdum wordt direkt naar de kust overgebracht of naar een hoofdbehandelingsplatform via een leiding 27. De opwekking en de overdracht van energie vindt plaats op een wijze die identiek is aan die welke hierboven is beschreven onder verwijzing naar fig. 1, 2A, 2B en 2C.The pressurized fluid is then transferred via a conduit 25 to the separator 8 in which a certain amount of fluid is drawn off and is passed via a conduit 26, which is of the same type as the conduit 7, to the energy generating apparatus 3. The remainder of the outflowing fluid is transferred directly to shore or to a main treatment platform via a conduit 27. The generation and transfer of energy takes place in a manner identical to that described above with reference to Fig. 1, 2A, 2B and 2C.

Fig. 4 beschrijft een andere mogelijkheid waarin de afscheidingsinrichting of scheider 8 bestaat uit een trommel voor de regeling en demping van uitstromende fluïda zoals die welke is beschreven in de Franse octrooiaanvrage 2 642 539 en de Franse octrooiaanvrage 2 669 559 van aanvraagster.Fig. 4 describes another possibility in which the separator or separator 8 consists of a drum for controlling and damping effluent fluids such as that described in French patent application 2,642,539 and French patent application 2,669,559 of applicant.

In dit geval is de trommel uitgerust met een gasaf-tapkraan 28 of uitgangsopening die is verbonden met de leiding 7 voor de overdracht van gas naar de gasturbine 4. De uitgaande leiding 29 van de regeltrommel voor het uitstromende fluïdum met een gecontroleerd GLR-waarde, is direkt verbonden met de leiding 16 waardoor de overdracht van de uitstromende, onder druk te brengen fluïda naar de pomp is gewaarborgd.In this case, the drum is equipped with a gas drain valve 28 or outlet port which is connected to the pipe 7 for the transfer of gas to the gas turbine 4. The outgoing pipe 29 of the effluent fluid control drum with a controlled GLR value, is directly connected to the conduit 16, ensuring the transfer of the outflowing pressurized fluids to the pump.

Er kan een willekeurige inrichting voor het aftappen van een gedeelte van het uitstromende fluïdum dat afkomstig is van de geëxploiteerde vindplaats, zoals T-vormige of Y-vormige verdeelorganen die voor de vakman bekend zijn, in het bijzonder uit de Britse octrooiaanvrage 2 239 679, worden gebruikt zonder het kader van de uitvinding te verlaten.Any device for draining a portion of the outflowing fluid from the exploited site, such as T-shaped or Y-shaped distributors known to those skilled in the art, in particular from British Patent Application No. 2 239 679, may be used without departing from the scope of the invention.

De bovenbeschreven fig. 1, 3 en 4 hebben meer in het bijzonder betrekking op het gebruik van een gedeelte van de gasvormige fase van een uitstromend fluïdum voor het in werking stellen van een gasturbine, en het produceren van hydraulische of elektrische energie. De werking die is beschreven onder verwijzing naar de genoemde figuren blijft geldig, zonder het kader van de uitvinding te verlaten, voor een willekeurig fluïdum dat is afgetapt van het uitstromende fluïdum dat afkomstig is van een vindplaats en in staat is een inrichting in werking te stellen, waarbij deze een funktie vervult die identiek is aan die van een gasturbine, te weten de aandrijving van een pomp die in staat is uitgaande van een hulpfluïdum hydraulische energie op te wekken of uitgaande van een wissel-stroomgenerator direkt elektrische energie op te wekken. Tabel I geeft op een niet-uitputtende wijze een lijst van fluïda, de daarbij behorende inrichtingen, en de opgewekte energie.In particular, Figures 1, 3 and 4 described above relate to the use of a portion of the gaseous phase of an effluent fluid to operate a gas turbine, and to produce hydraulic or electrical energy. The operation described with reference to the said figures remains valid, without departing from the scope of the invention, for any fluid that has been drained from the outflowing fluid from a site and is capable of operating a device wherein it performs a function identical to that of a gas turbine, namely the drive of a pump capable of generating hydraulic energy from an auxiliary fluid or directly generating electrical energy from an alternating current generator. Table I gives a non-exhaustive list of fluids, their associated devices, and the energy generated.

De pomp die deel uitmaakt van de pompmiddelen die op de waterbodem zijn geplaatst, is bijvoorbeeld een veelfa-sige pomp die is beschreven in de Franse octrooiaanvragen 2 333 139 en 2 665 224 van aanvraagster.The pump which forms part of the pumping means placed on the water bottom is, for example, a multiphase pump which is described in the French patent applications 2 333 139 and 2 665 224 of the applicant.

De aandrijfmotor die is gekoppeld met deze pomp is bij voorkeur een hydraulische motor. Men kan ook een willekeurige aandrijfinrichting gebruiken die een betrouwbare werking van de pomp mogelijk maakt.The drive motor coupled to this pump is preferably a hydraulic motor. Any drive device that allows reliable operation of the pump can also be used.

Claims

A system for generating and transferring energy to a pump assembly which is located under water and is connected to a fluid finding location, comprising a carrier such as a floating carrier equipped with at least one energy generating device, at least one means for drawing off a certain amount of a fluid starting from the fluid from the site, at least a first connection means located between the tapping means and the floating support, and at least one means for transferring energy from the support to the pump assembly, characterized that the power generating device (3) is actuated by said tapped portion of the power generating fluid.

System according to claim 1, characterized in that the energy generating device comprises a gas turbine (4) and / or a diesel engine, which is / are connected to a hydraulic pump (5) and a source (6) for an auxiliary fluid, wherein the energy produced is hydraulic energy which is transferred to said pump assembly through a flexible, semi-flexible or rigid conduit.

System according to claim 1, characterized in that said energy generating device comprises a gas turbine and / or a diesel engine (4) which is / are coupled to an alternating current generator, and that the transfer means (14) is an electric cable.

System according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the draining means (8) is located between the site and the pump assembly (11).

System according to any one of claims 1-4, characterized in that the first connecting means (7) located between the floating support and the draining means is a flexible conduit, such as a riser.

System according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises an energy return line from the pumping assembly to the floating support (1).

System according to any one of claims 1-6, characterized in that the pump assembly comprises a pump (12) connected to a drive device (13). The system according to claim 7, characterized in that the pump is a multiphase type pump (12) connected to a drive turbine (13).

System according to any one of claims 1-8, characterized in that the floating support comprises control and operating means.

System according to any one of claims 1-9, characterized in that it comprises means (22, 23) for anchoring the floating support to the water bottom.

System for generating and transferring energy from an energy generating device (3) to a pump assembly located at a certain height relative to the energy generating device, the pump assembly connected to a site in combination with at least one tapping means (8) for a given amount of a fluid from the site, comprising at least a first connection means (7) located between the tapping means (8) and the energy generating device, and at least one energy transfer means (14) connecting the energy generating device to the pump assembly (11), characterized in that the energy generating device (3) comprises means intended to generate energy by the operation of the drained amount of fluid.

A method for generating and transferring energy from an energy generating device located on a support, such as a floating support, to an underwater pump assembly and connected to at least one fluid finding site, characterized by the following steps: the carrier is placed above and in the vicinity of the site and the pump assembly; - a certain amount of fluid is drained from the fluid originating from the location by means of a draining means; said drained amount of fluid is transferred to said power generator to operate the power generator for power generation; and the energy generated by the power generating device is transferred to the pump assembly.

A method according to claim 12, characterized in that gas is used as a drained fluid and a turbine is operated located in said energy generating device, the turbine driving a hydraulic pump which compresses a fluid coming from a resource , and that the compressed fluid is sent to the pump assembly.

A method according to claim 12, characterized in that gas is used as the drained fluid and a turbine is operated which is located in the energy generating device, which turbine drives an alternating current generator which supplies electric energy.

A method according to claim 12, characterized in that oil is drained, the drained oil operating a diesel engine connected to a pump for generating hydraulic energy, which energy is transferred to the pump assembly.

Method according to claim 12, characterized in that oil is drained, the drained oil operating a diesel engine connected to a pump for generating electric energy which is transferred to the pump assembly.

Use of the system according to any one of claims 1-11 and / or of the method according to any one of claims 12-16 for the transfer of a multiphase fluid.

Use of the system according to any one of claims 1-11 and / or the method according to any one of claims 12-16 for the transfer of an outflowing oil.