NO344468B1

NO344468B1 - Modul for forbindelsesenhet til undervannsregulering

Info

Publication number: NO344468B1
Application number: NO20101756A
Authority: NO
Inventors: Alfred Moore Williams
Original assignee: Dril Quip Inc
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2019-12-30
Also published as: GB201021417D0; SG172570A1; GB2476387B; US20110139459A1; US8235121B2; NO20101756A1; GB2476387A

Description

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt undervanns brønnsystemer, så som undervanns trær og reguleringsmoduler og mer spesielt undervanns forbindelsesenheter.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Forbindelsesenheter kan brukes i undervannsapplikasjoner for å kople et produksjonsutløp av et juletre til en annen undervannskomponent, så som en manifold, en viss avstand borte, så som fra omtrent 50 meter til omtrent flere kilometer. Konvensjonelle forbindelsesenheter bruker typisk horisontale tilkoplinger, dvs. koplinger og motsvarende muffer blir konstruert for å passe sammen horisontalt. Noen nyere konstruksjoner benytter vertikale tilkoplinger, slik som fremlagt i US 7318479.

Konvensjonelt er det slik at forbindelsesenheter knapt nok danner en bru over et gap over en avstand mellom undervannssluttanordninger, uten å yte noen ekstra funksjon. Stadig blir forbindelsesenhetene benyttet i forbindelse med en undervanns reguleringsmodul som er i stand til å utføre de ønskede funksjonene. Undervanns reguleringsmodulen kan innbefatte elektronikk, hydrauliske ventiler, undervanns elektronikkmoduler og/eller overvåkingsanordninger. Undervanns reguleringsmodulen blir generelt sendt ut for å utføre de ønskede funksjonene, selv om noen funksjoner tilgjengelig i undervanns reguleringsmodulen ikke er nødvendig. Anvendelsen av en undervanns reguleringsmodul og en forbindelsesenhet fører til unødvendig kompleksitet i noen tilfeller. I tillegg kan opphenting av den tunge undervanns reguleringsmodulen være vanskelig i mange tilfeller.

Ved å kombinere undervanns reguleringsmodulen og forbindelsesenheten dannes det en ny egenskap som tilveiebringer funksjonaliteten og koplingen av de to sluttanordningene.

Oppsummering

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører generelt undervanns brønnsystemer, så som undervanns trær og reguleringsmoduler og mer spesielt undervannsforbindelsesenheter.

En utførelsesform av den foreliggende beskrivelsen tilveiebringer en forbindelsesenhet som omfatter en oppstrømskopling konfigurert for å kommunisere med en navlestreng, en nedstrømskopling konfigurert for å kommunisere med en sluttanordning, en kanal som har en første ende festet til oppstrømskoplingen og en andre ende festet til nedstrømskoplingen, flere ventiler, og en programmerbar prosessor.

Særtrekkene og fordelene med den foreliggende oppfinnelsen vil lett fremgå for fagfolk. Mens fagfolk vil kunne gjøre en rekke endringer, vil slike endringer være innenfor oppfinnelsens ramme, som er definert i krav 1.

Kort beskrivelse av tegningene

En fullstendig forståelse av den foreliggende beskrivelsen og fordelene derav kan tilegnes ved å henvise til den følgende beskrivelsen sammen med de vedlagte tegningene, hvori:

Figur 1 illustrerer en sidebetraktning av en forbindelsesenhet i samsvar med forskjellige forbilledlige utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen.

Figur 2 illustrerer et tverrsnitt av en oppstrømskopling for en forbindelsesenhet i samsvar med forskjellige forbilledlige utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen.

Figur 3 illustrerer et tverrsnitt av en nedstrømskopling for en forbindelsesenhet i samsvar med forskjellige forbilledlige utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen.

Mens den foreliggende oppfinnelsen kan gjøres til gjenstand for forskjellige modifikasjoner og alternative former, er enkelte utførelsesformer blitt vist som eksempler i tegningene og her beskrevet i detalj. Det skal imidlertid forstås at beskrivelsen her av særskilte utførelsesformer ikke er ment å begrense oppfinnelsen til de særs kilte formene som er vist, men på den annen side er den foreliggende oppfinnelsen ment å dekke alle modifikasjoner, ekvivalenter og/eller alternativer som faller innenfor rammen resp. omfanget av den foreliggende oppfinnelsen, slik den er definert ved de vedføyde krav.

Detaljert beskrivelse

Illustrerende utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen er beskrevet i detalj nedenfor. Av klarhetsinteresser er ikke alle enkeltheter ved en virkelig implementering beskrevet i denne beskrivelsen. Det erkjennes naturligvis at ved utvikling av en hvilken som helst slik virkelig utførelsesform, må forskjellige implementeringsspesifikke beslutninger foretas for å oppnå utviklerens spesifikke mål, så som samsvar med systemrelaterte og forretningsrelaterte begrensninger, som vil variere fra en implementering til en annen. Videre vil det forstås at en slik utviklingsanstrengelse kan være kompleks og tidkrevende, men ville ikke desto mindre være et rutineforetagende for de med alminnelig fagkunnskap og fordel av denne beskrivelsen.

Detaljene om de illustrerende utførelsesformene av den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til tegningene. Nå med henvisning til figur 1, er en forbindelsesenhet 10 ifølge forskjellige illustrerende utførelsesformer vist. Forbindelsesenhet 10 kan ha en oppstrømskopling 12, en nedstrømskopling 16, og en kanal 20 derimellom, sammen med en programmerbar prosessor 28 (vist i figur 2) og ventiler 26 (vist i figur 3). Kanal 20 kan ha en oppstrømsende 22 og en nedstrømsende 24 og kan verre festet til oppstrømskopling 12 ved oppstrømsende 22 og til nedstrømskopling 16 ved nedstrømsende 24 via Fjerndriftet Fartøy (”ROV”) eller dykkeaktiverte mekaniske koplinger som kan innbefatte hydrauliske og elektriske koplinger. Kanal 20 kan ha et hvilket som helst antall konfigurasjoner som er nyttige for undervannsoperasjoner. For eksempel kan kanal 20 ha flere fluidog/eller elektriske kanaler for tilkopling til motsvarende kanaler av en sluttanordning 18 og/eller slamlinjesammenstilling for navlestrengterminering 30, som ved stikking inn i hverandre. Kanal 20 kan innbefatte en hydraulisk og elektrisk bunt, eller kanal 20 kan være et virkelig rørelement som omslutter en samling av mindre kanaler og elektriske kabler. I noen utførelsesformer kan kanal 20 innbefatte stålrør, slangelinjer, elektrisk kabling, kompensasjonsledning, høytrykks hydrauliske ledninger, lavtrykks hydrauliske ledninger, kjemikalieledninger og/eller fiberoptiske ledninger. I andre utførelsesformer kan kanal 20 være et superdupleks rør, tilgjengelig Sandvik i Sverige. Variasjoner av kanal 20 for å innbefatte et antall forskjellige nyttige for forbindelsesenhetsapplikasjoner ville være innlysende for de med alminnelig fagkunnskap. Ender 22 og 24 for kanal 20 og/eller koplinger 12 og 16 kan manipuleres av en eller flere Fjerndriftede Fartøyer (”ROV’er”), armer eller andre deler for manipulering i et undervannsmiljø.

Oppstrømskopling 12 kan konfigureres til å kommunisere med navlestreng 14, for å tillate hydrauliske forsyninger, elektrisk kraft og/eller kommunikasjonssignaler (enten elektrisk eller fiberbasert) som skal sendes til oppstrømskopling 12. Oppstrømskopling 12 kan innbefatte en eller flere av elektrisk kopling 42 og hydraulisk kopling 44, som vist i figur 3. Elektrisk kopling 42 og hydraulisk kopling 44 kan tilveiebringe grenseflater for hydrauliske forsyninger, elektrisk kraft og/eller kommunikasjonssignaler. I noen utførelsesformer kan slamlinjesammenstilling for navlestrengterminering 30 tilveiebringe en grenseflate mellom navlestreng 14 og oppstrømskopling 12. Som illustrert i figur 1 kan slamlinjesammenstilling for navlestrengterminering 30 ha flere motsvarende muffer 32, som tillater at flere forbindelsesenheter kommuniserer med navlestreng 14. Alternativt kan slamlinjesammenstilling for navlestrengterminering 30 ha en enkelt motsvarende muffe eller kan erstattes av et hvilket som helst antall grenseflater mellom navlestreng 14 og oppstrømskopling 12, så lenge oppstrømskopling 12 har evnen til å kommunisere med navlestreng 14. I noen utførelsesformer kan forbindelsesenhet 10 ha et antall, innbefattet, men ikke begrenset til en elektrisk kraftforsyning, et modem, hydrauliske funksjoner, og hydrauliske filtre. I visse utførelsesformer kan disse særtrekkene assosieres med oppstrømskopling 12 og motsvarende muffe 14.

Programmerbar prosessor 28 kan assosieres med oppstrømskopling 12, nedstrømskopling 16, eller begge deler. I visse applikasjoner kan programmerbar prosessor 28 innbefattes i oppstrømskopling 14 for å tillate at størrelsen på nedstrømskopling 16 reduseres. Nå med henvisning til den illustrerende utførelsesformen av figur 2, kan programmerbar prosessor 28 holdes innenfor oppstrømskopling 14. Programmerbar prosessor 28 kan være en mikroprosessor (for eksempel Motorola, Intel, etc.) konfigurert for å prosessere og/eller regulere forskjellige funksjoner. For eksempel kan programmerbar prosessor 28 programmeres til å kommunisere med fjerntliggende anordninger så som sensorer, innbefattet, men ikke begrenset til de som måler strømning, trykk, temperatur, posisjon, korrosjon, strømningsrater for kjemikalier, vibrasjon, etc., eller en hvilken som helst annen anordning som kommuniserer med mikroprosessoren ved bruk av et elektrisk signal som innlemmer et høyere nivå av programvarespråk og som tilveiebringer data til prosessoren som skal overvåkes eller virkes på. I tillegg kan programmerbar prosessor 28 programmeres til å drifte hydrauliske funksjoner så som tre- og manifoldventiler, mekaniske låse-/åpnings-, smekklåsings-/-åpningsfunksjoner, eller en hvilken som helst annen operasjon som krever hydraulisk fluid ved trykk for å utføre arbeid på et hvilket som helst antall sluttanordninger 18 og bli levert gjennom navlestreng 14. Videre, programmerbar prosessor 28 kan programmeres til å overvåke eller tolke signaler fra fjernsensorer så som et strømnivå, 4-20 mA, eller i form av et digitalt signal så som RS-422, RS-485, CanBus, FieldBus, etc. overvåke data fra sensorer og virke på dataene som gir kommandoer eller regulerer hydrauliske funksjoner. Programmerbar prosessor 28 kan sende signaler til ventiler 26 via kanal 20.

Ventiler 26 kan assosieres med oppstrømskopling 12, nedstrømskopling 16, eller begge deler. Nå med henvisning til den illustrerende utførelsesformen av figur 3, kan ventiler 26 holdes innenfor nedstrømskopling 16. Ventiler 26 kan være elektrisk aktuerte direkte reguleringsventiler (DCV) konfigurert for regulere forskjellige sluttanordninger. For eksempel kan ventiler 26 åpne og stenge tre- og manifoldsluseventiler, få choker til å åpne og stenge, låse eller låse opp koplinger, påvirke sluttanordninger 18 slik at de kopler opp eller bryter en forbindelse etc.

Nedstrømskopling 16 kan konfigureres til å kommunisere med sluttanordning 18, for å tillate at hydraulisk trykk overføres til sluttanordning 18. Nedstrømskopling 16 kan innbefatte en eller flere av elektrisk kopling 38 og hydraulisk kopling 40, som vist i figur 2. Elektrisk kopling 38 og hydrauliske koplinger 40 kan tilveiebringe grenseflater for hydrauliske forsyninger, elektrisk kraft og/eller kommunikasjonssignaler. I noen utførelsesformer kan sluttanordning 18 være et juletre som illustrert i figur 1. I dette eksemplet kan ventiler 26 (vist i figur 3) åpne og/eller lukke for å bevirke at sluseventil 36 åpner og/eller lukker. På tilsvarende måte kan en choke på treet åpnes eller lukkes, nedihullsventiler kan åpnes eller lukkes, nedihulls-smartventiler kan endres fra åpen til lukket posisjon, etc. Mens sluttanordning 18 i figur 1 er illustrert som et juletre, kan andre sluttanordninger pumpeenheter, manifolder, andre undervannsstrukturer inkludert prosesseringsenheter, eller en hvilken som helst annen type av sluttanordning assosiert med undervannsoperasjoner.

Som indikert ovenfor, kan koplinger 12 og 16 hver seg innbefatte et antall funksjoner. For eksempel kan undervanns elektromoduler, prosessorer, modemer, elektriske kraftforsyninger, hydrauliske koplinger, ventiler, trykksensorer, koplinger, grenseflate mot regulerte anordninger, filtre, kommunikasjon, grenseflate mot sluttanordning, paneler for ventil input/output, sensor grenseflater, lavtrykks funksjoner, høytrykks funksjoner, hydrauliske koplinger, akkumulasjon, elektroniske kort, og ethvert antall av andre funksjoner være innbefattet i den ene, ingen eller begge av koplingene 12 og 16. Tilsvarende, mens beskrivelsen angir funksjoner i begge koplinger 12 og 16, kan i alternative utførelsesformer en av koplinger 12 og 16 innbefatte multiple funksjoner, mens den andre av koplingene 12 og 16 ikke har noen funksjoner.

Forbindelsesenhet 10 av den foreliggende beskrivelsen kopler til navlestreng 14 og/eller sluttanordning 18 ved anvendelse av fremgangsmåtene i US 7318479, som herved i sin helhet innlemmes ved referanse. Mens koplinger 12 og 16 av de foreliggende illustrasjonene og US 7318479 er vertikale koplinger konfigurert til å feste respektive motsvarende c-formede muffer vertikalt, vil andre konfigurasjoner lett fremkomme for ordinære fagfolk. Spesielt, forbindelsesenheter har konvensjonelt hatt deler på deres ender som er horisontalt bevegbare inn i og ut fra kopling med en undervannsstruktur. Slike horisontale konfigurasjoner vil være opplagte for de som har ordinær fagkunnskap i faget.

I tillegg til at forbindelsesenhet 10 er programmerbar eller ”smart”, kan potensielle fordeler ved forbindelsesenhet 10 som vist her også innbefatte redusert kompleksitet for undervanns reguleringsmodulen og en mindre pakke som kan være billigere, lettere og/eller lettere å hente opp. Forbindelsesenhet 10 kan ha anvendelighet for et bredt område av applikasjoner og miljøer, innbefattet slamlinjetrær og dypvannsanordninger.

Således er de forskjellige illustrerende utførelsesformene av den foreliggende oppfinnelsen som er gjort mulig og beskrevet her godt tilpasset for å utføre sakene og oppnå de resultater og fordeler som er nevnt, så vel som de som er iboende heri. Mens den foreliggende oppfinnelsen har blitt billeddgjort, beskrevet og definert med referanse til eksemplifiserende utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen, innebærer ikke en slik referanse noen begrensning av den foreliggende oppfinnelsen, og ingen slik begrensning kan sluttes. Den foreliggende oppfinnelsen er stand til å gjennomgå betydelig modifikasjon, endring, og ekvivalens i form og funksjon, slik som vil forekomme for de med ordinær kunnskap om de aktuelle områdene som har fordel av denne beskrivelsen. De viste og beskrevne illustrerende utførelsesformene av den foreliggende oppfinnelsen er kun forbilledlige, og er ikke uttømmende for omfanget av den foreliggende oppfinnelsen. Følgelig er den foreliggende oppfinnelsen kun ment å være begrenset ved rammen av de vedføyde kravene, som gir full erkjennelse til ekvivalenter i alle henseender.

De særskilte utførelsesformene vist ovenfor er kun illustrerende, siden den foreliggende oppfinnelsen kan modifiseres og praktiseres på forskjellige, men ekvivalente, måter som er opplagt for fagfolk innen området som har fordel av lærdommene heri. Videre er det ikke ment med begrensinger på byggedetaljer eller konstruksjon som er vist her, annet enn de som er revet i kravene nedenfor. Det er derfor opplagt at de særskilte illustrerende utførelsesformene vist ovenfor kan endres eller modifiseres, og alle slike variasjoner anses for å være innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelsen. Følgelig er beskyttelsen som søkes her, fremsatt i kravene nedenfor.

Claims

Patentkrav

1. Forbindelsesenhet (10) omfattende:

en oppstrømskopling (12) konfigurert for å kommunisere med en navlestreng (14);

en nedstrømskopling (16) konfigurert for å kommunisere med et sluttarrangement (18);

en kanal (20) som har en første ende (22) festet til oppstrømskoplingen (12) og en andre ende (24) festet til nedstrømskoplingen (16);

en flerhet med ventiler (26); og

en programmerbar prosessor (28);

karakterisert ved at den programmerbare prosessoren (28) er programmert til å gjøre minst én av å kommunisere med en fjerntliggende anordning, å drifte hydrauliske funksjoner på sluttarrangementet (18) og å overvåke et signal fra en fjerntliggende sensor.

2. Forbindelsesenhet ifølge krav 1, hvor den programmerbare prosessoren (28) er i oppstrømskoplingen (12).

3. Forbindelsesenhet ifølge krav 1, hvor flerheten med ventiler (26) er i nedstrømskoplingen (16).

4. Forbindelsesenhet ifølge krav 1, hvor oppstrømskoplingen (12) omfatter en elektrisk kraftforsyning.

5. Forbindelsesenhet ifølge krav 1, hvor oppstrømskoplingen (12) omfatter et modem.

6. Forbindelsesenhet ifølge krav 1, hvor oppstrømskoplingen (12) omfatter hydrauliske funksjoner.

7. Forbindelsesenhet ifølge krav 1, hvor oppstrømskoplingen (12) omfatter minst et hydraulisk filter.

8. Forbindelsesenhet ifølge krav 1, hvor kanalen (20) omfatter en hydraulisk og elektrisk bunt.

9. Forbindelsesenhet ifølge krav 1, hvor kanalen (20) omfatter en samling av mindre kanaler og elektriske kabler.

10. Forbindelsesenhet ifølge krav 1, hvor kanalen (10) omfatter fiberoptisk kabling.

14. Forbindelsesenhet ifølge krav 1,

hvor oppstrømskoplingen (12) omfatter en elektrisk kraftforsyning, et modem, hydrauliske funksjoner, og minst et hydraulisk filter;

hvor den programmerbare prosessoren (28) er i oppstrømskoplingen (12); hvor den programmerbare prosessoren (28) er programmert til å kommunisere med den fjerntliggende anordningen, drifte hydrauliske funksjoner og overvåke fjerntliggende sensorer;

hvor flerheten med ventiler (26) er i nedstrømskoplingen (16); og hvor kanalen (20) omfatter en samling av mindre kanaler og elektriske kabler.