WO2007119025A1 - Flowline heating system for a submarine hydrocarbon exploitation installation - Google Patents

Flowline heating system for a submarine hydrocarbon exploitation installation Download PDF

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WO2007119025A1
WO2007119025A1 PCT/FR2007/051123 FR2007051123W WO2007119025A1 WO 2007119025 A1 WO2007119025 A1 WO 2007119025A1 FR 2007051123 W FR2007051123 W FR 2007051123W WO 2007119025 A1 WO2007119025 A1 WO 2007119025A1
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heating system
heating
electrical
umbilical
flow line
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PCT/FR2007/051123
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Christian Vigne
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Emc3
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0007—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 for underwater installations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02—Surface sealing or packing
    • E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/035—Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
    • E21B33/038—Connectors used on well heads, e.g. for connecting blow-out preventer and riser
    • E21B33/0385—Connectors used on well heads, e.g. for connecting blow-out preventer and riser electrical connectors

Definitions

  • the subject of the present invention is in particular a heating system for a flow line of an underwater installation for the exploitation of hydrocarbons.
  • WO 02/16732 discloses a heating device for preventing the formation of hydrates in pipes of an underwater installation for the production of oil or gas.
  • This heating device comprises a heating cable arranged in contact with a pipe, this cable being protected by an insulating layer enveloping the pipe.
  • the heater includes an electrical source for supplying the cable through a junction box attached to the conduit.
  • the power source is mounted on the production equipment and connected via an umbilical to a power line.
  • the invention aims in particular to simplify the installation of a heating system on a flow line of an underwater installation for hydrocarbon exploitation, in particular in difficult environmental conditions.
  • the subject of the invention is thus a method of supplying a heating system for a flow line of an underwater installation for the exploitation of hydrocarbons by means of an electric cable connected between a power supply source and said heating system, characterized in that it comprises the step of carrying out, in a submarine environment, the connection of said electric cable to said heating system and to said power supply source, said power supply being constituted by one or more electrical conductors of an umbilical present in the subsea installation, in particular an umbilical dedicated to an underwater control system, and / or by an electrical source of a ROV (underwater vehicle controlled remotely).
  • a ROV underwater vehicle controlled remotely
  • the supply of the heating system by an electrical source of a ROV is preferably carried out when this heating system is disconnected from the umbilical.
  • the connection of the electrical connection cable to the connector element of the heating system can be carried out using a remotely controlled submarine vehicle, in particular of the ROV type.
  • the electrical connection cable is for example of the "fiying lead” type.
  • connection of the heating system to a power source can be achieved in a relatively simple manner because this connection can be made in situ, in submarine environment.
  • the electrical connection cable connected to a connector element of the heating system can be advantageously connected to one or more electrical conductors in an umbilical.
  • the invention can in particular make it possible to assemble and use in a simple manner elements of existing subsea installations.
  • the ROV may comprise for example a complementary connector element arranged to connect to the connector element of the heating system.
  • the ROV usually has a relatively high electrical power, which can provide sufficient electrical power to the heating system to cause the dissociation of a hydrate formed in the pipe.
  • the invention can thus enable the dissociation of a hydrate formed in the pipe by means of the electrically powered heating system, either by choice or by means of a electrical power from an umbilical, either thanks to an electric power provided by a vehicle ROV.
  • the invention allows a relatively flexible use of the heating system.
  • An umbilical includes, for example, a group of one or more types of functional element (s) such as electrical cables, optical fiber cables or transmission lines for fluids, for example a gas, water, chemicals such as methanol. These functional elements can be assembled for example helically.
  • An umbilical may contain, where appropriate, all the elements required for the operation of a given subsea hydrocarbon field.
  • the umbilical may comprise an underwater termination module, also called Subsea Umbilical Termination (SUT), the connection of the electrical connection cable on the electrical conductor (s) of the umbilical being via this termination module .
  • SUT Subsea Umbilical Termination
  • the subject of the invention is also a heating system for a flow line of an underwater hydrocarbon exploitation installation, comprising:
  • At least one heating element arranged to allow a supply of heat to the flow line
  • the heating system being characterized by the fact that it is realized in a manner tight, that the heating element has a small thickness and is housed between the flow line and a thermal insulation layer surrounding the pipe, and that the or each connector element is arranged to allow connection in underwater environment an electrical connection cable to one or more electrical conductors of an umbilical present in the subsea installation, in particular an umbilical dedicated to an underwater control system and / or to an electrical source of an ROV.
  • the heating system according to the invention can be arranged in such a way that, once connected to the power source, this system operates from autonomously, especially without the need to send orders from the surface.
  • the electronic circuit may be arranged to control the heating of the heating element when the temperature detected on the flow line falls below a low limit, for example greater than the hydrate formation temperature.
  • the electronic circuit may also be arranged to control the stopping of heating of the heating element when the temperature detected on the flow line reaches an upper limit, corresponding for example to the resumption of hydrocarbon production.
  • the heating system comprises a sealed housing in which is housed the electronic circuit, the heating element being connected to the sealed housing with the aid of an indenter on this housing.
  • the indenter is preferably overmolded with a waterproof material so as to ensure its tightness in an underwater environment.
  • the watertight housing can be adapted for use up to about 1500 meters downhole, or up to 3000 meters bottom, especially in equipression or being structurally resistant to pressure.
  • the connector element and the electrical circuit can be housed in a common waterproof housing.
  • the connector element is disposed outside the sealed housing and connected to the electronic circuit with an indenter on the housing, overmolded with a sealed material.
  • the heating element comprises a coating of a heat resistant waterproof material.
  • the heating element is coated with a watertight coating makes the heating system of the invention more reliable because, even in the case where a waterproof and insulating layer enveloping the flow line and covering the heating element loses due to wear during its service life, the heating element remains watertight thanks to its own coating.
  • the heating element comprises one or more resistive wires, assembled or independent, coated with a waterproof material, this material being able to be for example an elastomer, for example silicone, Tefion ® or a fluororesin such as polytetrafluoroethylene.
  • the heating element may comprise a substantially flat heating film comprising a resistance encapsulated between at least two layers of a sealed material, for example silicone or polyimide (Kapton ® ).
  • the heating element may be covered with a heat-conducting adhesive, for example a metal-based adhesive, to improve the efficiency of the heating.
  • the heating element may be arranged longitudinally with respect to a longitudinal axis of the flow line or, alternatively, transversely to this axis.
  • the heating system may include one or more temperature sensors arranged to sense the temperature of the flow line.
  • the heating system can, if desired, be supplied with the "fiying lead" connection cable.
  • the invention also relates to a heating system for a flow line of an underwater hydrocarbon exploitation installation, the system comprising: at least one heating element arranged to allow a supply of heat to the pipe a flow circuit, an electronic circuit arranged to control the heating of the heating element, at least one electrical connector element arranged to allow the connection of the electronic circuit to a power supply, the system being characterized in that the The heating element comprises a heat-resistant waterproof coating, in particular distinct from an insulating layer enveloping the flow line.
  • the invention also relates to an underwater installation for hydrocarbon exploitation, comprising: at least one flow line for the transport of hydrocarbons, a heating system as defined above, the heating element being arranged to allow a supply of heat to the flow line,
  • an umbilical comprising one or more electrical conductors, an electrical connection cable connected to at least one conductor of the umbilicus and connected to the connector element of the heating system.
  • the flow line has a cross section of relatively small dimensions, for example with an internal diameter less than or equal to 10 inches (25.4 cm) and having a length less than or equal to 100 m.
  • Such a flow line is for example a jumper generally used to connect a wellhead to a manifold assembly (manifold), or the collector assembly to a production line. In the latter case, the driving is still called “spool".
  • a jumper or a spool may have a relatively complex geometry, including several bent portions.
  • the heating element may be disposed in contact with the pipe, under a thermal insulation surrounding this pipe.
  • FIGS. 1 and 2 represent , schematically and partially, a heating system according to two examples of implementation of the invention
  • Figure 3 illustrates, schematically and partially, the various elements of an underwater installation for hydrocarbon exploitation in accordance with the 'invention
  • Figures 4 and 5 show, schematically and partially in cross section, two examples of heating elements according to the invention
  • Figures 6 to 9 show, schematically and partially, different geometries of a jumper or spool.
  • FIG. 1 shows a heating system 1 for a flow line of an underwater hydrocarbon exploitation installation, the system comprising: a heating element 2 arranged to allow a supply of heat to a pipe flow, an electronic circuit 3 arranged to control the heating of the heating element 2, an electrical connector element 4 arranged to allow the connection of the electronic circuit 3 to a power source.
  • the connector element 4 is arranged to allow connection in the underwater environment of an electrical connection cable to this connector element, as will be seen below.
  • the electronic circuit 3 is housed in a sealed housing 5 adapted for use at a depth up to for example about 1500 m, or even 3000 m, especially in equipression or being structurally resistant to pressure.
  • the heating element 2 is connected to the electronic circuit 3 via an indenter 6 passing through the housing 5.
  • This indenter 6 is sealed by overmolding a sealed material 7, for example polyurethane or polyethylene.
  • the connector element 4 is connected to the electronic circuit 3 by a connection sealed by means of a sealed overmolding 8 made at the rear of this connector element 4, and an overmolding 9 made at the level of an indenter 10 on the sealed housing 5.
  • the connector element 4 may be of the "wet mateable” type, that is to say, connectable under water in the presence of electric current, allowing an electrical connection under water.
  • the heating system 1 further comprises a temperature sensor 12 connected to the electronic circuit 3 via the indenter 6.
  • the electronic circuit 3 is separated from the connector element 4.
  • the connector element 4 is arranged to receive the electronic circuit 3 so that it is not necessary to provide a separate sealed housing 5 for housing the electronic circuit 3.
  • the overmolding 8 at the rear of the connector element 4 can be made on the heating element 2.
  • the heating element 2 can be made in different ways.
  • the heating element 2 may comprise one or more resistive son 15, assembled or independent, individually coated with a tight material 16, for example silicone or Teflon ® .
  • a tight material for example silicone or Teflon ® .
  • the heating element 2 of flattened form comprises a resistor 15 encapsulated between two layers 17 of a sealed material, in particular of the silicone or Kapton ® type .
  • the heating element 2 may for example be in the form of a film.
  • the electronic circuit 3 is arranged to control the heating of the heating element 2 when the temperature detected by the temperature sensor 12 reaches a predetermined low limit, for example greater than a hydrate formation temperature.
  • the electronic circuit 3 is furthermore arranged to control the stopping of the heating of the heating element 2 when the temperature detected by the temperature sensor 12 exceeds a predetermined high limit.
  • This equipment 20 comprises a set 21 of Christmas tree type or "christmas tree” connected to a set “manifold” 22 through a flow line 23 formed by a jumper.
  • the jumper 23 has a plurality of bent portions 24.
  • FIGS. 6 to 9 show different examples of geometry of the jumper 23, with a variable number of angled portions.
  • the assembly 21 is connected to a module 26 tye SCM (Subsea Control Module) known per se.
  • SCM Subsea Control Module
  • the power supply of the module 26 is provided by two electrical connection cables 27 between this module 26 and a submarine termination module 28 of the Subsea Umbilical Termination (SUT) type belonging to an umbilical 29.
  • SUT Subsea Umbilical Termination
  • This module 28 comprises connector elements 30 enabling the connection cables 27 to be connected.
  • the heating system 1 is fixed on the jumper 23 for example by means of adhesive strips.
  • the heating element 2 and the temperature sensor 12 are arranged in contact with the jumper 23.
  • the connector element 4 allows the connection of an electrical connection cable 27 between this connector element 4 and a connector element 30 on the module 28 so as to supply the heating system 1 with power.
  • the cables 27 may be of the "flying lead” type.
  • connection of the cables 27 to the corresponding connector elements can be achieved by means of a vehicle of the ROV type, in a submarine environment.
  • the cables 27, instead of being connected to the umbilical 29, can be connected to an electrical source, including a motor of a ROV vehicle brought in the vicinity of the installation under -Marine.
  • the power supply of the heating system 1 can thus be achieved in situ, in a relatively simple manner, in particular without having to unroll specific electrical cables over very large distances.

Abstract

This invention relates to a method of connecting a flowline heating system for a submarine installation to an electrical power supply source, characterised by the fact that the method includes the step consisting of making an electrical connection in a submarine environment between the heating system and one or several electrical conductor(s) in an umbilical (29) using an electrical connection cable (27) connected to the heating system or between the heating system and an electricity source on a ROV type vehicle.

Description

Système de chauffage pour conduite d'écoulement d'une installation sous-marine d'exploitation d'hydrocarbures Heating system for the flow line of an underwater hydrocarbon facility
La présente invention a notamment pour objet un système de chauffage pour une conduite d'écoulement d'une installation sous-marine d'exploitation d'hydrocarbures.The subject of the present invention is in particular a heating system for a flow line of an underwater installation for the exploitation of hydrocarbons.
On connaît par la demande internationale WO 02/16732 un dispositif de chauffage pour prévenir la formation d'hydrates dans des conduites d'une installation sous- marine de production de pétrole ou de gaz. Ce dispositif de chauffage comporte un câble de chauffage disposé au contact d'une conduite, ce câble étant protégé par une couche isolante enveloppant la conduite. Lorsque la température des hydrocarbures à l'intérieur de la conduite chute en dessous d'un certain seuil, le câble de chauffage est chauffé de manière à maintenir les hydrocarbures dans la conduite à une température au-dessus de la température de formation des hydrates. Le dispositif de chauffage comporte une source électrique pour l'alimentation du câble par l'intermédiaire d'un boîtier de jonction fixé sur la conduite. La source électrique est montée sur l'équipement de production et connectée via un ombilical à une ligne d'alimentation électrique.International application WO 02/16732 discloses a heating device for preventing the formation of hydrates in pipes of an underwater installation for the production of oil or gas. This heating device comprises a heating cable arranged in contact with a pipe, this cable being protected by an insulating layer enveloping the pipe. When the hydrocarbon temperature inside the pipe falls below a certain threshold, the heating cable is heated to maintain the hydrocarbons in the pipe at a temperature above the hydrate formation temperature. The heater includes an electrical source for supplying the cable through a junction box attached to the conduit. The power source is mounted on the production equipment and connected via an umbilical to a power line.
L'invention vise notamment à simplifier la mise en place d'un système de chauffage sur une conduite d'écoulement d'une installation sous-marine d'exploitation d'hydrocarbures, en particulier dans des conditions environnementales difficiles.The invention aims in particular to simplify the installation of a heating system on a flow line of an underwater installation for hydrocarbon exploitation, in particular in difficult environmental conditions.
L'invention a ainsi pour objet un procédé d'alimentation électrique d'un système de chauffage pour une conduite d'écoulement d'une installation sous-marine d'exploitation d'hydrocarbures à l'aide d'un câble électrique raccordé entre une source d'alimentation électrique et ledit système de chauffage, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à réaliser, en milieu sous-marin, le raccordement dudit câble électrique audit système de chauffage et à ladite source d'alimentation électrique, ladite source d'alimentation électrique étant constituée par un ou plusieurs conducteurs électriques d'un ombilical présent dans l'installation sous-marine, notamment un ombilical dédié à un système de contrôle sous-marin, et/ou par une source électrique d'un ROV (véhicule sous-marin commandé à distance).The subject of the invention is thus a method of supplying a heating system for a flow line of an underwater installation for the exploitation of hydrocarbons by means of an electric cable connected between a power supply source and said heating system, characterized in that it comprises the step of carrying out, in a submarine environment, the connection of said electric cable to said heating system and to said power supply source, said power supply being constituted by one or more electrical conductors of an umbilical present in the subsea installation, in particular an umbilical dedicated to an underwater control system, and / or by an electrical source of a ROV (underwater vehicle controlled remotely).
L'alimentation du système de chauffage par une source électrique d'un ROV, par exemple un moteur de ce véhicule, est réalisée de préférence lorsque ce système de chauffage est déconnecté de l'ombilical. La connexion du câble de raccordement électrique à l'élément de connecteur du système de chauffage peut être réalisée à l'aide d'un véhicule sous-marin commandé à distance, notamment du type ROV.The supply of the heating system by an electrical source of a ROV, for example an engine of this vehicle, is preferably carried out when this heating system is disconnected from the umbilical. The connection of the electrical connection cable to the connector element of the heating system can be carried out using a remotely controlled submarine vehicle, in particular of the ROV type.
Le câble de raccordement électrique est par exemple de type « fiying lead ».The electrical connection cable is for example of the "fiying lead" type.
Grâce à l'invention, le raccordement du système de chauffage à une source d'alimentation électrique peut être réalisé de manière relativement simple du fait que ce raccordement peut être réalisé in situ, en milieu sous-marin.Thanks to the invention, the connection of the heating system to a power source can be achieved in a relatively simple manner because this connection can be made in situ, in submarine environment.
Il est notamment possible de profiter de la présence d'un ou de plusieurs conducteur(s) électrique(s) dans un ombilical, notamment dédié à un système de contrôle sous-marin ou à un ou plusieurs systèmes de chauffage, pour procéder à une dérivation électrique depuis cet ombilical vers le système de chauffage.It is in particular possible to take advantage of the presence of one or more electric conductor (s) in an umbilical, in particular dedicated to an underwater control system or to one or more heating systems, to carry out a electrical bypass from this umbilical to the heating system.
Le câble de raccordement électrique connecté à un élément de connecteur du système de chauffage peut être relié avantageusement à un ou plusieurs conducteur(s) électrique(s) dans un ombilical.The electrical connection cable connected to a connector element of the heating system can be advantageously connected to one or more electrical conductors in an umbilical.
Il est ainsi possible d'éviter le déroulement, en milieu sous-marin, sur une très grande distance, d'un câble spécifique pour l'alimentation électrique du système de chauffage, qui est une opération longue, complexe et coûteuse.It is thus possible to avoid the unwinding, in a submarine environment, over a very great distance, of a specific cable for the power supply of the heating system, which is a long, complex and expensive operation.
L'invention peut notamment permettre d'assembler et d'utiliser de manière simple des éléments d'installations sous-marines existantes.The invention can in particular make it possible to assemble and use in a simple manner elements of existing subsea installations.
Par ailleurs, plutôt que de raccorder à l'élément de connecteur du système de chauffage un câble de raccordement électrique provenant d'un ombilical, il est possible d'utiliser un véhicule de type ROV pour apporter une puissance électrique au système de chauffage grâce à l'élément de connecteur permettant une connexion sous l'eau.Furthermore, rather than connecting an electrical connection cable from an umbilical to the heating system connector element, it is possible to use a ROV type vehicle to supply electrical power to the heating system through the connector element for connection under water.
Le ROV peut comporter par exemple un élément de connecteur complémentaire agencé pour se raccorder à l'élément de connecteur du système de chauffage.The ROV may comprise for example a complementary connector element arranged to connect to the connector element of the heating system.
Le ROV dispose habituellement d'une puissance électrique relativement importante, ce qui peut permettre d'apporter une puissance électrique suffisante au système de chauffage afin de provoquer la dissociation d'un hydrate formé dans la conduite.The ROV usually has a relatively high electrical power, which can provide sufficient electrical power to the heating system to cause the dissociation of a hydrate formed in the pipe.
L'invention peut permettre ainsi la dissociation d'un hydrate formé dans la conduite grâce au système de chauffage alimenté électriquement, au choix, soit grâce à une puissance électrique provenant d'un ombilical, soit grâce à une puissance électrique apportée par un véhicule ROV.The invention can thus enable the dissociation of a hydrate formed in the pipe by means of the electrically powered heating system, either by choice or by means of a electrical power from an umbilical, either thanks to an electric power provided by a vehicle ROV.
L'invention permet une utilisation relativement souple du système de chauffage.The invention allows a relatively flexible use of the heating system.
Un ombilical comporte par exemple un groupe d'un ou de plusieurs type(s) d'élément(s) fonctionnel(s) tels que des câbles électriques, des câbles de fibres optiques ou des lignes de transport pour des fluides, par exemple un gaz, de l'eau, des produits chimiques tels que le méthanol. Ces éléments fonctionnels peuvent être assemblés par exemple de manière hélicoïdale. Un ombilical peut contenir, le cas échéant, tous les éléments requis pour l'exploitation d'un champ sous-marin d'hydrocarbures donné.An umbilical includes, for example, a group of one or more types of functional element (s) such as electrical cables, optical fiber cables or transmission lines for fluids, for example a gas, water, chemicals such as methanol. These functional elements can be assembled for example helically. An umbilical may contain, where appropriate, all the elements required for the operation of a given subsea hydrocarbon field.
L'ombilical peut comporter un module de terminaison sous-marin, encore appelé Subsea Umbilical Termination (SUT), la connexion du câble de raccordement électrique sur le ou les conducteurs électriques de l'ombilical se faisant par l'intermédiaire de ce module de terminaison.The umbilical may comprise an underwater termination module, also called Subsea Umbilical Termination (SUT), the connection of the electrical connection cable on the electrical conductor (s) of the umbilical being via this termination module .
L'invention a encore pour objet un système de chauffage pour une conduite d'écoulement d'une installation sous-marine d'exploitation d'hydrocarbures, comportant :The subject of the invention is also a heating system for a flow line of an underwater hydrocarbon exploitation installation, comprising:
- au moins un élément chauffant agencé pour permettre un apport de chaleur à la conduite d'écoulement,at least one heating element arranged to allow a supply of heat to the flow line,
- un circuit électronique agencé pour commander le chauffage de l'élément chauffant,an electronic circuit arranged to control the heating of the heating element,
- au moins un élément de connecteur électrique agencé pour permettre le raccordement du système de chauffage, notamment du circuit électrique de celui-ci à une source d'alimentation électrique, le système de chauffage étant caractérisé par le fait qu'il est réalisé de manière étanche, que l'élément chauffant présente une faible épaisseur et est logé entre la conduite d'écoulement et une couche d'isolation thermique enveloppant la conduite, et que le ou chaque élément de connecteur est agencé pour permettre la connexion en milieu sous- marin d'un câble de raccordement électrique à un ou plusieurs conducteurs électriques d'un ombilical présent dans l'installation sous-marine, notamment un ombilical dédié à un système de contrôle sous-marin et/ou à une source électrique d'un ROV.at least one electrical connector element arranged to allow the connection of the heating system, in particular the electrical circuit thereof, to a power supply source, the heating system being characterized by the fact that it is realized in a manner tight, that the heating element has a small thickness and is housed between the flow line and a thermal insulation layer surrounding the pipe, and that the or each connector element is arranged to allow connection in underwater environment an electrical connection cable to one or more electrical conductors of an umbilical present in the subsea installation, in particular an umbilical dedicated to an underwater control system and / or to an electrical source of an ROV.
Le système de chauffage selon l'invention peut être agencé de manière à ce que, une fois raccordé à la source d'alimentation électrique, ce système fonctionne de manière autonome, notamment sans qu'il ne soit nécessaire d'envoyer des commandes depuis la surface.The heating system according to the invention can be arranged in such a way that, once connected to the power source, this system operates from autonomously, especially without the need to send orders from the surface.
Le circuit électronique peut être agencé de manière à commander le chauffage de l'élément chauffant lorsque la température détectée sur la conduite d'écoulement passe en dessous d'une limite basse, choisie par exemple supérieure à la température de formation d'hydrates. Le circuit électronique peut également être agencé de manière à commander l'arrêt du chauffage de l'élément chauffant lorsque la température détectée sur la conduite d'écoulement atteint une limite haute, correspondant par exemple à la reprise de la production d'hydrocarbures.The electronic circuit may be arranged to control the heating of the heating element when the temperature detected on the flow line falls below a low limit, for example greater than the hydrate formation temperature. The electronic circuit may also be arranged to control the stopping of heating of the heating element when the temperature detected on the flow line reaches an upper limit, corresponding for example to the resumption of hydrocarbon production.
Avantageusement, le système de chauffage comporte un boîtier étanche dans lequel est logé le circuit électronique, l'élément chauffant étant raccordé au boîtier étanche à l'aide d'un pénétrateur sur ce boîtier. Le pénétrateur est de préférence surmoulé avec un matériau étanche de manière à assurer son étanchéité en milieu sous-marin.Advantageously, the heating system comprises a sealed housing in which is housed the electronic circuit, the heating element being connected to the sealed housing with the aid of an indenter on this housing. The indenter is preferably overmolded with a waterproof material so as to ensure its tightness in an underwater environment.
Le boîtier étanche peut être adapté à une utilisation jusqu'à environ 1500 mètres de fond, voire jusqu'à 3 000 mètres de fond, notamment en équipression ou en étant structurellement résistant à la pression.The watertight housing can be adapted for use up to about 1500 meters downhole, or up to 3000 meters bottom, especially in equipression or being structurally resistant to pressure.
L'élément de connecteur et le circuit électrique peuvent être logés dans un boîtier étanche commun.The connector element and the electrical circuit can be housed in a common waterproof housing.
En variante, l'élément de connecteur est disposé à l'extérieur du boîtier étanche et relié au circuit électronique à l'aide d'un pénétrateur sur le boîtier, surmoulé d'un matériau étanche.Alternatively, the connector element is disposed outside the sealed housing and connected to the electronic circuit with an indenter on the housing, overmolded with a sealed material.
Avantageusement, l'élément chauffant comporte un revêtement d'un matériau étanche résistant à la chaleur.Advantageously, the heating element comprises a coating of a heat resistant waterproof material.
Le fait que l'élément chauffant soit revêtu d'un revêtement étanche rend le système de chauffage de l'invention plus fiable car, même dans le cas où une couche étanche et isolante enveloppant la conduite d'écoulement et recouvrant l'élément chauffant perd de son étanchéité du fait de l'usure au cours de sa durée de vie, l'élément chauffant demeure étanche grâce à son propre revêtement.The fact that the heating element is coated with a watertight coating makes the heating system of the invention more reliable because, even in the case where a waterproof and insulating layer enveloping the flow line and covering the heating element loses due to wear during its service life, the heating element remains watertight thanks to its own coating.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, l'élément chauffant comporte un ou plusieurs fils résistifs, assemblés ou indépendants, revêtus d'un matériau étanche, ce matériau pouvant être par exemple un élastomère, par exemple du silicone, du Tefion® ou une résine fluorée telle que le polytétrafluoroéthylène. En variante, l'élément chauffant peut comporter un film chauffant sensiblement plat comprenant une résistance encapsulée entre au moins deux couches d'un matériau étanche, par exemple de type silicone ou polyimide (Kapton®).In an exemplary implementation of the invention, the heating element comprises one or more resistive wires, assembled or independent, coated with a waterproof material, this material being able to be for example an elastomer, for example silicone, Tefion ® or a fluororesin such as polytetrafluoroethylene. Alternatively, the heating element may comprise a substantially flat heating film comprising a resistance encapsulated between at least two layers of a sealed material, for example silicone or polyimide (Kapton ® ).
L'élément chauffant peut être recouvert d'un adhésif conducteur de chaleur, par exemple à base d'un métal, permettant d'améliorer l'efficacité du chauffage.The heating element may be covered with a heat-conducting adhesive, for example a metal-based adhesive, to improve the efficiency of the heating.
L'élément chauffant peut être disposé de manière longitudinale par rapport à un axe longitudinal de la conduite d'écoulement ou, en variante, de manière transversale par rapport à cet axe.The heating element may be arranged longitudinally with respect to a longitudinal axis of the flow line or, alternatively, transversely to this axis.
Le système de chauffage peut comporter un ou plusieurs capteurs de température agencés pour détecter la température de la conduite d'écoulement.The heating system may include one or more temperature sensors arranged to sense the temperature of the flow line.
Le système de chauffage peut, si on le souhaite, être fourni avec le câble de raccordement de type « fiying lead ».The heating system can, if desired, be supplied with the "fiying lead" connection cable.
L'invention a également pour objet un système de chauffage pour une conduite d'écoulement d'une installation sous-marine d'exploitation d'hydrocarbures, le système comportant : au moins un élément chauffant agencé pour permettre un apport de chaleur à la conduite d'écoulement, un circuit électronique agencé pour commander le chauffage de l'élément chauffant, au moins un élément de connecteur électrique agencé pour permettre le raccordement du circuit électronique à une source d'alimentation électrique, le système étant caractérisé par le fait que l'élément chauffant comporte un revêtement étanche résistant à la chaleur, notamment distinct d'une couche isolante enveloppant la ligne d'écoulement.The invention also relates to a heating system for a flow line of an underwater hydrocarbon exploitation installation, the system comprising: at least one heating element arranged to allow a supply of heat to the pipe a flow circuit, an electronic circuit arranged to control the heating of the heating element, at least one electrical connector element arranged to allow the connection of the electronic circuit to a power supply, the system being characterized in that the The heating element comprises a heat-resistant waterproof coating, in particular distinct from an insulating layer enveloping the flow line.
L'invention a encore pour objet une installation sous-marine d'exploitation d'hydrocarbures, comportant : au moins une conduite d'écoulement pour le transport d'hydrocarbures, un système de chauffage tel que défini ci-dessus, l'élément chauffant étant agencé pour permettre un apport de chaleur à la conduite d'écoulement,The invention also relates to an underwater installation for hydrocarbon exploitation, comprising: at least one flow line for the transport of hydrocarbons, a heating system as defined above, the heating element being arranged to allow a supply of heat to the flow line,
- un ombilical comprenant un ou plusieurs conducteur(s) électrique(s), un câble de raccordement électrique relié à au moins un conducteur de l'ombilical et connecté à l'élément de connecteur du système de chauffage. La conduite d'écoulement présente une section transversale de dimensions relativement faibles, par exemple avec un diamètre interne inférieur ou égal à 10 pouces (25,4 cm) et présentant une longueur inférieure ou égale à 100 m. Une telle conduite d'écoulement est par exemple un jumper généralement utilisé pour relier une tête de puits à un ensemble collecteur (manifold), ou l'ensemble collecteur à une ligne de production. Dans ce dernier cas, la conduite est encore appelée « spool ». Un jumper ou un spool peut présenter une géométrie relativement complexe, avec notamment plusieurs portions coudées.an umbilical comprising one or more electrical conductors, an electrical connection cable connected to at least one conductor of the umbilicus and connected to the connector element of the heating system. The flow line has a cross section of relatively small dimensions, for example with an internal diameter less than or equal to 10 inches (25.4 cm) and having a length less than or equal to 100 m. Such a flow line is for example a jumper generally used to connect a wellhead to a manifold assembly (manifold), or the collector assembly to a production line. In the latter case, the driving is still called "spool". A jumper or a spool may have a relatively complex geometry, including several bent portions.
L'élément chauffant peut être disposé, au contact de la conduite, sous un isolant thermique enveloppant cette conduite.The heating element may be disposed in contact with the pipe, under a thermal insulation surrounding this pipe.
La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : les figures 1 et 2 représentent, schématiquement et partiellement, un système de chauffage conforme à deux exemples de mise en œuvre de l'invention, la figure 3 illustre, schématiquement et partiellement, les différents éléments d'une installation sous-marine d'exploitation d'hydrocarbures conforme à l'invention,The present invention will be better understood on reading the following detailed description of examples of non-limiting embodiments of the invention, and on examining the appended drawing, in which: FIGS. 1 and 2 represent , schematically and partially, a heating system according to two examples of implementation of the invention, Figure 3 illustrates, schematically and partially, the various elements of an underwater installation for hydrocarbon exploitation in accordance with the 'invention,
- les figures 4 et 5 représentent, schématiquement et partiellement, en coupe transversale, deux exemples d'éléments chauffants conformes à l'invention, et les figures 6 à 9 représentent, schématiquement et partiellement, différentes géométries d'un jumper ou spool.- Figures 4 and 5 show, schematically and partially in cross section, two examples of heating elements according to the invention, and Figures 6 to 9 show, schematically and partially, different geometries of a jumper or spool.
On a représenté sur la figure 1 un système de chauffage 1 pour une conduite d'écoulement d'une installation sous-marine d'exploitation d'hydrocarbures, le système comportant : un élément chauffant 2 agencé pour permettre un apport de chaleur à une conduite d'écoulement, un circuit électronique 3 agencé pour commander le chauffage de l'élément chauffant 2, un élément de connecteur électrique 4 agencé pour permettre le raccordement du circuit électronique 3 à une source d'alimentation électrique. L'élément de connecteur 4 est agencé pour permettre la connexion en milieu sous-marin d'un câble de raccordement électrique à cet élément de connecteur, comme on le verra ci-dessous.FIG. 1 shows a heating system 1 for a flow line of an underwater hydrocarbon exploitation installation, the system comprising: a heating element 2 arranged to allow a supply of heat to a pipe flow, an electronic circuit 3 arranged to control the heating of the heating element 2, an electrical connector element 4 arranged to allow the connection of the electronic circuit 3 to a power source. The connector element 4 is arranged to allow connection in the underwater environment of an electrical connection cable to this connector element, as will be seen below.
Le circuit électronique 3 est logé dans un boîtier étanche 5 adapté pour une utilisation à une profondeur jusqu'à par exemple environ 1500 m, voire 3000 m, notamment en équipression ou en étant structurellement résistant à la pression.The electronic circuit 3 is housed in a sealed housing 5 adapted for use at a depth up to for example about 1500 m, or even 3000 m, especially in equipression or being structurally resistant to pressure.
L'élément chauffant 2 est raccordé au circuit électronique 3 via un pénétrateur 6 traversant le boîtier 5.The heating element 2 is connected to the electronic circuit 3 via an indenter 6 passing through the housing 5.
Ce pénétrateur 6 est rendu étanche par surmoulage d'un matériau étanche 7, par exemple du polyuréthane ou du polyéthylène.This indenter 6 is sealed by overmolding a sealed material 7, for example polyurethane or polyethylene.
L'élément de connecteur 4 est relié au circuit électronique 3 par une liaison rendue étanche à l'aide d'un surmoulage étanche 8 réalisé à l'arrière de cet élément de connecteur 4, et d'un surmoulage 9 réalisé au niveau d'un pénétrateur 10 sur le boîtier étanche 5.The connector element 4 is connected to the electronic circuit 3 by a connection sealed by means of a sealed overmolding 8 made at the rear of this connector element 4, and an overmolding 9 made at the level of an indenter 10 on the sealed housing 5.
Il est possible de réaliser un surmoulage englobant entièrement le boîtier 5.It is possible to perform an overmolding completely encompassing the housing 5.
L'élément de connecteur 4 peut être du type « wet mateable », c'est-à-dire connectable sous l'eau en présence de courant électrique, permettant une connexion électrique sous l'eau.The connector element 4 may be of the "wet mateable" type, that is to say, connectable under water in the presence of electric current, allowing an electrical connection under water.
Le système de chauffage 1 comporte en outre un capteur de température 12 connecté au circuit électronique 3 via le pénétrateur 6.The heating system 1 further comprises a temperature sensor 12 connected to the electronic circuit 3 via the indenter 6.
Dans l'exemple décrit, le circuit électronique 3 est séparé de l'élément de connecteur 4.In the example described, the electronic circuit 3 is separated from the connector element 4.
En variante, comme illustré sur la figure 2, l'élément de connecteur 4 est agencé pour recevoir le circuit électronique 3 de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un boîtier étanche 5 séparé pour loger le circuit électronique 3.In a variant, as illustrated in FIG. 2, the connector element 4 is arranged to receive the electronic circuit 3 so that it is not necessary to provide a separate sealed housing 5 for housing the electronic circuit 3.
Dans ce cas, le surmoulage 8 à l'arrière de l'élément de connecteur 4 peut être réalisé sur l'élément chauffant 2.In this case, the overmolding 8 at the rear of the connector element 4 can be made on the heating element 2.
L'élément chauffant 2 peut être réalisé de différentes manières.The heating element 2 can be made in different ways.
Par exemple, comme illustré sur la figure 4, l'élément chauffant 2 peut comporter un ou plusieurs fils résistifs 15, assemblés ou indépendants, revêtus individuellement d'un matériau étanche 16, par exemple du silicone ou du Teflon®. En variante, comme illustré sur la figure 5, l'élément chauffant 2 de forme aplatie comporte une résistance 15 encapsulée entre deux couches 17 d'un matériau étanche, notamment du type silicone ou Kapton®.For example, as illustrated in FIG. 4, the heating element 2 may comprise one or more resistive son 15, assembled or independent, individually coated with a tight material 16, for example silicone or Teflon ® . Alternatively, as shown in Figure 5, the heating element 2 of flattened form comprises a resistor 15 encapsulated between two layers 17 of a sealed material, in particular of the silicone or Kapton ® type .
L'élément chauffant 2 peut par exemple se présenter sous la forme d'un film.The heating element 2 may for example be in the form of a film.
Le circuit électronique 3 est agencé pour commander le chauffage de l'élément chauffant 2 lorsque la température détectée par le capteur de température 12 atteint une limite basse prédéterminée, choisie par exemple supérieure à une température de formation d'hydrates.The electronic circuit 3 is arranged to control the heating of the heating element 2 when the temperature detected by the temperature sensor 12 reaches a predetermined low limit, for example greater than a hydrate formation temperature.
Le circuit électronique 3 est par ailleurs agencé pour commander l'arrêt du chauffage de l'élément chauffant 2 lorsque la température détectée par le capteur de température 12 dépasse une limite haute prédéterminée.The electronic circuit 3 is furthermore arranged to control the stopping of the heating of the heating element 2 when the temperature detected by the temperature sensor 12 exceeds a predetermined high limit.
On va maintenant décrire en référence à la figure 3 la mise en place du système de chauffage 1 sur une installation sous-marine 20 d'exploitation d'hydrocarbures.The introduction of the heating system 1 on a submarine installation 20 for hydrocarbon exploitation will now be described with reference to FIG.
Cet équipement 20 comporte un ensemble 21 de type arbre de noël ou « christmas tree » relié à un ensemble « manifold » 22 par l'intermédiaire d'une conduite d'écoulement 23 formée par un jumper.This equipment 20 comprises a set 21 of Christmas tree type or "christmas tree" connected to a set "manifold" 22 through a flow line 23 formed by a jumper.
Dans l'exemple décrit, le jumper 23 présente une pluralité de portions coudées 24.In the example described, the jumper 23 has a plurality of bent portions 24.
On a illustré sur les figures 6 à 9 différents exemples de géométrie du jumper 23, avec un nombre variable de portions coudées.FIGS. 6 to 9 show different examples of geometry of the jumper 23, with a variable number of angled portions.
L'ensemble 21 est relié à un module 26 de tye SCM (Subsea Control Module) connu en soi.The assembly 21 is connected to a module 26 tye SCM (Subsea Control Module) known per se.
L'alimentation électrique du module 26 est assurée par deux câbles de raccordement électrique 27 entre ce module 26 et un module de terminaison sous-marin 28 de type Subsea Umbilical Termination (SUT) appartenant à un ombilical 29.The power supply of the module 26 is provided by two electrical connection cables 27 between this module 26 and a submarine termination module 28 of the Subsea Umbilical Termination (SUT) type belonging to an umbilical 29.
Ce module 28 comporte des éléments de connecteur 30 permettant la connexion des câbles de raccordement 27.This module 28 comprises connector elements 30 enabling the connection cables 27 to be connected.
Le système de chauffage 1 est fixé sur le jumper 23 par exemple à l'aide de bandes adhésives.The heating system 1 is fixed on the jumper 23 for example by means of adhesive strips.
L'élément chauffant 2 et le capteur de température 12 sont disposés au contact du jumper 23. Une couche isolante externe, non représentée, enveloppe l'élément chauffant 2 et Iejumper 23.The heating element 2 and the temperature sensor 12 are arranged in contact with the jumper 23. An outer insulating layer, not shown, surrounds the heating element 2 and the ejector 23.
L'élément de connecteur 4 permet le raccordement d'un câble de raccordement électrique 27 entre cet élément de connecteur 4 et un élément de connecteur 30 sur le module 28 de manière à assurer l'alimentation électrique du système de chauffage 1.The connector element 4 allows the connection of an electrical connection cable 27 between this connector element 4 and a connector element 30 on the module 28 so as to supply the heating system 1 with power.
Les câbles 27 peuvent être du type «flying lead ».The cables 27 may be of the "flying lead" type.
La connexion des câbles 27 sur les éléments de connecteur correspondants peut être réalisée grâce à un véhicule de type ROV, en milieu sous-marin.The connection of the cables 27 to the corresponding connector elements can be achieved by means of a vehicle of the ROV type, in a submarine environment.
Dans un mode de mise en œuvre non illustré, les câbles 27, au lieu d'être reliés à l'ombilical 29, peuvent être reliés à une source électrique, notamment un moteur d'un véhicule ROV amené au voisinage de l'installation sous-marine.In an embodiment not illustrated, the cables 27, instead of being connected to the umbilical 29, can be connected to an electrical source, including a motor of a ROV vehicle brought in the vicinity of the installation under -Marine.
Comme on peut le constater, l'alimentation électrique du système de chauffage 1 peut ainsi être réalisée in situ, de manière relativement simple, notamment sans avoir à dérouler des câbles électriques spécifiques sur des distances très grandes. As can be seen, the power supply of the heating system 1 can thus be achieved in situ, in a relatively simple manner, in particular without having to unroll specific electrical cables over very large distances.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'alimentation électrique d'un système de chauffage (1) pour une conduite d'écoulement (23) d'une installation sous-marine d'exploitation d'hydrocarbures (20) à l'aide d'un câble électrique (27) raccordé entre une source d'alimentation électrique et ledit système de chauffage, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à réaliser, en milieu sous-marin, le raccordement dudit câble électrique (27) audit système de chauffage (1) et à ladite source d'alimentation électrique, ladite source d'alimentation électrique étant constituée par un ou plusieurs conducteurs électriques d'un ombilical (29) présent dans l'installation sous-marine, notamment un ombilical dédié à un système de contrôle sous-marin, et/ou par une source électrique d'un ROV (véhicule sous-marin commandé à distance).A method of supplying a heating system (1) for a flow line (23) of an underwater hydrocarbon facility (20) with an electric cable (27) connected between a power source and said heating system, characterized in that it comprises the step of carrying out, in a submarine environment, the connection of said electric cable (27) to said heating system (1) and to said power supply source, said power supply being constituted by one or more electrical conductors of an umbilical (29) present in the subsea installation, in particular an umbilical dedicated to a control system. underwater control, and / or from an electrical source of an ROV (remote controlled submarine vehicle).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on réalise le raccordement dudit câble (27) audit système de chauffage (1) à l'aide d'un ROV.2. Method according to claim 1, characterized in that one carries out the connection of said cable (27) to said heating system (1) with the aid of a ROV.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte, après l'étape de raccordement dudit câble électrique, une étape consistant à apporter à l'aide d'un ROV une puissance électrique suffisante au système de chauffage (1) afin de provoquer la dissociation d'un hydrate formé dans la conduite d'écoulement (23).3. Method according to claim 1 or claim 2, characterized in that it comprises, after the step of connecting said electric cable, a step of providing with the aid of a ROV sufficient electrical power to the system for heating (1) to dissociate a hydrate formed in the flow line (23).
4. Système de chauffage (1) pour une conduite d'écoulement (23) d'une installation sous-marine d'exploitation d'hydrocarbures (20) comportant :Heating system (1) for a flow line (23) of an underwater hydrocarbon facility (20) comprising:
- au moins un élément chauffant (2) agencé pour permettre un apport de chaleur à la conduite d'écoulement,at least one heating element (2) arranged to allow a supply of heat to the flow line,
- un circuit électronique (3) agencé pour commander le chauffage de l'élément chauffant,an electronic circuit (3) arranged to control the heating of the heating element,
- au moins un élément de connecteur électrique (4) agencé pour permettre le raccordement du système de chauffage, notamment du circuit électrique (3) de celui-ci à une source d'alimentation électrique, le système de chauffage étant caractérisé par le fait qu'il est réalisé de manière étanche, que l'élément chauffant (2) présente une faible épaisseur et est logé entre la conduite d'écoulement et une couche d'isolation thermique enveloppant la conduite, et que le ou chaque élément de connecteur (4) est agencé pour permettre la connexion en milieu sous- marin d'un câble de raccordement électrique (27) à un ou plusieurs conducteurs électriques d'un ombilical présent dans l'installation sous-marine, notamment un ombilical dédié à un système de contrôle sous-marin et/ou à une source électrique d'un ROV.at least one electrical connector element (4) arranged to allow the connection of the heating system, in particular the electrical circuit (3) thereof, to a power supply, the heating system being characterized in that it is made in a sealed manner, that the heating element (2) has a small thickness and is housed between the flow line and a thermal insulation layer enveloping the pipe, and that the or each connector element (4 ) is arranged to allow the connection in sub- of an electrical connection cable (27) to one or more electrical conductors of an umbilical present in the subsea installation, in particular an umbilical dedicated to an underwater control system and / or to an electrical power source. an ROV.
5. Installation sous-marine d'exploitation d'hydrocarbures (20), comportant :5. Subsea hydrocarbon exploitation facility (20), comprising:
- une conduite d'écoulement (23) pour le transport d'hydrocarbures, notamment un jumper ou un spool,a flow line (23) for the transport of hydrocarbons, in particular a jumper or a spool,
- un système de chauffage (1) tel que défini dans la revendication 4, l'élément chauffant étant agencé pour permettre un apport de chaleur à la conduite d'écoulement,a heating system (1) as defined in claim 4, the heating element being arranged to allow a supply of heat to the flow line,
- un ombilical (29) comprenant un ou plusieurs conducteurs électriques, notamment dédié à un système de contrôle sous-marin,an umbilical (29) comprising one or more electrical conductors, in particular dedicated to an underwater control system,
- un câble de raccordement (27) entre au moins un conducteur électrique de l'ombilical et le ou chaque élément de connecteur (4) du système de chauffage. - a connecting cable (27) between at least one electrical conductor of the umbilical and the or each connector element (4) of the heating system.
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