NO332975B1 - Kombinert trykkreguleringssystem og -enhet for barriere- og smorefluider for en undersjoisk motor- og pumpemodul - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul som omfatter en smørefluidkrets i strømningskommunikasjon med en hydraulikkfluidtilførsel via en første trykkreduserende regulator (15) og en barrierefluidkrets i strømningskommunikasjon med hydraulikkfluidtilførselen via en andre trykkreduserende regulator (14). Den første trykkreduserende regulatoren (15) er konfigurert til å redusere trykket i tilførselsfluidet som respons på trykket i det pumpede mediet på sugesiden (4) eller på utløpssiden (5) av pumpen, og den andre trykkreduserende regulatoren (14) er konfigurert til å redusere trykket i tilførselsfluidet som respons på utløpstrykket i den første trykkreduserende regulatoren (15). En trykkreguleringsenhet er også beskrevet som er innrettet for innkapsling av komponentene i trykkreguleringssystemet for barriere- og smørefluider i en trykksatt beholder.

Description

Kombinert trykkreguleringssystem og -enhet for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt undersjøisk utstyr involvert i transport av hydrokarbonproduksjonsfluider fra et produksjonssted på havbunnen til en vertsfasilitet på havoverflaten eller på land. Mer spesifikt vedrører foreliggende oppfinnelse et system som er konstruert for håndtering av barriere- og smørefluid-trykk i en undersjøisk motor- og pumpemodul. I et annet aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse også en trykkreguleringsenhet for 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 faststoffer som blir utvunnet fra et undergrunnsreservoar. 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-/pumpemodulen blir ofte utsatt for betydelige trykk-varia-sjoner i det pumpede mediet, i tillegg til betydelige last-endringer under pumpens start- og stoppsekvenser. Det pumpede medie-trykket på sugesiden av pumpen kan være i størrelsesorden flere hundre bar, og krever tilsvarende tiltak i motor-/pumpemodulen for å forhindre at prosessfluid og partiklelstoffer vandrer fra pumpen innvendig og inn i en motorkapsling via lagre og tetninger i motor-/pumpemodulen.

For det formålet å pumpe et multifasefluid i undersjøisk produksjon, blir skruerotorpumper med fordel brukt. Skruerotorpumpen er en type fortrengningspumpe som har to skrueaksler drevet til å rotere med tannhjul i inngrep med hverandre, slik at et bestemt volum av fluid blir fortrengt i aksiell retning av skruene fra en sugeside av pumpen til utløp på trykksiden av pumpen. Skruene er opplagret i lagre i en pumpekapsling, og er drevsammenkoblet til en motor innrettet i en motorkapsling. I tilfellet med en to-rotors skruepumpe med sørger samvirkende registertannhjul på skrueakslene for synkronisering av den roterende bevegelsen. Motorkapslingen innvendig er hydraulisk atskilt fra pumpekapslingen innvendig ved hjelp av et tetningsarrangement der drivakselen er opplagret for å forlenges til forbindelse med pumperotorakselen. Pumpelagrene er atskilt fra pumpemediet ved tetningsarrangementer i begge ender av pumpen.

Hydraulikkfluid i motorkapslingen skal være opprettholdt på et trykk over det interne trykket i pumpen og virke som en barriere som forhindrer inntrenging av prosessfluid og partikler inn i motorkapslingen via tetnings- og lagerarrangementet. Som følge av trykkdifferansen er en lekkasjestrøm av hydraulikkfluid langs drivakselen uunngåelig. Lekkasjeraten er avhengig av fluidegenskaper, trykkdifferanse, vekslende driftsbetingelser for pumpen, og tettheten av tetningen(e). Lekkasjen blir kompensert ved etterfylling av motorkapslingen fra en ekstern tilførsel av hydraulikkfluid. Likedan blir hydraulikkfluid brukt til smøring av pumpelagre og registertannhjul. Trykket i pumpesmørefluidet skal opprettholdes større enn trykket i det pumpede mediet internt i pumpen, for å forhindre 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 drivkoblet inne i motorkapslingen eller utenfor motorkapslingen. Eksempelvis kan motor og pumpe ha felles aksel uten separat kobling som forbinder dem driftsmessig. I andre konstruksjoner kan pumpeakselen være koblet til motorakselen inne i motorkapslingen. I andre konstruksjoner igjen er motor og pumpe drevsammenkoblet ved hjelp av en kobling plassert i et koblings-kammer innrettet mellom motorkapsling og pumpe. Imidlertid er det i alle alternativer ønskelig til enhver tid å opprettholde en trykkdifferanse over grensesnittene, dvs. mellom motorkapslingen, det eventuelle koblingskammeret og henholdsvis pumpesmøresystemet og det pumpede mediet.

Vanligvis blir et motorbameref luid og et pumpesmøref luid tilført hver for seg fra en vertsfasilitet, og lekkasjekompensering så vel som trykkregulering blir kontrollert fra vertsfasiliteten, normalt via en navlestreng (umbilical). Etter hvert som undersjøiske hydro-karbonproduks jonssteder i økende grad blir installert og drevet på økende dybder og lengre avstander, vil responstid og krav til styring i smøre- og avkjølingssystemer øke tilsvarende. Følgen er at det blir et økende behov for et barrierefluid- og smøresystem som opererer med forbedrede krav til styring og som gir øket pålitelighet under drift.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse sikter derfor på å fremskaffe et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul som unngår problemene ved tidligere systemer, og spesielt slike problemer som er knyttet til lange avstander og store havdybder.

Foreliggende oppfinnelse sikter spesielt på å fremskaffe et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul der systemet har en innebygd evne til å tilpasse seg trykkendringer i det pumpede mediet. Foreliggende oppfinnelse sikter videre på å fremskaffe et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider som har en innebygd evne til å kompensere for tap av hydraulikkfluid som skyldes lekkasje gjennom tetninger og lagre i motor- og pumpemodulen. En ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider der en forhåndsinnstilt trykkdifferanse mellom barrierefluidkrets og smørefluidkrets blir opprettholdt automatisk til enhver tid 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 sugeside og et pumpeutløp på en utløpsside av pumpen, og en pumperotor-sammenstilling innrettet mellom disse og opplagret i lagre i pumpekapslmgen. Pumperotor-sammenstillingen er drevsammenkoblet til motoren ved en drivaksel som rekker fra motoren til pumpekapslingen via et tetnings- og lagerarrangement og er konfigurert til å forflytte et fluidmedium fra pumpeinnløpet for utløp via pumpeutløpet.

Kort sagt er målet med foreliggende oppfinnelse oppnådd i et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul som tjener til å fortrenge et pumpet medium fra en pumpesugeside til en pumpeutløpsside, idet trykkreguleringssystemet omfatter: • en smørefluidkrets i strømningskommunikasjon med en hydraulikkfluidtilførsel via en første trykkreduserende regulator • en barrierefluidkrets i strømningskommunikasjon med hydraulikkfluid tilførselen via en andre trykkreduserende regulator, idet • den første trykkreduserende regulatoren er konfigurert til å redusere trykket i tilførselsfluidet som respons på trykket i det pumpede mediet på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen, og • den andre trykkreduserende regulatoren er konfigurert til å redusere trykket i tilførselsfluidet som respons på utløpstrykket i den første trykkreduserende regulatoren.

Et system i henhold til oppfinnelsen sørger for øyeblikkelig respons på enhver endring i trykket i det pumpede mediet, så vel som en enkel og robust løsning som kontinuerlig opprettholder en forhånds-fastsatt trykkdifferanse mellom barriere- og smørefluidkretsene og som til enhver tid holder kretstrykket i balanse med trykket i det pumpede mediet.

Fortrinnsvis er hver av første og andre trykkreduserende regulator av typen pilottrykkladet (dome loading) regulator med justerbar forspenning, innstilt til å levere et utløpstrykk som overstiger pilotladetrykket (dome loading pressure) innenfor et område på 2-10 bar. Utløpstrykket fra disse regulatorene kan typisk bli innstilt til å overstige pilotladetrykk med om lag 5 bar.

Trykket i det pumpede mediet blir fortrinnsvis påtrykt pilotkammeret (the dome) til den første trykkreduserende regulatoren via en membran, eller via en trykkutligner innrettet til å separere fluidene i en pilotkrets som forbinder første trykkreduserende regulator med det pumpede mediet på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen.

Utførelsen sørger for øyeblikkelig respons på trykkvariasjoner i det pumpede mediet på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen, mens en unngår inntrenging av prosessfluider, sjøvann og partikler inn i pumpesmørekretsen.

Valgfritt kan trykket i det pumpede mediet også bli påtrykt via en pilotkrets til pilotkammeret av en tredje trykkreduserende regulator innrettet i hydraulikkfluidtilførselen oppstrøms for den første og andre trykkreduserende regulator. Denne valgfri tredje trykkreduserende regulator kan være innstilt til å levere et utgangstrykk som overskrider dens pilotladetrykk i størrelsesorden 20-50 bar. Utløps-trykket av denne regulatoren kan typisk innstilles til å overskride pilotladetrykket med om lag 30 bar.

Denne utførelsen forbedrer påliteligheten og brukslevetiden for den første og andre trykkreduserende regulatoren ved å redusere belast-ningen fra trykket i tilførselsfluidet som kan gå opp til en størrelse på for eksempel om lag 500 bar. Den valgfri trykkreduserende regulatoren utgjør en trinnvis reduksjon fra trykket i tilførselsfluid til et trykknivå som overstiger trykket i det pumpede mediet tilstrekkelig at det oppnås en adekvat respons på endringer i mediumtrykk.

For å unngå driftsavbrudd som følge av topper med overtrykk eller at trykk bygger seg opp i kretsene, vil imidlertid både barrierefluidkretsen og smørefluidkretsen være innrettet til å kommunisere med strømningen av pumpet medium ved pumpeinnløpet eller utløpet via egne trykkstyrte trykkavlastningsregulatorer som fører mn i pilotkretsen. Disse trykkavlastningsregulatorene kan være realisert i form av pilotladede mottrykkregulatorer (dome-loaded back pressure regulators) som normalt tjener til å redusere og lufte trykket i barriere- og smørefluidkretsene, typisk under oppstart av systemet. En sekundær funksjon for de trykkstyrte trykkavlastningsregulatorene er å virke som sikkerhetsventiler.

Mer spesifikt kan trykkavlastningsregulatoren i smørefluidkretsen være en pilotladet mottrykkregulator som reagerer på trykket i det pumpede mediet på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen. Trykkavlastningsregulatoren i barrierefluidkretsen kan være en pilotladet mottrykkregulator som reagerer på utløpstrykket i den første trykkreduserende regulatoren. Hver av mottrykkregulatorene blir innstilt til å åpne for tømming av hydraulikkfluid inn i pilotkretsen hvis trykket i smørefluidkretsen, henholdsvis i barrierefluidkretsen overskrider pilotladetrykket for vedkommende regulator med et forhåndsinnstilt trykk som er høyere enn utløpstrykket i den første og den andre trykkreduserende regulatoren. Utløpstrykket i disse regulatorene kan typisk være innstilt til å overskride pilotladetrykket med om lag 8 bar. Som angitt ovenfor kan trykkavlastningsregulatorene også betraktes som ultimate sikkerhetsavlastnings-ventiler for kretsene.

De trykkreduserende regulatorene, så vel som mottrykkregulatorene kan hver være tilknyttet et motordrev som tjener til å innstille forspenningen og derved trykknivået i vedkommende regulator. Utførelsen tillater fjernstyring og innstilling av strømninger og trykk fra en overflatefasilitet.

I henhold til et annet aspekt foreliggende oppfinnelse en trykkreguleringsenhet som omfatter: • en trykkbeholder innrettet til å være eksponert for omgivende sjøvann, der trykkbeholderen innkapsler et volum av hydraulikkfluid og er hydraulisk tilkoblebar til en smørefluidkrets i en

undersjøisk motor- og pumpemodul;

• en første trykkreduserende regulator innrettet i trykkbeholderen og konfigurert til å regulere en fluidstrømning fra en ekstern

hydraulikkfluidtilførsel inn i det indre av trykkbeholderen;

• en andre trykkreduserende regulator innrettet i trykkbeholderen, og konfigurert til å regulere en fluidstrømning mellom den eksterne hydraulikkfluidtilførselen og en barrierefluidkrets i den

undersjøiske motor- og pumpemodulen,

• idet utløpsstrømningen fra den første trykkreduserende regulatoren styrer det interne trykket i trykkbeholderen, og utløpsstrømningen

fra den andre trykkreduserende regulatoren som reagerer på det interne trykket i trykkbeholderen.

Den første trykkreduserende regulatoren er fortrinnsvis konfigurert til å regulere det interne trykket i trykkbeholderen ved å redusere trykket i tilført hydraulikkfluid som respons på trykket i det pumpede mediet på en sugeside eller på en utløpsside av pumpen, der dette blir kommunisert til den første trykkreduserende regulatoren via en pilotlinje som fører inn i trykkbeholderen.

Trykkbeholderen kan i tillegg omfatte:

• en strømningslinjeforbindelse som sørger for hydraulikkfluid-strømning fra en hydraulikkfluidtilførsel på overflaten (offshore

eller landbasert),

• en strømningslinjeforbindelse via trykket i pumpet medium blir kommunisert fra sugesiden eller fra utløpssiden av pumpen til den

første trykkreduserende regulatoren,

• en strømningslinjeforbindelse for tilførsel av barrierefluid til motoren fra den andre trykkreduserende regulatoren, • en strømningslinjeforbindelse for tilførsel av smørefluid til pumpen fra trykkbeholderens indre, og en

strømningslinjeforbindelse fra hvor hydraulikkfluid kan tømmes inn i det pumpede mediet på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen.

Uten å være begrenset til noen spesifikk type eller modell av motor-og pumpemodul kan barrierefluidsystemet og smøresystemet og trykkreguleringsenheten i henhold til foreliggende oppfinnelse med fordel bli brukt for en pumpe som er utstyrt med en to-skruerotor, og smørekretsen er innrettet for tilførsel av olje til pumpelagre, samt til registertannhjul som er installert i pumpen for å synkronisere rotasjonen av rotorene.

Kort beskrivelse av tegningsfigurene

I det følgende vil foretrukne utførelser av oppfinnelsen bli beskrevet nærmere med henvisning til de vedlagte skjematiske tegningsfigurene, der: Figur 1 er et diagram av trykkreguleringssystemet for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul, og Figur 2 er en skjematisk tegning av en trykkreguleringsenhet for en undersjøisk motor- og pumpemodul.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser

På tegningsfiguren på figur 1 henviser referansenummer 1 til en undersjøisk motor- og pumpemodul som omfatter en motor som er innkapslet i et trykksatt, vanntett hus eller motorkapsling 2, så vel som en pumperotorsammenstilling innkapslet 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 bli brukt.

Pumperotoren er konfigurert for å fortrenge et pumpet medium, typisk et multifase-produksjonsfluid fra et reservoar under havbunnen, som entrer pumpen via et pumpeinnløp 4 for å komme ut via et pumpeutløp 5, som illustrert med en pil F. Pumperotoren er drevsammenkoblet til motoren, og pumpens indre er hydraulisk separert fra den trykksatte (typisk oljefylte) motorkapslingen ved hjelp av et tetningsarrangement 6 som tetter mot utsiden av en roterende aksel (angitt med henvisningsnummer 7) som forbinder pumperotoren med motoren. Pumpelagrene er atskilt fra pumpemediet ved tetningsarrangementer 8 og 9 i begge ender av pumpen. Pumperotoren er opplagret i lagerinnret-ninger (ikke vist) i pumpekapslingen 3.

Siden oppfinnelsen ikke er begrenset til noen spesifikk type eller

modell av motor- og pumpesammenstilling, men faktisk kan anvendes på ulike motor- og pumpekonfigurasjoner som er involvert i transport av hydrokarbonproduksjonsfluid og operert av en fagperson, trenger ikke det innvendige i motor- og pumpemodul 1 å bli beskrevet i detalj.

Hydraulikkfluid blir tilført til motor- og pumpemodulen 1 via linjer 10, 11, 12 fra en hydraulikkfluidtilførsel (indikert med henvisningsnummer 13), som kan være plassert på overflaten på en over-flateplattform, eller for eksempel på en landbasert vertsfasilitet. Alle andre komponenter i trykkreguleringssystemet for barriere- og smørefluider kan med fordel bli installert undersjøisk.

En trykkakkumulator kan være innrettet i fluidlinjen 10 for å levere hydraulikkfluid med et driftstrykk som for eksempel kan være i størrelsesorden om lag 500 bar. Hydraulikkfluid blir tilført via trykkreduserende regulatorer 14 og 15 og utløpsstrømningen fra disse blir automatisk justert i samsvar med en endring i fluidtrykk i barrierefluid- og smøresystemet. Trykkendringene forårsakes av varierende trykk i det pumpede mediet og av lekkasje av hydraulikkfluid gjennom tetningsarrangementene som illustrert ved piler L på figur 1.

Regulatorene 14 og 15, så vel som enhver trykkreduserende regulator som er gjennomgått nedenfor, kan være hvilken som helst tilgjengelig type av pilotladet trykkregulator som er konstruert for bruk på full havdybde, og som arbeider på vedkommende systemtrykk. Regulatorene er i tillegg utstyrt med en innstillbar fjærforspenning som gjør at en kan variere innstillingspunkt for en regulator utover pilotladetrykket. Regulatorene kan med fordel være utstyrt med en elektrisk (eller hydraulisk) motordrift (ikke vist) for fjerninnstilling av innstillingspunktet for regulatoren.

Nærmere forklart tjener regulatoren 14 til å etterfylle og trykksette en motorbarrierefluidkrets som virker som en barriere i grensesnittet mellom motorkapsling 2 og pumpekapsling 3, og som typisk også sørger for smøre- og kjølefluid for motoren. På figur 1 forbinder linje 11 barrierefluidkretsen med hydraulikkfluid-tilførselen via regulatoren 14. Linje 16 åpner for hydraulikkfluid fra regulator 14 inn i det indre av motorkapslingen. Barrierefluidkretsen kan være indirekte tilkoblingsbar for strømningskommunik-asjon med pumpeinnløpet 4 via linjene 17 og 18 som tjener til å tømme hydraulikkfluid fra motorbarrierefluidkretsen via en trykkavlastningsregulatorventil 19, i tilfelle fluidtrykket stiger til en for høyt nivå. Fluidtrykket i linjene 16 og 17 av motorbarrierefluidkretsen blir styrt av utløpstrykket fra regulatoren 14, som reagerer på fluidtrykket i en linje 20 som er påtrykt pilotkammeret i den trykkreduserende regulatoren 14. Den trykkreduserende regulatoren 14 er innrettet til å åpne når trykket nedstrøms i barrierefluidkretsen faller lavere enn trykket i linje 20, som er smørefluidtrykket slik det vil fremgå nedenfor, med en forhåndsinnstilt størrelse.

På samme måte tjener regulatoren 15 til å etterfylle og trykksette en pumpesmørefluidkrets som fremskaffer smørefluid til pumpens rotorlagre og eventuelt til registertannhjul som sørger for rotor-synkronisering i en rotorpumpe med to-rotors skruepumpe. Linje 12 forbinder smørefluidkretsen med hydraulikkfluidtilførselen via regulatoren 15. Linjene 22 og 23 åpner for hydraulikkfluid fra regulator 15 inn i pumpekapslingen. Smørefluidkretsen er indirekte tilkoblingsbar for strømningskommunikasjon med pumpeinnløpet via linjene 24 og 25 som tjener til å tømme hydraulikkfluid fra motor-barrieref luidkretsen via en trykkavlastningsregulatorventil 26, i tilfelle fluidtrykket stiger til en for høyt nivå. Fluidtrykket i linjene 20, 22, 23 og 24 av smørefluidkretsen blir styrt av utløps-trykket fra regulatoren 15, som reagerer på fluidtrykket i en linje 27 som er påtrykt pilotkammeret i den trykkreduserende regulatoren 15. Den trykkreduserende regulatoren 15 er innrettet til å åpne når trykket nedstrøms i smørefluidkretsen faller lavere enn trykket i linje 27 med en forhåndsinnstilt størrelse.

Nærmere forklart utgjør pilotladetrykket som blir påtrykt regulator 15 via linje 27 trykket av det pumpede mediet, som blir kommunisert fra sugesiden av pumpen til regulatoren 15 via en pilotlinje 28. En skillemembran 29 er fortrinnsvis innbefattet i pilotlinjen for å bevirke isolasjon av det pumpede mediet fra et hydraulikkfluid som er inkludert i en pilotkrets som omfatter linjene 27, 30 og 31. I denne forbindelsen presiseres det at trykket i det pumpede mediet kommunisert til systemet kan være trykket i det pumpede mediet, enten på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen. Valg av side blir bestemt av strømningsretningen gjennom pumpen og plasseringen av motor-/pumpetetninger.

Som resultat blir fluidtrykket i barrierefluidkretsen på denne måten balansert i forhold til trykket i smørefluidkretsen, og en konstant trykkdifferanse mellom de to kretsene blir opprettholdt under aktuelle trykk i smørefluidkretsen. Trykkdifferansen blir bestemt av forspenningen fra den trykkreduserende regulatoren 14, og denne forspenningen kan være justerbar. En trykkdifferanse på typisk om lag 5 bar (72,5 psi) kan i de fleste tilfeller regnes som passende.

I tillegg blir fluidtrykket i barriere- og smørefluidkretsene sammen balansert i forhold til trykket i det pumpede mediet. Trykknivået blir innstilt av mediumtrykk i pumpeinnløpet som adderes til den forhåndsinnstilte forspenningen fra den andre trykkreduserende regulatoren 15 og påtrykt fluidet i smørefluidkretsen. Trykkdifferansen mellom det pumpede mediet og kretstrykket blir bestemt av forspenningen fra regulatoren 15, og denne forspenningen kan være justerbar. En trykkdifferanse på typisk om lag 5 bar (72,5 psi) kan i de fleste tilfeller regnes som passende.

Når det gjelder sekvensen av trykkregulering som blir utført av regulatorene 14 og 15 innrettet i serie, kan regulator 15 bli betraktet som en første trykkreduserende regulator og regulator 14 kan bli betraktet som en andre trykkreduserende regulator.

For å håndtere et trykk i enhver av barriere- og smørefluidkretsene som øker til et for høyt nivå, kan hydraulikkfluid bli tømt ut fra kretsene og inn i pilotlinjen 28 via trykkavlastnings-regulatorventilene 19 og 26. Trykkavlastnings-regulatorventilene kan med fordel utføres i form av pilotladede mottrykksregulatorer. Regulatoren 19 reagerer på trykket i smørefluidkretsen i linje 20 som blir kommunisert til pilotkammeret i regulatoren 19, som er innstilt til å åpne når trykket oppstrøms i barrierefluidkretsen 17 overstiger smørefluidtrykket i linje 20 med en forhåndsinnstilt størrelse. Tilsvarende reagerer regulatoren 26 på trykket i det pumpede mediet, som blir kommunisert til pilotkammeret i regulatoren 26 via linje 31, og regulator 26 er innstilt til å åpne når trykket oppstrøms i smørefluidkretsen 24 overstiger trykket i det pumpede mediet med en forhåndsinnstilt størrelse. I begge tilfeller kan regulatorene være innstilt til å åpne ved en trykkdifferanse på om lag 8 bar.

Likedan, for å håndtereen plutselig kritisk situasjon, slik som for eksempel deteksjon av hydrokarbon utenfor pumpen, er fortrinnsvis en isolasjonsventil 32 innrettet til å avstenge kommunikasjon av trykk mellom det pumpede mediet og barriere- og smørefluidkretsene.

For å unngå gassansamling i pilotlinjen 28 eller i kapslingen av membranen 29, noe som kunne forårsake feilmålinger av det aktuelle trykket i det pumpede mediet på grunn av kompresjon eller hydrat-dannelse, kan en rørsløyfe 33 være inkludert i pilotlinjen for å sørge for oppfanging av en gassfasedel av et multifase-produksjonsfluid.

For også å unngå dannelse av hydrater og dermed fast fase (solidfication) av gass- og flytende komponenter i et multifase-produksjonsfluid i pilotlinjen 28, kan pilotlinjen, så vel som fluidtømmelinjene 18 og 25 være tilknyttet en varmekilde (heating trace) 34 som tjener til å opprettholde fluidtemperatur i disse linjene høyere enn hydrattemperaturen for fluidkomponentene.

En pilotladet trykkreduserende regulator 35 kan valgfritt være innrettet i hydraulikkfluidtilførselen 10 oppstrøms for den første og andre trykkreduserende regulatoren 14 og 15. Regulator 35 reagerer på trykket i det pumpede mediet, som blir kommunisert til pilotkammeret i regulatoren 35 via pilotkretslinjen 30. Regulator 35 reduserer trykket nedstrøms i hydraulikkfluid-tilførselslinjene 11 og 12, og inkluderer en justerbar fjærforspenning som kan forhånds-innstille regulatoren 35 til å levere et utløpstrykk som overstiger dens kuppelladetrykk med i størrelsesorden 20-50 bar, fortrinnsvis som overskrider pilotladetrykket med om lag 30 bar.

For å fullføre beskrivelsen av sammenstillingen på figur 1 skal det også nevnes at en ekstern kjøler 21 kan være innbefattet i motorbarrierefluidkretsen.

Med henvisning til figur 2 vil det nå bli beskrevet en trykkreguleringsenhet for den undersjøiske motor- og pumpemodulen 1. På figur 2 er systemkomponenter som allerede er gjennomgått med henvisning til figur 1 anvist med de samme henvisningsnumre som er brukt på figur 1. Siden virkemåte og samvirke mellom systemkomponentene også er de samme som tidligere gjennomgått, trenger disse ingen videre for-klaring med henvisning til figur 2.

I utførelsen på figur 2 er imidlertid de trykkregulerende komponentene og tilknyttede fluidkretser plassert i hydraulikkfluid inne i en trykkbeholder 36. Trykkbeholderen 36 er konfigurert til å bli plassert undersjøisk og kan være innrettet til å stå på havbunnen eller innrettet til å være koblet til eller integrert med motor- og pumpemodulen.

Trykket i trykkbeholderen 36 blir styrt av den trykkreduserende regulatoren 15 som sørger for strømningskommunikasjon mellom en ekstern hydraulikkfluidtilførsel 10 og det indre av trykkbeholderen 36. Volumet av hydraulikkfluid i trykkbeholder 36 står i strømnings-kommunikasjon med pumpetetninger og lagre via fluidlinjer 22 eller

23 i smørefluidkretsen, der trykket blir bestemt av det interne

trykket i trykkbeholder 36. Samme trykk blir påtrykt pilotkammeret i den trykkreduserende regulatoren 14 som tilfører hydraulikkfluid fra den eksterne fluidtilførselen til motoren via linjene 11, 16 og 17 i barrierefluidkretsen. Trykket i pumpet medium blir kommunisert til

regulatoren 15 via en pilottrykklinje 30 som er innført gjennom veggen i trykkbeholderen og gir forbindelse til pilottrykk-kretsen 27, 30 og 31 inne i trykkbeholderen. En trykkreduserende regulator 35 for fluidtilførsel som tidligere forklart kan i tillegg være innrettet inne i trykkbeholderen 36. Trykkavlastningsregulator-ventiler i form av mottrykkreduserende regulatorer 19 og 26 kan være innrettet som illustrert for å tømme hydraulikkfluid via en felles strømningslinje 18 eller 25.

Et koblingsgrensesnitt til motor- og pumpemodulen kan reduseres til et lite antall strømningslinjeforbindelser slik som: en strømnings-linjeforbindelse som trykket i pumpet medium blir kommunisert gjennom fra sugesiden av pumpen til en første trykkreduserende regulator 15, en strømningslinjeforbindelse som fører barrierefluid til motoren fra en andre trykkreduserende regulator 14, en strømningslinjeforbindelse som fører smørefluid til pumpen fra det indre av trykkbeholderen, og en strømningslinjeforbindelse som tillater tømming av hydraulikkfluid inn i det pumpede mediet på sugesiden av pumpen. Dessuten kreves det selvsagt én forbindelse som fører fluidstrømning fra en hydraulikkfluidtilførsel på overflaten. Et elektrisk grensesnitt kan også være inkludert i trykkregulator-enheten, som eventuelt tilfører elektrisk kraft til regulatormotor-driftene og som regulatorinnstillingene og/eller fluidkretstrykk kan sendes gjennom til styrelogikk som blir overvåket og drevet fra en overflatelokalitet.

Trykkbeholderen 36 gir en kompakt enhet konfigurert for å styre barriere- og smørefluidtrykk i en undersjøisk motor- og pumpemodul. Bortsett fra de nødvendige forbindelser kan trykkreguleringsenheten bli gitt en ukomplisert, kasseliknende utforming som er lett å håndtere og lett å installere på et undersjøisk produksjonssted. For å gjøre det mulig å frakoble den ved hjelp av en fjernstyrt farkost (Remotely Operated Vehicle - ROV) slik at den kan hentes opp til overflaten for utskifting og/eller reparasjon, kan trykkbeholderen med fordel omfatte en baseplate med automatiske hydrauliske koblinger som tillater at enheten kan installeres på en monteringsbase som er innrettet på motor/pumpemodulen.

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.Trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul som tjener til å fortrenge et pumpet medium fra en pumpesugeside til en pumpeutløpsside, der trykkreguleringssystemet omfatter: - en smørefluidkrets (12, 22, 23, 24, 27, 30, 31) i strømnings-kommunikasjon med en hydraulikkfluidtilførsel via en første trykkreduserende regulator (15); - en barrierefluidkrets (11, 16, 17, 20) i strømningskommunikasjon med hydraulikkfluidtilførselen via en andre trykkreduserende regulator (14), idet: - den første trykkreduserende regulatoren (15) er konfigurert til å redusere trykket i tilførselsfluidet som respons på trykket i det pumpede mediet på sugesiden (4) eller på utløpssiden (5) av pumpen, og den andre trykkreduserende regulatoren (14) er konfigurert til å redusere tilførselsfluidtrykket som respons på utløpstrykket fra den første trykkreduserende regulatoren (15).

2. System i henhold til krav 1, idet hver av den første og den andre trykkreduserende regulator (15; 14) er pilotladede regulatorer med innstillbar forspenning, innstilt til å levere et utløpstrykk som overstiger pilotladetrykket innenfor et område på 2-10 bar, og som fortrinnsvis overstiger pilotladetrykket med om lag 5 bar.

3. System i henhold til krav 2, idet trykket i det pumpede mediet blir påtrykt pilotkammeret i den første trykkreduserende regulatoren (15) via en membran (29), eller via en trykkutligner innrettet til å separere fluidene i en pilotkrets (27, 28, 30) som forbinder den første trykkreduserende regulatoren (15) med det pumpede mediet.

4. System i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet trykket i det pumpede mediet i tillegg blir via en pilotkrets (28, 30) påført pilotkammeret i en tredje trykkreduserende regulator (35) innrettet i hydraulikkfluidtilførselen oppstrøms for første og andre trykkreduserende regulator, og den tredje trykkreduserende regulatoren innstilt til å levere et utløpstrykk som overstiger dens pilotladetrykk innenfor et område på 20-50 bar, og som fortrinnsvis overstiger pilotladetrykket med om lag 30 bar.

5. System i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet hver av barrierefluidkretsen og smørefluidkretsen kommuniserer med pumpe-innløpet eller pumpeutløpet via respektive trykkstyrte trykkavlast-ningsregulatorventiler (19; 26) som åpner inn i pilotlinjen (28).

6. System i henhold til krav 5, idet trykkavlastningsregulator-ventilen i smørefluidkretsen er en pilotladet mottrykkregulator (26) som reagerer på trykket i det pumpede mediet på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen.

7. System i henhold til krav 5, idet trykkavlastningsregulator-ventilen i barrierefluidkretsen er en pilotladet mottrykkregulator (19) som reagerer på for utløpstrykket i den første trykkreduserende regulatoren (15).

8. System i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet de trykkreduserende regulatorene (14, 15) og mottrykkregulatorene (19, 26) hver er knyttet til sine respektive motordrev som tjener til å innstille forspenningen i vedkommende regulator.

9.Barriere- og smørefluid-trykkreguleringsenhet som omfatter: - en trykkbeholder (36) innrettet slik at den er utsatt for omgivende sjøvann og der trykkbeholderkapslingen inneholder et volum hydraulikkfluid og kan forbindes hydraulisk med en smørefluidkrets i en undersjøisk motor- og pumpemodul, - en første trykkreduserende regulator (15) innrettet i trykkbeholderen og konfigurert til å regulere en fluidstrømning fra en ekstern hydraulikkfluidtilførsel inn i det indre av trykkbeholderen, - en andre trykkreduserende regulator (14) innrettet i trykkbeholderen og konfigurert til å regulere en fluidstrømning mellom den eksterne hydraulikkfluidtilførselen og en barrierefluidkrets i den undersjøiske motor- og pumpemodulen, idet utløpsstrømningen av den første trykkreduserende regulatoren (15) styrer det interne trykket i trykkbeholderen, og utløpsstrømningen fra den andre trykkreduserende regulatoren (14) som reagerer på det innvendige trykket i trykkbeholderen.

10. Trykkreguleringsenhet i henhold til krav 9, idet første trykkreduserende regulator (15) er konfigurert til å regulere det interne trykket i beholderen (36) ved å redusere trykket i tilført hydraulikkfluid som respons på trykket i det pumpede mediet på en sugeside eller på en utløpsside av pumpen via en pilotlinje (30) som strekker seg inn i trykkbeholderen (36).

11. Trykkreguleringsenhet i henhold til krav 10, idet trykkbeholderen (36) omfatter: - en strømningslinjeforbindelse som sørger for hydraulikkfluid-strømning fra en hydraulikkfluidtilførsel (10), - en strømningslinjeforbindelse som sørger for kommunikasjon av trykket i pumpet medium fra sugesiden eller fra utløpesiden av pumpen til den første trykkreduserende regulatoren (15), - en strømningslinjeforbindelse som sørger for tilførsel av barrierefluid til motoren fra den andre trykkreduserende regulatoren (14) , - en strømningslinjeforbindelse som sørger for tilførsel av smøre-fluid til pumpen fra det indre av trykkbeholderen, og - en strømningslinjeforbindelse som gir mulighet for tømming av hydraulikkfluid inn i det pumpede mediet på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen.

12. Trykkreguleringsenhet i henhold til hvilket som helst av kravene 9-11, idet trykkbeholderen (36) huser komponentene i trykkreguleringssystemet for barriere- og smørefluider i henhold til hvilket som helst av kravene 1-8.

13. Trykkreguleringsenhet i henhold til hvilket som helst av kravene 9-11, idet trykkbeholderen er konstruert med en baseplate med hydrauliske koblinger som tillater at enheten kan installeres på en monteringsbase som tillater at frakobling kan utføres av en fjernstyrt farkost og hentet tilbake til overflaten for utskifting og/eller reparasjon.