RU2778080C1 - Control system of the underwater mining complex - Google Patents

Control system of the underwater mining complex Download PDF

Info

Publication number
RU2778080C1
RU2778080C1 RU2021128719A RU2021128719A RU2778080C1 RU 2778080 C1 RU2778080 C1 RU 2778080C1 RU 2021128719 A RU2021128719 A RU 2021128719A RU 2021128719 A RU2021128719 A RU 2021128719A RU 2778080 C1 RU2778080 C1 RU 2778080C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
underwater
optical
peer
control system
power supply
Prior art date
Application number
RU2021128719A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Андреевич Гусев
Василий Иванович Рубан
Денис Сергеевич Баданин
Руслан Витальевич Власенко
Максим Леонидович Симаков
Ефим Леонидович Межирицкий
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (АО "НПЦАП")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (АО "НПЦАП") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (АО "НПЦАП")
Application granted granted Critical
Publication of RU2778080C1 publication Critical patent/RU2778080C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mining industry.
SUBSTANCE: invention relates to the underwater production of hydrocarbons, in particular to gas production control systems at the wells of an underwater mining complex. The control system of the underwater mining complex (CS UMC) contains an onshore complex, an underwater distribution module, optical and electrical splitters, sensors on wells interconnected by optical and electrical connections. At the same time, the underwater distribution module provides amplification and distribution of the optical signal. The CS UMC is built according to the peer-to-peer star topology, has a single hot redundancy in the form of two independent channels, each of which has a data transmission channel and an AC-based power supply channel. Also, the CS UMC contains underwater control modules connected to the underwater distribution module through splitters.
EFFECT: increase in reliability of the CS UMC, due to single redundancy, an increase in adaptability to changing the configuration of the location of production wells due to the topology of a peer-to-peer star, while simplifying the power supply system by using alternating current in the power transmission line to power the underwater control modules.
1 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к подводной добыче углеводородов, в частности к системам управления добычей газа на скважинах подводного добычного комплекса.The invention relates to underwater production of hydrocarbons, in particular to control systems for gas production at wells in an underwater production complex.

Наиболее близким изобретением к заявленному является система подводной добычи углеводородов RU2553757 С2, в которой описываются различные способы соединений транспортной сети, сети электроснабжения и сети передачи данных между основным промысловым объектом и подводной скважиной. Сети электроснабжения и передачи данных через волоконно-оптическую линию могут быть применены на расстоянии более чем 150 км от промыслового объекта до скважины. Имеется возможность дополнительного соединения сети электроснабжения и сети передачи данных с любой из систем подводной добычи. В системе подводной добычи углеводородов используются распределители, предназначенные для уменьшения напряжения постоянного тока в сети энергообеспечения и передачи данных от основного промыслового объекта до подводной скважины, а также блоки разветвления, между основным промысловым объектом и распределителем, предназначенным для приема и направления электрических кабелей и кабелей данных на множество распределителей. Так же в системе подводной добычи углеводородов используется подводный узел-распределитель, содержащий средства для передачи данных и электроэнергии в виде постоянного тока множеству подводных скважин или любой другой системе подводной добычи.The closest invention to the claimed one is the underwater hydrocarbon production system RU2553757 C2, which describes various ways of connecting the transport network, the power supply network and the data transmission network between the main field object and the underwater well. Networks of power supply and data transmission through a fiber-optic line can be applied at a distance of more than 150 km from the field object to the well. It is possible to additionally connect the power supply network and the data communication network to any of the subsea production systems. The subsea hydrocarbon production system uses distributors designed to reduce the DC voltage in the power supply network and transmit data from the main field facility to the underwater well, as well as branching blocks between the main field facility and the distributor designed to receive and route electrical and data cables to multiple distributors. Also in the subsea hydrocarbon production system, an underwater distribution unit is used, containing means for transmitting data and electricity in the form of direct current to a plurality of subsea wells or any other subsea production system.

Одним из недостатков аналога является сложность построения сети электропитания на постоянном токе и ее высокая стоимость. Другим недостатком аналога является отсутствие возможности адаптации к изменению конфигурации добычных скважин.One of the disadvantages of the analogue is the complexity of building a DC power supply network and its high cost. Another disadvantage of the analogue is the inability to adapt to changes in the configuration of production wells.

Задачей изобретения является создание системы управления подводным добычным комплексом (СУ ПДК) при одновременном повышении надежности, упрощении системы энергообеспечения и повышении адаптивности к изменению конфигурации расположения добычных скважин.The objective of the invention is to create a control system for an underwater production complex (SU MPC) while improving reliability, simplifying the power supply system and increasing adaptability to changes in the configuration of the location of production wells.

Сущность изобретения заключается в создании СУ ПДК, являющейся однократно резервированной электрогидравлической системой с оптическими линиями связи. СУ ПДК применяется для управления подводными добычными комплексами газовых месторождений, установленных на глубине до 500 метров и удаленных от наземной аппаратуры системы управления на расстояние до 80 км.The essence of the invention lies in the creation of PDK control system, which is a one-time redundant electro-hydraulic system with optical communication lines. The MPC control system is used to control underwater production complexes of gas fields installed at a depth of up to 500 meters and remote from the ground equipment of the control system at a distance of up to 80 km.

Изобретение содержит следующие элементы:The invention contains the following elements:

1 - оборудование берегового комплекса (БК);1 - equipment of the coastal complex (BC);

2 - подводный модуль распределения (ПМР);2 - underwater distribution module (PMR);

3-1 - 3-N/2 - электрические разветвители;3-1 - 3-N/2 - electrical splitters;

4-1 - 4-N/2 - оптические разветвители;4-1 - 4-N/2 - optical splitters;

5-1 - 5-N - подводные модули управления (ПМУ);5-1 - 5-N - underwater control modules (PMU);

6-1 - 6-N - датчики ПДК.6-1 - 6-N - MPC sensors.

На фиг. 1 приведена структурная схема электрической, оптической и гидравлической связей СУ ПДК.In FIG. Figure 1 shows a block diagram of the electrical, optical and hydraulic connections of the PDK control system.

СУ ПДК работает следующим образом:SU MPC works as follows:

БК (1) непосредственно связан с ПМР (2) электрическими и оптическими связями. Электропитание подводной части СУ ПДК осуществляется однофазным переменным током с целью уменьшения электрических потерь. Сплошной линией на фигурах показаны линии электропитания 3000 В переменного тока, от оборудования БК (1) до ПМР (2) на расстоянии до 80 км, и линии электропитания 600 В переменного тока от ПМР (2) до ПМУ (5-1-5-N), расположенных от ПМР (2) на расстоянии до 12 км. От БК (1) гидравлические линии идут к ПМУ (5). Передача гидравлической энергии в системе происходит по гидравлическим линиям, указанным на схеме штрихпунктирной линией. От ПМР электрические линии и оптические линии идут к электрическим разветвителям (3-1 - 3-N/2) и оптическим разветвителям (4-1 - 4-N/2), соответственно. Передача данных в системе управления подводным добычным комплексом происходит по оптическим линиям связи. Оптические линии связи указаны на фигурах штрих линией. Оптические линии связи обеспечивают передачу всего объема необходимой информации за минимальное время. Электрические и оптические линии от разветвителей подключены к ПМУ (5-1 - 5-N). ПМУ в свою очередь соединены с датчиками ПДК (6-1 - 6-N) по электрическим линиям.BC (1) is directly connected with PMR (2) by electrical and optical connections. The power supply of the underwater part of the PDK control system is carried out by single-phase alternating current in order to reduce electrical losses. The solid line in the figures shows the 3000 V AC power lines from the BC equipment (1) to the PMR (2) at a distance of up to 80 km, and the 600 V AC power lines from the PMR (2) to the PMU (5-1-5- N), located from the PMR (2) at a distance of up to 12 km. From BC (1) hydraulic lines go to PMU (5). The transmission of hydraulic energy in the system occurs through the hydraulic lines indicated in the diagram by a dash-dotted line. From the PMR, electrical lines and optical lines go to electrical splitters (3-1 - 3-N/2) and optical splitters (4-1 - 4-N/2), respectively. Data transmission in the control system of the underwater production complex occurs via optical communication lines. Optical communication lines are indicated in the figures by a dashed line. Optical communication lines provide the transfer of the entire amount of necessary information in a minimum time. Electrical and optical lines from the splitters are connected to the PMU (5-1 - 5-N). PMU, in turn, are connected to MPC sensors (6-1 - 6-N) via electrical lines.

Применение переменного тока позволяет упростить преобразования передаваемой энергии и, следовательно, уменьшить стоимость системы.The use of alternating current makes it possible to simplify the conversion of the transmitted energy and, consequently, reduce the cost of the system.

Оптические линии, линии энергообеспечения и гидравлические линии расположены в шлангокабеле подводного исполнения.Optical lines, power supply lines and hydraulic lines are located in the subsea umbilical.

Электрическая и оптическая связи системы управления подводного добычного комплекса имеют топологию системы одноранговая звезда и однократное горячее резервирование, реализованное за счет введения двух независимых каналов, каждый из которых имеет канал передачи данных и канал энергоснабжения. Применение топологии одноранговая звезда позволяет адаптировать систему к изменению конфигурации добычных скважин, а также уменьшить время опроса всех модулей управления береговым комплексом.The electrical and optical communications of the control system of the subsea production complex have a peer-to-peer star system topology and a single hot standby implemented by introducing two independent channels, each of which has a data transmission channel and a power supply channel. The use of a peer-to-peer topology makes it possible to adapt the system to changes in the configuration of production wells, as well as reduce the polling time for all onshore complex control modules.

Береговой комплекс является аналогом промыслового объекта, указанного в патенте №2553757. Оборудование БК (1) обеспечивает управление и бесперебойное энергоснабжение, а также снабжение гидравлическим питанием исполнительных органов СУ ПДК.The coastal complex is an analogue of the fishing object specified in patent No. 2553757. The BC equipment (1) provides control and uninterrupted power supply, as well as the supply of hydraulic power to the executive bodies of the MPC control system.

На фиг. 2 приведена структурная схема электрической, оптической и гидравлической связей БК.In FIG. Figure 2 shows a block diagram of the electrical, optical and hydraulic connections of the BC.

В состав БК СУ ПДК входят:The composition of the BC SU PDC includes:

7 - наземный модуль обеспечения бесперебойного питания (НМОБП);7 - ground uninterruptible power supply module (NMOBP);

8 - наземный модуль обеспечения гидравлического питания (НМОГП;8 - ground module for providing hydraulic power (NMOGP;

9 - наземный модуль обеспечения электрического питания (НМОЭП);9 - ground module for providing electrical power (NMOEP);

10 - наземный модуль управления (НМУ);10 - ground control module (NMU);

11 - рабочая станция оператора (РСО).11 - operator workstation (OWO).

БК работает следующим образом:BC works like this:

НМОБП (7) обеспечивает бесперебойное энергоснабжение СУ ПДК в течение определенного времени после отключения от центрального электропитания 380 В переменного тока, а также преобразует центральное электропитание в первичное напряжение 216 В для НМОЭП (9).NMOBP (7) provides uninterrupted power supply to the PDK control system for a certain time after disconnection from the central power supply of 380 V AC, and also converts the central power supply to the primary voltage of 216 V for NMOEP (9).

НМОГП (8) осуществляет гидравлическое питание исполнительных органов СУ ПДК, посредством подачи гидравлической энергии под требуемым давлением через гидравлические линии на ПМУ (5), который обеспечивает распределение гидравлических команд на исполнительные органы ПДК.NMOGP (8) provides hydraulic power to the executive bodies of the MPC control system by supplying hydraulic energy at the required pressure through the hydraulic lines to the PMU (5), which ensures the distribution of hydraulic commands to the executive bodies of the MPC.

НМОЭП (9) обеспечивает преобразование первичного напряжения 216 В постоянного тока от НМОБП (7) в напряжение 3000 В переменного тока для дальнейшей передачи в подводную часть СУ ПДК на ПМР (2).NMOEP (9) provides the conversion of the primary voltage of 216 V DC from NMOBP (7) to a voltage of 3000 V AC for further transmission to the underwater part of the MPC control system on the PMR (2).

НМУ (10) является центром одноранговой звезды СУ ПДК по отношению подключения к ПМУ (5) и обеспечивает: информационный обмен с подводной частью СУ ПДК и оборудованием БК; последовательный опрос всех ПМУ, с выдачей команд на исполнительные органы и приемом информации со всех датчиков ПДК; двухсторонний обмен информации с РСО.NMU (10) is the center of the peer star of the MPC control system in relation to connection to the PMU (5) and provides: information exchange with the underwater part of the MPC control system and BC equipment; sequential interrogation of all PMU, with the issuance of commands to the executive bodies and the receipt of information from all MPC sensors; two-way exchange of information with RSO.

РСО (11) обеспечивает отображение оператору на экране монитора текущего состояния СУ ПДК в виде мнемосхем, выдачу команд на управление ПМУ (5), НМОБП (7), НМОГП (8), НМОЭП (9), выполнение диагностических работ оборудования СУ ПДК и предоставление оператору архивной информации.RSO (11) provides display to the operator on the screen of the monitor of the current state of the MPC control system in the form of mnemonic diagrams, issuing commands to control the PMU (5), NMOBP (7), NMOGP (8), NMOEP (9), performing diagnostic work on the equipment of the MPC control system and providing archiving operator.

На фиг. 3 приведена структурная схема электрических связей НМОБП (7).In FIG. Figure 3 shows a block diagram of the electrical connections of the NMOBP (7).

В состав НМОБП входят:The composition of the NMOBP includes:

12 - шкаф ввода;12 - input cabinet;

13 - выпрямитель;13 - rectifier;

14 - аккумуляторная система;14 - battery system;

15 - блок многофункциональный.15 - multifunctional block.

НМОБП работает следующим образом:NMOBP works as follows:

Шкаф ввода (12) обеспечивает распределение входного электропитания 380 В переменного тока на каналы электропитания 1 и 2. Позиции 13-15 на фигуре 3 дублируются для однократного резервирования НМОБП (7). Выпрямитель (13) преобразует входное напряжение 380 В переменного тока поступающее от шкафа ввода (12) в напряжение 216 В постоянного тока, которое блок многофункциональный (15) коммутирует на аккумуляторную систему (14) и электрическую нагрузку, подключенную к НМОБП (7). Аккумуляторная система (14) обеспечивает автономное электропитание подключенной к НМОБП (7) электрической нагрузки при отключении центрального электропитания. Организацию информационной связи с НМУ (10) и передачу диагностической информации в НМОБП по протоколу Modbus RTU RS485 обеспечивает блок многофункциональный (15).The input cabinet (12) provides distribution of the input power supply of 380 V AC to the power supply channels 1 and 2. Positions 13-15 in figure 3 are duplicated for a single redundancy of the NMOBP (7). The rectifier (13) converts the input voltage of 380 V AC coming from the input cabinet (12) into a voltage of 216 V DC, which the multifunctional unit (15) switches to the battery system (14) and the electrical load connected to the NMOBP (7). The battery system (14) provides autonomous power supply to the electrical load connected to the NMOBP (7) when the central power supply is turned off. The organization of information communication with the NMU (10) and the transmission of diagnostic information to the NMOBP via the Modbus RTU RS485 protocol is provided by a multifunctional unit (15).

На фиг. 4 приведена структурная схема электрической и гидравлической связей НМОГП.In FIG. Figure 4 shows a block diagram of the electrical and hydraulic connections of the NMOGP.

В состав НМОГП входят:The composition of the NMOGP includes:

16 - гидравлический бак;16 - hydraulic tank;

17 - насос давления;17 - pressure pump;

18 - блок автоматики и управления;18 - block of automation and control;

19 - преобразователь давления;19 - pressure transducer;

20 - гидроаккумулятор;20 - hydraulic accumulator;

21 - фильтр;21 - filter;

22 - блок электромагнитных клапанов.22 - solenoid valve block.

НМОГП работает следующим образом:The NMOHP works in the following way:

Блок автоматики и управления (18) по протоколу Modbus RTU RS485 принимает от НМУ (10) управляющие сигналы, формирует и передает на НМУ (10) сигналы состояния элементов НМОГП (8), распределяет входное электропитание 380 В переменного тока на насосы давления (17) и преобразует входное напряжение 220 В постоянного тока, поступающего от НМОБП (7) в напряжение 24 В постоянного тока питающее преобразователи давления (19).The automation and control unit (18) receives control signals from the NMU (10) via the Modbus RTU RS485 protocol, generates and transmits to the NMU (10) the status signals of the elements of the NMOGP (8), distributes the input power supply of 380 V AC to the pressure pumps (17) and converts the input voltage of 220 V DC coming from NMOBP (7) into a voltage of 24 V DC supplying the pressure transducers (19).

Гидравлическая жидкость хранится в гидравлическом баке (16), который осуществляет функции накопления и приема гидравлической жидкости по обратной линии от ПМУ (5). Управление насосами (17) осуществляет блок автоматики и управления (19). Позиции 17, 19-22 на фигуре 4 дублируются для однократного резервирования НМОГП. Насосы (17) создают и поддерживают требуемое давление гидравлической жидкости в гидравлических линиях, поступающая от гидравлического бака (16). Преобразователи давления (19) определяют величину давления в гидравлических линиях НМОГП (8) и передают ее в виде данных в блок автоматики и управления (18) по протоколу Modbus RTU RS485. Для стабилизации и обеспечения требуемой величины давления в гидравлических линиях на время отключения насосов давления (17) в НМОГП используются гидроаккумуляторы (20). Для фильтрации гидравлической жидкости в гидравлических линиях используются фильтры (21).The hydraulic fluid is stored in the hydraulic tank (16), which performs the functions of accumulating and receiving hydraulic fluid in the return line from the PMU (5). The pumps (17) are controlled by the automation and control unit (19). Positions 17, 19-22 in figure 4 are duplicated for a one-time reservation of the NMOGP. The pumps (17) create and maintain the required pressure of the hydraulic fluid in the hydraulic lines coming from the hydraulic tank (16). The pressure transducers (19) determine the pressure value in the hydraulic lines of the NMOGP (8) and transmit it as data to the automation and control unit (18) via the Modbus RTU RS485 protocol. To stabilize and ensure the required pressure in the hydraulic lines during the shutdown of the pressure pumps (17), hydraulic accumulators (20) are used in the NMOGP. Filters (21) are used to filter hydraulic fluid in hydraulic lines.

Блок электромагнитных клапанов (22) управляется блоком автоматики и управления (18), он открывает или закрывает подачу гидравлической жидкости с требуемой величиной давления в гидравлическую линию в сторону ПМУ (5)The solenoid valve block (22) is controlled by the automation and control unit (18), it opens or closes the supply of hydraulic fluid with the required pressure to the hydraulic line towards the PMU (5)

На фиг. 5 приведена структурная схема электрических связей НМОЭП (9).In FIG. Figure 5 shows a block diagram of the electrical connections of the NMOEP (9).

В состав НМОЭП (9) входят:The structure of NMOEP (9) includes:

23 - генератор;23 - generator;

24 - трансформатор.24 - transformer.

Позиции 23, 24 на фиг. 5 дублируются для однократного резервирования НМОЭП.Positions 23, 24 in Fig. 5 are duplicated for single redundancy of NMOEP.

Генератор (23) обеспечивает информационную связь НМОЭП (9) с НМУ (10) по протоколу Modbus RTU RS485, преобразует напряжение 216 В постоянного тока поступающее от НМОБП (7) в напряжение 128 В переменного тока для трансформатора (24). Трансформатор (24) преобразует напряжения 128 В переменного тока, поступающего от генератора в напряжение 3000 В переменного тока, предназначенного для электропитания ПМР (2).The generator (23) provides information communication between the NMOEP (9) and the NMU (10) using the Modbus RTU RS485 protocol, converts the 216 V DC voltage coming from the NMOBP (7) into the 128 V AC voltage for the transformer (24). The transformer (24) converts the voltage of 128 V AC coming from the generator into a voltage of 3000 V AC, designed to power the PMR (2).

На фигуре 6 приведена структурная схема электрической и оптической связей НМУ (10)The figure 6 shows a block diagram of the electrical and optical connections NMU (10)

В состав НМУ (10) входят:The NMU (10) includes:

25 - сервер НМУ;25 - NMU server;

26 - рабочая станция инженера (РСИ).26 - engineer's workstation (RSI).

Позиция 25 на фиг. 6 дублируется для однократного резервирования НМУ.Position 25 in FIG. 6 is duplicated for a one-time NMU redundancy.

Сервер НМУ (25) обеспечивает: сбор и хранения информации о состоянии БК (1) и датчиков ПДК (6); передачу информации о текущем состоянии датчиков ПДК (6) по интерфейсу Ethernet на удаленные РСО (11); оперативный доступ к информации, собранной за заданный период времени; передачу команд управления сформированных оператором РСО (11) и РСИ (26) в НМОГП (8) по протоколу передачи данных Modbus RTU RS485.The NMU server (25) provides: collection and storage of information about the state of the BC (1) and MPC sensors (6); transmission of information about the current state of MPC sensors (6) via the Ethernet interface to remote RSOs (11); prompt access to information collected for a given period of time; transmission of control commands generated by the operator RSO (11) and RSI (26) to NMOGP (8) via the Modbus RTU RS485 data transfer protocol.

РСИ (26) предназначена для:RSI (26) is intended for:

- отображения на экране монитора информации о текущем состоянии диагностических параметров СУ ПДК;- display on the screen of the monitor information about the current state of the diagnostic parameters of the MPC control system;

- обеспечения оперативного доступа к информации, собранной за заданный период времени;- providing prompt access to information collected for a given period of time;

- обеспечения разграничения ролей доступа к органам управления и архивной информации обслуживающего персонала;- ensuring differentiation of roles of access to management bodies and archival information of service personnel;

- формирования и передачи команд управления в ПМУ (5) по интерфейсу Ethernet;- formation and transmission of control commands to the PMU (5) via the Ethernet interface;

- формирования и передачи команд управления в НМОГП (8) по протоколу передачи данных Modbus RTU RS485;- formation and transmission of control commands to NMOGP (8) using the Modbus RTU RS485 data transfer protocol;

- настройки взаимодействия и работы всего оборудования СУ ПДК.- settings for the interaction and operation of all equipment of the MPC control system.

НМУ работает следующим образом:NMU works like this:

ПМР (2) располагается на сборном манифольде ПДК и обеспечивает усиление и распределение оптического сигнала на линии, идущего к ПМУ (5) и БК(1). ПМР (2) осуществляет понижение входного напряжения 3000 В переменного тока до напряжения 600 В переменного тока и его распределение в линии энергообеспечения ПМУ. Единовременно к ПМР может подключаться n-ое количество ПМУ. Количество подключаемых ПМУ к ПМР ограничено мощностью НМОБП (7) и НМОЭП (9) и преобразователей ПМР. Конструктивно ПМР представляет собой герметичный сосуд цилиндрической формы, заполненный диэлектрической жидкостью.PMR (2) is located on the PDK manifold and provides amplification and distribution of the optical signal on the line going to the PMU (5) and BC(1). PMR (2) reduces the input voltage of 3000 V AC to a voltage of 600 V AC and distributes it in the PMU power supply line. At the same time, the n-th number of PMUs can be connected to the PMR. The number of PMUs connected to the PMR is limited by the power of the NMOBP (7) and NMOEP (9) and PMR converters. Structurally, the PMR is a sealed cylindrical vessel filled with a dielectric liquid.

На фиг. 7 приведена структурная схема электрической и оптической связей ПМР.In FIG. Figure 7 shows a block diagram of the electrical and optical connections of the PMR.

В состав ПМР входят:The PMR includes:

27 - трансформатор 3000 В-600 В, предназначен для преобразования напряжения 3000 В переменного тока, поступающего от НМУ в напряжение 600 В переменного тока для ПМУ и напряжение 50 В переменного тока для питания контейнера электроники ПМР;27 - transformer 3000 V-600 V, designed to convert the voltage of 3000 V AC coming from the NMU into a voltage of 600 V AC for the PMU and a voltage of 50 V AC to power the PMR electronics container;

28 - контейнер электроники ПМР, предназначен для ретрансляции по двум каналам оптического сигнала, идущего от НМУ на ПМУ и в обратном направлении. Конструктивно представляет собой герметичный сосуд цилиндрической формы, заполненный инертным газом, рассчитанный на работу под высоким давлением.28 - PMR electronics container, designed for retransmission via two channels of an optical signal coming from the NMU to the PMU and in the opposite direction. Structurally, it is a sealed cylindrical vessel filled with an inert gas, designed to operate under high pressure.

Позиции 27 и 28 на фиг. 7 дублируются для однократного резервирования ПМР.References 27 and 28 in FIG. 7 are duplicated for a one-time reservation of the PMR.

Электрические разветвители 3-1 - 3-N/2 и оптические разветвители 4-1 - 4-N/2 представляют собой пассивные устройства распределения электрического питания и оптических сигналов, соответственно. Оптический разветвитель разделяет оптический сигнал от ПМР на 4 линии, идущие к ПМУ. Электрические разветвители распределяют переменный ток, напряжением 600 В, на 4 ПМУ. Оптические и электрические разветвители устанавливаются на кустовых манифольдах, на расстоянии до 12 км от сборного манифольда.Electrical splitters 3-1 - 3-N/2 and optical splitters 4-1 - 4-N/2 are passive devices for distributing electrical power and optical signals, respectively. The optical splitter divides the optical signal from the PMR into 4 lines going to the PMU. Electrical splitters distribute 600 V alternating current to 4 PMUs. Optical and electrical splitters are installed on cluster manifolds, at a distance of up to 12 km from the prefabricated manifold.

Подводные модули управления (ПМУ) 5-1 - 5-N расположены на манифольдах, или фонтанных арматурах ПДК и обеспечивают распределение гидравлических команд на их задвижки, краны и дроссели, а также сбор и передачу данных с датчиков ПДК 6-1 - 6-N на береговой комплекс по оптической линии передачи данных (ВОЛС). Конструктивно ПМУ (2) представляет собой герметичный сосуд цилиндрической формы, заполненный диэлектрической жидкостью.Subsea control modules (PMU) 5-1 - 5-N are located on the manifolds, or X-mas trees of the MPC and provide the distribution of hydraulic commands to their gate valves, valves and throttles, as well as the collection and transmission of data from the sensors of the MPC 6-1 - 6-N to the coastal complex via an optical data transmission line (FOCL). Structurally, PMU (2) is a sealed cylindrical vessel filled with a dielectric liquid.

На фиг. 8 приведена структурная схема электрической, оптической и гидравлической связей подводного модуля управления.In FIG. 8 shows a block diagram of the electrical, optical and hydraulic connections of the underwater control module.

В состав ПМУ входят:The PMU includes:

29 - трансформатор 600 В-50 В;29 - transformer 600 V-50 V;

30 - контейнер источника питания ПМУ (КИП ПМУ);30 - container power source PMU (KIP PMU);

31 - контейнер электроники ПМУ (КЭ ПМУ;31 - electronics container PMU (CE PMU;

32 - гидравлический блок.32 - hydraulic block.

Позиции 29-31 на фиг. 8 дублируются для однократного резервирования ПМУ.Items 29-31 in FIG. 8 are duplicated for a one-time PMU redundancy.

ПМУ работают следующим образом:PMUs work as follows:

От ПМР в трансформатор 600-50 (29) поступает 600 В переменного тока. Трансформатор 600-50 преобразует напряжение в 50 В переменного тока, которое поступает на КИП ПМУ (30). КИП ПМУ преобразует поступающее напряжение 50 В переменного тока в 24 В постоянного тока, для КЭ ПМУ (31) и датчиков ПДК (6).From the PMR, 600 V AC is supplied to the transformer 600-50 (29). Transformer 600-50 converts the voltage to 50 V AC, which is supplied to the instrumentation PMU (30). The instrumentation of the PMU converts the incoming voltage of 50 V AC to 24 V DC, for the CE PMU (31) and MPC sensors (6).

КЭ ПМУ (31) принимает по оптической линии передачи данных от НМУ (10) управляющие сигналы на формирование команд гидравлического блока (32). Гидравлический блок (32) по команде, поступающей от контейнера электроники (32), коммутирует расположенные в нем электромагнитные клапаны, тем самым распределяет поступающую на входные гидравлические линии ПМУ (5) гидравлическую жидкость на выходные гидравлические линии, которые соединены с управляющими органами ПДК. КЭ ПМУ (31) производится распределение электропитания в виде напряжения 24 В постоянного тока на гидравлический блок (32), сбор данных с датчиков ПДК 6-1 - 6-N и гидравлического блока (32) и передача собранных данных на БК (1) по протоколам обмена данных RS485 и CAN.CE PMU (31) receives via optical data transmission line from NMU (10) control signals to generate commands for the hydraulic unit (32). The hydraulic unit (32) by command from the electronics container (32) switches the electromagnetic valves located in it, thereby distributing the hydraulic fluid supplied to the input hydraulic lines of the PMU (5) to the output hydraulic lines that are connected to the control bodies of the MPC. CE PMU (31) distributes power in the form of a voltage of 24 V DC to the hydraulic unit (32), collects data from the MPC 6-1 - 6-N sensors and the hydraulic unit (32) and transfers the collected data to the BC (1) via RS485 and CAN data exchange protocols.

Конструктивно КИП ПМУ (30) и КЭ ПМУ (31) представляют собой герметичный сосуд цилиндрической формы, заполненный инертным газом, рассчитанный на работу под высоким давлением.Structurally, the instrumentation PMU (30) and the CE PMU (31) are a sealed cylindrical vessel filled with an inert gas, designed to operate under high pressure.

Датчики ПДК (6) представляют собой измерительные преобразователи параметров подводного добычного комплекса в виде пакета данных стандартов RS485, CAN и др., размещенные в защищенном герметичном корпусе для применения в подводных условиях.MPC sensors (6) are measuring transducers of the parameters of an underwater production complex in the form of a data package of RS485, CAN, etc. standards, placed in a protected sealed housing for use in underwater conditions.

Оборудование представленной СУ ПДК было реализовано в рамках ОКР СУ ПДК, проведены испытания с положительным результатом.The equipment of the presented PDK control system was implemented as part of the R&D of the PDK control system, tests were carried out with a positive result.

Достигаемый технический результат СУ ПДК заключается в повышении надежности, за счет однократного резервирования и повышении адаптивности к изменению конфигурации расположения добычных скважин за счет топологии одноранговой звезды, при одновременном упрощении системы энергообеспечения за счет использования переменного тока в линии электропередачи для питания подводных модулей управления.The achieved technical result of the MPC control system is to increase reliability due to a single redundancy and increase adaptability to changing the configuration of the location of production wells due to the topology of a peer star, while simplifying the power supply system by using alternating current in the power line to power underwater control modules.

Таким образом заявлена СУ ПДК, содержащая береговой комплекс, подводный модуль распределения, оптические и электрические разветвители, датчики на скважинах, соединенные между собой оптической, электрической и гидравлической связями, при этом подводный модуль распределения обеспечивает усиление и распределение оптического сигнала. СУ ПДК построена по топологии одноранговая звезда, имеет однократное горячее резервирование в виде двух независимых каналов, каждый из которых имеет канал передачи данных и канал энергоснабжения на основе переменного тока, а также содержит подводные модули управления, соединенные с подводным модулем распределения через разветвители.Thus, a MPC control system is claimed, containing an onshore complex, an underwater distribution module, optical and electrical splitters, sensors in wells interconnected by optical, electrical and hydraulic connections, while the underwater distribution module provides amplification and distribution of the optical signal. The MPC control system is built according to the peer-to-peer topology, has a one-time hot standby in the form of two independent channels, each of which has a data transmission channel and an AC power supply channel, and also contains underwater control modules connected to the underwater distribution module through splitters.

ЛитератураLiterature

BS EN ISO 13628-Part 6.BS EN ISO 13628-Part 6.

Claims (1)

Система управления подводного добычного комплекса (СУ ПДК), содержащая береговой комплекс, подводный модуль распределения, оптические и электрические разветвители, датчики на скважинах, соединенные между собой оптической и электрической связями, в которой подводный модуль распределения обеспечивает усиление и распределение оптического сигнала, отличающаяся тем, что СУ ПДК построена по топологии одноранговая звезда, имеет однократное горячее резервирование в виде двух независимых каналов, каждый из которых имеет канал передачи данных и канал энергоснабжения на основе переменного тока, а так же содержит подводные модули управления, соединенные с подводным модулем распределения через разветвители.A control system for an underwater production complex (SCS), containing an onshore complex, an underwater distribution module, optical and electrical splitters, well sensors interconnected by optical and electrical connections, in which the underwater distribution module provides amplification and distribution of the optical signal, characterized in that that the MPC control system is built according to the peer-to-peer topology, has a one-time hot standby in the form of two independent channels, each of which has a data transmission channel and an AC power supply channel, and also contains underwater control modules connected to the underwater distribution module through splitters.
RU2021128719A 2021-10-01 Control system of the underwater mining complex RU2778080C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2778080C1 true RU2778080C1 (en) 2022-08-15

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004003339A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-08 Alpha Thames Ltd Subsea hydrocarbon production system
RU2349489C2 (en) * 2006-06-20 2009-03-20 Геннадий Петрович Кузнецов Complex for development of sub-sea deposits of minerals
RU2407187C2 (en) * 2006-04-24 2010-12-20 Интердиджитал Текнолоджи Корпорейшн Method and procedure of alarm for use of transfer capability in cellular wireless network
RU132262U1 (en) * 2013-02-07 2013-09-10 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) UNDERWATER MODULE FOR ELECTRICAL SUPPLY OF THE UNDERWATER MINING COMPLEX
RU2547030C2 (en) * 2013-01-09 2015-04-10 Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Underwater drilling facilities
RU2553757C2 (en) * 2010-05-28 2015-06-20 Статойл Петролеум Ас System of hydrocarbons underwater production
RU2565503C2 (en) * 2011-05-12 2015-10-20 Сименс Акциенгезелльшафт Underwater data communication system and data communication method
RU2724197C1 (en) * 2019-12-25 2020-06-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Method for power supply of underwater vehicle and device for its implementation

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004003339A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-08 Alpha Thames Ltd Subsea hydrocarbon production system
RU2407187C2 (en) * 2006-04-24 2010-12-20 Интердиджитал Текнолоджи Корпорейшн Method and procedure of alarm for use of transfer capability in cellular wireless network
RU2349489C2 (en) * 2006-06-20 2009-03-20 Геннадий Петрович Кузнецов Complex for development of sub-sea deposits of minerals
RU2553757C2 (en) * 2010-05-28 2015-06-20 Статойл Петролеум Ас System of hydrocarbons underwater production
RU2565503C2 (en) * 2011-05-12 2015-10-20 Сименс Акциенгезелльшафт Underwater data communication system and data communication method
RU2547030C2 (en) * 2013-01-09 2015-04-10 Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Underwater drilling facilities
RU132262U1 (en) * 2013-02-07 2013-09-10 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) UNDERWATER MODULE FOR ELECTRICAL SUPPLY OF THE UNDERWATER MINING COMPLEX
RU2724197C1 (en) * 2019-12-25 2020-06-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Method for power supply of underwater vehicle and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102570601B (en) Transformer substation control cabin technology
WO2018113683A1 (en) Energy storage cluster control system and energy storage system
CN100588070C (en) System for controlling and managing micro power network
CN101464690B (en) Dredging synthetic platform management system of trail suction dredger based on redundancy network
CN104850133B (en) A kind of modular ROV control system
CN102545387A (en) Integrated information platform of intelligent substation
CN103885411B (en) Power plant complex automatic system
CN107734016B (en) Information management system and method suitable for nuclear-related ocean platform
CN103872775B (en) A kind of intelligent micro-grid supervisory control system and method for supervising
CN101109951A (en) Transforming plant intelligent electronic equipment access system
CN103441677A (en) Modularization megawatt medium-voltage medium-frequency multi-level inverter full-bridge direct current converter
CN114070093B (en) Seabed observation network multi-module power supply system based on high-voltage direct current conversion technology
CN102929228A (en) Long-distance pipeline coal transport SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) monitoring system and application method
EP3116084A1 (en) Electricity distribution network
RU2778080C1 (en) Control system of the underwater mining complex
CN102723720A (en) Chained STATCOM (static compensator) control system based on serial communication manner
CN113271340B (en) Network networking and monitoring system configuration structure suitable for offshore wind farm
CN108988312B (en) Electric energy distribution system of secondary connection box of submarine observation network and submarine observation network system
CN203071659U (en) Shore-based power supply monitoring system
CN202870591U (en) Long-distance pipeline coal-transporting SCADA monitoring system
CN1479503A (en) Local network bus type optical fiber network fiber network failure wave recording and data collecting system with multi-controller
CN105024454A (en) Transformer substation secondary equipment monitoring system
CN201498018U (en) Plant load optimization dispenser of heat power plant
CN110266106A (en) A kind of unmanned regulation method and device of multiterminal element distribution converter station
CN204129506U (en) Based on the multiple electric motors centralized intelligence control system of CAN