NO20140274A1 - Undervannsmodul for trykkregulering - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte ved regulering av fluidtrykk i et lukket system, fremgangsmåten omfattende å: anvende en trykkreguleringsenhet (3) koblet til systemet (1), enheten omfattende et første ledningsrør (4) som stiller det lukkede systemet (1) i fluidkommunikasjon med et eksternt system; en første reguleringsventil (RV1) anbragt mellom det eksterne systemet og en ende av ledningsrøret (4) og en andre reguleringsventil (RV2) anbragt mellom det lukkede systemet og den andre enden av ledningsrøret (4); og fremgangsmåten omfattende de trinn å: a) åpne en av den første eller andre reguleringsventilen (RV1, RV2); b) lukke nevnte ene reguleringsventil; c) åpne den andre reguleringsventilen; d) lukke den andre reguleringsventilen; e) gjenta trinnene a) til d) i rekkefølge inntil det ønskede fluid trykket er oppnås i systemet.

Description

Beskrivelse

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved regulering av fluidtrykk i et lukket system. Den er nyttig i forbindelse med hydrokarbonleting, og spesielt ved pumping av olje og gass under vann. Den kan også bli anvendt på toppsiden eller plattformdekk og for andre mer generelle formål hvor regulering av trykk i fluider er nødvendig. Et tilhørende apparat og et verktøy for å utføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er også beskrevet.

Bakgrunn for oppfinnelsen

I høytrykks fluidsystemer, som for eksempel er vanlige ved leting etter og utvinning av hydrokarbon, kan trykkdifferanser mellom deler av et system være ekstremt store og kan gjøre det vanskelig å åpne ventiler. Det kan også være utrygt å åpne ventiler, spesielt store ventiler over hvilke det er en veldig stor trykkdifferanse, siden den brå endringen i trykk kan forårsake svikt i tetninger eller i andre komponenter i slike systemer. Fortrinnsvis blit trykkdifferanser i høytrykkssystemer holdt innenfor spesifiserte grenser, og det foreligger således et behov for forbedrede fremgangsmåter og apparater for nøyaktig og pålitelig regulering av trykk i deler av et system.

Det er spesielt behov for nøyaktig og svært kontrollerbar trykkregulering i undervanns pumpesystemer som er fylt med barrierefluider ved høyere trykk enn prosessfluidene de pumper for å hindre at prosessfluid lekker ut. I stedet vil barrierefluid sive ut gjennom tetninger og inn i prosessfluidet. Trykket i barrierefluidet må styres nøye og holdes innenfor forbestemte trykkgrenser, dvs. mellom trygge minimum- og maksimumsverdier.

I undervannssystemer blir slik trykkregulering vanligvis bevirket fra overflaten gjennom en kontrollkabel og det kan derfor være en tidsforsinkelse involvert, spesielt for hydrokarbonfeltutbygginger med høyt trykk på dypt vann, som blir stadig mer vanlige. Denne forsinkelsen gjør det vanskeligere å regulere trykk på en effektiv måte.

Det er også noen ganger ønsket å innhente målinger eller utføre tester ved bestemte trykk og det er således ønskelig å kunne justere trykket i et system på en kontrollert måte for å oppnå og opprettholde det ønskede trykket med nøyaktighet.

Oppsummering av oppfinnelsen

Ifølge ett aspekt ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte ved regulering av fluidtrykk i et lukket system, fremgangsmåten omfattende å: anvende en trykkreguleringsenhet koblet til systemet, reguleringsenheten omfattende en første ventil koblet til en andre ventil av et ledningsrør, hvor fremgangsmåten omfatter de trinn å:

A) åpne den første ventilen,

B) lukke den første ventilen,

C) åpne den andre ventilen,

D) lukke den andre ventilen,

E) gjenta trinnene A) til D) i rekkefølge inntil det ønskede trykket er oppnådd i det lukkede systemet.

Ifølge et andre aspekt ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et apparat for regulering av fluidtrykk i et lukket system, apparatet omfattende: en trykkreguleringsenhet koblet til systemet, trykkreguleringsenheten omfattende en første ventil koblet til en andre ventil av et ledningsrør, og en styreenhet innrettet for å utføre følgende trinn:

A) åpne den første ventilen,

B) lukke den første ventilen,

C) åpne den andre ventilen,

D) lukke den andre ventilen,

E) gjenta trinnene A) til D) i rekkefølge inntil det ønskede trykket er oppnådd i det lukkede systemet.

Ifølge et tredje aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringes et verktøy for regulering av fluidtrykk i et lukket system, verktøyet omfattende: en trykkreguleringsenhet, innretninger for tilkobling av trykkreguleringsenheten til systemet, hvor trykkreguleringsenheten omfatter et ledningsrør med en første ventil ved én ende og en andre ventil ved en motsatt ende, og en styreenhet innrettet for å utføre følgende trinn:

A) åpne den første ventilen,

B) lukke den første ventilen,

C) åpne den andre ventilen,

D) lukke den andre ventilen,

E) gjenta trinnene A) til D) i rekkefølge inntil det ønskede trykket er oppnådd i det lukkede systemet.

Fortrinnsvis omfatter verktøyet et høytrykksbestandig hurtigkoblingsstykke for tilkobling av det til systemet, og det kan være tilpasset for å bæres av et fjernstyrt kjøretøy.

Fortrinnsvis er trykkreguleringsenheten koblet i parallell med det lukkede systemet.

Alternativt kan trykkreguleringsenheten kan være tilknyttet mellom det lukkede systemet og et reservoar.

Ifølge en foretrukket utførelsesform omfatter styreenheten en elektronisk styreenhet, som kan være programmert med dataprogramvare tilpasset for å åpne og så lukke den første ventilen og deretter den andre ventilen sekvensielt, og gjenta inntil det ønskede trykket er oppnådd i systemet.

Oppfinnelsen kan anvendes med et hvilket som helst fluid, så som væske, gass eller et flerfasefluid, men med gass eller flerfasefluid vil trolig flere ventilaktiveringer være nødvendig for å oppnå en spesifisert økning/senkning i trykk.

Volumet til ledningsrøret mellom de to ventilene trenger ikke være kjent, men dersom volumet er kjent kan en trykk/volum-beregning bli utført før operasjonen gjennomføres. På denne måten kan det nødvendige antall ventilaktiveringer predikeres.

Kort beskrivelse av tegningene

For en bedre forståelse av oppfinnelsen og for en illustrasjon av hvordan denne kan realiseres henvises til de vedlagte tegningene, der: Figur 1 er en skjematisk representasjon av et lukket trykksatt system for å illustrere en første utførelsesform av oppfinnelsen, Figur 2 er en skjematisk representasjon av et lukket trykksatt system for å illustrere en andre utførelsesform oppfinnelsen, Figur 3 er en skjematisk representasjon av et lukket trykksatt system for å illustrere en tredje utførelsesform av oppfinnelsen, Figur 4 er en skjematisk representasjon av et lukket trykksatt system for å illustrere en fjerde utførelsesform av oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av tegningene

I hver figur er et lukket fluidsystem 1 illustrert, som for eksempel kan være en undervanns oljepumpestasjon. Det lukkede trykksatte fluidsystemet 1 er representert av området innenfor den stiplede linjen og inneholder et fluidvolum ved et systemtrykk P1. En pumpemodul 2 er vist innenfor det lukkede systemet 1 som et eksempel, men utgjør ikke en del av oppfinnelsen siden oppfinnelsen kan bli anvendt med andre moduler som utfører mange andre prosesser i et lukket system.

En første systemventil SV1 og en andre systemventil SV2 isolerer fluidet i det lukkede systemet 1, ved et systemtrykk P1, fra fluidet utenfor det lukkede systemet 1, som er ved et ulikt, ytre trykk P3. En trykkreguleringsenhet 3 er tilknyttet over den andre systemventilen SV2 slik at én ende av enheten 3 står i fluidkommunikasjon med den siden av den andre systemventilen SV2 som er ved systemtrykket P1, og den andre enden av enheten 3 står i fluidkommunikasjon med den siden av den andre systemventilen SV2 som er ved det ytre trykket P3.

Trykkreguleringsenheten 3 omfatter to reguleringsventiler RV1 og RV2

forbundet av et ledningsrør 4. Ledningsrøret 4 har et fluidvolum mellom den første reguleringsventilen RV1 og den andre reguleringsventilen RV2, og dette er ved et ledningstrykk P2. For de fleste praktiske anvendelser er volumet til ledningsrøret 4 betydelig mindre enn volumet av fluid i det lukkede systemet 1. Imidlertid vil fremgangsmåten fungere med hvilke som helst forhold mellom volumet til ledningsrøret 4 og det lukkede volumet. Volumet av fluid utenfor det lukkede systemet 1 er betydelig større enn det i det lukkede systemet 1 slik at det ytre trykket P3 ikke påvirkes i nevneverdig grad av volumet i ledningsrøret 4, dvs. er tilnærmet upåvirket av utlikning med ledningsrørets volum.

I alminnelighet vil trykket P1 i systemet 1 og det ytre trykket P3 være kjent fra eksisterende trykksensorer. En sensor kan eventuelt være plassert mellom reguleringsventilene RV1 og RV2 for å overvåke ledningsrøret 4. Dette har den fordel at den kan gjøre det lettere å oppdage at én av ventilene lekker, men den er ikke nødvendig for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendt med systemet i figur 1 vil nå bli beskrevet med to eksempler, først for scenariet der det lukkede systemet 1 er under høyt trykk og en ønsker å trykkavlaste det, og deretter for scenariet der det lukkede systemet er under et lavt trykk og en ønsker å øke trykket.

Alle ventiler SV1, SV2, RV1 og RV2 er innledningsvis lukket slik at fluidet i det lukkede systemet 1 er isolert. Den første reguleringsventilen RV1 skiller systemtrykket P1 fra ledningstrykket P2. Den andre reguleringsventilen RV2 skiller ledningstrykket P2 fra det ytre trykket P3.

Eksempel 1: " Trvkksenkning"

Det innestengte volumet av fluid i systemet 1, mellom systemventilene SV1 og SV2, er ved et systemtrykk P1. Dette er betydelig høyere enn det ytre trykket P3, som er et lavere trykk, og en ønsker å trykkavlaste det lukkede systemet 1 for å gjøre systemtrykket P1 likt det ytre trykket P3.

Åpning av den første reguleringsventilen RV1 utlikner systemtrykket P1 med ledningstrykket P2. Den første reguleringsventilen RV1 blir så lukket og den andre reguleringsventilen RV2 deretter åpnet for å utlikne ledningstrykket P2 og det ytre trykket P3, dvs. senke ledningstrykket P2 for å gjøre det lik det ytre trykket P3. Den andre reguleringsventilen RV2 blir så lukket og trinnene blir gjentatt. Når den første reguleringsventilen RV1 åpnes en andre gang, vil systemtrykket P1 falle noe ettersom det utliknes til det nå lavere ledningstrykket P2. Åpning av den andre reguleringsventilen RV2 en andre gang senker ledningstrykket P2 litt en gang til, og på denne måten kan det sees at systemtrykket P1 kan bli gradvis senket til det når et ønsket trykknivå, som kan være lik det ytre trykket P3 eller et ønsket trykk mellom systemtrykket P2 og det ytre trykket P3.

Eksempel 2: " Trvkkheving"

Det innestengte volumet av fluid mellom systemventilene SV1 og SV2 i systemet 1 er ved systemtrykket P1, som er betydelig lavere enn det ytre trykket P3, som er et høyt trykk. En ønsker å øke systemtrykket P1 for å gjøre det tilnærmet lik det ytre trykket P3.

I dette tilfellet blir den andre reguleringsventilen RV2 åpnet for å utlikne ledningstrykket P2 og det ytre trykket P3. Den andre reguleringsventilen blir så lukket og den første ventilen RV1 blir deretter åpnet for å utlikne ledningstrykket P2 og systemtrykket P1, dvs. for å øke systemtrykket P1 til ledningstrykket P2. Den første reguleringsventilen RV1 blir så lukket. Trinnene blir deretter gjentatt. Når den andre reguleringsventilen RV2 åpnes en andre gang, vil systemtrykket P1 stige noe ettersom det gjøres likt det nå høyere ledningstrykket P2. Åpning av reguleringsventilen RV1 en andre gang øker på nytt ledningstrykket P2 litt og på denne måten kan det sees at systemtrykket P1 blir gradvis økt til det når det ønskede trykket.

Fortrinnsvis er reguleringsvennene RV1 og RV2 mindre ventiler enn systemventilene SV1 og SV2, som gir den fordel at alle bevegelser av ventiler med trykkdifferanser kan gjøres med forholdsvis små ventiler.

Systemet i figur 2 fungerer på tilsvarende måte som beskrevet over for figur 1, men i dette tilfellet blir trykkreguleringsenheten 3 anvendt direkte for å trykksette eller trykkavlaste det lukkede systemet 1 heller enn å utlikne trykket på hver side av en ventil som i figur 1.

Figur 3 viser et frittstående verktøy som eksemplifiserer ett aspekt ved oppfinnelsen. Dette verktøyet kan tilknyttes til og frakobles fra et lukket system, så som systemet 1, som nødvendig, og de samme fremgangsmåtetrinn følges for enten å trykksette eller trykkavlaste det lukkede systemet. Verktøyet omfatter en trykkreguleringsenhet 3 svarende til den vist i figurene 1 og 2, men omfattende to stikk- eller hurtigkoblingspunkter 6 og 7. Disse gjør at verktøyet kan tilknyttes til og frakobles fra et system forholdsvis enkelt og raskt og sikrer at verktøyet låses effektivt til systemet før noen som helst ventil åpnes og trykk avlastes.

Verktøyet kan bæres av et fjernstyrt kjøretøy (ROV) (som ofte blir anvendt ved undervannsoperasjoner), spesielt når det skal kobles til et dypvannssystem.

Figur 4 illustrerer en alternativ utførelsesform av et verktøy som kan tilknyttes til et lukket system i ett enkelt punkt, via en stikkobling 8, heller enn i de to punktene nødvendig for verktøyet i figur 3. Dette verktøyet omfatter en trykkreguleringsenhet 3 med reguleringsvenner RV1 og RV2 atskilt av ledningen eller røret 4 og et reservoar eller en akkumulator 5 tilknyttet på den andre siden av den andre reguleringsventilen RV2. Akkumulatoren 5 kan være i ett med verktøyet eller kan være separat, for eksempel kan den befinne seg på toppsiden i en undervannsanvendelse. Akkumulatoren 5 kan være et lavtrykksreservoar for å tappe, dvs. trykkavlaste, et høytrykkssystem, eller det kan være et høytrykksreservoar for å trykksette et lavtrykkssystem. I begge tilfeller kan trykkvariasjonsområdet økes ved å anvende et flertall akkumulatorer med forskjellige forladingstrykk tilknyttet en ventilanordning.

Et alternativ til bruk av én eller flere akkumulatorer, som vist i figur 4, er å anvende en nedlinje fra toppsiden, for eksempel via en kontrollkabel, for å tilføre den eksterne trykkforsyningen.

Behovet for akkumulatoren eller kontrollkabelen kan fjernes ved å koble den andre reguleringsventilen RV2 direkte til sjøvann. Dette vil være mulig ikke bare med verktøyet i figur 4, men også med en permanent installasjon som i figur 1. For eksempel, i figur 1, kunne forbindelsen fra den andre reguleringsventilen RV2 til det eksterne systemet ved trykket P3 i stedet vært dannet direkte til sjøvannstrykk. Likeledes, i verktøyet i figur 4, kunne forbindelsen fra den andre reguleringsventilen RV2 vært dannet direkte til sjøvann i stedet for til reservoaret 5.

Volumet mellom reguleringsvennene RV1 og RV2 i ledningsrøret 4, og antallet ganger ventilene RV1 og RV2 åpnes og lukkes, vil bli valgt passende for den aktuelle anvendelsen og de absolutte og relative trykkene involvert. Antallet ventilaktiveringssekvenser nødvendig er gitt ved forholdet mellom volumet innestengt mellom systemventilene SV1 og SV2 i det lukkede systemet 1 og det innestengt mellom reguleringsvennene RV1 og RV2 i ledningsrøret 4. For eksempel, for veldig høye trykk, kan ledningsrøret 4 være mindre, dvs. bli laget trangere og/eller kortere for å redusere dens volum, ventilene vil være mindre for å redusere risikoen for lekkasje gjennom lukkede ventiler og antallet ganger de åpnes og lukkes vil i alminnelighet være høyere.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte ved regulering av fluidtrykk i et lukket system, fremgangsmåten omfattende å: anvende en trykkreguleringsenhet koblet til systemet, enheten omfattende et første ledningsrør som stiller det lukkede systemet (1) i fluidkommunikasjon med et eksternt system, en første reguleringsventil anbragt mellom det eksterne systemet og én ende av ledningsrøret og en andre reguleringsventil anbragt mellom det lukkede systemet og den andre enden av ledningsrøret, og fremgangsmåten omfattende de trinn å: a) åpne én av den første eller andre reguleringsventilen, b) lukke nevnte ene reguleringsventil, c) åpne den andre reguleringsventilen, d) lukke den andre reguleringsventilen, e) gjenta trinnene a) til d) i rekkefølge inntil det ønskede fluid trykket oppnås i systemet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor reguleringsenheten kobles i parallell med systemet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor reguleringsenheten kobles i serie mellom systemet og et reservoar.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3 når det anvendes for trykkavlastning av et system, hvor den første reguleringsventilen åpnes og lukkes først.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3 når det anvendes for trykksetting av et system, hvor den andre reguleringsventilen åpnes og lukkes først.

6. Apparat for regulering av fluidtrykk i et lukket system, apparatet omfattende: en trykkreguleringsenhet koblet til systemet, enheten omfattende et fluidledningsrør som stiller det lukkede systemet (1) i fluidkommunikasjon med et eksternt system, en første reguleringsventil anbragt mellom det eksterne systemet og én ende av ledningsrøret og en andre reguleringsventil anbragt mellom det lukkede systemet og den andre enden av ledningsrøret, og en styreenhet innrettet for å utføre følgende trinn: a) åpne én av den første eller andre reguleringsventilen, b) lukke nevnte ene reguleringsventil, c) åpne den andre reguleringsventilen, d) lukke den andre reguleringsventilen, e) gjenta trinnene a) til d) i rekkefølge inntil det ønskede fluidtrykket er oppnådd i systemet.

7. Verktøy for regulering av fluidtrykk i et lukket system, verktøyet omfattende: en trykkreguleringsenhet, en innretning for løsbart å koble enheten til systemet, hvor enheten omfatter et fluidledningsrør som stiller det lukkede systemet (1) i fluidkommunikasjon med et eksternt system, en første reguleringsventil anbragt mellom det eksterne systemet og én ende av ledningsrøret og en andre reguleringsventil anbragt mellom det lukkede systemet og den andre enden av ledningsrøret, og en styreenhet innrettet for å utføre følgende trinn: a) åpne én av den første og andre reguleringsventilen, b) lukke nevnte ene reguleringsventil, c) åpne den andre reguleringsventilen, d) lukke den andre reguleringsventilen, e) gjenta trinnene a) til d) i rekkefølge inntil det ønskede trykket er oppnådd i systemet.

8. Verktøy ifølge krav 7, hvor styreenheten omfatter en elektronisk styreenhet.

9. Verktøy ifølge krav 8, hvor den elektroniske styreenheten er programmert med dataprogramvare innrettet for å åpne og deretter lukke hver reguleringsventil sekvensielt, og gjenta inntil det ønskede trykket er oppnådd i systemet.

10. Verktøy ifølge krav 7, 8 eller 9 omfattende en høytrykksbestandig hurtigkobling for tilkobling til systemet.

11. Verktøy ifølge et hvilket som helst av kravene 7 til 10, innrettet for å bæres av et fjernstyrt kjøretøy.

12. Fremgangsmåte hovedsakelig som beskrevet over med støtte i de vedlagte tegningene.

13. Apparat hovedsakelig som beskrevet over med støtte i de vedlagte tegningene.

14. Verktøy hovedsakelig som beskrevet over med støtte i de vedlagte tegningene.