NO332974B1 - Trykkutligningsbasert reguleringssystem for barriere- og smorefluider for en undersjoisk motor- og pumpemodul - Google Patents

Trykkutligningsbasert reguleringssystem for barriere- og smorefluider for en undersjoisk motor- og pumpemodul

Info

Publication number
NO332974B1
NO332974B1 NO20100902A NO20100902A NO332974B1 NO 332974 B1 NO332974 B1 NO 332974B1 NO 20100902 A NO20100902 A NO 20100902A NO 20100902 A NO20100902 A NO 20100902A NO 332974 B1 NO332974 B1 NO 332974B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
pressure
pump
barrier
fluid circuit
fluid
Prior art date
Application number
NO20100902A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20100902A1 (no
Inventor
Ole Petter Tomter
Original Assignee
Vetco Gray Scandinavia As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vetco Gray Scandinavia As filed Critical Vetco Gray Scandinavia As
Priority to NO20100902A priority Critical patent/NO332974B1/no
Priority to PCT/IB2011/001386 priority patent/WO2011161515A1/en
Priority to SG2012091815A priority patent/SG186334A1/en
Priority to CN201180030717.5A priority patent/CN103097650B/zh
Priority to MYPI2012005252A priority patent/MY158275A/en
Priority to AU2011268629A priority patent/AU2011268629B2/en
Priority to EP11797682.9A priority patent/EP2585678A4/en
Priority to BR112012031679A priority patent/BR112012031679A2/pt
Priority to US13/806,532 priority patent/US9435330B2/en
Priority to SG10201504924RA priority patent/SG10201504924RA/en
Publication of NO20100902A1 publication Critical patent/NO20100902A1/no
Publication of NO332974B1 publication Critical patent/NO332974B1/no

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/02—Lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/18—Lubricating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/008—Enclosed motor pump units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • F04C13/008—Pumps for submersible use, i.e. down-hole pumping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0088—Lubrication
    • F04C15/0092—Control systems for the circulation of the lubricant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0606—Canned motor pumps
    • F04D13/062—Canned motor pumps pressure compensation between motor- and pump- compartment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/06—Lubrication
    • F04D29/063—Lubrication specially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/12—Shaft sealings using sealing-rings
    • F04D29/122—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/18—Pressure
    • F04C2270/185—Controlled or regulated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/24—Level of liquid, e.g. lubricant or cooling liquid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Fluid Gearings (AREA)

Abstract

Et trykkutligningsbasert reguleringssystem for motorbarriere- og pumpesmørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul er beskrevet, som omfatteren hydraulikkfluidtilførsel som sørger for barrierefluid og smørefluid til motor- og pumpemodulen, en barrierefluidkrets (14,15,17) der hydraulikkfluidet blirforspent mot motoren med et trykk påført fra en første separerende trykkutligner (19), en smørefluidkrets (21, 22, 24) der hydraulikkfluidet blirforspent mot pumpen med et trykk påført fra en andre separerende trykkutligner (26). Den andre trykkutligneren (26) reagerer på trykket i pumpet medium på en innløpsside eller på en utløpsside av pumpen, og påfører summen av dette trykket og den sin innebygde forspenningstrykk på smørefluidkretsen, og den første trykkutligneren (19) reagerer på trykket i smørefluidkretsen og påfører summen av dette trykket og den sin innebygde forspenningstrykk på barrierefluidkretsen.

Description

Trykkutligningsbasert reguleringssystem for barriere- og smøre-fluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul
Oppfinnelsens område
Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt undersjøisk utstyr involvert i transport av hydrokarbon-produksjonsfluider fra et produksjonssted på havbunnen til en vertsfasilitet på havoverflaten eller på land. Mer spesifikt vedrører foreliggende oppfinnelse et system som er konstruert for å håndtere barriere- og smørefluidtrykk i en undersjøisk motor- og pumpemodul.
Bakgrunn og kjent teknikk
Et prosessfluid i undersjøisk hydrokarbonproduksjon er typisk et multifasefluid som omfatter olje og gass og eventuelt faststoff, som blir utvunnet fra et underjordisk reservoar. En motor/pumpemodul er innrettet på havbunnen og konfigurert for transport av prosess-fluidet fra reservoaret til en vertsfasilitet på overflaten eller på land. Motor/pumpe-modulen blir ofte utsatt for betydelige variasjoner i trykk i det pumpede mediet, i tillegg til betydelige lastvekslinger under start og stoppsekvenser i pumpingen, f.eks.Middeltrykket på sugesiden av pumpen kan være i størrelsesorden flere hundre bar, hvilket krever tilsvarende mottiltak i motor/ pumpemodulen for å unngå at prosessfluider og partikkelstoffer vandrer fra pumpen innvendig og inn i en motorkapsling, og inn i lagre og tetninger i motor/pumpemodulen.
For det formålet å pumpe et multifasefluid i undersjøisk produksjon kan en med fordel bruke skruerotorpumper. Skruerotorpumpen er en type fortrengningspumpe, med to skrueaksler som blir dreid rundt av samvirkende tannhjul, der et bestemt volum fluid blir fortrengt i aksiell retning mellom skruene, fra en innløpsside på pumpen til utløp på trykksiden av pumpen. Skruene er opplagret i lagre i en pumpekapsling og er drevsammenkoblet med en motor innrettet i en motorkapsling. I tilfellet med en to-rotors skruepumpe sørger samvirkende registertannhjul (timing gears) på skrueakslene for synkronisering av den roterende bevegelsen. Motorkapslingen innvendig er hydraulisk separat fra pumpekapslingen innvendig ved et tetningsarrangement, idet drivakselen er opplagret for å forlenges til forbindelse med pumperotorakselen. Pumpelagrene er atskilt fra pumpemediet ved tetningsinnretninger i begge ender av pumpen.
Hydraulikkfluid i motorkapslingen blir regulert med et trykk større enn det interne trykket fra pumpen, og virker som en barriere som hindrer inntrenging av prosessfluid og partikler inn i motorkapslingen via tetnings- og lagerinnretningen. Som følge av trykkdifferansen kan en ikke unngå en lekkasjestrømning av hydraulikkfluid langsetter drivakselen. Lekkasjeraten er avhengig av fluidegenskaper, trykkdifferanse, vekslende driftsforhold for pumpen, samt hvor tette tetningen(e) er. Lekkasjen blir kompensert ved etterfylling av motorkapslingen fra en ekstern tilførsel av hydraulikkfluid. Likedan blir hydraulikkfluid brukt til å smøre pumpelagre og registertannhjul. Trykket i pumpesmørefluidet skal opprettholdes høyere enn trykket av det pumpede mediet internt i pumpen, for å hindre inntrenging av prosessfluid og partikler inn i pumpelagre, tetninger og registertannhjul. Lekkasje via pumpetetningene inn i det pumpede mediet blir kompensert ved etterfylling fra en ekstern tilførsel av hydraulikkfluid.
Motor og pumpe kan være drevsammenkoblet inne i motorkapslingen
eller utenfor motorkapslingen. For eksempel kan motor og pumpe ha én og samme aksel felles, uten noen separat kobling som forbinder dem i drevsammenheng. I andre konstruksjoner kan pumpeakselen være koblet til motorakselen inne i motorkapslingen. I andre konstruksjoner igjen kan motor og pumpe være drevsammenkoblet ved hjelp av en kobling plassert i et koblingskammer mellom motorkapslingen og pumpen. I alle alternativer er det imidlertid ønskelig til enhver tid å opprettholde en trykkdifferanse over grensesnittene, dvs. mellom motorkapslingen, koblingskammeret når dette finnes, og henholdsvis pumpesmøresystemet og det pumpede mediet.
Vanligvis blir både et motorbarrierefluid og et pumpesmørefluid tilført fra en vertsfasilitet, og lekkasjekompensasjon samt trykkregulering blir kontrollert fra vertsfasiliteten, normalt via en navlestreng (umbilical). Etter hvert som en økende mengde steder for undersjøisk hydrokarbon-produksjon blir installert og satt i drift på stadig større dybder og lengre avstander, vil responstider og krav til styring hos smøre- og kjølesystemer øke tilsvarende. Følgelig foreligger det et økende behov for et barrierefluid- og smøresystem som opererer med forbedrede styringskrav og som gir øket driftspålitelighet.
Sammenfatning av oppfinnelsen
Foreliggende oppfinnelse sikter altså på å fremskaffe et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul som unngår problemene med hittil kjente systemer, og spesifikt slike problemer som er knyttet til store avstander og store havdyp.
Foreliggende oppfinnelse tar spesifikt sikte på å fremskaffe et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider for en under-sjøisk motor- og pumpemodul, der systemet har en innebygd evne til å tilpasse seg trykkendringer i det pumpede mediet. Foreliggende oppfinnelse tar videre sikte på å fremskaffe et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider som har en innebygd evne til å kompensere for tap av hydraulikkfluid som følge av lekkasje via tetninger og lagre i motor- og pumpemodulen. Et ytterligere mål med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider der en forhåndsinnstilt trykkdifferanse mellom en barrierefluidkrets og en smørefluidkrets automatisk til enhver tid blir opprettholdt og balansert mot trykket i det pumpede mediet.
Trykkreguleringssystemet for barriere- og smørefluider i henhold til foreliggende oppfinnelse kan med fordel bli anvendt på en under-sjøisk motor- og pumpemodul som omfatter en pumpemotor plassert i en motorkapsling, en pumpe plassert i en pumpekapsling som har et pumpeinnløp på en innløpsside og et pumpeutløp på en utløpsside av pumpen, og en pumperotor-sammenstilling innrettet derimellom og opplagret i lagre i pumpekapslingen.Pumperotor-sammenstillingen er drevsammenkoblet med motoren via en drivaksel som strekker seg mellom motor- og pumpekapslingene via en tetningsinnretning, og er konfigurert til å fortrenge et fluidmedium fra pumpeinnløpet for tømming via pumpeutløpet.
I korte trekk blir målet med oppfinnelsen oppnådd ved et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider som omfatter en hydraulikkfluidtilførsel som sørger for motorbarrierefluid og pumpesmørefluid til en undersjøisk motor- og pumpemodul, en barrierefluidkrets der hydraulikkfluidet blir forspent mot motoren av et trykk påført fra en første separerende trykkutligner, en smørefluidkrets der hydraulikkfluidet blir forspent mot pumpen av et trykk påført fra en andre separerende trykkutligner, idet den andre trykkutligneren reagerer på trykket i det pumpede mediet ved et pumpeinnløp og/eller ved et pumpeutløp (på innløpssiden og/eller utløpssiden av pumpen) for å påføre summen av dette trykket og den sin innebygde forspenningstrykk på smørefluidkretsen, og den første trykkutligneren reagerer på trykket i smørefluidkretsen for å påføre summen av dette trykket og den sin innebygde forspenningstrykk på barrierefluidkretsen.
Et system i henhold til oppfinnelsen sørger for øyeblikkelig respons på enhver trykkendring i det pumpede mediet og utgjør en enkel og robust løsning som kontinuerlig opprettholder en forhåndsfastsatt trykkdifferanse mellom barriere- og smørefluidkretsene, og som til enhver tid holder kretstrykkene i balanse med trykket i det pumpede mediet.
I en foretrukket utførelse kan barrierefluidkretsen og smørefluid-kretsen separat kobles til en hydraulikkfluid-tilførsel via respektive regulerbare på/av-ventiler, og smørefluidkretsen kommuniserer med hydraulikkfluidtilførselen via et ladekammer i den første trykkutligneren.
Denne utførelsen sørger for innebygd kompensasjon for tap av hydraulikkfluid som følge av lekkasje gjennom tetninger som skiller barriere- og smørefluidkretsene i motor- og pumpemodulen, samt kompensasjon for lekkstrømmer inn i pumpet medium.
Trykk i pumpet medium ved innløps- eller utløpssiden av pumpen blir kommunisert til ladekammeret av den andre trykkutligneren via en pilotlinje. Fortrinnsvis blir trykk i pumpet medium kommunisert til den andre trykkutligneren over en skillemembran inkludert i pilotlinjen.
Denne utførelsen sørger for øyeblikkelig respons på trykkvariasjoner i pumpet medium, samtidig som inntrenging av prosessfluider, havvann og partikkelstoffer inn i pumpesmørekretsen blir unngått.
Fortrinnsvis vil pilotlinjen kommunisere med hydraulikkfluid-tilførselen via en valgfri på/av-ventil som er regulerbar for å mate hydraulikkfluid til innløpssiden eller til utløpssiden av pumpen via pilotlinjen og gjennom en enveisventil, som tillater tilbakestrømning gjennom membranen.
Denne utførelsen sørger fordelaktig for middel for å skylle pilotlinjen og membrankapslingen med hydraulikkfluid med det formål å fjerne hydrokarboner som potensielt kan trenge inn i pilotlinjen og gå over i fast form slik som hydrater eller partikler, som kan forstyrre en nøyaktig kommunikasjon av trykk i pumpet medium til barriere- og smørefluidkretsene. Skylling kan i tillegg ha til formål å tilbakestille posisjonen av membranen for å sikre korrekt kommunikasjon.
For å unngå driftsavbrudd som følge av uventet trykkoppbygging i kretsene kan strømningskommunikasjon mellom pumpeinnløp eller utløp og henholdsvis barriere- og smørefluidkretser bli opprettet ved hjelp av en trykkregulert sikkerhetsavlastningsventil som åpner inn mot pilotlinjen.
For et antall applikasjoner vil det være passende dersom den første og den andre trykkutligneren hver blir satt til å levere en trykkdifferanse på typisk om lag 5 bar (72,5 psig).
Første og andre trykkutligner kan hver være tilknyttet et sensormiddel som returnerer utlignerposisjonen til styrelogikken. Avhengig av type av trykkutligner kan et sensormiddel realiseres som en lineær variabel differensialtransformator (LVDT) som reagerer på posisjonen til et utlignerstempel. Sensoren avleser den aktuelle utlignerposisjonen og kommuniserer med styrelogikken som betjener på/av-ventilene. Styrelogikken er fortrinnsvis konstruert til å opprettholde en trykkutligner i hvileposisjon ved å drive på/av-ventilen til å etterfylle vedkommende fluidkrets. Styrelogikken tjener på denne måten til å konvertere utlignerposisjonen til kompensatortrykk og dermed også til barrierefluid- og pumpesmøre-trykk.
Barrierefluidkretsen kan omfatte en kjøleenhet eksternt til motorkapslingen.
Uten å være begrenset til noen spesifikk type eller modell av motor-og pumpemodul, kan barrierefluid- og smøresystemet i henhold til oppfinnelsen med fordel anvendes på en pumpe utstyrt med en to-skruerotor, og smørekrets innrettet til å føre olje til pumpelagre, samt til registertannhjul som blir installert i pumpen for å synkronisere rotasjonen av rotorene.
Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser
I det følgende blir foretrukne utførelser av oppfinnelsen beskrevet mer detaljert med henvisning til den vedlagte skjematiske tegningsfiguren, figur 1.
På tegningen viser henvisningsnummer 1 til en undersjøisk motor- og pumpemodul som omfatter en motor innebygd i en trykksatt, vanntett kapsling eller motorkapsling 2, samt en pumperotorsammenstilling innebygd i en pumpekapsling 3. Motoren som driver pumpen er typisk en elektrisk motor, selv om andre drivenheter slik som hydrauliske motorer eller turbiner alternativt kan brukes.
Pumperotoren er konfigurert for fortrengning av et pumpet medium, typisk et multifase produksjonsfluid fra et reservoar under havbunnen, som går inn i pumpekapslingen via et pumpeinnløp 4 på innløpssiden av pumpen, for så å bli tømt ut via et pumpeutløp 5 på utløpssiden av pumpen. Pumperotoren er drevsammenkoblet til motoren, og pumpens indre er hydraulisk atskilt fra den trykksatte (typisk oljefylte) motorkapslingen ved hjelp av en tetningsinnretning 6 som tetter mot det utvendige ved en dreibar aksel (angitt med henvisningsnummer 7) som drevsammenkobler pumperotoren med motoren. Pumpelagrene er atskilt fra pumpemediet ved tetningsinnretninger 8 og 9 i begge ender av pumpen. Pumperotoren er opplagret i lagerinnretninger (ikke vist) i pumpekapslingen 3.
Da oppfinnelsen ikke er begrenset til noen spesifikk type eller modell av motor- og pumpesammenstilling, men faktisk kan brukes med ulike motor- og pumpekonfigurasjoner som er aktuelle for transport av et hydrokarbonproduksjonsfluid og kjørt av en utdannet person, er det ikke nødvendig å diskutere interne detaljer ved motor- og pumpemodulen 1.
Hydraulikkfluid blir tilført til motor-pumpemodulen 1 via linje 10 fra en hydraulikkfluidtilførsel (angitt med henvisning 11) som kan være plassert oppå en overflateplattform, eller for eksempel på en landbasert vertsfasilitet. Alle andre komponenter i trykkutlignings-reguleringssystemet for barriere- og smørefluider blir installert undersjøisk.
Hydraulikkfluid blir tilført via strømningsreguleringsventiler 12 og 13 som er regulerbare og veksles mellom på- og av-tilstand som respons på behovet for etterfylling av systemet basert på endringer i fluidtrykk i barriere- og smørefluidkretsene.
Nærmere forklart tjener på/av-ventilen 12 til etterfylling av en motor-barrierefluidkrets som omfatter linjene 14, 15, og 17 på tegningsflguren. Linje 14 kobler motor-barrierefluidkretsen til hydraulikkfluidtilførselen via på/av-ventilen 12. Linje 15 åpner for hydraulikkfluid inn til motorkapslingen innvendig og virker som en barriere i grensesnittet mellom motor- og pumpekapslingene 2 og 3, og sørger typisk også for smøre- og kjølefluid til motoren.Barrierefluidkretsen kan indirekte kobles for strømningskommunika-sjon med pumpeinnløpet via linje 16, hvilket tjener som en ekstra sikkerhetsfunksjon for fjerning av hydraulikkfluid fra barrierefluidkretsen via en sikkerhetsavlastningsventil 18 i tilfelle det oppstår en uventet økning i fluidtrykket til et for høyt nivå.Fluidtrykket i barrierefluidkretsen blir regulert av fluidtrykket i linje 17, som åpner inn i linje 15 fra en første trykkutligner 19 som påtrykker en forspenning på barrierefluidkretsen, slik det blir nærmere beskrevet nedenfor. En kjøleenhet 20 kan være innebygd i barrierefluidkretsen.
På tilsvarende måte tjener på/av-ventilen 13 til etterfylling av en pumpesmørefluidkrets som omfatter linjene 21, 22 og 24. Linje 21 forbinder pumpesmørefluidkretsen med hydraulikkfluidtilførselen via på/av-ventilen 13. Linje 22 åpner for hydraulikkfluid inn til pumpekapslingen og sørger for smøring av pumperotorlagre, og om det er aktuelt, for smøring av registertannhjul. Nærmere bestemt mater på/av-ventilen 13 hydraulikkfluid inn i smørekretsen via ladekammeret i den første trykkutligneren 19, og adderer fluidtrykket i smørekretsen til det innebygde forspenningstrykket som er innstilt i trykkutligneren 19, som påfører summen av disse trykkene på barrierefluidkretsen via linje 17. Linje 23 kan indirekte kobles til pumpeinnløpet, slik det blir beskrevet nedenfor, og tjener som en ekstra sikkerhetsfunksjon for fjerning av hydraulikkfluid fra pumpesmørefluidkretsen via en sikkerhetsventil 25, i tilfelle det oppstår en uventet økning i fluidtrykket til et for høyt nivå.Fluidtrykket i smørefluidkretsen blir regulert av fluidtrykket i linje 24, som åpner inn i linje 22 fra en andre trykkutligner 26 som påtrykker en forspenning på smørefluidkretsen.
Resultatet er at fluidtrykket i barriere- og smørefluidkretsene på
denne måten blir innbyrdes balansert for å opprettholde en konstant trykkdifferanse mellom de to kretsene under alle aktuelle fluidtrykk i smørefluidkretsen. Trykkdifferansen blir bestemt av forspenningen i den første trykkutligneren 19, som kan være regulerbar. En trykkdifferanse på typisk om lag 5 bar (72,5 psig) blir i de fleste tilfeller antatt som passende.
I tillegg blir fluidtrykkene i barriere- og pumpesmørefluidkretsene sammen balansert relativt til trykket av pumpet medium på innløps-siden av pumpen. For dette formålet blir medietrykket kommunisert til ladekammeret i den andre trykkutligneren 26, via linje 27, og adderer trykket av pumpet medium til det foreliggende innebygde forspenningstrykket som er innstilt i trykkutligneren 26 som påfører summen av disse trykkene på pumpesmørekretsen, via line 24.
Resultatet er at fluidtrykkene i barriere- og smørefluidkretsene blir balansert sammen i forhold til trykket i pumpet medium ved innløpssiden til pumpen. Trykkdifferansen blir bestemt av forspenningen på den andre trykkutligneren 26, som kan være regulerbar. En trykkdifferanse på typisk om lag 5 bar (72,5 psig) blir i de fleste tilfeller antatt som passende.
Trykket i pumpet medium blir kommunisert til ladekammeret i den andre trykkutligneren 26 via en skillemembran 28 som er innebygd i pilotlinjen 27. Membranen sørger for isolasjon av pumpet medium fra motorbarriere- og pumpesmøringskretsene.
For det formål å rengjøre pilotlinjen 27 og membrankapslingen 29 for avleiringer av faststoffer som kan komme inn sammen med pumpet medium, er en skyllekrets innrettet i trykkreguleringssystemet for barriere- og smørefluider. Spyling kan i tillegg tjene formålet å tilbakestille posisjonen til membranen for å sikre korrekt kommunikasjon. Skyllekretsen omfatter en på/av-ventil 30 innebygd i en linje 31 som forbinder hydraulikkfluidtilførselen med ladekammeret i den andre trykkutligneren 26. En énveisventil 32 innrettet i membranen 28 tillater tilbakespyling av hydraulikkfluid til pumpet medium-innløp 4 via den andre trykkutligneren, membranen og pilotlinjen.
Utlignerene vil normalt klare en trykkøking i barriere- og smøre-fluidkretsene. For å håndtere en situasjon med overtrykk i noen av kretsene kan det være installert ekstra sikkerhetsfunksjoner. På tegningsfiguren er disse ekstra sikkerhetsfunksjonene vist ved linjene 23 og 16, som er koblet henholdsvis direkte og indirekte til pilotlinjen 27 som illustrert. Reversstrømning i linjene 16 og 23 blir forhindret av énveisventiler innebygd nedstrøms for sikkerhets-ventilene 18 og 25.
På tilsvarende måte, for å håndtere en plutselig kritisk situasjon, slik som f.eks. detektering av hydrokarbon utenfor pumpen, er en isolasjonsventil 33 innrettet til å avbryte trykkommunikasjon mellom pumpet medium og barriere- og smørefluidkretsene.
For å unngå gassansamling i pilotlinjen 27 og/eller i membrankapslingen 29, hvilket ville føre til feilavlesning av det virkelige medietrykket på grunn av kompresjon eller hydratdannelse, kan en rørsløyfe 34 være inkludert i pilotlinjen for å sørge for oppfanging av en gassfaseandel av et multifase produksjonsfluid.
Videre blir pilotlinjen, for å unngå hydratdannelse og dermed fast fase (solidification) av gass- og flytende komponenter i et multifase-produksjonsfluid i pilotlinjen 27, knyttet til en varmekilde (heating trace) 35 som tjener til å opprettholde fluidtemperaturen i pilotlinjen over hydrattemperaturen for disse fluidkomponentene.
Trykkutlignerene 19 og 26 kan være hvilken som helst tilgjengelig type av stempellastende (dome loading) utligner for bruk på full havdybde, konstruert for å skille pilotfluidet fra den hydrauliske kretsen som skal reguleres på aktuelt trykkområde. En utligner med en justerbar fjærforspenning, som kan reguleres til å innstille en trykkdifferanse i størrelsesorden om lag 5 bar er å foretrekke. En trykkutligner som passer for det tilsiktede formålet er utstyrt med en sensor som avleser utlignerposisjonen og returnerer et signal til en styrelogikk 36 som styrer ventilene 12 og 13 mellom på- og av-modus. I tilfelle med en utligner konstruert med en teleskopstang for visuell indikering av utlignerens stempelposisjon, kan sensoren være en LVDT-sensor. Styrelogikken kan være konstruert til å opprettholde en utligner i hvilestilling ved å betjene vedkommende på/av ventil for å etterfylle vedkommende fluidkrets, og på denne måten konvertere utlignerens stempelposisjon til utlignertrykk og derved også til motorbarrierefluid- eller pumpesmørefluidtrykk. Styrelogikken kan være plassert undersjøisk eller på avstand for å kommunisere elektronisk via en navlestreng med trykkreguleringssystemet for barriere- og smørefluider.
Oppfinnelsen er selvsagt ikke på noen måte begrenset til de ut-førelsene som er beskrevet ovenfor. Tvert imot vil mange muligheter til modifikasjoner av utførelsene være åpenbare for en person med normal kjennskap til teknikken, uten at de avviker fra grunnideen ved oppfinnelsen slik den er definert i de vedlagte patentkravene.

Claims (13)

1. Trykkutligningsbasert reguleringssystem for barriere- og smøre-fluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul, som omfatter: - en hydraulikkfluidtilførsel som sørger for barriere- og smøre-fluider til motor- og pumpemodulen, - en barrierefluidkrets (14, 15, 17) der hydraulikkfluidet blir forspent mot motoren av et trykk påført fra en første separerende trykkutligner (19); - en smørefluidkrets (21, 22, 24) der hydraulikkfluidet blir forspent mot pumpen av et trykk påført fra en andre separerende trykkutligner (26), idet den andre trykkutligneren (26) reagerer på trykket av det pumpede mediet på en innløpsside eller på en utløps-side av pumpen og påfører summen av dette trykket og den sin innebygde forspenningstrykk på smørefluidkretsen, og den første trykkutligneren (19) reagerer på trykket i smørefluidkretsen og påfører summen av dette trykket og den sin innebygde forspenningstrykk på barrierefluidkretsen.
2. System i henhold til krav 1, idet barrierefluidkretsen og smørefluidkretsen hver for seg kan kobles til en hydraulikkfluid-tilførsel (10) via respektive regulerbare på/av-ventiler (12; 13) og smørefluidkretsen kommuniserer med hydraulikkfluidtilførselen via et ladekammer i den første trykkutligneren (19).
3. System i henhold til krav 2, idet trykket i pumpet medium blir kommunisert til ladekammeret i den andre trykkutligneren (26) via en pilotlinje (27).
4. System i henhold til krav 3, idet trykket i pumpet medium blir kommunisert til den andre trykkutligneren (26) over en skillemembran (28) inkludert i pilotlinjen (27).
5. System i henhold til krav 4, idet pilotlinjen (27) kommuniserer med hydraulikkfluidtilførselen via en på/av-ventil (30) som er regulerbar for å mate hydraulikkfluid til innløpssiden eller til utløpssiden av pumpen via pilotlinjen (27) og en enveisventil som tillater tilbakestrømming gjennom membranen (28).
6. System i henhold til hvilket som helst av kravene 1-5, idet strømningskommunikasjon mellom en pumpes innløpsside eller utløps-side og henholdsvis barrierefluidkretsen eller smørefluidkretsen kan være opprettet via en sikkerhetsavlastningsventil (25) som åpner inn mot pilotlinjen (27).
7. System i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet første og andre trykkutligner (19, 26) hver er innstilt til å levere en trykkdifferanse på typisk om lag 5 bar.
8. System i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet første og andre trykkutligner (19, 26) hver er knyttet til et sensormiddel som returnerer utlignerposisjonen til styrelogikken.
9. System i henhold til krav 8, idet sensormiddelet er en LVDT som reagerer på posisjonen til et trykkutlignerstempel.
10. System i henhold til krav 8 eller 9, idet styrelogikken er konstruert for å opprettholde en trykkutligner i en hvileposisjon ved å betjene på/av-ventilen for å etterfylle vedkommende fluidkrets.
11. System i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet barrierefluidkretsen omfatter en avkjølingsenhet utenfor motorkapslingen.
12. System i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet motor- og pumpemodulen (1) omfatter en motor plassert i en motorkapsling, en pumpe plassert i en pumpekapsling som har et pumpe-innløp på en innløpsside og et pumpeutløp på en utløpsside av pumpen, og en pumperotorsammenstilling innrettet derimellom og opplagret i lagre i pumpekapslingen, idet pumperotorsammenstillingen er drevsammenkoblet med motoren via en drivaksel som rekker mellom motor- og pumpekapslingene via en tetningsinnretning, idet pumperotorsammenstillingen er konfigurert til å fortrenge et fluidmedium fra et innløp til pumpen for tømming via et utløp på pumpen.
13. System i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet pumpen er en to-rotors skruepumpe og smørekretsen er innrettet for å tilføre olje til registertannhjul som tjener til å synkronisere rotasjonen av rotorene.
NO20100902A 2010-06-22 2010-06-22 Trykkutligningsbasert reguleringssystem for barriere- og smorefluider for en undersjoisk motor- og pumpemodul NO332974B1 (no)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20100902A NO332974B1 (no) 2010-06-22 2010-06-22 Trykkutligningsbasert reguleringssystem for barriere- og smorefluider for en undersjoisk motor- og pumpemodul
PCT/IB2011/001386 WO2011161515A1 (en) 2010-06-22 2011-06-20 A compensated barrier and lubrication fluids pressure regulation system for a subsea motor and pump module
SG2012091815A SG186334A1 (en) 2010-06-22 2011-06-20 A compensated barrier and lubrication fluids pressure regulation system for a subsea motor and pump module
CN201180030717.5A CN103097650B (zh) 2010-06-22 2011-06-20 海底马达和泵模块的补偿式阻隔和润滑流体压力调控系统
MYPI2012005252A MY158275A (en) 2010-06-22 2011-06-20 A compensated barrier and lubrication fluids pressure regulation system for a subsea motor and pump module
AU2011268629A AU2011268629B2 (en) 2010-06-22 2011-06-20 A compensated barrier and lubrication fluids pressure regulation system for a subsea motor and pump module
EP11797682.9A EP2585678A4 (en) 2010-06-22 2011-06-20 A compensated barrier and lubrication fluids pressure regulation system for a subsea motor and pump module
BR112012031679A BR112012031679A2 (pt) 2010-06-22 2011-06-20 sistema de regulação de pressão de fluídos de lubrificação e barreira compensadora para um módulo de bomba e motor submarino
US13/806,532 US9435330B2 (en) 2010-06-22 2011-06-20 Compensated barrier and lubrication fluids pressure regulation system for a subsea motor and pump module
SG10201504924RA SG10201504924RA (en) 2010-06-22 2011-06-20 A compensated barrier and lubrication fluids pressure regulation system for a subsea motor and pump module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20100902A NO332974B1 (no) 2010-06-22 2010-06-22 Trykkutligningsbasert reguleringssystem for barriere- og smorefluider for en undersjoisk motor- og pumpemodul

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20100902A1 NO20100902A1 (no) 2011-12-23
NO332974B1 true NO332974B1 (no) 2013-02-11

Family

ID=45370906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20100902A NO332974B1 (no) 2010-06-22 2010-06-22 Trykkutligningsbasert reguleringssystem for barriere- og smorefluider for en undersjoisk motor- og pumpemodul

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9435330B2 (no)
EP (1) EP2585678A4 (no)
CN (1) CN103097650B (no)
AU (1) AU2011268629B2 (no)
BR (1) BR112012031679A2 (no)
MY (1) MY158275A (no)
NO (1) NO332974B1 (no)
SG (2) SG10201504924RA (no)
WO (1) WO2011161515A1 (no)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2383432A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-02 Welltec A/S Pumping system
NO333696B1 (no) 2010-12-17 2013-08-26 Vetco Gray Scandinavia As System og fremgangsmate for momentan hydrostatisk drift av hydrodynamiske aksiallagre i en vertikal fluidfortregningsmodul
EP3044438B1 (en) 2013-09-13 2018-07-04 United Technologies Corporation Fan drive gear system auxiliary pump monitoring system
BR102014004572A2 (pt) * 2014-02-26 2015-12-29 Fmc Technologies Do Brasil Ltda utilização de fluido de controle como fluido de barreira para motores elétricos acoplado à bombas submarinas
US9574557B2 (en) * 2014-07-24 2017-02-21 Oceaneering International, Inc. Subsea pressure compensating pump apparatus
NO338854B1 (no) * 2014-09-19 2016-10-24 Aker Subsea As Et opphentbart undervannsapparat med et trykk- og volumkompenserende system
US20160245036A1 (en) * 2015-02-25 2016-08-25 Oceaneering International, Inc. Subsea actuator remediation tool
CN105756906B (zh) * 2016-04-15 2018-05-04 中煤科工集团武汉设计研究院有限公司 隔膜泵自动补气进料压力补偿罐
US10550949B2 (en) 2016-08-23 2020-02-04 Onesubsea Ip Uk Limited Barrier fluid pressure system and method
DE102017206498A1 (de) * 2017-04-18 2018-10-18 Robert Bosch Gmbh Druckkompensationseinrichtung eingerichtet für Anwendungen unter Wasser
US11031149B1 (en) * 2018-02-13 2021-06-08 AGI Engineering, Inc. Nuclear abrasive slurry waste pump with backstop and macerator
CN109854625A (zh) * 2018-11-18 2019-06-07 中国电建集团铁路建设有限公司 一种盾构用自动调节主轴承密封脂注入系统

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB315789A (en) * 1928-07-18 1930-06-26 Bbc Brown Boveri & Cie Improvements in and relating to centrifugal compressors
US2423825A (en) * 1945-07-06 1947-07-15 Byron Jackson Co Motor pump unit
NL8102875A (nl) * 1980-06-26 1982-01-18 Toyo Denki Kogyosho Co Ltd Werkwijze en mechanisme voor het regelen van de druk bij as afdichtend gedeelte van een inrichting.
US4421999A (en) 1981-03-02 1983-12-20 Hughes Tool Company Submersible pump seal section with multiple bellows
DE3120232C2 (de) 1981-05-21 1985-03-21 Klein, Schanzlin & Becker Ag, 6710 Frankenthal Druckausgleichseinrichtung für den Elektromotor eines gekapselten Kreiselpumpen-Motor-Aggregates
US5211532A (en) 1990-04-21 1993-05-18 David Brown Engineering Limited Apparatus for applying a back pressure to a pump drive shaft seal
US5253377A (en) * 1992-03-11 1993-10-19 Larson Lynn D Waterbed mattress with bellows spring insert
US5795135A (en) 1995-12-05 1998-08-18 Westinghouse Electric Corp. Sub-sea pumping system and an associated method including pressure compensating arrangement for cooling and lubricating fluid
US6059539A (en) * 1995-12-05 2000-05-09 Westinghouse Government Services Company Llc Sub-sea pumping system and associated method including pressure compensating arrangement for cooling and lubricating
US6076557A (en) 1998-06-12 2000-06-20 Senior Engineering Investments Ag Thin wall, high pressure, volume compensator
US6158967A (en) 1998-08-26 2000-12-12 Texas Pressure Systems, Inc. Barrier fluid seal, reciprocating pump and operating method
NO313111B1 (no) 1999-06-01 2002-08-12 Kvaerner Eureka As Anordning for bruk i en undervanns-pumpemodul
DE10084952B4 (de) * 2000-07-19 2010-02-04 Tsurumi Mfg. Co., Ltd. Einrichtung zum Zurückhalten von Schmieröl an der Gleitoberfläche einer Wellenabdichtungseinrichtung, die innerhalb einer Ölkammer einer Tauch- bzw. Behälterpumpe angeordnet ist
TW200525086A (en) * 2003-10-21 2005-08-01 Nabtesco Corp Rotary dry vacuum pump
NO325803B1 (no) * 2006-10-13 2008-07-21 Framo Eng As Anordning ved tetningssystem
US20080203337A1 (en) * 2007-02-28 2008-08-28 Honeywell International, Inc. Actuator assembly with hermetic seal and magnetic rotational coupler
EP2103810A1 (en) * 2008-03-19 2009-09-23 Siemens Aktiengesellschaft Compressor unit
US8485797B2 (en) * 2009-06-29 2013-07-16 Baker Hughes Incorporated External oil expansion chamber for seabed boosting ESP equipment

Also Published As

Publication number Publication date
US20140147299A1 (en) 2014-05-29
CN103097650B (zh) 2015-12-16
SG10201504924RA (en) 2015-07-30
NO20100902A1 (no) 2011-12-23
EP2585678A1 (en) 2013-05-01
MY158275A (en) 2016-09-30
SG186334A1 (en) 2013-02-28
US9435330B2 (en) 2016-09-06
WO2011161515A1 (en) 2011-12-29
EP2585678A4 (en) 2018-01-03
AU2011268629B2 (en) 2016-08-04
BR112012031679A2 (pt) 2016-11-08
CN103097650A (zh) 2013-05-08
AU2011268629A1 (en) 2013-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO332974B1 (no) Trykkutligningsbasert reguleringssystem for barriere- og smorefluider for en undersjoisk motor- og pumpemodul
NO20100904A1 (no) Et trykkreguleringssystem for motor- og pumpebarrierefluider i en undersjoisk motor- og pumpemodul
NO332973B1 (no) Trykkreguleringssystem for motor- og pumpebarrierefluider med differensialtrykkstyring
US9222326B2 (en) Subsea pressure delivery system
US6640901B1 (en) Retrievable module and operating method suitable for a seabed processing system
NO319600B1 (no) Undervannspumpesystem og fremgangsmate til pumping av fluid fra en bronn
NO20101770A1 (no) Et system og fremgangsmate for momentan hydrostatisk drift av hydrodynamiske aksiallagre i en vertikal fluidfortregningsmodul
NO20100905A1 (no) Et kombinert trykkreguleringssystem og -enhet for barriere- og smorefluider for en undersjoisk motor- og pumpemodul
NO338790B1 (no) Fremgangsmåte og system for regulering av fluid
NO871026L (no) Apparat for pumping av abrasive fluider.

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees