NO325437B1

NO325437B1 - Arrangement for external launch of submarine power system

Info

Publication number: NO325437B1
Application number: NO20055360A
Authority: NO
Inventors: Bernt Bjerkreim; Asbjorn Eriksen; Karl Olav Haram; Geir Aalvik
Original assignee: Norsk Hydro Produksjon As
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2008-05-05
Also published as: NO20055360D0; NO20055360L; WO2007055594A1

Abstract

Det er beskrevet et arrangement for ekstern dødstart av et undersjøisk kraftsystem. Det undersjøiske kraftsystemet omfatter en undersjøisk hovedkraftfordelingstavle matet fra en kraftkilde på overflaten, minst én styringsmodul for hovedkraftkoplingsutstyr som styrer den undersjøiske hovedkraftfordelingstavlen, og minst én undersjøisk hjelpekraftfordelingstavle, og minst én undersjøisk styremodul for hjelpekraftkoplingsutstyr som styrer hjelpekraftfordelingstavlen. Det undersjøiske kraftsystemet innbefatter videre minst én koplingsstyremodul for kritiske laster som er forbundet med en ekstern kilde, hvor styringsmodulen for det kritiske utstyr er innrettet for å bli tilkoplet til en ekstern kraftkilde, hvor styringsmodulen for de kritiske koplingsanordningene er innrettet for å styre hovedkraftkoplingsutstyret og/eller hjelpekraftkoplingskraftutstyret for å utføre en dødstart.An arrangement for external dead start of an underwater power system has been described. The subsea power system comprises a subsea main power distribution board fed from a surface power source, at least one main power switching equipment control module controlling the subsea main power distribution board, and at least one subsea auxiliary power distribution board, and at least one subsea auxiliary power distribution control module controlling the auxiliary power supply. The subsea power system further includes at least one critical load switching module connected to an external source, the critical equipment control module being arranged to be connected to an external power source, the critical switching device control module being arranged to control the main power switching equipment and / or the auxiliary power coupling power equipment to perform a dead start.

Description

INNLEDNING INTRODUCTION

Foreliggende oppfinnelse angår kraftsystemer i en undersjøisk offshore-installasjon. Spesielt vedrører oppfinnelsen et arrangement for ekstern dødstart av et undersjøisk kraftsystem. The present invention relates to power systems in a submarine offshore installation. In particular, the invention relates to an arrangement for external dead start of a submarine power system.

BAKGRUNN BACKGROUND

Et gassfelt til sjøs kan utvikles med havbunnsinstallasjoner som er forbundet med en terminal på land eller en eksisterende plattform. Havbunnsinstallasjonen omfatter én eller flere produksjonsenheter hvor f.eks. brønnrammer produ-serer brønnfluid gjennom samlerørhoder som er forbundet med én eller flere rør-ledninger. Rørledningene transporterer brønnfluid til en terminal på land eller en eksisterende plattform (mottaksanlegg) for ytterligere behandling. Behandlet gass og kondensat blir eksportert til markedet. Én eller flere forsyningskabler for kraft, styring og komponentforsyninger er installert fra mottaksanlegget til de undersjø-iske installasjonene. An offshore gas field can be developed with subsea installations that are connected to an onshore terminal or an existing platform. The seabed installation comprises one or more production units where e.g. well frames produce well fluid through headers which are connected to one or more pipelines. The pipelines transport well fluid to a terminal on land or an existing platform (receiving facility) for further treatment. Treated gas and condensate are exported to the market. One or more supply cables for power, control and component supplies are installed from the receiving facility to the subsea installations.

For den innledende produksjonsfasen kan brønnfluid strømme til mottaksanlegget ved hjelp av reservoartrykket. Senere i produksjonsfasen eller ved oppstart av produksjonen, er brønnfluidtrykkforsterkning nødvendig for å opprettholde produksjonsnivået og for å utvinne de forventede gass- og kondensatvolumene. Den konvensjonelle løsningen for et slikt trykkforsterkningsanlegg for brønnfluid er en offshore-plattform. Et undersjøisk kompresjonssystem kan imidlertid være et alternativ til eller i kombinasjon med plattformløsningen. Tilveiebringelse av et undersjøisk kompresjonssystem er trygt med hensyn til menneskelige skader og ulykker på grunn av fjernstyring, pålitelighet, kostnadseffektivitet, miljøvennlighet og omfatter få deler som gjør systemet mindre komplisert og lettere å betjene. For the initial production phase, well fluid can flow to the receiving facility using the reservoir pressure. Later in the production phase or at the start of production, well fluid pressure boosting is necessary to maintain the production level and to extract the expected gas and condensate volumes. The conventional solution for such a pressure boosting system for well fluid is an offshore platform. However, a subsea compression system can be an alternative to or in combination with the platform solution. Provision of a subsea compression system is safe with respect to human injuries and accidents due to remote control, reliability, cost-effectiveness, environmental friendliness and includes few parts that make the system less complicated and easier to operate.

Undersjøisk utstyr, f.eks. et undersjøisk kompressorsystem, blir normalt forsynt med energi fra kraftkilder på overflaten. Hovedkraft og styrekraft blir levert gjennom separate kabler for å sikre at begge systemene ikke svikter samtidig. Andre kraftsviktsituasjoner kan også oppstå. Et annet problem med kraftavbrudd er at magnetiske lagre i det undersjøiske kompresjonssystemet normalt bare tole-rerer 5-7 krafttapssituasjoner før nedkjøringslagrene må erstattes. Rehabilitering av lagre er en tidkrevende og kostbar operasjon som innebærer nedkopling av gass/olje-produksjonen. Uavbrytbare kraftforsyninger (UPS, uninterruptible power supplies) er derfor tilveiebrakt i hjelpekraftsystemene på overflaten. Underwater equipment, e.g. a subsea compressor system, is normally supplied with energy from power sources on the surface. Main power and steering power are delivered through separate cables to ensure that both systems do not fail at the same time. Other power failure situations can also occur. Another problem with power outages is that magnetic bearings in the subsea compression system normally only tolerate 5-7 power loss situations before the run-down bearings must be replaced. Rehabilitating warehouses is a time-consuming and expensive operation that involves disconnection of gas/oil production. Uninterruptible power supplies (UPS) are therefore provided in the auxiliary power systems on the surface.

Kraftkablene er arrangert i én eller flere forsyningskabler. Følgende forklar-ing er basert på bare én forsyningskabel. Hvis det er en feil i én av kraftkablene i forsyningskabelen, må forsyningskabelen skjæres opp og kraftkabelen kuttes og trekkes ut, og forsyningskabelen må repareres. Noen ganger må kraftkabelen erstattes med en ny kraftkabel over en lengde av forsyningskabelen. Forsyningskabelen sammen med resten av forsyningsledningene inne i denne, må da også kuttes og erstattes over den samme lengden. Alle kablene og ledningene må så skjøtes. Skjøting medfører alltid redusert pålitelighet som selvsagt ikke er ønskelig i olje- og gassfeltproduksjonsanlegg. I en slik situasjon vil det ikke være noen kraftforsyning i det hele tatt til havbunnsinstallasjonen. Når forsyningskabelen blir reparert og installert, vil operatøren på overflaten ikke vite noe om tilstanden til havbunnsinstallasjonen og vil måtte utføre en dødstart av det undersjøiske systemet. Forsyningskabelfeil kan føre til tap av styrekraft og hovedkraft samtidig. Dette kan føre til skade på utstyr fordi nedkoplingsprosessen vil være uten styring. The power cables are arranged in one or more supply cables. The following explanation is based on only one supply cable. If there is a fault in one of the power cables in the supply cable, the supply cable must be cut and the power cable must be cut and pulled out, and the supply cable must be repaired. Sometimes the power cable needs to be replaced with a new power cable over a length of the supply cable. The supply cable, together with the rest of the supply cables inside it, must then also be cut and replaced over the same length. All the cables and wires must then be joined. Splicing always results in reduced reliability, which is obviously not desirable in oil and gas field production facilities. In such a situation, there will be no power supply at all to the seabed installation. When the supply cable is repaired and installed, the operator on the surface will not know anything about the condition of the subsea installation and will have to perform a dead start of the subsea system. Supply cable failure can lead to loss of control power and main power at the same time. This can lead to damage to equipment because the disconnection process will be uncontrolled.

Hovedkraften er i mange tilfeller levert fra et landbasert anlegg. Dette innebærer høyspent kraftoverføring i en lang kabel (f.eks. 120 km i undersjøiske pro-duksjonslønner på Ormen Lange-feltet). Når kraften plutselig blir slått på, vil det bli spenningstransienter i kraftforsyningssystemet. Disse spenningstransientene kan ødelegge undersjøisk utstyr. In many cases, the main power is supplied from a land-based plant. This involves high-voltage power transmission in a long cable (e.g. 120 km in subsea production wages on the Ormen Lange field). When the power is suddenly switched on, there will be voltage transients in the power supply system. These voltage transients can destroy subsea equipment.

Levering av kraft fra overflaten til havbunnsinstallasjonen over lange av-stander innebærer også problemet med å ha liten kraftoverføringskapasitet sam-menliknet med kabeltverrsnittet. Supplying power from the surface to the seabed installation over long distances also involves the problem of having a small power transmission capacity compared to the cable cross-section.

US 6,595,487 beskriver et styresystem som bruker et batteri som hoved-kraftkilde for en motor. Styresystemet styrer en undersjøisk ventil. For å tilveiebringe redundans kan ventilen opereres uavhengig ved hjelp av to motorer, der hver motor har sin egen styringsenhet og sitt eget batteri. Motorene kan så for-synes med kraft fra kraftforsyningen på overflaten eller det tilkoplede batteriet. Batteriene kan bli ladet fra kraftforsyningen på overflaten. Dette systemet er for ventiler og kan ikke levere den AC-hjelpekraften som er nødvendig for hele det undersjøiske kompresjonssystemet. US 6,595,487 describes a control system that uses a battery as the main power source for a motor. The control system controls a subsea valve. To provide redundancy, the valve can be operated independently using two motors, each motor having its own control unit and its own battery. The motors can then be supplied with power from the power supply on the surface or the connected battery. The batteries can be charged from the power supply on the surface. This system is for valves and cannot supply the AC auxiliary power required for the entire subsea compression system.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN SUMMARY OF THE INVENTION

Foreliggende oppfinnelse er tenkt å tilveiebringe en løsning på kraftavbrudd/svikt-problemene som er angitt ovenfor. The present invention is intended to provide a solution to the power interruption/failure problems indicated above.

Ved mating av et undersjøisk system fra kraftforsyningssystemer, på overflaten ved å bruke felles hoved- og styrekraftkabel (hjelpekraftkabel), er det ønskelig å ha styrespenning tilgjengelig før hovedkraftlaster blir energisert for å kunne utføre styrt start. When feeding a subsea system from power supply systems, on the surface using a common main and control power cable (auxiliary power cable), it is desirable to have control voltage available before the main power load is energized to be able to perform a controlled start.

Idéen er å forbinde én eller flere av de undersjøiske koplingsutstyrs- / koplingstavle-styremodulene med en kraftkilde på overflaten som muliggjør styring fra overflaten av det undersjøiske koplingsutstyret før energisering av resten av det undersjøiske systemet. The idea is to connect one or more of the subsea switchgear / switchboard control modules to a surface power source that enables surface control of the subsea switchgear before energizing the rest of the subsea system.

Ifølge et første aspekt tilveiebringer oppfinnelsen et arrangement for ekstern dødstart av et undersjøisk kraftsystem, hvor det undersjøiske kraftsystem omfatter en undersjøisk hovedkraftfordelingstavle matet fra en kraftforsyning på overflaten, minst én hovedkraftkoplingsstyremodul for styring av den undersjøiske hovedkraftfordelingstavlen, minst én undersjøisk hjelpekraftfordelingstavle og minst én undersjøisk styremodul for en koplingstavle for den undersjøiske hjelpekraften som styrer hjelpekraftfordelingstavlen, According to a first aspect, the invention provides an arrangement for external dead start of a subsea power system, where the subsea power system comprises a subsea main power distribution board fed from a power supply on the surface, at least one main power switch control module for controlling the subsea main power distribution board, at least one subsea auxiliary power distribution board and at least one subsea control module for a subsea auxiliary power switchboard that controls the auxiliary power distribution board,

Det undersjøiske kraftsystemet innbefatter videre minst én koplingstavlemodul for kritisk belastning koplet til en ekstern kraftkilde, hvor koplingstavlemodulen er innrettet for å styre hovedkraftkoplingstavlen og/eller hjelpekraftkoplingstavlen. The subsea power system further includes at least one switchboard module for critical load connected to an external power source, where the switchboard module is arranged to control the main power switchboard and/or the auxiliary power switchboard.

I en ytterligere utførelsesform omfatter den kritiske koplingsutstyrsstyremodulen et kommunikasjonssystem. Den undersjøiske hjelpekraftfordelingstavlen kan innbefatte en undersjøisk kraftfordelingstavle for kritiske laster, og en under-sjøisk kraftfordelingstavle for ikke-kritiske laster. Den kritiske koplingstavlestyringsmodulen kan også være koplet til en undersjøisk kraftfordelingstavle for kritiske laster. In a further embodiment, the critical switching equipment control module comprises a communication system. The subsea auxiliary power distribution board may include a subsea power distribution board for critical loads, and a subsea power distribution board for non-critical loads. The critical switchboard control module can also be connected to a subsea power distribution board for critical loads.

Den eksterne kraftkilden kan være et landbasert system, et system på overflaten, en nabobrønnramme, undersjøisk utstyr eller grensesnitt mot flytende far-tøyer eller ROV/ubåter. The external power source can be a land-based system, a system on the surface, a neighboring well frame, subsea equipment or interface to floating vessels or ROVs/submarines.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Utførelsesformer av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet under henvisning til de følgende tegninger, hvor Embodiments of the invention will now be described with reference to the following drawings, where

Fig. 1 viser en skjematisk oversikt over et undersjøisk kompresjonssystem, Fig. 1 shows a schematic overview of a submarine compression system,

Fig. 2 viser et undersjøisk hovedkraftsystem i et skjema med en enkelt linje, Fig. 2 shows a subsea main power system in a schematic with a single line,

Fig. 3 viser et arrangement for ekstern dødstart av et undersjøisk kraftsystem ved å bruke styrekraft til undersjøiske koplingsutstyrs-styremoduler fra løsninger på overflaten, i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen, og Fig. 4 viser et arrangement for ekstern dødstart av et undersjøisk kraftsystem ved å bruke styrekraft til undersjøiske, kritiske lasttavler fra løsninger på overflaten, i henhold til en annen utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 3 shows an arrangement for external dead start of a subsea power system by using control power to subsea switching equipment control modules from solutions on the surface, according to an embodiment of the invention, and Fig. 4 shows an arrangement for external dead start of a subsea power system by to apply steering power to underwater critical load panels from solutions on the surface, according to another embodiment of the invention.

DETALJERT BESKRIVELSE DETAILED DESCRIPTION

Forkortelser og definisjoner Abbreviations and definitions

Hovedkraft: Kraft levert fra et kraftgenereringssystem på overflaten eller en kraftnettforbindelse. Typisk levert gjennom undersjøiske kabler fra 11 kV opp til flere hundre kV. Kraft levert for undersjøiske hovedforbrukere slik som VSD'er, motorer og distribusjonstransformatorer. Main power: Power supplied from a power generation system on the surface or a power grid connection. Typically delivered through submarine cables from 11 kV up to several hundred kV. Power supplied for subsea main consumers such as VSDs, motors and distribution transformers.

Hjelpekraft: Kraft brukt til små kraftforbrukere slik som styresystemer, magnetiske lagre, elektriske drivanordninger, måleinnretninger, UPS-inngangskraft, osv. Typisk mellom 230V og 690V. Ordet styrekraft og komponentkraft blir noen ganger brukt i stedet for hjelpekraft. Auxiliary power: Power used for small power consumers such as control systems, magnetic bearings, electric drives, measuring devices, UPS input power, etc. Typically between 230V and 690V. The words steering power and component power are sometimes used instead of auxiliary power.

Undersjøiske hovedkraftfordelingstavle/tavle hvor de undersjøiske hoved-kraftlastene er tilkoplet. For det undersjøiske kompresjonssystemet vil hovedkraft-lastene være VSD'er for kompressorer, VSD'er for pumper og hjelpekraftfor-delingstransformatorer. Subsea main power distribution board/board where the main subsea power loads are connected. For the subsea compression system, the main power loads will be VSDs for compressors, VSDs for pumps and auxiliary power distribution transformers.

Ikke-kritiske laster, hjelpekraftlaster som er tolerante mot spenningsvaria-sjoner og tap av kraft, f.eks. kjølepumper, forenergiseringssystemer for VSD'er. Lastene vil bli frakoplet hvis det er en svikt i kraftsystemet på overflaten. Non-critical loads, auxiliary power loads which are tolerant of voltage variations and loss of power, e.g. cooling pumps, pre-energisation systems for VSDs. The loads will be disconnected if there is a failure of the surface power system.

Kritiske laster: Kritiske hjelpekraftlaster er laster som krever kraft for en gitt tidsperiode etter tap av hovedkraft. Typisk magnetiske lagre og styringsutstyr for å oppnå trygg nedkopling etter tap av hovedkraft. Critical loads: Critical auxiliary power loads are loads that require power for a given period of time after loss of main power. Typically magnetic bearings and control equipment to achieve safe disconnection after loss of main power.

Fig. 1 illustrerer et undersjøisk kompresjonssystem hvor foreliggende oppfinnelse kan implementeres. Oppfinnelsen kan imidlertid også implementeres i andre undersjøiske systemer for å tilveiebringe trygg dødstart. Fig. 1 illustrates an underwater compression system where the present invention can be implemented. However, the invention can also be implemented in other underwater systems to provide safe dead start.

Kompresjonssystemet på fig. 1 omfatter én eller flere undersjøiske kompre-sjonsstasjoner og én eller flere lange kraftforsyninger. De lange kraftforsyningene er definert fra tilkoplingspunktet ved mottaksanlegget til og innbefattende den undersjøiske hovedtransformatoren. The compression system of fig. 1 comprises one or more submarine compression stations and one or more long power supplies. The long power supplies are defined from the connection point at the receiving facility to and including the main submarine transformer.

En slik lang kraftforsyning omfatter følgende undersjøiske komponenter: Such a long power supply includes the following subsea components:

- Undersjøisk hovedtransformator med trykk-kompensasjonssystem - Subsea main transformer with pressure compensation system

- En eller flere høyspenningspenetratorer - One or more high voltage penetrators

- Forsyningskabel-termineringshode - Supply cable termination head

- Kombinert eller separat kraft- og styreforsyningskabel, innbefattende: - Combined or separate power and control supply cable, including:

- Elektrisk hovedforsyning - Main electrical supply

- Komponentkraft (om nødvendig) - Component power (if required)

- Fiberoptiske ledninger for styresignaler - Fiber optic cables for control signals

- Hydrauliske ledninger (om nødvendig) - Hydraulic lines (if necessary)

- Sperrelinjer (om nødvendig) - Barrier lines (if necessary)

Kompresjonsstasjonen er koplet direkte til minst én undersjøisk produk-sjonsbrønnramme (A, B, C eller D) og er utformet for å trykkforsterke brønnfluid fra produksjonsbrønnrammene. Brønnfluid fra produksjonsbrønnrammene blir dirigert via ett eller flere av brønnrammesamle-rørhodene, via strømningsledningene i feltet og til koplingsanordninger på sugesiden av kompresjonsstasjonen. The compression station is connected directly to at least one subsea production well frame (A, B, C or D) and is designed to pressurize well fluid from the production well frames. Well fluid from the production well frames is routed via one or more of the well frame headers, via the flow lines in the field and to coupling devices on the suction side of the compression station.

Kompresjonsstasjonen er koplet til eksportrørledninger med strømnings-spoler til hver rørledning. Komprimert gass vil bli transportert i eksportrørledning-ene til mottaksanlegget. The compression station is connected to export pipelines with flow coils for each pipeline. Compressed gas will be transported in the export pipelines to the receiving facility.

Fig. 2 viser et utførelseseksempel av et hovedkraft- og hjelpkraftfordelings-system med en enkelt linje for det undersjøiske kompresjonssystemet på fig. 1. Høyspent kraft, lavspent kraft) om nødvendig for dødstart) hydraulikk, styring og komponenter blir levert fra mottaksanlegg med den kombinerte kraft- og styrings-forsyningskabelen. Forsyningskabelen er koplet til den undersjøiske kompresjonsstasjonen ved termineringshodet til forsyningskabelen. Høyspenningskraftkablene (HV-kraftkablene) vil være koplet til den undersjøiske hovedreduksjonstransforma- toren og transformatoren vil være installert på den undersjøiske kompresjonsstasjonen med tilkoplet forsyningskabel. Fig. 2 shows an exemplary embodiment of a main power and auxiliary power distribution system with a single line for the subsea compression system of fig. 1. High-voltage power, low-voltage power) if necessary for dead start) hydraulics, control and components are supplied from the receiving plant with the combined power and control supply cable. The supply cable is connected to the subsea compression station at the termination head of the supply cable. The high-voltage power cables (HV power cables) will be connected to the main subsea step-down transformer and the transformer will be installed on the subsea compression station with a connected supply cable.

En undersjøisk kompresjonsstasjon, hvor brønnstrømmingen blir komprimert, omfatter typisk følgende moduler og deler, én eller flere kompressorserier, én eller flere kretsbrytermoduler, innløps- og utløpssamlerør, innløpskjølere (hvis forsyningsrørledningen ikke er tilstrekkelige for kjøling av brønnstrømmingen), innløpssandfelle (for utilsiktet sandproduksjon), parkeringssted for å hovedtransformator og kraftforsyningsterminalhode, nødvendige installasjonsverktøy, et elektrisk høyspenningssystem, prosessystem, komponentkraftsystem, styresystem, hydraulisk system og sperresystem. Felles for kompressorseriene er et kraft-og forsyningskabelforbindelsessystem og et ventilsamlerør utstyrt med strøm-ningsledningsforbindelses-systemer. Et magnetisk lagersystem blir brukt for hver av de undersjøiske kompressormodulene. Systemet innbefatter magnetiske radial-og aksiallagre så vel som nedkjøringslagre. A subsea compression station, where the well flow is compressed, typically includes the following modules and parts, one or more compressor series, one or more circuit breaker modules, inlet and outlet manifolds, inlet coolers (if the supply pipeline is not sufficient for cooling the well flow), inlet sand trap (for accidental sand production) , parking place to main transformer and power supply terminal head, necessary installation tools, a high voltage electrical system, process system, component power system, control system, hydraulic system and locking system. Common to the compressor series is a power and supply cable connection system and a valve manifold equipped with flow line connection systems. A magnetic bearing system is used for each of the subsea compressor modules. The system includes magnetic radial and axial bearings as well as run-down bearings.

Denne beskrivelsen er relatert til utformingen av den undersjøiske kompresjonsstasjonen, men flere andre konfigurasjoner kan lages. This description relates to the design of the subsea compression station, but several other configurations can be made.

Elektrisk kraft blir levert gjennom en omkring 120 km lang kabel fra land. Electric power is delivered through a cable about 120 km long from land.

Driftsspenningen på kabelen er omkring 120 kV. På den undersjøiske enden av kabelen er det en tørr penetrator koplet til en undersjøisk transformator med tre viklinger. Transformatorens sekundære og tertiære vikling er koplet gjennom våt-kontakter til en undersjøisk hovedkraftfordelingstavle som opererer ved 22 kV. Tavlen blir brukt til å forbinde og frakople hovedforbrukerne som er VSD'ene for kompressor og pumper. The operating voltage on the cable is around 120 kV. At the subsea end of the cable, there is a dry penetrator connected to a three-winding subsea transformer. The transformer's secondary and tertiary windings are connected through wet contacts to a subsea main power distribution board operating at 22 kV. The board is used to connect and disconnect the main consumers which are the VSDs for the compressor and pumps.

En fordelingstransformator for hjelpekraft er tilkoplet hver av de undersjø-iske hovedkraftfordelingstavlene. Den tavlen som er koplet til hjelpekraftfordelings-transformatoren G på fig. 2, blir kalt fordelingstavlen for ikke-kritiske laster. En UPS er koplet til fordelingstavlen for ikke-kritiske laster for å tilveiebringe uavbrutt kraft til de kritiske lastene. Legg merke til at de ikke-kritiske lastene og fordelings-tavlene for de kritiske lastene er innrettet for å forsyne hele den undersjøiske installasjonen. Den konfigurasjonen som er vist på fig. 2, er dermed et redundant system. Fordelingstavlen for de ikke-kritiske lastene kan utelates hvis alle hjelpe-. laster er koplet til tavlen for de kritiske lastene. A distribution transformer for auxiliary power is connected to each of the subsea main power distribution boards. The panel which is connected to the auxiliary power distribution transformer G in fig. 2, is called the distribution board for non-critical loads. A UPS is connected to the switchboard for non-critical loads to provide uninterrupted power to the critical loads. Note that the non-critical loads and the distribution boards for the critical loads are arranged to supply the entire subsea installation. The configuration shown in fig. 2, is thus a redundant system. The distribution board for the non-critical loads can be omitted if all auxiliary-. loads are connected to the board for the critical loads.

UPS'en vil så bli koplet til de undersjøiske hovedkraftfordelingstavlene gjennom en transformator. På fig. 2 innbefatter UPS en transformator på sin kraftinn-gang. Denne transformatoren blir brukt til galvanisk isolasjon og kan utelates. The UPS will then be connected to the main subsea power distribution boards through a transformer. In fig. 2, the UPS includes a transformer on its power input. This transformer is used for galvanic isolation and can be omitted.

Under normal drift blir det undersjøiske utstyret forsynt med kraft bare fra hovedkraftsystemet. Hvis det er en svikt i hovedkraften, vil kompressordrivanord-ningene stoppe i løpet av 2-3 minutter. I løpet av denne tidsperioden må UPS'en levere kraft til magnetlager- og styresystemer for den undersjøiske kompresjonsstasjonen. Når nedkoplingsprosessen er ferdig, er kraftbehovet lavt (bare styresystemer) inntil systemet skal startes på nytt. Hvis det imidlertid er en svikt i hovedkraftforsyningen som varer over en så lang periode at all den lagrede ener-gien blir tatt fra UPS-systemet vil det være en såkalt "blackout' i det undersjøiske systemet, noe som betyr at ingen kraft er tilgjengelig i det hele tatt. During normal operation, the subsea equipment is supplied with power only from the main power system. If there is a failure in the main power, the compressor drive devices will stop within 2-3 minutes. During this time period, the UPS must supply power to the magnetic bearing and control systems for the subsea compression station. When the shutdown process is complete, the power requirement is low (control systems only) until the system is restarted. If, however, there is a failure in the main power supply that lasts for such a long period that all the stored energy is taken from the UPS system, there will be a so-called 'blackout' in the subsea system, which means that no power is available in at all.

Under normal drift vil UPS ha lagret energi for sikker oppstart og nedkopling av systemet. Dødstart er definert som en situasjon når: During normal operation, the UPS will have stored energy for safe start-up and shutdown of the system. Dead start is defined as a situation when:

Hovedkraften er ute av drift. The main power is out of order.

Det ikke er noen kraft tilgjengelig i UPS-energilagringssystemet. There is no power available in the UPS energy storage system.

I den følgende beskrivelse av figurene 3 og 4 betegner symbolet x en bryter eller sikring beregnet for endelig beskyttelsesfilosofi for systemet. Antall og type brytere/sikring kan variere, og noen av bryterne som er vist, kan også utelates. In the following description of Figures 3 and 4, the symbol x denotes a switch or fuse intended for final protection philosophy for the system. The number and type of switches/fuse may vary, and some of the switches shown may also be omitted.

Fig. 3 og 4 er derfor bare utførelseseksempler. Antallet forbrukere og utstyr vil også variere for forskjellige anvendelser. Fig. 3 and 4 are therefore only design examples. The number of consumers and equipment will also vary for different applications.

Et arrangement av et undersjøisk kraftsystem i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen, er vist på fig. 3. På fig. 3 er en hovedkraftsamleledning koplet til overflaten gjennom en hovedreduksjonstransformator, og en samleledning for ikke-kritiske laster (NCL) er koplet til hovedkraftsamleledningen gjennom en annen reduksjonstransformator. En UPS er koplet til NCL-samleledningen direkte eller gjennom en isolasjonstransformator. UPS har minst én ladeport forbundet med koplingsutstyrs/tavlen for ikke-kritisk last. Det er også mulig å forbinde UPS'en med NCL-tavlen gjennom en forbikoplingsport. En samleledning for kritiske laster (CL) er koplet til en utgangsport for UPS'en. An arrangement of a submarine power system according to an embodiment of the invention is shown in fig. 3. In fig. 3, a main power collector is connected to the surface through a main step-down transformer, and a non-critical load (NCL) collector is connected to the main power collector through another step-down transformer. A UPS is connected to the NCL busbar directly or through an isolation transformer. The UPS has at least one charging port connected to the switchgear/panel for non-critical loads. It is also possible to connect the UPS to the NCL board through a bypass port. A common line for critical loads (CL) is connected to an output port of the UPS.

På fig. 3 er de forskjellige lastene anordnet på en samleledning med brytere for tilkopling/fråkopling av de tilkoplede lastene. Disse bryterne blir styrt ved hjelp av de forskjellige koplingsutstyrsstyremodulene (A, B) på fig. 3. Minst én koplings utstyr/koplingstavle-styremodul er tilveiebrakt for å styre bryterne i hovedkraft-tavlen, og minst én koplingsutstyrsstyremodul er tilveiebrakt for å styre bryterne i hjelpekrafttavlene, dvs. samleledningen for ikke-kritiske laster og kritiske laster. I tillegg til styresystemene som brukes under normal drift (A og B på fig. 3), blir koplingsutstyrsmodulene for hovedkraft og/eller ikke-kritiske laster forsynt med en ytterligere koplingsutstyrsstyremodul C (den kritiske koplingsutstyrsstyremodulen). Dette er for å muliggjøre styring fra overflaten i en situasjon med kraftsvikt, og når en dødstart av det undersjøiske systemet må utføres. Den ytterligere koplingsutstyrsstyremodulen C tilveiebringer et styresystem for overvåkning og styring av koplingsutstyret for hovedkraft og/eller ikke-kritiske laster. In fig. 3, the different loads are arranged on a bus line with switches for connecting/disconnecting the connected loads. These switches are controlled using the various switching equipment control modules (A, B) in fig. 3. At least one switchgear/switchboard control module is provided to control the switches in the main power switchboard, and at least one switchgear control module is provided to control the switches in the auxiliary power switchboards, i.e. the busbar for non-critical loads and critical loads. In addition to the control systems used during normal operation (A and B in Fig. 3), the switchgear modules for main power and/or non-critical loads are provided with an additional switchgear control module C (the critical switchgear control module). This is to enable control from the surface in a situation of power failure, and when a dead start of the subsea system must be carried out. The additional switchgear control module C provides a control system for monitoring and controlling the switchgear for main power and/or non-critical loads.

På fig. 3 er koplingsutstyrsstyremodulene C koplet til et styrekraftsystem på overflaten. Forbindelsen til overflaten er muliggjort gjennom et utpekt kommunikasjonssystem i koplingsutstyrsstyremodulen C, energisert ved hjelp av den samme kraftkilden på overflaten som styrekraften for koplingsutstyrsstyremodulene C. Dette er for å sikre overflatestyrt oppstart av systemet. Det er imidlertid tilstrekkelig at bare én av de undersjøiske koplingsutstyrsstyremodulene C for de undersjøiske hovedkraftmodulene er forbundet med energikilden på overflaten. In fig. 3, the coupling equipment control modules C are connected to a control power system on the surface. The connection to the surface is made possible through a designated communication system in the Linkage Control Module C, energized using the same power source on the surface as the control power for the Linkage Control Modules C. This is to ensure surface-controlled startup of the system. However, it is sufficient that only one of the subsea coupling equipment control modules C for the subsea main power modules is connected to the energy source on the surface.

Kildene for tilkopling av styrekraft som beskrevet ovenfor, for koplingsutstyrsstyremodulene C, kan være landbaserte systemer, overflatesystemer, annet tilgjengelig undersjøisk utstyr, f.eks. en nabobrønnramme, eller grensesnitt mot flytende fartøyer eller ROV/ubåter. The sources of connection of control power as described above, for the coupling equipment control modules C, can be land-based systems, surface systems, other available subsea equipment, e.g. a neighboring well frame, or interface with floating vessels or ROVs/submarines.

Den ekstra matelinjen fra overflaten som er tilveiebrakt til koplingsutstyrsstyremodulene C kan også brukes til å lade UPS-batteriene. Når UPS-batteriene The additional feed line from the surface provided to the switchgear control modules C can also be used to charge the UPS batteries. When the UPS batteries

er fulladet, kan UPS-utgangen koples på for derved å tilveiebringe normal start av systemet gjennom styresystemene (A, B på fig. 3). En transformator kan være anordnet på styrekraftmateledningen om nødvendig, som antydet med prikkede linjer på fig. 3. is fully charged, the UPS output can be connected to thereby provide normal start of the system through the control systems (A, B in fig. 3). A transformer may be provided on the control power supply line if necessary, as indicated by dotted lines in fig. 3.

I en normal situasjon blir koplingsutstyrsstyremodulene A og B sammen med UPS-systemet energisert fra overflaten gjennom overflatehovedkraften som vist på fig. 3. Disse koplingsstyringsmodulene styrer normal drift og nedkopling av de ikke-kritiske lastene. UPS-styremodulene styrer den normale driften av UPS-systemet og de kritiske lastene. Som nevnt ovenfor er koplingsstyringsmodulene C tilveiebrakt for å muliggjøre styring fra overflaten i en situasjon med kraftsvikt, og en dødstart av det undersjøiske systemet må utføres. In a normal situation, the switchgear control modules A and B together with the UPS system are energized from the surface through the surface main force as shown in fig. 3. These switching control modules control normal operation and disconnection of the non-critical loads. The UPS control modules control the normal operation of the UPS system and the critical loads. As mentioned above, the coupling control modules C are provided to enable control from the surface in a power failure situation and a dead start of the subsea system must be performed.

Hvis det er en svikt i kraftforsyningen og systemet må omstartes, eller ved en første oppstart, må styring fra overflaten av de undersjøiske brytermodulene til-veiebringes ved energisering av systemet. På fig. 3 blir dette oppnådd ved hjelp av den eller de ytterligere koplingsstyremodulene C. I en dødstartsituasjon eller ved oppstart, energiserer en operatør på overflaten den eller de ytterligere koplingsstyremodulene C. Den ene eller de flere styremodulene overfører et bekreftelses-signal til operatøren og også informasjon vedrørende tilstanden til de forskjellige lastene, både kritiske og ikke-kritiske, blir levert til operatøren. Basert på denne in-formasjonen kan operatøren bestemme hvordan dødstartsituasjonen skal behand-les på best mulig måte, og i rekkefølge energisere de normale styremodulene A, B, UPS og brytere for de forskjellige lastene. Når hovedkraften igjen er tilgjengelig, vil det ene eller de flere UPS-systemene være tilgjengelige, og annet styringsutstyr, slik som koplingsstyremodulene A og B på fig. 3, vil overta under normal drift og nedkopling. If there is a failure in the power supply and the system must be restarted, or on a first start-up, control from the surface of the subsea switch modules must be provided by energizing the system. In fig. 3, this is achieved by means of the additional coupling control module(s) C. In a dead start situation or at start-up, an operator on the surface energizes the additional coupling control module(s) C. The one or more control modules transmit a confirmation signal to the operator and also information regarding the condition of the various loads, both critical and non-critical, is delivered to the operator. Based on this information, the operator can decide how the dead start situation should be handled in the best possible way, and in sequence energize the normal control modules A, B, UPS and switches for the different loads. When the main power is again available, the one or more UPS systems will be available, and other control equipment, such as the switching control modules A and B in fig. 3, will take over during normal operation and disconnection.

Det systemet som er vist på fig. 3, er redundant, og det er to parallelle systemer som kan virke uavhengig av hverandre, vist i den øvre og nedre halvdel av fig. 3 på tilsvarende måte. Hvert av de to systemene har kapasitet til å forsyne hele den undersjøiske installasjonen (f.eks. den undersjøiske kompresjonsstasjonen) med den nødvendige hjelpekraft. Koplingsstyremodulene for kritiske laster er også krysskoplet for å tilveiebringe ytterligere redundans. På fig. 3 er koplings-modulen B i den øvre systemhalvdelen koplet til tavlene for de kritiske lastene i den nedre systemhalvdelen, og koplingsstyremodulen A i den nedre systemhalvdelen er koplet til tavlen for kritiske laster i den øvre systemhalvdelen. Når kraften er nede i det øvre systemet, kan de kritiske lastene styres ved hjelp av den nedre systemhalvdelen og omvendt. Som nevnt ovenfor kan antallet koplingsstyremodu-ler for de forskjellige samleledninger og koplingsutstyr variere, men vil alltid være symmetrisk i de to redundante systemene. The system shown in fig. 3, is redundant, and there are two parallel systems that can operate independently of each other, shown in the upper and lower halves of fig. 3 in a similar way. Each of the two systems has the capacity to supply the entire subsea installation (eg the subsea compression station) with the necessary auxiliary power. The switching control modules for critical loads are also cross-connected to provide additional redundancy. In fig. 3, the connection module B in the upper system half is connected to the boards for the critical loads in the lower system half, and the connection control module A in the lower system half is connected to the board for critical loads in the upper system half. When the power is down in the upper system, the critical loads can be controlled using the lower system half and vice versa. As mentioned above, the number of connection control modules for the different bus lines and connection equipment can vary, but will always be symmetrical in the two redundant systems.

En alternativ utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 4. På fig. 4 er en hovedkraftsamleledning forbundet med overflaten gjennom en hovedreduksjonstransformator, og en samleledning for ikke-kritiske laster (NCL) er koplet til hovedkraftsamleledningen gjennom en annen reduksjonstransformator. En UPS er koplet til NCL-koplingstavlen direkte eller gjennom en isolasjonstransformator. UPS'en har minst én ladeinngang (ladeport) og en forbikoplingsinngang eller port koplet til koplingsutstyret for den ikke kritiske lasten. En koplingstavle for kritiske laster (CL) er koplet til en utgang fra UPS. I utføreIsesformen på fig. 4 er en koplingsstyremodul for kritiske laster koplet til en kraftkilde på overflaten som er forskjellig fra hovedkraftkilden på overflaten. Koplingsstyremodulen styrer koplingsutstyret for de kritiske lastene direkte. I en dødstart- eller oppstartingssitua-sjon kan de kritiske lastene så energiseres på en regulerbar måte gjennom kraftkilden på overflaten og koplingsstyremodulen. An alternative embodiment of the present invention is shown in fig. 4. On fig. 4, a main power collector is connected to the surface through a main step-down transformer, and a non-critical load (NCL) collector is connected to the main power collector through another step-down transformer. A UPS is connected to the NCL switchboard directly or through an isolation transformer. The UPS has at least one charging input (charging port) and a bypass input or port connected to the switching equipment for the non-critical load. A switchboard for critical loads (CL) is connected to an output from the UPS. In the embodiment of fig. 4 is a coupling control module for critical loads coupled to a surface power source different from the main surface power source. The coupling control module controls the coupling equipment for the critical loads directly. In a dead start or start-up situation, the critical loads can then be energized in an adjustable manner through the power source on the surface and the coupling control module.

Koplingsstyremodulen er på fig. 4 koplet til en styrekraftkabel fra et overflatesystem. Hvis en dødstart må utføres, vil styrekraftkabelen bli brukt for å levere kraft til styring av koplingsstyremodulen. The coupling control module is in fig. 4 connected to a steering power cable from a surface system. If a dead start must be performed, the control power cable will be used to supply power to control the clutch control module.

Et styresystem som styrer spenningen ved den undersjøiske enden av styrekraftkabelen, kan være implementert. Dette styresystemet og det tilsvarende signaloverføringssystemet vil være energisert fra styrekraftkabelen selv. Den ekstra matelinjen som er tilveiebrakt til koplingsstyremodulene C, kan også bli brukt til lading av UPS-systemene. En transformator kan være anordnet på styrekraftmateledningen om nødvendig. A control system that controls the tension at the subsea end of the control power cable may be implemented. This control system and the corresponding signal transmission system will be energized from the control power cable itself. The additional feed line provided to the switching control modules C can also be used for charging the UPS systems. A transformer can be provided on the control power supply line if necessary.

Igjen er det undersjøiske systemet gjort redundant ved å ha to parallelle systemer for undersjøisk styrekraft på ikke-kritiske laster, UPS'en og de kritiske lastene. Det kan være minst én kritisk koplingsstyremodul, men alle de kritiske lastene i de undersjøiske systemene kan styres ved hjelp av den minst ene modulen. Again, the subsea system is made redundant by having two parallel systems for subsea steering power on non-critical loads, the UPS and the critical loads. There can be at least one critical link control module, but all the critical loads in the subsea systems can be controlled using the at least one module.

Kildene for tilkopling av styrekraft som beskrevet ovenfor for koplingsstyremodulen C, kan være landbaserte systemer, overflatesystemer, annet tilgjengelig undersjøisk utstyr eller grensesnitt mot flytende fartøyer eller ROV/ubåter. The sources for connecting steering power as described above for the coupling steering module C can be land-based systems, surface systems, other available underwater equipment or interfaces with floating vessels or ROVs/submarines.

Utførelsesformene for dødstart eller oppstarting som beskrevet ovenfor, vil tilveiebringe følgende: • Styringskraft er tilgjengelig fra overflatesystemet (på land, på en plattform, fra et ROV, en båt, en annen brønnramme, osv.) • Styrekraft er tilgjengelig for styring av den undersjøiske hovedkraftfordelingstavlen og tavler for ikke-kritiske laster (C på fig. 3). • Når hovedkraften igjen er tilgjengelig fra overflaten, kan det undersjøiske utstyret energiseres fordi tilstanden til den undersjøiske hovedkraftfordelingstavlen og tavler for ikke-kritiske laster, er kjent og blir styrt gjennom det utpekte styringssystemet (C på fig. 3). • Når hovedkraften og tavlen for den ikke-kritiske lasten blir energisert, kan UPS energiseres. Alternativt kan UPS tilkoples direkte når den undersjøiske hovedkraftfordelingstavlen blir energisert. • Når UPS-kilden er blitt energisert, blir normal oppstart av resten av systemet tilgjengelig. The dead start or start-up embodiments described above will provide the following: • Steering power is available from the surface system (onshore, on a platform, from an ROV, a boat, another well frame, etc.) • Steering power is available to control the subsea the main power distribution board and boards for non-critical loads (C in Fig. 3). • When the main power is again available from the surface, the subsea equipment can be energized because the condition of the subsea main power distribution board and boards for non-critical loads is known and is controlled through the designated control system (C in Fig. 3). • When the main power and the panel for the non-critical load are energized, the UPS can be energized. Alternatively, the UPS can be connected directly when the subsea main power distribution board is energized. • Once the UPS source has been energized, normal start-up of the rest of the system becomes available.

Når det nå er blitt beskrevet foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen, vil det være opplagt for fagkyndige på området at andre utførelsesformer som innbefatter de konseptene, kan brukes. Disse og andre eksempler på oppfinnelsen som er illustrert ovenfor, er ment å være bare eksempler, og den virkelige rammen for oppfinnelsen skal bestemmes fra de etterfølgende patentkrav. Now that preferred embodiments of the invention have been described, it will be obvious to those skilled in the art that other embodiments that include those concepts can be used. These and other examples of the invention illustrated above are intended to be examples only, and the true scope of the invention is to be determined from the appended claims.

Claims

1. Arrangement for external dead start of an undersea power system, where the undersea power system comprises an undersea main power distribution board fed from a power supply on the surface, at least one main power switchboard control module for controlling the undersea main power distribution board, at least one undersea auxiliary power distribution board and at least one undersea control module for a switchboard for the the subsea auxiliary power that controls the auxiliary power distribution board, characterized in that the subsea power system includes: at least one switchboard module for critical load connected to an external power source, where the switchboard module is arranged to control the main power switchboard and/or the auxiliary power switchboard.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the critical switchboard control module comprises a communication system.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the underwater auxiliary power distribution board comprises an underwater power distribution board for critical loads.

4. Arrangement according to requirement 3 characterized in that the underwater auxiliary power distribution board comprises an underwater power distribution board for non-critical loads.

5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the critical switchboard control module is connected to an undersea power distribution board for critical loads.

6. Arrangement according to one of the preceding requirements, characterized in that the external power source is a land-based system, a surface system, a neighboring well frame, subsea equipment or interface with floating vessels or ROVs/submarines.