NO334891B1 - Fremgangsmåte og innretning for å estimere nedkjøling i et undersjøisk produksjonssystem - Google Patents
Fremgangsmåte og innretning for å estimere nedkjøling i et undersjøisk produksjonssystem Download PDFInfo
- Publication number
- NO334891B1 NO334891B1 NO20100893A NO20100893A NO334891B1 NO 334891 B1 NO334891 B1 NO 334891B1 NO 20100893 A NO20100893 A NO 20100893A NO 20100893 A NO20100893 A NO 20100893A NO 334891 B1 NO334891 B1 NO 334891B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- cooling
- temperature
- cfd
- data
- temperatures
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000013587 production medium Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 23
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 21
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 13
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 9
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004018 waxing Methods 0.000 description 2
- 241000191291 Abies alba Species 0.000 description 1
- 206010001497 Agitation Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
- E21B36/003—Insulating arrangements
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
- E21B47/07—Temperature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
- G01K7/427—Temperature calculation based on spatial modeling, e.g. spatial inter- or extrapolation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
- G01K3/08—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values
- G01K3/14—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values in respect of space
- G01K2003/145—Hotspot localization
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Fremgangsmåte for å estimere nedkjøling i et undersjøisk olje-og gassproduksjons-system, der systemet omfatter minst ett røropplegg eller utstyr. Fremgangsmåten omfatter følgende trinn ved nedstenging av produksjonen i systemet: - innhenting av data fra CFD-nedkjølingsanalyse-resultater for et område av temperaturer i produksjonsmedia i systemet; - innhenting av data fra en temperatursensor i systemet; og - estimering av den aktuelle kaldeste temperatur i systemet ut fra oppnådde CFD- analyseresultatene, basert på data fra nevnte temperatursensor.
Description
Fremgangsmåte og innretning for å estimera nedkjøling i et system
Oppfinnelsens område
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en innretning for å estimere nedkjøling i et undersjøisk produksjons- eller transportsystem for olje- og/eller gass. Disse systemene omfatter typisk utstyr slik som ventiltrær, konnektorer og manifolder, men annet utstyr slik som pumpe-stasjoner (boosting stations) og separatorstasjoner kan også være inkludert, i likhet med alt røropplegg som er tilknyttet produksj onssysternene.
Bakgrunn for oppfinnelsen
Beregning av fluiddynamikk (Computational Fluid Dynamics - CFD) er én av grenene innen fluidmekanikk, og bruker numeriske metoder og algoritmer til å løse og analysere problemer som involverer fluidstrømninger. Datamaskiner blir brukt til å utføre de millioner av beregninger som kreves for å simulere samvirket av væsker og gasser med overflater definert av grensebetingelser. Selv med høyhastighets superdatamaskiner kan en bare oppnå tilnærmede løsninger. Grunnlaget for nesten alle CFD-problemer er Navier-Stokes-ligningene, som definerer enhver énfase-fluidstrømning.
Et mål med CFD-analyse i denne søknaden er å bestemme isola-sjonskrav, slik at operatørens krav til nedkjøling blir oppfylt. Nedkjølingskravene blir spesifisert slik at systemet ved start fra en stabil produksjonstemperatur bør holde seg over en viss temperatur etter en gitt nedkjølingstid. Disse kravene er vanligvis svært konservative, idet den laveste forventede produksjonstemperatur velges og nedkjølingsanalyse blir utført på et gassfylt system. Følgelig skulle kravene til nedkjølingsprosessen under normal drift av de undersjøiske systemene være på den konservative siden.
Undersjøiske olje- og gassproduksjonssystemer har temperatursensorer i bruk i dag, men det foreligger flere begrensninger som kan påvirke nøyaktigheten og relevansen av data fra disse sensorene. Det kan også være informasjon gjemt i disse målingene som kunne vært analysert for å detektere svekking av isola-sjonsevnen og endringer i termiske egenskaper på grunn av voksing/begroing etc.
Temperatursensorer, for eksempel i ventiltrær, kan ikke alltid være plassert i en slik posisjon som den termiske analysen har funnet å være best egnet for en nedkjøling. Konnektorer er vanligvis ikke instrumentert, og manifolder har noen sensorer på utvalgte steder. I dag finnes det normalt sensorer innrettet på enkelte punkter i et produksjons- eller transportsystem, f.eks. fra ventiltreet til manifolden, som måler trykk og temperaturer. Temperaturen mellom disse punktene blir imidlertid aldri målt eller estimert.
Online modelleringssystemer slik som EDPM-systemet (eField Dynamisk Produksjon Management System) fra SPT Group kan prediktere nedkjølingsutvikling, men bare på et grovt nivå, typisk i en skala på hundrevis av meter. Kedkjølingsfrendrift på et mer detaljert nivå er ikke tilgjengelig i dag.
Etter noen tid kan isolasjonen være degradert eller skadd slik at termisk isolasjonsevne er redusert, og dette kan passere uten å bli oppdaget.
Dokument "COORBOT, A et al.: Dalia Field - System Design and Flow Assurance for Dalia Operations. Offshore Technology Conference, 30 April-3 May 2007, Houston, Texas, OTC 18540", beskriver systemkonstruksjon og strømmingssikring for det undersjøiske produksjonsnettverket Dalia utenfor kysten av Angola. Dokumentet behandler konstruksjonstemaer for å sikre stabil drift av nettverket. Blant konstruksjonstemaene er termisk konstruksjon, med vekt på isolering og hvordan man beregner nødvendig tykkelse på isolasjonen, samt vurdering av ytelsen. For å bestemme isolasjonstykkelsen under konstruksjonsarbeidet nytter man CFD og andre simulerings-verktøy. Dokumentet beskriver altså bare betraktninger over et produksjonsnettverk under konstruksjonsfasen og ikke under produksjonsfasen, og spesielt ikke etter nedstenging.
Sammenfatning av oppfinnelsen
Et mål med foreliggende oppfinnelse er å rette på manglene ved gjeldende tekniske fremgangsmåter og systemer og å fremskaffe en fremgangsmåte og innretning for estimering av en nedkjøl-ingssekvens på en pålitelig og forutsigbar måte for å unngå at en når kritiske temperaturer.
Dette målet blir oppnådd ved en fremgangsmåte i henhold til trekkene i det uavhengige kravet 1. Foretrukne utførelser fremgår av de avhengige kravene 2 til 6.
I henhold til et hovedaspekt ved oppfinnelsen er denkarakterisert veden fremgangsmåte for estimering av nedkjøling i et undersjøisk olje- og/eller gassproduksjons- eller transportsystem, der systemet omfatter minst ett utstyr eller røropp-legg, idet fremgangsmåten omfatter følgende trinn ved nedstenging av produksjonen i systemet: - innhenting av data fra CFD-nedkjølingsanalyse-resultater for et område av temperaturer i produksjonsmedia i systemet, idet CFD-nedkjølingsanalyser er utført på systemet for å få detalj-kjennskap til sammenhengen mellom temperatur ved sensoren og alle andre punkter av interesse til enhver tid under stabil drift og under nedkjøling;
- innhenting av data fra en temperatursensor i systemet; og
- estimering av den aktuelle laveste temperaturen i systemet ut fra CFD-analyseresultatene, basert på data fra nevnte temperatursensor.
I henhold til et aspekt ved oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten i tillegg følgende trinn: - beregning av tidspunktet da et kaldeste punkt i systemet vil nå en kritisk temperatur.
I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten i tillegg følgende trinn: - lagring av målte temperaturer med bestemte tidsintervaller under nedkjølingssekvenser for å innhente data om historisk nedkjølingsutvikling.
I henhold til enda et annet aspekt ved oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten i tillegg følgende trinn: - under en nedkjølingssekvens å sammenligne aktuelle temperaturer med lagrede temperaturer for å overvåke enhver forskjell mellom foregående og aktuell nedkjølingssekvens, med den hensikt å kunne detektere degradering av isolasjonsegenskaper i systemet.
I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen gjør fremgangsmåten i tillegg bruk av de innhentede historiske data til å beregne ny nedkjølingsfremdrift for bruk i fremtidige nedkjøl-ingssekvens-situasjoner.
I henhold til enda et annet aspekt ved oppfinnelsen vil fremgangsmåten i tillegg innhente data om fluidegenskaper, fluid-strømning, fluidtemperatur og -trykk i systemet.
Målet med foreliggende oppfinnelse blir også oppnådd ved hjelp av en innretning i henhold til kravene 7 til 12, og et dataprogramprodukt eller dataprogram i henhold kravene 13 og 14 som er i stand til å utføre fremgangsmåten i oppfinnelsen, såvel som et datamaskinlesbart medium i henhold til krav 15.
Det foreligger et antall fordeler med foreliggende oppfinnelse.
Med foreliggende oppfinnelse blir detaljert kjennskap til CFD og utstyr/røropplegg nyttet til å estimere temperatur og ned-kjøling mellom målepunkter i systemet.
Oppfinnelsen kan korrelere den modellerte temperaturutviklingen med den målte temperaturutviklingen, slik at konstruksjonsavvik på grunn av eksempelvis degradering eller skader på isolasjonen i system kan bli detektert.
Oppfinnelsen kan i tillegg virke som rådgiver (adviser) med
hensyn til inhibitordosering eller hvor lenge systemet kan være nedstengt uten at operatøren trenger å foreta seg noe (no-touch time). Derved kan den forutsi no-touch time basert på gjeldende temperatur, noe som vil kunne variere på grunn av f.eks. hvor
lenge olje/gass-systemet har produsert siden siste nedstenging (up-time), gassløftrater, fasedistribusjon, brønnendringer, innfasing av nye produksjonsbrønner og/eller skade på eller degradering av systemet.
Disse og andre aspekter samt ytterligere fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den følgende detaljerte beskrivelsen
Kort beskrivelse av tegningsfigurene
Med henvisning til de vedlagte tegningsfigurene følger nedenfor en detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen, gjengitt som eksempler. Tegningsfigurene viser følgende: Figur 1 er en skjematisk skisse av et system der foreliggende oppfinnelse kan være utført eller implementert. Figur 2 er et flytskjema som viser ulike trinn som foreliggende oppfinnelse kan utføre.
Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen Foreliggende oppfinnelse beskriver en termisk rådgiver eller nedkjølingrådgiver (adviser), realisert ved en fremgangsmåte og en innretning for å bestemme nedkjøling av et røropplegg og/eller et utstyr i et undersjøisk system. Fremgangsmåten kan være tilgjengelig i form av et program som kan kjøres på en industriell datamaskin 10, figur 1, såvel som på en vanlig PC. I alle fall må datamaskinen være utstyrt med en prosessor som er i stand til å kjøre programmet, datalagringsmiddel 12 for å lagre programmet og data fra programkjøringen samt data og informasjon som gjelder systemet som blir overvåket. Datamaskinen er også forsynt med I/O-middel 14 for å kunne motta og sende data. Videre kan datamaskinen være innrettet med et menneske/maskin-grensesnitt som omfatter middel for bruker-grensesnitt, slik som et tastatur 16, en touchpad eller lignende, samt en skjerm 18 for å kommunisere med brukeren.
For å overvåke et bestemt sted i et system 20, slik som i et juletre, finnes det der en temperatursensor 22. Data fra sensoren blir kontinuerlig eller til visse tider sendt til den termiske rådgiveren i datamaskinen via passende kommunikasjons-middel, og lagret i et minne 12. Den termiske rådgiveren kunne også ha tilgang til og arbeide i samband med et online-modell-eringssystem 24 slik som et EDPM-system (eField Dynamic Production Management System), slik det vil bli beskrevet nedenfor.
Av ulike årsaker er temperatursensoren 22 ikke nødvendigvis plassert på det punktet som blir avkjølt raskest, men det er alltid det kaldeste punktet som er av interesse. I olje- og gassproduksjon er det viktig å unngå hydrater og også andre effekter, og disse hydratene blir dannet når en viss temperatur og et visst trykk blir nådd. Fordi det er viktig å kjenne trykket for å forutse når det blir dannet hydrater eller når andre uønskede effekter oppstår, kan systemet 20 også bruke data som er målt av en trykksensor 26.
For å ha fullstendig kjennskap til systemet blir det utført CFD-simuleringer av systemet såvel som av enkeltkomponenter, utstyr og røropplegg, for å estimere det kaldeste punktet eller punktene i forhold til temperaturer ved sensoren. Som et resultat av CFD-simuleringene får man detalj kjennskap til sammenhengen mellom temperatur ved sensoren og alle andre punkter av interesse til enhver tid under stabil drift og under nedkjøling. Resultatene av disse CFD-simuleringene blir også lagret i minnemiddel eller database 12 som brukes av den termiske rådgiveren.
Denne kunnskapen om forholdet blir nyttet av den termiske rådgiveren til å estimere temperaturen i hvilket som helst punkt av interesse under nedkjølingen, utledet fra temperaturen ved sensoren, og spesielt i det kaldeste punktet i systemet. Dette kan gjøres både for den aktuelle temperaturen og for en prediktert temperatur. Dette blir utført i trinnene 100, 102 og 104 på figur 2.
Når produksjonen blir nedstengt, og strømningen i systemet derfor stopper, blir det sendt et signal fra et styresystem til den termiske rådgiveren, eller nedkjølings-rådgiveren. Den termiske rådgiveren vil så begynne å beregne nedkjølings-sekvensen. Kurven for temperaturutviklingen på det punktet der temperatursensoren er, er blitt utledet fra erfaring under tidligere nedkjølingssituasjoner, eller dersom ingen experi-mentelle data eksisterer, fra CFD-analysene som er utført under konstruksjonen av systemet. For prediktering av temperatur på dette sensorpunktet er CFD-resultater ikke påkrevd. Dersom den virkelige nedkjølingsutviklingen er svært forskjellig fra det som er estimert, er det mulig at isolasjonen av systemet kan være skadet. Den termiske rådgiveren vil følgelig også fortelle operatøren om tilstanden for isolasjonen i systemet.
Analyseresultatene for CFD-nedkjøling er påkrevd for beregning av det kaldeste punktet i systemet. Ved å bruke CFD-analyseresultatene og temperaturen i sensorpunktet, kan en alltid estimere temperaturen i det kaldeste punktet og hvor dette befinner seg. Det kaldeste punktet er ikke alltid på samme sted under nedkjølingen, men dette har ingen spesiell betydning. Det som er viktig for operatøren er å kjenne den laveste temperaturen i systemet, uansett den nøyaktige posisjonen.
Temperaturkurven ved nedkjøling for det punktet der temperatursensoren befinner seg, er en funksjon av tiden. Temperaturen i det kaldeste punktet kan så, for eksempel, bli estimert for hvert minutt over de neste 12 timene og gi operatøren kurven for temperaturutviklingen for det kaldeste punktet til enhver tid. Ut fra dette kan tiden det tar for ett sted i systemet å nå temperaturen der det dannes hydrater, også bli oppgitt til operatøren.
Den termiske rådgiveren vil altså overvåke endringen i temperatur som er angitt av sensoren og kan beregne en estimering for på hvilket tidspunkt temperaturen vil nå en kritisk verdi i det kaldeste punktet {trinn 106 på figur 2). Alle målingene under nedkjølingssekvensen kan bli lagret som historiske data i f.eks. minnelagringsmiddelet 12 og kan bli brukt senere (trinn 108 på figur 2).
Den termiske rådgiveren kan ha et antall funksjoner:
- den vil sørge for en kontinuerlig prediktering (look-ahead) av kaldpunkt-temperaturen i systemet som blir modellert, - den kan reagere på endringer i de opprinnelig antatte data, slik som - endringer i brønnhodetemperatur (Flowing Wellhead Temperature
- FWHT),
- endringer i fluidegenskåpene, slik som gassinnhold, vannkutt, salinitet osv. på grunn av brønnendringer eller innfasing av nye produksjonsbrønner, som gir ulike startpunkter for ned-kjølingen, ulike likevektsegenskaper for hydrat osv. - virke som et analytisk verktøy for å detektere endringer i prediktert nedkjølingsfremdrift som er et resultat av degradering eller metning av isolasjonen, skader på overflatelaget, groing på overflatelaget, voksing/avleiring, endringer i gass/ olje-forholdet og/eller vannkutt, endring i isolasjonsegenskaper på grunn av aldring og/eller skader, etc. - nye brønner kan ha vært tilført systemet og kan ha termo-fysiske egenskaper som er betydelig forskjellige fra det som ble antatt i utgangspunktet for konstruksjonen, slik at systemet avviker betydelig fra de som opprinnelig ble lagt til grunn for nedkjølingskriterier i konstruksjonen. Et nytt ned-kjølingskriterium kan bli beregnet basert på denne endringen, og det kan bli gitt råd om f.eks. injisering av monoetylen-glykol (MEG).
For å være i stand til å detektere endringer i isolasjonsegenskaper og dermed deres termiske motstand, gjør den termiske rådgiveren bruk av de lagrede historiske dataene som hentes fra minnet. De historiske dataene kan gi estimerte verdier som er proporsjonale med graden av isolasjon. Konstruksjonsdataene leverer én slik verdi, og etter hver nedkjølingssekvens blir en ny verdi generert. Selve verdien er for så vidt ikke viktig, men driften i verdier kan indikere en endring i de termiske egenskapene (trinn 110 på figur 2). Denne informasjonen kan bli nyttet av den termiske rådgiveren til å modifisere nedkjølings-estimeringen, men kan også gis til operatøren av den termiske rådgiveren for passende tiltak.
Programvaren til den termiske rådgiveren fremskaffer estimater av temperatur ved hjelp av grunnleggende termiske forhold, enten indirekte ved prosessering av ulike CFD-scenarier analysert ved design eller direkte ved analyse av inndata og korrelering med ligningene, slik det blir nærmere beskrevet nedenfor ved hjelp av et eksempel.
En del av programvaren til den termiske rådgiveren vil overvåke temperaturutviklingen over et stort omfang av utstyr, slik som en manifoldstruktur, for å detektere enhver endring i termiske egenskaper i denne strukturen.
Man starter med ligningen for éndimensional varmeledning:
pVCvdT/dt=Si Ui Ai (Ti - T)
der
Si Ui Ai<=>1/ (RcONTENT+ R STEEL + RlNSUL+ RoUT)
Den termiske motstanden ved varmeledning ved konveksjon fra internt fluid til rør (Rcontent)/og også fra utvendig rør/ isolasjon (R0ot) til omgivelsene, er gitt ved
R = l/(hA)
der
h = konveksjons-varmeledningskoeffisient (hineller hout)
A = flateareal som fluidet eller gassen er i kontakt med Termisk motstand mot varmeledning gjennom et medium er gitt ved
RM= ln [(Ro/Ri)/2<*>n<*>KM<*>L]
der
Rm = Rsteeleller Rinsol• motstand i jern eller isolasjon
KM = Ksteel eller Kjnsul= termisk konduktivitet i jern og isolasjon
Ro - utvendig radius for sylinder i aktuelt medium (jern eller isolasjon)
Ri = innvendig radius for sylinder i aktuelt medium (jern eller isolasjon)
L = lengden på sylinderen
Den målte temperaturutviklingen blir sammenlignet med den beregnede temperaturutviklingen som kan bli bestemt ut fra den generelle energibalanseligningen gitt nedenfor:
der
p: tetthet av fluid eller faststoff
Cv: varmekapasitet ved konstant volum
Cp: varmekapasitet ved konstant trykk
T: temperatur
Tref: referansetemperatur for termodynamisk beregning A: flateareal
Z: radiell tykkelse
Ueff: total varmeledningskoeffisient
indekser:
fluid, f: fluid-egenskap
ref: referansetemperatur for termodynamisk beregning in: innervegg-egenskap (areal)
layer: egenskap for distinkt materiallager
solids: faststoff-egenskaper
env: miljø/omgivelsestilstand
For å løse denne ligningen vil altså programvaren for den termiske rådgiveren bli forsynt med fluidegenskåpene, fluid-strømning, fluidtemperatur og -trykk. I det tilfellet der den termiske rådgiveren arbeider i samband med online-modellerings-systernet 24 slik som EDPM-systemet {eField Dynamic Production Management System), vil alle disse data være tilgjengelig via grensesnittet til EDPM-systemet. Dersom den termiske rådgiveren er en selvstendig (standalone) applikasjon, må denne arbeide med en kombinasjon av parametre som systemgeometri (diametre, elevasjon, bøyinger osv), materialegenskaper og omgivelses-betingelser samt dataavlesninger fra strømningsmålere, trykk-sensorer 26 og temperatursensorer 22.
Den termiske rådgiver vil også kunne bli vellykket integrert med andre programvarepakker som utfører strømningsberegninger. Når energibalanseligningen er løst og de andre faktorene som inngår i ligningen er kjent, kan en utlede en justert varmeledningskoeffisient eller U-verdi (i W/mzK) .
Følgende eksempel illustrerer hvordan den termiske rådgiveren vil beregne under én nedkjøling: For dette eksempelet antas det at CFD-resultater for normale produksjonsbetingelser ved 80 °C, og så at CFD-resultater for 70, 60, 50, 40, 30, 20 °C er tilgjengelige. Resultater for lavere temperaturer er ikke av interesse i dette tilfellet. Temperaturene som CFD-resultatene er definert for, er gyldige for ett bestemt punkt i det analyserte området i systemet, der en temperatursensor er plassert. CFD-resultatene kan være 2D-bilder som vist på figur 1, men vil oftest være 3D-gjengivelser av CFD-resultatene.
På et gitt tidspunkt er temperaturen i sensorpunktet lik 67 °C, og temperaturen i kaldeste punkt i systemet på dette tidspunktet skal finnes. Rådgiveren må så interpolere mellom CFD- resultatene for 60 og 70 °C for å opprette et "kart" for 67 °C. Systemet bruker så de interpolerte resultatene til å estimere temperaturen i det kaldeste punktet (og kan også angi stedet) når temperaturen i sensorpunktet er 67 °C.
Alle tall i dette eksempelet er oppdiktet for illustrasjons-formål. Tall vil også variere med de ulike systemene som blir analysert.
Foreliggende oppfinnelse kan være implementert som programvare, maskinvare eller en kombinasjon av dette. Et dataprogramprodukt eller et dataprogram som implementerer fremgangsmåten eller en del av denne, omfatter programvare eller et dataprogram som kjører på en generell datamaskin eller en spesielt tilpasset datamaskin, prosessor eller mikroprosessor. Programvaren in-kluderer elementer av dataprogramkode eller deler av programvare kode som gjør at datamaskinen kan utføre fremgangsmåten. Programmet kan være lagret helt eller delvis på eller i en eller flere passende datamaskinlesbare medier eller datalagringsmiddel slik som en magnetisk plate, CD-ROM eller DVD-plate, harddisk, magneto-optisk datalagringsmiddel, i RAM eller flyktig minne, i ROM eller flashminne, som fastvarekode (firmware) eller på en dataserver. Et slikt dataprogramprodukt eller dataprogram kan også bli levert via et nettverk, slik som Internett.
Det presiseres at utførelsene som er beskrevet ovenfor og illu-strert i tegningsfigurene er å betrakte som ikke-begrensende eksempler på foreliggende oppfinnelse, og at utførelsene kan bli modifisert på mange måter uten å avvike fra det som omfattes av de vedlagte patentkravene.
Claims (15)
1. Fremgangsmåte for å estimere nedkjøling i et undersjøisk olje- og/eller gassproduksjonssystem, der systemet omfatter minst ett utstyr eller røropplegg, idet fremgangsmåten omfatter følgende trinn ved nedstenging av produksjonen i systemet: - innhenting av data fra CFD-nedkjølingsanalyse-resultater for et område av temperaturer i produksjonsmedia i systemet (100), idet CFD-nedkjølingsanalyser er utført på systemet for å få detalj kjennskap til sammenhengen mellom temperatur ved sensoren og alle andre punkter av interesse til enhver tid under stabil drift og under nedkjøling; - innhenting av data fra en temperatursensor (104) i systemet (102);karakterisert ved- estimering av aktuell laveste temperatur i systemet ut fra CFD-analyseresultatene, basert på data fra nevnte temperatursensor (104).
2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, idet den i tillegg omfatter følgende trinn: - beregning av tidspunktet da et kaldeste punkt i systemet vil nå en kritisk temperatur (106).
3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, idet den i tillegg omfatter følgende trinn: - lagring av målte temperaturer ved bestemte tidsintervaller under nedkjølingssekvenser for å innhente data om historisk nedkjølingsutvikling (108).
4. Fremgangsmåte i henhold til krav 3, idet den i tillegg omfatter følgende trinn: - under en nedkjølingssekvens, sammenligning av aktuelle temperaturer med lagrede temperaturer for overvåking av enhver forskjell mellom foregående og gjeldende nedkjølingssekvens (110), for å detektere degradering av isolasjonsegenskaper i systemet.
5. Fremgangsmåte i henhold til krav 3, idet den i tillegg omfatter følgende trinn: - bruk av de innhentede historiske data til å beregne ny nedkjølingsutvikling for bruk i fremtidige nedkjølingssekvens-situasjoner.
6. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av foregående krav, idet den i tillegg omfatter følgende trinn: - innhenting av data om fluidegenskaper, fluidstrømning, fluidtemperatur og -trykk i systemet.
7. Innretning for estimering av nedkjøling i et undersjøisk olje- og/eller gassproduksjonssystem, idet systemet omfatter minst ett utstyr eller røropplegg, som ved nedstenging av produksjonen i systemet omfatter følgende: - middel for innhenting av data fra CFD-nedkjølingsanalyse-resultater for et område av temperaturer i produksjonsmedia i systemet, idet CFD-nedkjølingsanalyser er utført på systemet for å få detalj kjennskap til sammenhengen mellom temperatur ved sensoren og alle andre punkter av interesse til enhver tid under stabil drift og under nedkjøling; - middel for innhenting av data fra en temperatursensor i systemet;karakterisert ved- middel for estimering av den aktuelle laveste temperaturen i systemet ut fra CFD-analyseresultatene som er oppnådd basert på kontinuerlige data fra nevnte temperatursensor.
8. Innretning i henhold til krav 6, idet den i tillegg omfatter middel for beregning av det tidspunktet da det kaldeste punkt i systemet vil nå en kritisk temperatur.
9. Innretning i henhold til krav 6, idet den i tillegg omfatter middel for å lagre målte temperaturer med bestemte tidsintervaller under nedkjølingssekvensene, for å kunne innhente historisk nedkjølingsutvikling.
10. Innretning i henhold til krav 8, idet den i tillegg omfatter middel for under en nedkjølingssekvens å sammenligne virkelige temperaturer med lagrede temperaturer for å overvåke enhver forskjell mellom foregående og gjeldende nedkjølings-sekvens, for å kunne detektere degradering av isolasjonsegenskaper i systemet.
11. Innretning i henhold til krav 3, idet den i tillegg omfatter middel for å bruke de innhentede historiske data til å beregne ny nedkjølingsutvikling for bruk i fremtidige nedkjølingssekvens-situasjoner.
12. Innretning i henhold til hvilket som helst av foregående krav 6-9, idet den i tillegg omfatter middel for å innhente data om fluidegenskaper, fluidstrømning, fluidtemperatur og -trykk i systemet.
13. Datamaskinprogramprodukt som omfatter datamaskinkodemiddel og/eller programkodeelementer som gjør at en prosessor kan utføre trinnene i henhold til krav 1.
14. Datamaskinprogramprodukt i henhold til krav 13 levert via et nettverk slik som Internett.
15. Datamaskin-lesbart medium som inneholder en dataprogramprodukt i henhold til krav 13.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20100893A NO334891B1 (no) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | Fremgangsmåte og innretning for å estimere nedkjøling i et undersjøisk produksjonssystem |
AU2011268627A AU2011268627A1 (en) | 2010-06-21 | 2011-06-17 | Method and device for estimating cool down in a system |
PCT/IB2011/001379 WO2011161513A1 (en) | 2010-06-21 | 2011-06-17 | Method and device for estimating cool down in a system |
BR112012032938A BR112012032938A2 (pt) | 2010-06-21 | 2011-06-17 | método e dispositivo para estimativa de arrefecimento em um sistema |
GB1220576.1A GB2494316A (en) | 2010-06-21 | 2011-06-17 | Method and device for estimating cool down in a system |
US13/724,463 US20130116962A1 (en) | 2010-06-21 | 2012-12-21 | Method and device for estimating cool down in a system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20100893A NO334891B1 (no) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | Fremgangsmåte og innretning for å estimere nedkjøling i et undersjøisk produksjonssystem |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20100893A1 NO20100893A1 (no) | 2011-12-22 |
NO334891B1 true NO334891B1 (no) | 2014-06-30 |
Family
ID=45370905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20100893A NO334891B1 (no) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | Fremgangsmåte og innretning for å estimere nedkjøling i et undersjøisk produksjonssystem |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130116962A1 (no) |
AU (1) | AU2011268627A1 (no) |
BR (1) | BR112012032938A2 (no) |
GB (1) | GB2494316A (no) |
NO (1) | NO334891B1 (no) |
WO (1) | WO2011161513A1 (no) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102829331A (zh) * | 2012-08-09 | 2012-12-19 | 北京中盈安信技术服务有限公司 | 一种油气管道高效安全维护管理的方法 |
CN103729505B (zh) * | 2013-12-23 | 2017-01-18 | 苏州纽威阀门股份有限公司 | 一种基于cfd的阀门当量长度计算方法 |
US9828847B2 (en) * | 2014-06-10 | 2017-11-28 | Mhwirth As | Method for predicting hydrate formation |
US10012059B2 (en) | 2014-08-21 | 2018-07-03 | Exxonmobil Upstream Research Company | Gas lift optimization employing data obtained from surface mounted sensors |
WO2016041581A1 (en) | 2014-09-16 | 2016-03-24 | Huawei Technologies Co., Ltd | Method, device and system for cooling |
US9938799B2 (en) * | 2015-09-03 | 2018-04-10 | Fmc Technologies, Inc. | High temperature insulation system and method |
US11249193B2 (en) | 2017-05-04 | 2022-02-15 | 3D at Depth, Inc. | Systems and methods for monitoring underwater structures |
AU2018300057B2 (en) | 2017-07-10 | 2024-07-18 | 3D at Depth, Inc. | Underwater optical metrology system |
CN108197386B (zh) * | 2017-12-31 | 2021-10-08 | 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 | 基于cfd仿真的歧管净化器结构优化方法 |
US11209321B2 (en) | 2018-01-30 | 2021-12-28 | Onesubsea Ip Uk Limited | Methodology and system for determining temperature of subsea infrastructure |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2737279B1 (fr) * | 1995-07-27 | 1997-09-19 | Inst Francais Du Petrole | Systeme et procede pour transporter un fluide susceptible de former des hydrates |
DE10236457A1 (de) * | 2002-08-08 | 2004-02-19 | Delphi Technologies, Inc., Troy | Verfahren und Vorrichtung zur Temperierung von Luft in wenigstens zwei Bereichen eines Raums |
US7338202B1 (en) * | 2003-07-01 | 2008-03-04 | Research Foundation Of The University Of Central Florida | Ultra-high temperature micro-electro-mechanical systems (MEMS)-based sensors |
US20050209813A1 (en) * | 2004-03-16 | 2005-09-22 | Johnson Controls Technology Company | Temperature sensing device |
US20050283276A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-22 | Prescott Clifford N | Real time subsea monitoring and control system for pipelines |
US7620613B1 (en) * | 2006-07-28 | 2009-11-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Thermal management of data centers |
US8972067B2 (en) * | 2011-05-11 | 2015-03-03 | General Electric Company | System and method for optimizing plant operations |
-
2010
- 2010-06-21 NO NO20100893A patent/NO334891B1/no not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-06-17 AU AU2011268627A patent/AU2011268627A1/en not_active Abandoned
- 2011-06-17 WO PCT/IB2011/001379 patent/WO2011161513A1/en active Application Filing
- 2011-06-17 GB GB1220576.1A patent/GB2494316A/en not_active Withdrawn
- 2011-06-17 BR BR112012032938A patent/BR112012032938A2/pt not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-12-21 US US13/724,463 patent/US20130116962A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011161513A1 (en) | 2011-12-29 |
GB2494316A (en) | 2013-03-06 |
GB201220576D0 (en) | 2013-01-02 |
NO20100893A1 (no) | 2011-12-22 |
BR112012032938A2 (pt) | 2016-11-22 |
AU2011268627A1 (en) | 2012-12-20 |
US20130116962A1 (en) | 2013-05-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO334891B1 (no) | Fremgangsmåte og innretning for å estimere nedkjøling i et undersjøisk produksjonssystem | |
NO20093580A1 (no) | Fremgangsmate og system for a bestemme erosjon i et olje-/gass produksjonssystem | |
EP3058328B1 (en) | System and method for a benchmark pressure test | |
Helgaker et al. | Validation of 1D flow model for high pressure offshore natural gas pipelines | |
US8756038B2 (en) | Method, system and apparatus for modeling production system network uncertainty | |
Li et al. | Quantitative risk assessment of submarine pipeline instability | |
CA3048782C (en) | Shale oil in-situ lightening development method, apparatus and system | |
EP3058327B1 (en) | System and method for a benchmark pressure test | |
NO340159B1 (no) | Fremgangsmåter, system og datamaskinlesbare medier for sann tids olje- og gassfeltproduksjonsoptimalisring ved å bruke proksysimulator | |
US9518461B2 (en) | System and method for a pressure test | |
CA2730569A1 (en) | Estimating worst case corrosion in a pipeline | |
BR112021003369A2 (pt) | método para identificar a fonte de transiente de pressão em uma rede de água | |
Kaewpradap et al. | Top of the line corrosion-Comparison of model predictions with field data | |
Herath et al. | Risk-based winterization to prevent hydrate formation in northern harsh environment | |
Zhao et al. | Application of internal corrosion direct assessment in CO2 slug flow submarine pipelines | |
Carr | Riser and pipeline corrosion risk assessment | |
Hosseinipour et al. | Calculations of wax appearance temperature directly from hydrocarbon compositions of crude oil | |
Ganugapenta et al. | Offshore Gas Field Hydrate Management Practical Issues, Solutions and Application of Big Data | |
Parthasarathy et al. | Bridging the Gap Between Design World and Online, Real-Time, Dynamic Simulation World | |
Mohn | Numerical Approximation of Temperature Distribution in Deep Water wells | |
Leira et al. | Reliability of corroded pipelines accounting for system effects | |
WO2024196416A1 (en) | Systems and methods for measuring hydrate deposition within a pipeline | |
Hauguel et al. | Water accumulation assessment in wet gas pipelines | |
Abrofarakh | Assessing the Influence of Non-Hydrocarbon Impurities on Natural Gas Pipeline in Dense and Supercritical Phases | |
KR20160091097A (ko) | 보일러 증기 물성치 분석 장치 및 분석 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |