NO20121553A1 - Undersjoisk hydrokarbonproduksjonssystem - Google Patents

Abstract

Et undersjøisk olje- og/eller gassproduksjonssystem omfatter et vertsproduksjonsanlegg (15) og en mengde undersjøiske brønner (19, 20, 21). Et fluidtransportnettverk tilveiebringes, som kobler hver undersjøiske brønn til vertsproduksjonsanlegget. Et separat nettverk for elektrisk kraft og data tilveiebringes for transport av elektrisk kraft i form av likestrøm, og data, operativt koblet til hver undersjøiske brønn for å tilveiebringe hver undersjøiske brønn med tjenester for dataoverføring og elektrisk kraft. Bruken av likestrøm sikrer at nettverket for elektrisk kraft og data kan tilveiebringe kraft over langt større avstander enn det som er tilgjengelig for øyeblikket, og bruken av separate nettverk for transport av fluider og for å tilveiebringe elektrisk kraft og dataoverføringer, muliggjør et langt mer fleksibelt system.

Description

Undersjøisk hydrokarbonproduksjonssystem

Teknisk område

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører undersjøisk hydrokarbonproduksjon og særlig systemer for kobling av et vertsproduksjonsanlegg til undersjøiske brønner.

Bakgrunn for oppfinnelsen

I undersjøiske hydrokarbonproduksjonssystemer er et vertsproduksjonsanlegg, så som kystbasert produksjonsanlegg eller en offshoreplattform typisk koblet til én eller flere undersjøiske brønner. Produksjonsrørledninger kobler hver undersjøiske brønn til vertsproduksjonsanlegget. Produksjonsrørledninger brukes til å transportere ekstraherte hydrokarboner tilbake til vertsproduksjonsanlegget. Foruten produksjonsrørledningene er det nødvendig å tilveiebringe bestemte tjenester til hver undersjøiske brønn. Disse kan inkludere elektrisk kraft, dataoverføring, hydrauliske fluider og brønnstrømbehandlingsfluider, så som kjemiske tilsetningsstoffer. Disse fire tjenestene tilveiebringes normalt i en undersjøisk kontrollkabel.

Med henvisning til figur 1 heri er det illustrert skjematisk et nettverk av undersjøiske brønner koblet til et vertsproduksjonsanlegg 1. Flere undersjøiske kontrollkabler 2, 3, 4, 5 er koblet til vertsproduksjonsanlegget 1. Hver kontrollkabel kobler flere undersjøiske brønner (vist som sirkler i figur 1) til vertsproduksjonsanlegget 1. I for eksempel kontrollkabel 5 kobler dette undersjøiske brønner 7, 8 og 9 til vertsproduksjonsanlegget 1. Vær oppmerksom på at hver undersjøiske brønn, for eksempel undersjøisk brønn 7, kan omfatte flere fysiske brønner. Foruten kontroll ka biene vises også hydrokarbontransporterende rørledninger som tykke svarte linjer som hovedsakelig følger den samme ruten som kontrollkablene 2, 3, 4, 5.

Figur 2 er kun for illustrasjonsformål for å vise tjenestene tilveiebrakt i en kontrollkabel. En kontrollkabel 2 inkluderer typisk flere ledninger for hydraulisk fluid 10 (fire vises i figur 2) for tilveiebringelse av hydraulisk kraft for å åpne og lukke ventiler. Videre inkluderer en kontrollkabel typisk flere brønnstrømbehandlingsfluidledninger 11 (fire vises i figur 2) for å transportere brønnstrømbehandlingsfluider av forskjellige sammensetninger, avhengig av brønnstrømsammensetningen og brønnstrømfluidets formål. Syv elektriske kabler 12 vises i figur 2, noe som tilveiebringer elektrisk kraft til undersjøiske styremoduler. De undersjøiske styremodulene tilveiebringer i sin tur hydraulisk kraft til undersjøiske brønner. Videre vises fire bunter med dataoverføringskabler 13 i figur 2. Disse antallene er selvsagt kun illustrerende, og forskjellige kontrollkabler kan ha forskjellig antall ledninger for hydraulisk fluid 10, brønnstrømbehandlingsfluidledninger 11, elektriske kabler 12 og dataoverføringskabler 13. Dette avhenger av forskjellige faktorer, så som antallet undersjøiske brønner som betjenes av kontrollkabelen, avstanden kontrollkabelen må strekke seg over og så videre. En beskyttende foring 14 er også tilveiebrakt.

Undersjøisk kontrollkabel 2 seriekobler de undersjøiske brønnene 7, 8 og 9 til vertsproduksjonsanlegget 1, typisk gjennom kjedekobling (eng.: "daisy-chaining"). For å tilveiebringe elektrisk kraft og dataoverføring mellom vertsproduksjonsanlegget og undersjøiske brønner må med andre ord disse tjenestene gå gjennom undersjøiske brønner 7 og 8. En typisk undersjøisk kontrollkabel kan betjene 12 eller flere undersjøiske brønner, men det er praktiske begrensinger på antallet undersjøiske brønner som kan betjenes av en undersjøisk kontrollkabel.

Etter hvert som styresystemer for undersjøiske brønner blir mer avanserte, øker kravene til elektrisk kraft og dataoverføring for hver undersjøiske brønn. Over tid vil dette enten redusere antallet undersjøiske brønner som kan kobles til hver undersjøiske kontrollkabel, eller det oppstår behov for undersjøiske kontrollkabler med større kapasitet til å overføre elektrisk kraft og data. Dette kan øke kostnadene ved undersjøiske kontrollkabler kraftig.

Et annet problem ved eksisterende undersjøiske kontrollkabler er at kostnaden ved å utvide en undersjøisk kontrollkabel til en ny undersjøisk brønn i et nytt marginalt prospekt, kan være uoverkommelig høy, særlig hvis den undersjøiske brønnen må kobles til et vertsanlegg med en ny kontrollkabel.

Et ytterligere problem forbundet med eksisterende undersjøiske kontrollkabler er at når det utvikles en feil i en undersjøisk kontrollkabel, kan alle de undersjøiske brønnene "nedstrøms" for feilen påvirkes, og dermed kan reparasjoner og oppgraderinger være kostbare i form av tapt produksjon.

Eksisterende undersjøiske kontrollkabler bruker vekselstrøm. Hver kraftoverføringskabel i en undersjøisk kontrollkabel fungerer som en kondensator, så der vekselstrøm brukes, vises kapasitansegenskapene parallelt med den elektriske belastningen. Dette fører til tap i kraftoverføring, noe som begrenser den praktiske lengden til en undersjøisk kontrollkabel til cirka 150 km.

Sammendrag av oppfinnelsen

Oppfinneren har innsett at det er flere problemer, som beskrevet ovenfor, ved det eksisterende systemet med å tilveiebringe tjenester til undersjøiske brønner ved hjelp av undersjøiske kontrollkabler. Det er et formål med den foreliggende oppfinnelsen å avhjelpe noen av disse problemene og tilveiebringe et forbedret system for å tilveiebringe tjenester for dataoverføring og elektrisk kraft til undersjøiske brønner.

Ifølge et første aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et undersjøisk olje-og/eller gassproduksjonssystem. Systemet tilveiebringer et vertsproduksjonsanlegg og en mengde undersjøiske brønner. Det er tilveiebrakt et fluidtransportnettverk som kobler hver undersjøiske brønn til vertsproduksjonsanlegget. Et separat nettverk for elektrisk kraft og data er tilveiebrakt for å transportere elektrisk kraft i form av likestrøm, og data, operativt koblet til hver undersjøiske brønn for å tilveiebringe hver undersjøiske brønn med tjenester for dataoverføring og elektrisk kraft. Bruken av likestrøm sikrer at nettverket for elektrisk kraft og data kan tilveiebringe kraft over langt større avstander enn det som er tilgjengelig for øyeblikket, og bruken av separate nettverk for å transportere fluider og for å tilveiebringe elektrisk kraft og dataoverføring muliggjør et langt mer fleksibelt system.

Fluidtransportnettverket er eventuelt anordnet for å transportere hvilket/hvilke som helst hydraulisk fluid, brønnstrømbehandlingsfluid og gjenvunnede hydrokarboner. Det forventes at en vesentlig bruk av oppfinnelsen vil være å erstatte kontrollkabler ved å tilveiebringe brønnstrømbehandlingsfluider og hydrauliske fluider, men systemet kan også anvendes på produksjonsrørledninger for transport av gjenvunnede hydrokarboner.

Foruten kobling til et fluidtransportnettverk, hvori nettverket for elektrisk kraft og data eventuelt ytterligere kobles til hvilke/hvilket som helst undersjøisk observatorium, et autonomt undervannskjøretøy, 4D-seismlske rutenett på havbunnen, undersjøiske behandlingsenheter, hydrokarbonrørledninger og overvåkningssystemer. Dette muliggjør tilkobling av det samme nettverket for elektrisk kraft/data til andre aspekter ved undersjøisk letearbeid og hyd roka rbonutvinning.

Eventuelt omfatter det undersjøiske nettverket for elektrisk kraft og data fiberoptisk kommunikasjon for overføring av data. Dette muliggjør stor båndbredde og ingen interferens fra elektriske kraftkilder.

En avstand mellom en undersjøisk brønn og vertsproduksjonsanlegget er eventuelt større enn 150 km. Dette er mulig når høyspent likestrøm brukes.

Eventuelt omfatter det undersjøiske hydrokarbonproduksjonssystemet ytterligere et koblingspunkt som er anordnet for å redusere en spenning i likestrømmen som mottas fra vertsproduksjonsanlegget før tilveiebringelse av elektrisk kraft til hver undersjøiske brønn, der koblingspunktet også er anordnet for å overføre data. Koblingspunktet kan kobles til et annet koblingspunkt for å bidra til redundans og belastningsutjevning.

Det undersjøiske hydrokarbonproduksjonssystemet er eventuelt tilveiebrakt med minst én forgreningsenhet mellom vertsproduksjonsanlegget og et koblingspunkt, der koblingspunktet er anordnet for å redusere en spenning i den elektriske kraften som mottas fra forgreningsenheten, før tilveiebringelse av elektrisk kraft til en undersjøisk brønn. Forgreningsenheten mottar kabler for elektrisk kraft og data fra vertsproduksjonsanlegget (eller en annen forgreningsenhet) og tilveiebringer separate kabler for elektrisk kraft og data til en mengde koblingspunkt. Dette muliggjør at høyspenning sendes direkte fra vertsproduksjonsanlegget til flere koblingspunkt via én eller flere forgreningsenheter, før spenningen reduseres av koblingspunktene for bruk av de undersjøiske brønnene.

Nettverket for elektrisk kraft og data anordnes eventuelt for å transportere høyspent likestrøm mellom vertsproduksjonsanlegget og et koblingspunkt, hvori koblingspunktet anordnes for å minske spenningen før elektrisk kraft forsynes til en mengde undersjøiske brønner.

Fluidtransportnettverket kan omfatte en fluidledningsstigerørsbase mellom vertsproduksjonsanlegget og en undersjøisk brønn. Fluidledningsstigerørsbasen har en mengde koblinger for tilkobling av fluidledningsrør mellom fluidledningsstigerørsbasen og minst én undersjøisk brønn.

Ifølge et andre aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et undersjøisk knutepunkt (kalt "koblingspunkt" ovenfor) for bruk i et undersjøisk olje- og/eller gassproduksjonssystem. Det undersjøiske knutepunktet omfatter middel for å transportere data og elektrisk kraft til en mengde undersjøiske brønner, der de undersjøiske brønnene betjenes av minst to separate fluidtransportnettverk som forbinder de undersjøiske brønnene med et vertsproduksjonsanlegg.

Eventuelt omfatter det undersjøiske knutepunktet ytterligere middel for å transportere data og elektrisk kraft til hvilke som helst undersjøiske observatorier, autonome undervannskjøretøy, 4D-seismiske rutenett på havbunnen, undersjøiske behandlingsenheter, hydrokarbonrørledninger og overvåkningssystemer.

I en foretrukket utførelsesform omfatter middelet for å transportere data et fiberoptisk kommunikasjonssystem som sørger for at det ikke er noe interferens fra elektriske kraftkilder.

Det undersjøiske knutepunktet kan ytterligere omfatte middel for å operativt koble det undersjøiske knutepunktet via middelet for transport av data og elektrisk kraft til et ytterligere undersjøisk knutepunkt. Dette gjør at undersjøiske knutepunkt kan sammenkobles for å tilveiebringe redundans og muliggjøre belastningsutjevning i nettverket for elektrisk kraft og data.

Det undersjøiske knutepunktet omfatter eventuelt middel for å redusere spenningen på mottatt elektrisk kraft før den elektriske kraften med redusert spenning transporteres til en mengde undersjøiske brønner. Dette gjør at det kan motta høyspent likestrøm fra vertsproduksjonsanlegget eller et forgreningsknutepunkt som kan sendes over lang avstand, og så redusere spenningen slik at den egner seg for bruk av de undersjøiske brønnene.

Ifølge et tredje aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et undersjøisk hydrokarbonproduksjonssystem som omfatter et vertsproduksjonsanlegg, der vertsproduksjonsanlegget er forbundet med et første fluidtransportnettverk som kobler minst én undersjøisk brønn til produksjonsvertsanlegget, og et andre fluidtransportnettverk som kobler minst én ytterligere undersjøisk brønn til vertsproduksjonsanlegget. Et separat undersjøisk nettverk for elektrisk kraft og data er også tilveiebrakt for å transportere elektrisk kraft i form av likestrøm, og data, der nettverket for elektrisk kraft og data omfatter et koblingspunkt, hvori nettverket kobler koblingspunktet til vertsproduksjonsanlegget og minst to separate fluidtransportnettverk.

Kort beskrivelse av tegningene

Figur 1 illustrerer skjematisk en mengde undersjøiske brønner som er koblet til et vertsproduksjonsanlegg; Figur 2 illustrerer skjematisk et tverrsnittriss av en undersjøisk kontrollkabel; Figur 3 illustrerer skjematisk en mengde undersjøiske brønner som er koblet til et vertsproduksjonsanlegg ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen; Figur 4 illustrerer skjematisk i et blokkdiagram et undersjøisk knutepunkt ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen; og Figur 5 illustrerer skjematisk et tverrsnittriss av en kabel for elektrisk kraft og dataoverføring.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinneren har innsett at mange av problemene forbundet med kjent teknikk for undersjøiske kontrollkabler kan avhjelpes ved å skille ut tjenestene. Ifølge den foreliggende oppfinnelsen brukes undersjøiske kontrollkabler hovedsakelig til å transportere hydraulisk fluid og brønnstrømbehandlingsfluider og brukes ikke til å transportere elektrisk kraft til undersjøiske brønner eller data mellom en undersjøisk brønn og et vertsproduksjonsanlegg. Et separat nettverk for elektrisk kraft og data tilveiebringes. Følgende beskrivelse introduserer begrepet "undersjøisk fluidledning" for å henvise til en undersjøisk ledning som brukes til å transportere fluider, så som hydrauliske fluider og brønnstrømbehandlingsfluider, men brukes ikke til å transportere elektrisk kraft eller data.

Med henvisning til figur 3 heri illustreres et skjematisk diagram av en mengde undersjøiske brønner koblet til et vertsproduksjonsanlegg 15. Rørledninger som transporterer hydrokarboner, illustreres med tykke svarte linjer. Undersjøiske fluidledninger illustreres med tykke stiplede linjer, og et separat nettverk som transporterer data og elektrisk kraft, illustreres med punkterte linjer. Det separate nettverket tilveiebringer kabler for elektrisk kraft og dataoverføring, distribuert på forskjellige måter. Heri refereres det til denne typen nettverk som et DC/FO-nettverk, ettersom det tilveiebringer likestrøm (eng.: DC - direct current) og dataoverføring ved å bruke fiberoptiske (FO) kabler. DC/FO-nettverket kan typisk tilveiebringe en total systemeffekt på 100 kW og en total databåndbredde på 120 Gb/s, selv om det skal forstås at hvilke som helst effekt- og bitrater kan brukes innenfor det undersjøiske miljøets begrensinger. DC/FO-nettverket i denne beskrivelsen betjenes av koblingspunkt 16, 17 og 18, hvert med en typisk utgangseffekt på 10 kW og en databåndbredde på 1 Gb/s (begrenset av det undersjøiske styresystemet), selv om det skal forstås at hvilket som helst effekt- og bitrater kan brukes innenfor det undersjøiske miljøets begrensninger. DC/FO-nettverket transporterer høyspent likestrøm fra vertsproduksjonsplattformen 15 (eller en annen kilde), og en funksjon for koblingspunktet er å omforme denne spenningen til en lavere spenning som kan brukes av de undersjøiske brønnene 19, 20, 21 (den skal typisk omformes fra rundt 10 000 V DC til under 1000 V DC). I eksempelet i figur 3 tilveiebringer koblingspunkt 16 elektrisk kraft og data til undersjøiske brønner 19, 20 og 21 og kan også kobles til koblingspunkt 17. DC/FO-nettverket er separat fra det undersjøiske fluidledningsnettverket og følger ikke nødvendigvis den samme banen som det undersjøiske fluidledningsnettverket.

Foruten koblingspunkt er DC/FO-nettverket i dette eksempelet også tilveiebrakt med forgreningsenheter 22, 24. En forgreningsenhet er i realiteten en kabelsplitter der en høyspenningskabel mates inn og to eller flere høyspenningskabler mates ut. Fordelen ved å bruke forgreningsenheter er at i tilfelle en feil eller svikt, kan individuelle deler av DC/FO-nettverket isoleres uten at resten av DC/FO-nettverket påvirkes. En undersjøisk brønn kan motta elektrisk kraft fra et koblingspunkt, men ikke direkte fra en forgreningsenhet ettersom spenningen som tilføres av en forgreningsenhet, er for høy. I dette tilfellet vil det være et undersjøisk knutepunkt (koblingspunkt) integrert i eller nær den undersjøiske brønnen. Dette koblingspunktet vises ikke i figur 3 av hensyn til lesbarheten.

For å utvide et nettverk hentes én eller flere kabelgrisehaler (eng.: cable pigtails) (vist som ikke-sammenhengende punkterte linjer ved forgreningsenheter 22 og 24 fra en forgreningsenhet, og en ny kabel skjøtes på. Denne kobles deretter til et nytt koblingspunkt og kan så brukes til å koble koblingspunktet til nye undersjøiske strukturer, så som undersjøiske brønner. Ytterligere distribusjon av DC/FO-nettverket til undersjøiske brønner eller andre undersjøiske strukturer kan så utføres ved å kjedekoble DC/FO-kabelen fra en annen undersjøisk brønn. For eksempel er avstanden mellom vertsproduksjonsplattformen 15 og koblingspunkt 16 større enn 150 km. DC/FO-nettverket bruker derfor kraftforsyning i form av høyspent likestrøm mellom vertsproduksjonsenheten 15 og koblingspunkt 16. Koblingspunkt 16 reduserer spenningen til et nivå som kan brukes av de undersjøiske brønnene, men er begrenset til en overføringslengde på noen få kilometer. Undersjøiske brønner 19 og 20 kobles direkte til koblingspunktet, og undersjøisk brønn 21 kjedekobles fra undersjøisk brønn 20.

En undersjøisk ende av DC/FO-stigerøret eller sjøkabel 23 (eng.: landfall cable) kan inkludere flere DC/FO-kabler som typisk er koblet til DC/FO-nettverket på én av to måter; undersjøiske hentbare grisehaler kan tilveiebringes på havbunnen eller som kveilede kabler i en ramme, der hver kabelgrisehale hentes frem for ytterligere utvidelse av DC/FO-nettverket ved behov. Alternativt (eller i tillegg) kan DC/FO-stigerørets eller sjøkabelens 23 undersjøiske ende tilveiebringes med undervannshøyspenningskonnektorer (eng.: wet-mate high voltage connectors) som muliggjør direkte kobling av en undersjøisk DC/FO-kabel til DC/FO-stigerøret eller sjøkabelen 23.

Foruten kobling til DC/FO-nettverket må en undersjøisk brønn kobles til en undersjøisk fluidledning for å kunne motta hydrauliske fluider og brønnstrømbehandlingsfluider. Et separat undersjøisk fluidledningsnettverk tilveiebringes. Disse kan følge en rørledning, som vist ved undersjøiske brønner 25, 26 og 27. Disse undersjøiske brønnene oppnår tjenester for elektrisk kraft og data fra koblingspunkt 18 og hydrauliske fluider og brønnstrømbehandlingsfluider via en ledning som kan følge rørledningen som kobler de undersjøiske brønnene 25, 26, 27 til vertsproduksjonsplattformen.

De undersjøiske fluidledningene kan imidlertid tilveiebringes i et separat nettverk som ikke følger rørledningene mellom de undersjøiske brønnene og vertsproduksjonsplattformen. Én måte å forenkle dette på er ved å tilveiebringe hydrauliske stigerørsbaser 28, 29. I dette tilfellet strekker en undersjøisk fluidledning seg fra koblet til vertsproduksjonsplattformen 15 til en hydraulisk stigerørsbase 28. Den hydrauliske stigerørsbasen 28 i dette eksempelet har tre utganger for undersjøiske fluidledninger, slik at den kan betjene flere forskjellige undersjøiske brønner som ikke er koblet ved den samme rørledningen til vertsproduksjonsanlegget. Den hydrauliske stigerørsbasen 28 mottar hydrauliske fluider og brønnstrømbehandlingsfluider fra vertsproduksjonsplattformen 15 og tilveiebringer en første undersjøisk fluidledning som betjener undersjøiske brønner 30, 31 32, en andre undersjøisk fluidledning som betjener undersjøiske brønner 33, 34 og en tredje undersjøisk fluidledning som betjener undersjøiske brønner 19, 20 og 21. Om nødvendig kan en undersjøisk fluidledning utvides fra undersjøisk brønn 21 til marginalt prospekt 35, og elektrisk kraft og dataoverføring kan tilveiebringes til marginalt prospekt 35 fra koblingspunkt 16. Det skal forstås at marginalt prospekt 35 kan utbygges ved hjelp av data og elektrisk kraftoverføring fra et hvilket som helst egnet koblingspunkt, og oppnå en undersjøisk fluidledning utvidet fra hvilken som helst egnet undersjøisk brønn eller direkte fra en hydraulisk stigerørsbase.

En hydraulisk stigerørsbase trenger ikke å være fullt utnyttet, men kan være tilgjengelig for fremtidig utvidelse. For eksempel er hydraulisk stigerørsbase 29 vist med én inngang for undersjøisk fluidledning og kun én utgang for undersjøisk fluidledning, men ytterligere to undersjøiske fluidledninger kan kobles til den hydrauliske stigerørsbasen 29 ved behov for fremtidig utvidelse. Tilsvarende splitter ikke forgreningsenhet 24 den elektriske kraften og dataoverføring i mer enn én forgrening, men kan brukes på en slik måte senere.

Vær oppmerksom på at de fleste undersjøiske brønnene er illustrert som at de mottar tjenester for elektrisk kraft og dataoverføring fra et koblingspunkt. Dette er imidlertid ikke alltid nødvendig. Undersjøisk brønn 21 er illustrert som at den mottar tjenester for elektrisk kraft og data utvidet fra undersjøisk brønn 20. Pa grunn av lave spenninger vil dette begrense den tillatte avstanden mellom undersjøiske brønner 20 og 21, i motsetning til en kabel mellom vertsproduksjonsplattformen og et koblingspunkt, som på grunn av den høyspente likestrømmen, kan ha en lengde større enn 150 kilometer, uten et betydelig tap av elektrisk kraft. Imidlertid inkluderer fordelene ved å koble tjenester for elektrisk kraft og data til en undersjøisk brønn 21 fra en annen undersjøisk brønn, en reduksjon i antallet påkrevde koblingspunkt, noe som reduserer kostnadene. Dessuten er tanken at mens DC/FO-nettverk implementeres, kan noen undersjøiske brønner beholde eksisterende kontrollkabler som tilveiebringer data, elektrisk kraft og fluider, mens andre kobles til det nye DC/FO-nettverket og det nye undersjøiske fluidledningsnettverket.

Nærværet av et nettverk og muligens også sammenkoblede koblingspunkt og forgreningsenheter i et utbygd felt, muliggjør en langt enklere utbygging av marginale prospekter, ettersom separate DC/FO-nettverk muliggjør tilveiebringelsen av tjenester for elektrisk kraft og dataoverføring til undersjøiske brønner, uavhengig av hvor de er plassert. Det er langt rimeligere å utvide eksisterende undersjøiske fluidledninger ettersom data og elektrisk kraft ikke trenger å tilveiebringes i en undersjøisk kontrollkabel som ved fremgangsmåter i kjent teknikk, men kan tilveiebringes separat til hver undersjøiske brønn. Dette gjør utvidelsen av undersjøiske fluidledninger til en potensiell ny undersjøisk brønn som kan være et marginalt prospekt, mer attraktivt. Marginalt prospekt 35 kan om nødvendig enkelt tilveiebringes med elektrisk kraft og dataoverføring via koblingspunkt 16.

En ytterligere fordel ved å bruke et nettverk av koblingspunkt er at elektrisk kraft og dataoverføring er standardisert, noe som medfører lavere kostnader og større driftssikkerhet. For øyeblikket er undersjøiske kontrollkabler typisk spesialfremstilt, og undersjøiske styresystemer bruker typisk proprietære protokoller for dataoverføring. Bruken av et DC/FO-nettverk muliggjør enklere undersøkelse og utnytting av marginale prospekter, som beskrevet ovenfor.

Oppfinnelsen kan også brukes i eksisterende driftsfelt for å erstatte defekte eller skadede kontrollkabler. Dette er vanligvis en kostbar prosess, men kostnader reduseres ved å erstatte eksisterende kontrollkabler med et DC/FO- og undersjøisk fluidledningsnettverk separat ved behov (siden levetiden forventes å være lenger for et fluidledningsnettverk). Når eksisterende kontrollkabler når slutten av sin levetid, kan DC/FO-nettverkene og de undersjøiske fluidledningsnettverkene gradvis erstatte alle kontrollkablene.

Videre kan tilveiebringelsen av et undersjøisk DC/FO-nettverk med koblingspunkt redusere kostnadene ved andre aspekter ved undersjøisk hydrokarbongjenvinning. Foruten å tilveiebringe elektrisk kraft og dataoverføring til undervannsbrønner, kan koblingspunktene for eksempel tilveiebringe elektrisk kraft og dataoverføring for tilstandsovervåkning av et undersjøisk produksjonssystem, undersjøiske miljøobservatorier 36, autonome undervannskjøretøy (eng: Autonomous Underwater Vehicles) (AUV-er), 4D-seismiske rutenett på havbunnen og så videre. AUV-er brukes typisk til ventiloperasjoner, inspeksjon av infrastruktur og i noen tilfeller vedlikehold og reparasjon av infrastruktur. For øyeblikket er den operative levetiden til et AUV begrenset av batterilevetiden, men tilveiebringelsen av et undersjøisk DC/FO-nettverk vil muliggjøre opplading av AUV-batteriene i det undersjøiske miljøet.

Videre kan DC/FO-nettverket brukes for å tilveiebringe tjenester for elektrisk kraft og dataoverføring til produksjonsrørledninger som brukes til å transportere hydrokarboner fra en undersjøisk brønn til vertsproduksjonsanlegget 15. Elektrisk kraft og dataoverføring kan være påkrevd, for eksempel for å overvåke brønnstrømflyten i en rørledningsforgrening, tilstandsovervåkning av produksjonsrørledninger, overvåkning av ventilposisjoner, styreventiler (eng.: actuating valve) og så videre. DC/FO-nettverket og det undersjøiske fluidledningsnettverket kan også brukes for å tilveiebringe elektrisk kraft og hydrauliske fluider til en undersjøisk behandlingsenhet 37. Eksempler på undersjøiske behandlingsenheter inkluderer enheter for brønnstrøm-boosting eller enheter for brønnstrømseparering (typisk olje, gass eller vann).

Som beskrevet ovenfor tilveiebringes den elektriske kraften i en foretrukket utførelsesform, som likestrøm. En fordel ved å bruke likestrøm er at elektrisk kraft kan overføres over lenger avstander enn ved å bruke vekselstrøm. For eksempel kan bruk av høyspent likestrøm (eng.: High Voltage Direct Current)

(HVDC) redusere tap til cirka 20 % per 1000 km, noe som gjør likestrøm mer attraktivt for forsying av elektrisk kraft til undersjøiske brønner fra en fjerntliggende kilde. Videre reduserer bruken av likestrøm anleggskostnadene, ettersom færre og tynnere ledere kan brukes sammenlignet med elektrisk kraftoverføring som bruker vekselstrøm. Dette skyldes at den kvadratiske middelverdien (eng.: root mean square) (RMS) av spenningsmåling av en vekselstrømleder kun er cirka 71 % av toppspenningen, noe som bestemmer parametere, så som isolajsonstykkelsen og minimum lederstørrelse. En annen fordel ved å bruke likestrøm i stedet for vekselstrøm er at det ikke er behov for å synkronisere vekselstrømkilder i et distribuert nettverk for elektrisk kraft, noe som ytterligere reduserer anleggskostnader. Bruken av likestrøm muliggjør overføring av elektrisk kraft over avstander som er større enn 150 km.

Fiberoptisk kommunikasjon foretrekkes for dataoverføringer ettersom elektromagnetisk interferens fra kabelens likestrømdel ikke forekommer, og den har større båndbredde enn elektrisk overføring og kan overføre data over lengre avstander enn elektrisk overføring på grunn av svært lite tap.

Går vi til figur 4 illustreres et eksempel på et undersjøisk koblingspunkt-knutepunkt 17 skjematisk i et blokkdiagram. Koblingspunktet 17 er tilveiebrakt med en enhet 37 for å motta elektrisk kraft og data fra en ekstern kilde. En prosessor 38 brukes for å styre koblingspunktets 17 operasjon. Et datamaskinlesbart medium i form av et minne 37 er tilveiebrakt hvori det er lagret et datamaskinprogram 40. Programmet 40 styrer operasjonen av koblingspunktet 17 når det kjøres av prosessoren 38. Minnet 39 kan også brukes til å lagre data, så som logger over koblingspunktets 17 operasjon. Det er tilveiebrakt en enhet 41 for å tilveiebringe elektrisk kraft i nettverket, og det er tilveiebrakt en enhet 42 for å tilveiebringe dataoverføring i nettverket. Det skal forstås at disse enhetene opererer mest effektivt dersom de kombineres fysisk og omfatter en mengde konnektorer, der hver konnektor har koblinger som er i stand til å tilveiebringe både data og elektrisk kraftoverføring. Det kan være separate koblingspunkt for elektrisk kraft og dataoverføring eller en hybridkonnektor med koblingspunkt for elektrisk kraft og koblingspunkt for data. Figur 5 illustrerer et tverrsnittriss av en kabel 43 for elektrisk kraft og dataoverføring. Kabelen omfatter en beskyttende foring 44 hvori optiske fibre 45 er tilveiebrakt for dataoverføring, og kabler 46 for elektriske kraft er tilveiebrakt for elektrisk kraftoverføring. Hver ende av kabelen 43 har én eller to konnektorer, én ende for kobling til koblingspunktet 17 og en annen ende for kobling til en undersjøisk brønn (typisk via en undersjøisk styremodul) eller en annen undersjøisk ressurs som har behov for data og elektrisk kraft. Figur 5 vises skjematisk som eksempel kun for å illustrere de funksjonelle komponentene til en kabel for elektrisk kraft og dataoverføring. En typisk kabel har flere kjerner for data og én eller to elektriske kraftkjerner og en rekke beskyttelseslag.

Oppfinnelsen deler effektivt funksjonene til undersjøiske kontrollkabler av kjent teknikk i to separate nettverk; et nettverk for å tilveiebringe elektrisk kraft og dataoverføring, og undersjøiske fluidledninger for å transportere hydrauliske fluider og brønnbehandlingsfluider til undersjøiske brønner. Ved å tilveiebringe et separat nettverk for elektrisk kraft og data reduseres kostandene og fleksibiliteten øker betydelig, noe som muliggjør enklere utnyttelse av marginale prospekter og tilveiebringelsen av elektrisk kraft og data til andre undersjøiske ressurser, så som 4D-seismiske rutenett på havbunnen, undersjøiske observatorier, AUV-er, overvåkningssystemer og produksjonsrørledninger.

Det skal forstås av fagmannen at det kan foretas forskjellige modifikasjoner av utførelsesformene beskrevet ovenfor, uten å avvike fra den foreliggende oppfinnelsens omfang. Videre er det mulig at hydraulisk kraft for å betjene ventiler og så videre, kan erstattes av elektrisk kraft, i hvilket tilfelle hydraulisk fluid ikke trenger å transporteres til hver undersjøiske brønn.

Claims (16)

1. Undersjøisk olje- og/eller gassproduksjonssystem omfattende: et vertsproduksjonsanlegg; en mengde undersjøiske brønner; et fluidtransportnettverk som kobler hver undersjøiske brønn til vertsproduksjonsanlegget; og et separat nettverk for elektrisk kraft og data for transport av elektrisk kraft i form av likestrøm, og data, operativt koblet til hver undersjøiske brønn for å tilveiebringe tjenester for dataoverføring og elektrisk kraft til hver undersjøiske brønn.

2. Det undersjøiske hydrokarbonproduksjonssystemet ifølge krav 1 hvori fluidtransportnettverket er anordnet for å transportere hvilken/hvilke som helst hydraulisk fluid, brønnstrømbehandlingsfluid og gjenvunnede hydrokarboner.

3. Det undersjøiske hydrokarbonproduksjonssystemet ifølge krav 1 eller 2, hvori nettverket for elektrisk kraft og data ytterligere er koblet til hvilket/hvilket som helst av et undersjøisk observatorium, et autonomt undervannskjøretøy, et 4D-seismisk rutenett på havbunnen, en undersjøisk behandlingsenhet, en hydrokarbonrørledning og et overvåkningssystem.

4. Det undersjøiske hydrokarbonproduksjonssystemet ifølge krav 1, 2 eller 3, hvori det undersjøiske nettverket for elektrisk kraft og data omfatter fiberoptisk kommunikasjon for overføring av data.

5. Det undersjøiske hydrokarbonproduksjonssystemet ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, hvori en avstand mellom en undersjøisk brønn og vertsproduksjonsanlegget er større enn 150 km.

6. Det undersjøiske hydrokarbonproduksjonssystemet ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, ytterligende omfattende et koblingspunkt anordnet for å redusere en spenning i likestrømmen mottatt fra vertsproduksjonsanlegget før tilveiebringelse av elektrisk kraft til hver undersjøiske brønn, der koblingspunktet også er anordnet for å overføre data.

7. Det undersjøiske hydrokarbonproduksjonssystemet ifølge krav 6, ytterligere omfattende et ytterligere koblingspunkt operativt koblet til koblingspunket.

8. Det undersjøiske hydrokarbonproduksjonssystemet ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 7, ytterligere omfattende minst én forgreningsenhet mellom vertsproduksjonsanlegget og et koblingspunkt, der koblingspunktet er anordnet for å redusere en spenning i den elektriske kraften som mottas fra forgreningsenheten før tilveiebringelse av elektrisk kraft til en undersjøisk brønn, der forgreningsenheten er anordnet for å motta kabler for elektrisk kraft og data fra vertsproduksjonsanlegget og tilveiebringe separate kabler for elektrisk kraft og data til en mengde koblingspunkt.

9. Det undersjøiske hydrokarbonproduksjonssystemet ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, hvori nettverket for elektrisk kraft og data er anordnet for å transportere høyspent likestrøm mellom vertsproduksjonsanlegget og et koblingspunkt, hvori koblingspunktet er anordnet for å minske spenningen før elektrisk kraft forsynes til en mengde undersjøiske brønner.

10. Det undersjøiske hydrokarbonproduksjonssystemet ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9, ytterligere omfattende en fluidledningstigerørsbase mellom vertsproduksjonsanlegget og en undersjøisk brønn, der fluidledningsstigerørsbasen har en mengde koblinger for kobling av fluidledningsrør mellom fluidledningsstigerørsbasen og minst én undersjøisk brønn.

11. Undersjøisk knutepunkt for bruk i et undersjøisk olje- og/eller gassproduksjonssystem, der det undersjøiske knutepunktet omfatter middel for å transportere data og elektrisk kraft til en mengde undersjøiske brønner, der de undersjøiske brønnene betjenes av minst to separate fluidtransportnettverk som forbinder de undersjøiske brønnene med et vertsproduksjonsanlegg.

12. Det undersjøiske knutepunktet ifølge krav 11, ytterligere omfattende middel for transport av data og elektrisk kraft til hvilket/hvilken som helst av et undersjøisk observatorium, et autonomt undervannskjøretøy, et 4D-seismiske rutenett på havbunnen, en undersjøisk behandlingsenhet, en hydrokarbonrørledning og et overvåkningssystem.

13. Det undersjøiske knutepunktet ifølge hvilke som helst av kravene 11 eller 12, hvori middelet for å transportere data omfatter et fiberoptisk kommunikasjonssystem.

14. Det undersjøiske knutepunktet ifølge hvilke som helst av kravene 11, 12 eller 13, ytterligere omfattende middel for å operativt koble det undersjøiske knutepunktet via middelet for transport av data og elektrisk kraft til et ytterligere undersjøisk knutepunkt.

15. Det undersjøiske knutepunktet ifølge et hvilket som helst av kravene 11 til 14, ytterligere omfattende middel for å redusere spenningen på mottatt elektrisk kraft før den elektriske kraften med redusert spenning transporteres til en mengde undersjøiske brønner.

16. Undersjøisk hydrokarbonproduksjonssystem omfattende: et vertsproduksjonsanlegg, der vertsproduksjonsanlegget er forbundet med et første fluidtransportnettverk som kobler minst én undersjøisk brønn til produksjonsvertsanlegget, og et andre fluidtransportnettverk som kobler minst én ytterligere undersjøisk brønn til vertsproduksjonsanlegget; et undersjøisk nettverk for elektrisk kraft og data for transport av elektrisk kraft i form av likestrøm, og data, der nettverket for elektrisk kraft og data omfatter et koblingspunkt, hvori nettverket kobler koblingspunktet til vertsproduksjonsanlegget og minst to separate fluidtransportnettverk.