NO346401B1 - Trådløst undersjøisk overvåknings- og styringssystem - Google Patents

Trådløst undersjøisk overvåknings- og styringssystem Download PDF

Info

Publication number
NO346401B1
NO346401B1 NO20111376A NO20111376A NO346401B1 NO 346401 B1 NO346401 B1 NO 346401B1 NO 20111376 A NO20111376 A NO 20111376A NO 20111376 A NO20111376 A NO 20111376A NO 346401 B1 NO346401 B1 NO 346401B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
base unit
sensors
subsea
sensor
production
Prior art date
Application number
NO20111376A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20111376A1 (no
Inventor
Daniel Mcstay
David Kane
John Mulholland
Original Assignee
Fmc Tech Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fmc Tech Inc filed Critical Fmc Tech Inc
Publication of NO20111376A1 publication Critical patent/NO20111376A1/no
Publication of NO346401B1 publication Critical patent/NO346401B1/no

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/035Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
    • E21B33/0355Control systems, e.g. hydraulic, pneumatic, electric, acoustic, for submerged well heads
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/15Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01Methods 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
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/035Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/001Survey of boreholes or wells for underwater installation
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/13Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)

Description

Oppfinnelsen vedrører et system for overvåkning og styring av undersjøisk hydrokarbonproduksjon og prosesseringssystemer. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen et overvåknings- og styringssystem som inkluderer et flertall av trådløse sensorer for overvåkning av ulike operasjonsforholdr for et undersjøisk produksjons- eller prosesseringssystem. Sensorene genererer signaler vedrørende operasjonsforholdene og overfører disse signalene til en lokal, trådløs baseenhet ved for eksempel å benytte radiofrekvenskommunikasjon. Den trådløse baseenheten kommuniserer i sin tur sensordataene til en tilliggende undersjøisk styringsmodul som genererer kommandosignaler for styring av ulike komponenter for det undersjøiske produksjons- eller prosesseringssystemet basert på sensordataene eller videresender sensordataene til en overflatebasert overvåknings- og styringsstasjon for ytterligere prosessering.
Bakgrunn for oppfinnelsen
Undersjøiske produksjonssystemer inkluderer typisk et juletre eller tilsvarende apparat som er montert på den øvre enden av et borehull som strekker seg inn i en underjordisk, hydrokarboninneholdende formasjon. Den prinsipielle funksjonen til juletreet er å tilveiebringe en grensesnitt mellom brønnen og det omkringliggende miljøet for regulering av strømningen av produksjonsfluid fra brønnen og for å fremme intervensjon på brønnen eller nedihullsystemer i løpet av den operasjonelle livslengden til brønnen. Juletrær har derfor vanligvis et antall strømningsreguleringsventiler og tilhørende aktuatorer for regulering av strømningen av produksjonsfluid fra brønnen, i tillegg til flere sensorer for overvåkning av visse operasjonsforholdr for produksjonssystemet, slik som tilstanden til ventilene og aktuatorene og egenskapene til produksjonsfluidet.
Likeledes omfatter undersjøiske prosesseringssystemer vanligvis strømningsreguleringsventiler og tilhørende aktuatorer for regulering av strømningen av produksjonsfluid gjennom et prosesseringsapparat. I tillegg benytter disse systemene vanligvis et antall sensorer for overvåkning av visse operasjonsforholdr for systemet, slik som tilstanden til de ulike komponentene i apparatet og egenskapene til produksjonsfluidet.
De ulike komponentene for undersjøiske produksjons- og prosesseringssystemer blir styrt og/eller overvåket av en undersjøisk styringsmodul (SCM = ”subsea control module”) som i sin tur er overvåket og/eller styrt av en fjerntliggende overvåkningsog styringsstasjon. SCM’en er normalt lokalisert på eller inntil det undersjøiske produksjons- eller prosesseringsapparatet, og overvåknings- og styringsstasjonen er typisk lokalisert på et overflatefartøy eller plattform eller på en fjerntliggende, landbasert fasilitet. SCM’en er vanligvis koblet til overvåknings- eller styringsstasjonen gjennom en umbilical. Umbilicalen kan inkludere hydrauliske linjer for tilførsel av hydraulisk fluid til ulike hydrauliske aktuatorer lokalisert på det undersjøiske produksjons- eller prosesseringsapparatet. Umbilicalen kan også inkludere elektriske og/eller fiberoptiske linjer for tilførsel av elektrisk kraft til visse komponenter i produksjons- og prosesseringssystemet og for å kommunisere styringssignaler og data mellom overvåknings- og styringsstasjonen og SCM’en.
Konvensjonelle, undersjøiske produksjons- og prosesseringssystemer inkorporerer et relativt lite antall sensorer for å måle operasjonsforholdene for systemet. For maksimere produksjonseffektivitet er det nødvendig å optimalisere virkningen av det undersjøiske produksjons- eller prosesseringssystemet. En nøkkelkomponent i slik optimalisering er den effektive overvåkningen av systemet som benytter en rekke sensorer. For å gjøre dette effektivt kreves det at det benyttes mye flere sensorer på systemet enn det som vanligvis blir benyttet.
I tillegg til sensorene er også midler for videresending av sensorenes signaler til SCM’en nødvendig. Sensorene på undersjøiske produksjons- og prosesseringssystemer er konvensjonelt fastkablet til SCM’en ved å benytte elektrisk kabling eller optisk fiberkabling. Nødvendigheten av slik kabling og deres koblinger til sensorer og SCM’en utgjør en vesentlig kostnad og teknisk utfordring. Når antallet sensorer blir økt mye blir videre kablingen og koblingene en stor begrensning. Ved å benytte et stort antall sensorer og tilhørende kabling under isolasjonslaget på for eksempel et juletre er videre begrenset ved muligheten av at kablene kan skade eller forringe isolasjonen.
Konvensjonelle akustiske teknikker har blitt benyttet for trådløs undervannskommunikasjon. Slike systemer har likevel lav datakapasitet og er begrenset av bakgrunnsstøy og støy fra undersjøiske innretninger. I tillegg blir akustiske kommunikasjoner skadelig påvirket av omkringliggende forhold, slik som temperaturgradienter og luftbobler. Akustiske systemer er derfor ikke et praktisk alternativ for trådløst å koble sammen flere sensorer til en SCM i et undersjøisk produksjons- eller prosesseringssystem.
Det refereres til US 2006/0086497 A1, US 2006/0054329 A1, US 2008/0033653 A1 og US 2007/0204999 A1 som bakgrunnsteknikk.
Det er derfor et behov for et effektivt og rasjonelt middel for trådløst å koble utallige sensorer på et undersjøisk produksjons- eller prosesseringsapparat til en SCM for å gjøre SCM’en og/eller en fjerntliggende overvåknings- og styringsstasjon i stand til å overvåke operasjonstilstandene for produksjons- eller prosesseringssystemet og styre ulike komponenter i systemet.
Sammendrag av oppfinnelsen
I overensstemmelse med oppfinnelsen blir disse begrensningene i den kjente teknikken adressert ved å tilveiebringe et undersjøisk system for produksjon eller prosessering av et hydrokarbonproduksjonsfluid, hvor det undersjøiske systemet omfatter et undersjøisk produksjons- eller prosesseringsapparat, et flertall av sensorer som er montert på apparatet, der hver av disse genererer et sensorsignal som er representativt for en tilstand for en komponent i apparatet eller en egenskap ved et fluid; en baseenhet som er montert på eller inntil apparatet og som er i trådløs kommunikasjon med hver av flertallet av sensorer, og en undersjøisk styringsmodul som er montert på eller tilliggende apparatet og er i kommunikasjon med baseenheten. Ved drift blir sensorsignalene overført trådløst fra sensorene til baseenheten og blir deretter overført fra baseenheten til den undersjøiske styringsmodulen.
Sensorsignalene kan overføres fra sensorene til baseenheten ved for eksempel å benytte radiofrekvenssignaler, magnetiske signaler eller optiske signaler. I tillegg kan sensorsignalene bli digitalt modulert.
I overensstemmelse med èn utførelsesform av oppfinnelsen er baseenheten montert adskilt fra den undersjøiske styringsmodulen.
I overensstemmelse med en annen utførelsesform av oppfinnelsen omfatter baseenheten et minne der et flertall av sensorsignaler blir lagret før de blir sendt til den undersjøiske styringsmodulen.
I overensstemmelse med en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen omfatter hver sensor, eller hver sensor er koblet til, en tilsvarende trådløs mottaker. I tillegg kan hver sensor omfatte et minne der dets tilsvarende sensorsignal blir lagret før det blir sendt til baseenheten. Videre kan hver sensor sende sitt tilsvarende sensorsignal til baseenheten som respons på et kommandosignal som blir mottatt fra baseenheten. Videre kan baseenheten omfatte et minne der et flertall av sensorsignalene blir lagret før de blir sendt til den undersjøiske styringsmodulen.
I overensstemmelse med nok en annen utførelsesform av oppfinnelsen omfatter hver sensor en tilsvarende, lokal krafttilførsel. I tillegg kan kraftforsyningen være etterfyllbar. Hver av et flertall av sensorer kan for eksempel omfatte en Seebeckinnretning for å etterfylle kraftforsyningen.
I overensstemmelse med nok en annen utførelsesform av oppfinnelsen omfatter det undersjøiske systemet en andre baseenhet som er montert på eller tilliggende systemet, og som er i kommunikasjon med den undersjøiske styringsmodulen. I denne utførelsesformen er hver av baseenhetene i trådløs kommunikasjon med tilsvarende enheter i flertallet av sensorer.
Slik benytter foreliggende oppfinnelse trådløse systemer for å kontakte et flertall av sensorer som er benyttet på undersjøiske produksjons- eller prosesseringssystemer. Ifølge oppfinnelsen er en trådløs basestasjon lokalisert på det undersjøiske systemet og flere trådløse sensorer er plassert på relevante steder, for eksempel et juletre eller undersjøisk prosesserinsgapparat. Fortrinnsvis blir den trådløse kommunikasjonen oppnådd ved å benytte radiofrekvens. Selv om radiofrekvenser blir hindret mye i vann så er de korte avstandene som er nødvendige for på-system kommunikasjonene som er involvert i foreliggende oppfinnelse mulig å oppnå ved å benytte slike frekvenser. Den trådløse kommunikasjonen kan også bli oppnådd ved å benytte magnetiske eller optiske signaler.
Den resulterende reduksjonen i kostnader og kablingsnødvendigheter gjør det mulig for mye flere sensorer å bli benyttet på det undersjøiske apparatet. Anvendelsen av et flertall sensorer forsterker kvaliteten og anvendeligheten av data som er fremskaffet og tilveiebringer basisen for forbedret operasjon av det undersjøiske systemet.
I et annet aspekt omfatter oppfinnelsen et undersjøisk produksjonssystem omfattende:
et brønnhode som er installert på en øvre ende av et brønnhull,
et juletre som er koblet til toppen av brønnhodet med en tretilkobling,
der juletreet omfatter en produksjonsboring, en annulusboring, en første ventil for styring av strømning gjennom produksjonsboringen og en andre ventil for styring av strømningen gjennom annulusboringen,
og hvor produksjonssystemet videre omfatter
et flertall av sensorer, der hver av disse genererer et tilsvarende sensorsignal som er representativt for en festet eller ikke-festet tilstand for tre-kobleren eller den åpne eller lukkede posisjonen for den første ventilen eller den andre ventilen,
en baseenhet som er montert på eller tilliggende juletreet og er i trådløs kommunikasjon med hver av sensorene, og
en undersjøisk styringsmodul som er montert på eller tilliggende juletreet og som er i kommunikasjon med baseenheten,
der sensorsignalene blir overført trådløst fra sensorene til baseenheten og blir deretter overført fra baseenheten til den undersjøiske styringsmodulen.
Disse og andre formål og fortrinn ved foreliggende oppfinnelse vil bli vist ut fra den følgende, detaljerte beskrivelsen, med referanse til de tilhørende tegningene. I tegningene kan de samme referansenummerene bli benyttet for å betegne tilsvarende komponenter i de ulike utførelsesformene.
Kort beskrivelse av tegningene
Figur 1 er en skjematisk representasjon av det trådløse, undersjøiske overvåkningsog styringssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse, vist i sammenheng med et eksempelmessig, undersjøisk juletre, og
Figur 1A er en forstørrelse av den delen av juletreet som er betegnet ”1A” i figur 1.
Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen
Det trådløse, undersjøiske overvåknings- og styringssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse benytter trådløse sensorer og sensornettverk for å overvinne de praktiske og kostnadspåførende begrensningene for konvensjonelle, fastkablede overvåknings- og styringssystemer når det inkorporeres mange flere sensorer enn det som konvensjonelt blir benyttet. Evnen til å inkorporere mange flere sensorer øker effektiviteten for sanntid-hydrokarbonproduksjonshåndtering mye. I tillegg kan de økede datamengdene som blir mottatt fra sensorene bli benyttet med konvensjonelle tilstandytelsesovervåkningsteknikker for å tilveiebringe forbedret vurdering av systemytelse og status, noe som deretter kan bli benyttet til planlagt vedlikehold og forutsigelse av svikt.
Selv om det trådløse, undersjøiske overvåknings- og styringssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse er anvendbart på en mengde undersjøiske produksjons- og prosesseringssystemer så vil det for korthets skyld heretter bli beskrevet i konteksten av et eksempelmessig, undersjøisk juletre.
Med henvisning til figur 1 er det trådløse, undersjøiske styrings- og overvåkningssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse, som generelt er indikert med referansenummer 10, vist installert på et eksempelmessig juletre 12. Juletreet 12 er montert på et brønnhode 14 som er posisjonert på den øvre enden av et borehull (ikke vist). Brønnhodet 14 støtter en rørtenger 16 som er koblet til den øvre enden av en rørstreng 18 som strekker seg gjennom brønnhullet til en underjordisk hydrokarbonformasjon.
Juletreet 12 inkluderer en aksial produksjonsboring 20 som kommuniserer med rørstrengen 18 og en vertikal annulusboring 22 som kommuniserer med rørannulusen. Produksjonsboringen 20 er koblet til en produksjonsutløp 24 gjennom hvilket produksjonsfluidet blir transportert ved normal operasjon av juletreet 12.
Juletreet inkluderer også et antall produksjonshullventiler 26 for styring av strømning gjennom produksjonsboringen 20, et antall produksjonsutløpsventiler 28 for styring av strømning gjennom produksjonsutløpet 24, og et antall annulusventiler 30 for styring av strømning gjennom annulusboringen 22. Ved drift av juletreet 12 blir produksjon omdirigert fra den øvre produksjonshullventilen 26 inn i produksjonsutløpet 24, gjennom en reduksjonsventil 32 og ut av en produksjonsstrømningslinje 34 som for eksempel kan føre til et undersjøisk prosesseringssystem.
Ventilene 26, 28, 30 og reduksjonsventilen 32 blir hver betjent av en tilsvarende hydraulisk eller elektrisk aktuator. De hydrauliske aktuatorene blir forsynt fra èn eller flere akkumulatorer 36, som i sin tur er koblet til en ekstern kilde med hydraulisk fluid. Akkumulatorene 36 kan også forsyne et antall hydraulisk betjente koblinger, slik som en tre-kobling 38 som sikrer at juletreet 12 sitter fast på brønnhodet 14, og en strømningslinje-kobling 40 som kobler produksjonsutløpet til produksjonsstrømningslinjen 34.
I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse blir utallige sensorer tilveiebrakt for overvåkning av operasjonsforholdene for ulike komponenter på juletreet 12 og egenskapene til produksjonsfluidet. Et antall posisjonssensorer 42 kan for eksempel bli tilveiebrakt for overvåkning av den åpne ellers stengte tilstanden til ventilene 26, 28, 30, en posisjonssensor 44 kan bli tilveiebrakt for overvåkning av posisjonen til reduksjonsventilen 32, og et antall posisjonssensorer 46 kan bli tilveiebrakt for overvåkning av den låste eller ulåste tilstanden for koblingene 38, 40. I tillegg kan passende sensorer 48 bli tilveiebrakt for måling av spenningen eller strømmen i de elektriske aktuatorene som er assosiert med visse ventiler.
Egenskapene til produksjonsfluidet kan bli overvåket med et antall trykk- og temperatursensorer 50, 52 lokalisert på ulike punkter i produksjonsboringen 20 og produksjonsutløpet 24. Likeledes kan et antall trykk- og temperatursensorer 54, 56 bli tilveiebrakt for å måle trykket og temperaturen i fluidet i rør-annulusen og rørstrengen. I tillegg kan trykksensorer 58 bli tilveiebrakt for måling av trykket i det hydrauliske fluidet i akkumulatorene 36, og et antall erosjonsdetektorer 60 og vibrasjonsdetektorer 62 kan være tilveiebrakt for å måle slitasjen og vibrasjonen på visse komponenter i juletreet 12, slik som produksjonsstrømningslinjen 34.
Juletreet 12 kan også inkludere et antall lekasjedetektorer 64 for påvisning av lekkasje gjennom ulike forseglinger og ventiler, og èn eller flere ROV-posisjonsensorer 66 for registrering av tilstedeværelsen av en ROV på en tilsvarende dockingstasjon 68.
I overensstemmelse med oppfinnelsen inkluderer det trådløse, undersjøiske styrings- og overvåkningssystemet 10 som trådløs sender/mottaker baseenhet 70, som ideelt sett er montert på eller tilliggende juletreet 12. Baseenheten 70 kommuniserer trådløst med sensorene, fortrinnsvis ved bruk av radiofrekvenssignaler. Dermed er baseenheten 70 lokalisert innenfor en passende kort avstand fra sensorene for å sikre at radiofrekvenssignalene ikke blir for begrenset av det omkringliggende vannet.
Baseenheten 70 sender de mottatte sensordataene til en konvensjonell SCM 72. SCM 72’en er konfigurert på en konvensjonell måte for å gjøre den i stand til å overvåke operasjonsforholdene til juletreet 12, inkludert egenskapene til produksjonsfluidet, og styre visse komponenter i juletreet basert på sensordataene. SCM 72’en kan også kommunisere sensordataene til en fjerntliggende overvåknings- og styringsstasjon 74. I en eksempelmessig utførelsesform av oppfinnelsen som er vist i figur 1 er overvåknings- og styringsstasjonen 74 lokalisert på et overflatefartøy 76 og er koblet til SCM 72’en gjennom en umbilical 78. Slik som SCM 72’en overvåker overvåknings- og styringsstasjonen 74 operasjonsforholdene for juletreet 12 og genererer signaler for styring av visse komponenter i juletreet. Disse styringssignalene blir kommunisert til SCM 72’en, som deretter styrer komponentene som instruert.
Sensorene kan også omfatte trådløse mottakere, og baseenheten 70 kan være konfigurert for trådløst å sende styringssignaler til sensorene. Sensorene kan for eksempel være tilveiebrakt med minne for å lagre deres tilhørende data og deretter sende dataene når de mottar et passende signal fra baseenheten 70. Videre kan baseenheten 70 videresende sensordataene i sanntid til SCM 72’en eller kan være tilveiebrakt med midler for å lagre sensordataene for etterfølgende videresending til styringsmodulen.
Sensorene kan være konvensjonelle innretninger som er valgt avhengig av parametrene som er ønskelige å påvise. I tillegg inkluderer sensorene ideelt sett kommunikasjonselektronikk for konvertering av sensordataene til s ignaler som kan bli overført trådløst og for sending av sensordataene til baseenheten 70. Alternativt kan èn eller flere sensorer være konvensjonelle innretninger som i sin tur er koblet til en trådløs sender/mottaker. Ett eksempel på en slik trådløs avbruddsikker sensor er vist i figur 1A. I dette eksemplet er en konvensjonell trykksensor 80 kablet til en trådløs sender 82. Senderen/mottakeren 82 mottar dataene fra sensoren 80, konverterer dem til et format som kan bli sendt trådløst, og sender deretter datasignalet til baseenheten 70.
Sensorene og baseenheten 70 kan være konfigurert for å kommunisere ved å benytte ethvert passende kommunikasjonsskjema, slik som det som er tilkjennegjort i WO 2008/109929 A1. I tillegg kan sensorene være kraftforsynt fra batterier eller kondensatorer som blir etterfylt ved å benytte konvensjonelle kraftetterfyllingsteknikker, slik som vibrasjon, termisk, lys eller trådløse signaler. En passende energietterfyllingsteknikk som benytter en Seebeck-innretning er tilkjennegjort i WO 2008/109929 A1.
En rekke trådløse sensorer kan bli benyttet for å måle de relevante operasjonsforholdene for juletreet og produksjonsfluidet, slik som trykk, temperatur, strømning, vibrasjon, korrosjon, lekkasje, erosjon, sand, belastning og produksjonsfluidinnhold og -sammensetning. I tillegg kan sensorer være tilveiebrakt for å kunne måle motorstrøm og spenning for de elektriske aktuatorene, og vibrasjon og forskyvning eller rotasjon for deres tilhørende ventiler.
For eksemplets del kan en vibrasjonssensor bli tilveiebrakt for påvisning av vibrasjon i en strømningslinje. Trykk- og temperatursensorer kan bli tilveiebrakt for overvåkning av produksjonsfluidet. En eller flere lekkasjepåvisningssensorer kan bli tilveiebrakt for overvåkning av integritet for visse koblinger. Erosjons- og/eller korrosjonssensorer kan bli tilveiebrakt i strømningsløkkene.
Ventilposisjonssensorer, reduksjonsposisjonssensorer og ROV-panelposisjonsindikatorer kan bli tilveiebrakt for overvåkning av de faktiske ventilposisjonene. Skjærepinnesviktsensorer kan bli tilveiebrakt for overvåkning av de hydrauliske aktuatorene og lineære overskridelser. Andre ulike komponentsensorer kan også bli tilveiebrakt for overvåkning av parametre slik som motorspenning, motorstrøm, pumpekarakteristika osv.
Flere sensorer kan også bli tilveiebrakt for måling av en spesiell parameter på et gitt sted eller en gitt komponent. For eksempel kan flere spennings- eller strømsensorer bli tilveiebrakt for å muliggjøre måling av spesiell elektrisk motorytelse i tillegg til spennings- eller strømsvingninger, topper osv. De dupliserte sensorene tilveiebringer både innebygget redundans og mulighet for kryssjekking av sensorytelse.
I en annen utførelsesform kan flere trådløse baseenheter bli benyttet på eller nære juletreet eller undersjøisk prosesseringssystem for å kontakte flertallet av sensorer. I denne utførelsesformen kan hver baseenhet være konfigurert for å kommunisere med det tilsvarende settet med sensorer.
Som et alternativ til radiofrekvenskommunikasjon kan det undersjøiske, trådløse overvåknings- og styringssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse benytte magnetiske eller optiske signaler. I alle tilfeller vil likevel senderne fortrinnsvis generere og påvise digitalt modulerte signaler.
I en annen utførelsesform av oppfinnelsen kan det trådløse overvåkings- og styringssystemet inkludere konvensjonelle midler for å komprimere sensordataene før sending slik at en lavere bærerfrekvens, som vil ha en mindre begrensning i vann, kan bli benyttet. Det vil tillate at enten større avstander kan bli benyttet eller at behovet for kraft til det trådløse systemet kan bli redusert.
Det er på det rene at mens foreliggende oppfinnelse har blitt beskrevet i sammenheng med de foretrukne utførelsesformene derav, så kan fagfolk på området utvikle en bred variasjon av strukturelle og operasjonelle detaljer uten å fjerne seg fra prinsippene ved oppfinnelsen.

Claims (23)

PATENTKRAV
1. Undersjøisk system (10) for produksjon eller prosessering av et hydrokarbonproduksjonsfluid,
hvor det undersjøiske systemet (10) omfatter:
et undersjøisk produksjons- eller prosesseringsapparat,
et flertall av sensorer (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80) som er montert på apparatet, der hvert av flertallet av sensorer (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80) genererer et sensorsignal som er representativt for en tilstand for en komponent i apparatet eller en egenskap for et fluid,
k a r a k t e r i s e r t v e d at systemet videre omfatter
en baseenhet (70) som er montert på eller tilliggende apparatet og som er i direkte trådløs kontakt med hver av flertallet av sensorer (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80), og
en undersjøisk styringsmodul (72) som er montert på eller tilliggende apparatet og som er i kommunikasjon med baseenheten (70),
der sensorsignalene blir overført trådløst fra flertallet av sensorer (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80) til baseenheten (70) og blir der sendt fra baseenheten (70) til den undersjøiske styringsmodulen (72).
2. Undersjøisk system (10) ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at sensorsignalene blir overført fra sensorene (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80) til baseenheten (70) ved å benytte radiofrekvenssignaler.
3. Undersjøisk system (10) ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at sensorsignalene blir overført fra sensorene (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80) til baseenheten (70) ved å benytte magnetiske signaler.
4. Undersjøisk system (10) ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at sensorsignalene blir overført fra sensorene (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80) til baseenheten (70) ved å benytte optiske signaler.
5. Undersjøisk system (10) ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at sensorsignalene blir digitalt modulerte.
6. Undersjøisk system (10) ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at baseenheten (70) er montert adskilt fra den undersjøiske styringsmodulen (72).
7. Undersjøisk system (10) ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at baseenheten (70) omfatter et minne der et flertall av sensorsignalene blir lagret før de blir overført til den undersjøiske styringsmodulen (72).
8. Undersjøisk system (10) ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at hver sensor (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80) omfatter eller er koblet til en tilsvarende trådløs mottaker.
9. Undersjøisk system (10) ifølge krav 8,
k a r a k t e r i s e r t v e d at hver sensor (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80) omfatter et minne i hvilket dens tilsvarende sensorsignal blir lagret før det blir overført til baseenheten (70).
10. Undersjøisk system (10) ifølge krav 9,
k a r a k t e r i s e r t v e d at hver sensor (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80) overfører sitt tilsvarende signal til baseenheten (70) som respons på et kommandosignal mottatt fra baseenheten (70).
11. Undersjøisk system (10) ifølge krav 10,
k a r a k t e r i s e r t v e d at baseenheten (70) omfatter et minne i hvilket et flertall av sensorsignalene blir lagret før de blir overført til den undersjøiske styringsmodulen (72).
12. Undersjøisk system (10) ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at hver sensor (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80) omfatter en tilsvarende, lokal krafttilførsel.
13. Undersjøisk system (10) ifølge krav 12,
k a r a k t e r i s e r t v e d at krafttilførselen er etterfyllbar.
14. Undersjøisk system (10) ifølge krav 13,
k a r a k t e r i s e r t v e d at hver av flertallet av sensorer (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80) omfatter en Seebeck-innretning for etterfylling av krafttilførselen.
15. Undersjøisk system (10) ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at det ytterligere omfatter en andre baseenhet (70) som er montert på eller tilliggende systemet (10) og som er i kommunikasjon med den undersjøiske styringsmodulen (72), der hver av baseenhetene (70) er i trådløs kommunikasjon med tilsvarende enheter på flertallet av sensorer (42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 80).
16. Undersjøisk produksjonssystem omfattende:
et brønnhode (14) som er installert på en øvre ende av et brønnhull,
et juletre (12) som er koblet til toppen av brønnhodet (14) med en tretilkobling (38),
der juletreet (12) omfatter en produksjonsboring (20), en annulusboring (22), en første ventil (26) for styring av strømning gjennom produksjonsboringen (20) og en andre ventil (30) for styring av strømningen gjennom annulusboringen (22),
k a r a k t e r i s e r t v e d at produksjonssystemet videre omfatter
et flertall av sensorer (42, 46), der hver av disse genererer et tilsvarende sensorsignal som er representativt for en festet eller ikke-festet tilstand for trekobleren (38) eller den åpne eller lukkede posisjonen for den første ventilen (26) eller den andre ventilen (30),
en baseenhet (70) som er montert på eller tilliggende juletreet (12) og er i trådløs kommunikasjon med hver av sensorene (42, 46), og
en undersjøisk styringsmodul (72) som er montert på eller tilliggende juletreet (12) og som er i kommunikasjon med baseenheten (70),
der sensorsignalene blir overført trådløst fra sensorene (42, 46) til baseenheten (70) og blir deretter overført fra baseenheten (70) til den undersjøiske styringsmodulen (72).
17. Undersjøisk produksjonssystem ifølge krav 16,
k a r a k t e r i s e r t v e d at baseenheten (70) er montert adskilt fra den undersjøiske styringsmodulen (72).
18. Undersjøisk produksjonssystem ifølge krav 16,
k a r a k t e r i s e r t v e d at hver sensor (42, 46) omfatter eller er koblet til en tilsvarende trådløs mottaker.
19. Undersjøisk produksjonssystem ifølge krav 18,
k a r a k t e r i s e r t v e d at hver sensor (42, 46) omfatter et minne i hvilket deres tilsvarende sensorsignal blir lagret før det blir sendt til baseenheten (70).
20. Undersjøisk produksjonssystem ifølge krav 19,
k a r a k t e r i s e r t v e d at hver sensor (42, 46) overfører sitt tilsvarende sensorsignal til baseenheten (70) som respons på et kommandosignal mottatt fra baseenheten (70).
21. Undersjøisk produksjonssystem ifølge krav 20,
k a r a k t e r i s e r t v e d at baseenheten (70) omfatter et minne i hvilket et flertall av sensorsignalene blir lagret før de blir sendt til den undersjøiske styringsmodulen (72).
22. Undersjøisk produksjonssystem ifølge krav 16,
k a r a k t e r i s e r t v e d at det ytterligere omfatter et antall sensorer (50, 52) for generering av sensorsignaler som er representative for minst èn av trykket og temperaturen for et fluid i produksjonsboringen (20).
23. Undersjøisk produksjonssystem ifølge krav 22,
k a r a k t e r i s e r t v e d at det ytterligere omfatter et antall sensorer (54, 56) for generering av sensorsignaler som er representative for minst èn av trykket og temperaturen for et fluid i annulusboringen (22).
NO20111376A 2009-04-01 2010-03-31 Trådløst undersjøisk overvåknings- og styringssystem NO346401B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US21164109P 2009-04-01 2009-04-01
PCT/US2010/000989 WO2010114613A1 (en) 2009-04-01 2010-03-31 Wireless subsea monitoring and control system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20111376A1 NO20111376A1 (no) 2011-10-11
NO346401B1 true NO346401B1 (no) 2022-07-11

Family

ID=42828616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20111376A NO346401B1 (no) 2009-04-01 2010-03-31 Trådløst undersjøisk overvåknings- og styringssystem

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9435908B2 (no)
GB (1) GB2480973B (no)
NO (1) NO346401B1 (no)
WO (1) WO2010114613A1 (no)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2480611B (en) * 2010-05-25 2016-01-06 Ge Oil & Gas Uk Ltd Identification of underwater components
EP2458140A1 (en) * 2010-11-29 2012-05-30 Vetco Gray Controls Limited Monitoring a subsea well installation
GB2504018B (en) 2011-02-21 2014-12-31 Wisub As Underwater Connector Arrangement
EP2511471B1 (en) * 2011-04-11 2014-01-29 Vetco Gray Inc. Controlling a tool
US9970287B2 (en) 2012-08-28 2018-05-15 Cameron International Corporation Subsea electronic data system
US9410392B2 (en) 2012-11-08 2016-08-09 Cameron International Corporation Wireless measurement of the position of a piston in an accumulator of a blowout preventer system
BR112015024649B1 (pt) * 2013-03-28 2021-11-30 Fluor Technologies Corporation Configurações e métodos para separadores de gás e líquido
US9631955B2 (en) 2014-04-22 2017-04-25 General Electric Company Method of assembling a subsea sensor
US9671250B2 (en) 2014-04-22 2017-06-06 General Electric Company Subsea sensor assemblies
US9745846B2 (en) 2014-04-22 2017-08-29 General Electric Company Subsea sensor assemblies
US10168253B2 (en) 2014-05-30 2019-01-01 General Electric Company Marine riser management system including subsea acoustic monitoring platform and an associated method
GB2536451A (en) 2015-03-17 2016-09-21 Ge Oil & Gas Uk Ltd Underwater hydrocarbon extraction facility
US10107061B2 (en) 2016-06-21 2018-10-23 Onesubsea Ip Uk Limited Systems and methods for monitoring a running tool
US10113410B2 (en) 2016-09-30 2018-10-30 Onesubsea Ip Uk Limited Systems and methods for wirelessly monitoring well integrity
US10663278B2 (en) 2017-07-12 2020-05-26 Onesubsea Ip Uk Limited Proximity sensor for subsea rotating equipment
WO2019094018A1 (en) * 2017-11-09 2019-05-16 Fmc Technologies, Inc. Retrievable monitoring system for subsea systems
CN109281631A (zh) * 2018-11-09 2019-01-29 美钻深海能源科技研发(上海)有限公司 水下装备震动自动安全关井系统
US11824682B1 (en) 2023-01-27 2023-11-21 Schlumberger Technology Corporation Can-open master redundancy in PLC-based control system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060054329A1 (en) * 2004-09-16 2006-03-16 Christian Chisholm Instrumented plunger for an oil or gas well
US20060086497A1 (en) * 2004-10-27 2006-04-27 Schlumberger Technology Corporation Wireless Communications Associated With A Wellbore
US20070204999A1 (en) * 2004-01-23 2007-09-06 Cleveland Clinic Foundation, The Completion Suspension Valve System
US20080033653A1 (en) * 2006-07-21 2008-02-07 Schlumberger Technology Corporation Drilling system powered by energy-harvesting sensor

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO985712L (no) 1998-01-27 1999-07-28 Halliburton Energy Serv Inc Nedihulls telemetrisystem og fremgangsmåte for fjernkommunikasjon
US7301474B2 (en) 2001-11-28 2007-11-27 Schlumberger Technology Corporation Wireless communication system and method
GB0215065D0 (en) * 2002-06-28 2002-08-07 Alpha Thames Ltd A method and system for controlling the operation of devices in a hydrocarbon production system
CA2455284C (en) 2004-01-16 2013-01-08 Penguin Automated Systems Inc. Underwater optical communications system and method
US7477160B2 (en) 2004-10-27 2009-01-13 Schlumberger Technology Corporation Wireless communications associated with a wellbore
GB2441933B (en) 2005-06-13 2009-07-15 Wireless Fibre Systems Ltd Underwater communications system
WO2006134329A2 (en) 2005-06-13 2006-12-21 Wireless Fibre Systems Ltd Underwater remote sensing
MY140159A (en) 2005-08-29 2009-11-30 Alpha Perisai Sdn Bhd Control system for seabed processing system
WO2008109929A1 (en) 2007-03-09 2008-09-18 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Remote monitoring of underwater objects
GB2458011B (en) * 2008-02-26 2010-12-15 Vetco Gray Inc Underwater wireless communications
GB2458944B (en) 2008-04-04 2012-06-27 Vetco Gray Controls Ltd Communication system for a hydrocarbon extraction plant

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070204999A1 (en) * 2004-01-23 2007-09-06 Cleveland Clinic Foundation, The Completion Suspension Valve System
US20060054329A1 (en) * 2004-09-16 2006-03-16 Christian Chisholm Instrumented plunger for an oil or gas well
US20060086497A1 (en) * 2004-10-27 2006-04-27 Schlumberger Technology Corporation Wireless Communications Associated With A Wellbore
US20080033653A1 (en) * 2006-07-21 2008-02-07 Schlumberger Technology Corporation Drilling system powered by energy-harvesting sensor

Also Published As

Publication number Publication date
GB2480973B (en) 2013-05-29
GB2480973A (en) 2011-12-07
WO2010114613A1 (en) 2010-10-07
US9435908B2 (en) 2016-09-06
US20160341844A1 (en) 2016-11-24
NO20111376A1 (no) 2011-10-11
GB201116868D0 (en) 2011-11-09
US20120098674A1 (en) 2012-04-26
US9939547B2 (en) 2018-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO346401B1 (no) Trådløst undersjøisk overvåknings- og styringssystem
US6595487B2 (en) Electric actuator
CN108026764B (zh) 防喷器控制系统和用于控制防喷器的方法
US8181704B2 (en) Riser emergency disconnect control system
NO20121166A1 (no) System og metode for undersjoisk produksjonssystemkontroll
GB2458011A (en) Wireless workover communication with automatic override
NO336877B1 (no) Fremgangsmåte og system for distribuert styring av en oppkveilingsrørenhet
NO20111484A1 (no) System og fremgangsmate for kommunisering mellom et overflate- og et nedihulls-system
US20120275274A1 (en) Acoustic transponder for monitoring subsea measurements from an offshore well
NO20111279A1 (no) Ned-i-hulls kompletteringssystem med uttrekkbar kraftenhet
US20130088362A1 (en) Intelligent wellhead running system and running tool
GB2495216A (en) Remote communication with subsea running tools via blowout preventer
NL2008797A (en) Underwater hydrocarbon transport and temperature control device.
NO323785B1 (no) Kraftgenereringssystem
NO317364B3 (no) Apparat og fremgangsmate for trykkregulering
NO20130595A1 (no) Et konnektivitetssystem for et permanent borehullsystem
NO334786B1 (no) Undervannskontrollmoduler og fremgangsmåter relatert dertil
WO2011114152A2 (en) Wireless auxiliary monitoring and control system for an underwater installation
NO344779B1 (no) System og fremgangsmåte for å kontrollere boreoperasjoner basert på modellparametere
NO322504B1 (no) Fremgangsmate for a sikre gjentagelse av meldinger over lange programmerbare overforingslinjer med ferdigstilling av bronnanlegg
WO2017019558A1 (en) Resident rov signal distribution hub
US20170321499A1 (en) Heave compensation method
NO335603B1 (no) Elektrisk koblingsanordning og tilsvarende fremgangsmåte
NO20150546A1 (no) Intelligent wellhead running system and running tool
EP4053009A1 (en) Buoy for injecting fluid in a subterranean void and methods for connecting and disconnecting a fluid passage from a vessel to the buoy