MX2012011720A - Sistema y metodo para el control de un sistema submarino de produccion. - Google Patents

Abstract

Un sistema de instrumentación y control utiliza un concentrador submarino de datos para establecer un circuito cerrado entre los componentes del sistema submarino de producción y un controlador localizado en la superficie. El sistema de instrumentación y control puede se puede utilizar para el control operacional de todos los componentes del proceso requeridos del sistema submarino de producción desde el controlador localizado en la superficie.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA EL CONTROL DE UN SISTEMA SUBMARINO DE PRODUCCIÓN SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional Patente de los Estados Unidos No. 61/322,203 presentada el 8 de abril de 2010.

ANTECEDENTES Esta sección proporciona información de los antecedentes para facilitar un mejor entendimiento de los varios aspectos de la invención. Se debe entender que los extractos en esta sección de este documento se leerán desde esta perspectiva, y no como reconocimiento de la técnica anterior.

La invención se refiere generalmente a los dispositivos y métodos para controlar las operaciones submarinas de producción y más específicamente a un sistema de control integrado y al sistema de instrumentación para controlar y monitorear los dispositivos del sistema submarino de producción desde un controlador de superficie localizado.

La energía eléctrica es necesaria para operar varios componentes (por ejemplo, dispositivos y sistemas) asociados con los sistemas submarinos de producción. Por ejemplo, los pozos de producción a menudo requieren electricidad para operar los sensores localizados en el pozo y/o en el cabezal del pozo, las bombas eléctricas sumergibles ("ESP") dispuestas en los pozos, y las válvulas y/o actuadores localizados en los pozos y líneas de flujo. La energía eléctrica es necesaria además para operar las bombas reforzadoras, o los compresores, que se utilizan para bombear el fluido de producción (por ejemplo, petróleo, agua, y/o gas) desde los pozos o sistemas submarinos de procesamiento hacia una instalación en la superficie distal localizada en la superficie del agua o sobre la tierra. Los altos requerimientos de energía eléctrica, las severas condiciones ambientales y a menudo las largas distancias a través de la cual la energía se debe limitar a menudo limita la cantidad de energía que se puede suministrar eficientemente.

SUMARIO Un sistema submarino de producción de acuerdo con uno o más aspectos de la invención incluye una pluralidad de bombas submarinas desplegadas; un concentrador de datos submarinos desplegado; un controlador basado en un procesador localizado en la superficie, el controlador de superficie que se conecta operacionalmente a la pluralidad de bombas a través del concentrador submarino de datos para controlar la operación de la pluralidad de bombas. En una modalidad la pluralidad de bombas incluye una bomba dentro del pozo y una bomba reforzadora del lecho marino.

Un método para controlar las operaciones de un sistema submarino de producción de acuerdo con uno o más aspectos de la invención incluye controlar una operación submarina del sistema submarino de producción desde un controlador de superficie, y recibir los datos del circuito de realimentación en el controlador de superficie desde el sistema submarino de producción. De acuerdo con una modalidad el control incluye enviar una señal de control desde el controlador de superficie hacia un concentrador submarino de datos y después hacia el sistema submarino de producción.

Una modalidad de un método para operar un sistema submarino de producción que comprende una pluralidad de bombas submarinas desde una instalación base de superficie que tiene un controlador de superficie y una fuente eléctrica, incluye establecer el control del circuito cerrado entre el controlador de superficie y la pluralidad de bombas submarinas a través de un concentrador de distribución submarino; controlar la pluralidad de bombas submarinas con el controlador de superficie; suministrar una entrada de alto voltaje desde la instalación base en la superficie hacia el concentrador de distribución submarino; reducir la entrada de alto voltaje en el concentrador submarino de distribución para una salida de voltaje; y suministrar la salida de voltaje a la pluralidad de bombas submarinas.

Lo anterior ha detallado algunas de las características y ventajas técnicas de la invención a fin de que la descripción detallada de la invención que sigue se pueda entender mejor. Las características y ventajas adicionales de la invención se describirán de ahora en adelante las cuales forman el objeto de las reivindicaciones de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente descripción se entiende mejor a partir de la siguiente descripción detallada cuando se lee con las figuras acompañantes. Se enfatiza que, de acuerdo con la práctica estándar en la industria, varios elementos no se dibujan a escala. De hecho, las dimensiones de los varios elementos pueden incrementarse o reducirse arbitrariamente para claridad de la discusión.

La Figura 1 es una ilustración esquemática de una modalidad de un sistema de control integrado para un sistema submarino de producción de acuerdo con uno o más aspectos de la invención.

La Figura 2 es una ilustración esquemática del concentrador submarino de datos de acuerdo con uno o más aspectos de la invención dispuestos con un concentrador submarino de distribución de energía.

La Figura 3 es la vista esquemática de otra modalidad de un sistema de control integrado para un sistema submarino de producción.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Debe entenderse que la presente descripción proporciona muchas modalidades diferentes, o ejemplos, para la implementación de diferentes características de varias modalidades. Ejemplos específicos de componentes y disposiciones se describen a continuación para simplificar la presente descripción. Estos son, por supuesto, meros ejemplos y no tienen la intención de ser limitantes. Adicionalmente, en la presente descripción se pueden repetir las letras y/o referencias numerales en los varios ejemplos. Esta repetición se hace con propósitos de simplicidad y claridad y no de dictar en sí una relación entre las varias modalidades y/o configuraciones discutidas. Además, la formación de un primer elemento sobre, o en un segundo elemento en la descripción que sigue puede incluir modalidades en las que el primer y segundo elementos se forman en contacto directo, y pueden además incluir modalidades en las que elementos adicionales pueden formarse interponiendo el primer y segundo elementos, de manera que el primer y segundo elementos pueden no estar en contacto directo.

La Figura 1 es una ilustración esquemática de una modalidad de un sistema de control integrado para un sistema submarino de producción de acuerdo con uno o más aspectos de la invención. El sistema submarino de producción representado, generalmente denotado por el número 8, incluye los pozos submarinos de producción 12, el distribuidor de recolección de producción 15, los pozos de inyección 13, la(s)unidad(es) de procesamiento 14 (por ejemplo, separadores, conglutinadores, etc.), la(s) bomba(s) reforzadora(s) 16, y las bombas de inyección 18. Los pozos 12 y 13 se perforan dentro de las formaciones subterráneas más abajo del lecho marino 24. Cada uno de los pozos terminados 12 y 13 por lo general incluye uno o más sensores (por ejemplo, indicadores), instrumentación, y válvulas de superficie (por ejemplo, cabezal del pozo, árbol). Los pozos 12 y 13 pueden incluir además válvulas de subsuperficie y bombas en el pozo (por ejemplo, bombas eléctricas sumergibles). Los pozos de producción 12 están en comunicación fluida con la instalación base en la superficie 22 a través de la(s) línea(s) de flujo 20. En la modalidad representada, la línea de flujo 20 se conecta a la instalación base en la superficie 22 en la válvula de a bordo 28. Las bombas reforzadoras 16 están por lo general en conexión de fluidos con los pozos de producción 12 (por ejemplo, las bombas en el pozo 56) para proporcionar un cabezal adicional para bombear el fluido producido desde el pozo 12 hacia la instalación base en la superficie 22.

La instalación base en la superficie 22 se localiza en una localización de superficie 26 (por ejemplo, en la tierra, en la superficie del agua) la cual se puede localizar a una distancia extendida (por ejemplo, distancia de sobretiempo) desde la localización del lecho marino 24 de los componentes de la instalación de producción. Por ejemplo, la distancia de sobretiempo hacia la instalación base en la superficie 22 puede ser de 10 hasta 150 km o más para la transmisión de corriente eléctrica AC y 300 km para la transmisión de energía eléctrica DC. En la Figura 1, la instalación base en la superficie 22 se representa como un barco marino (por ejemplo, buque, buque tanque, plataforma, etc.) localizada en la superficie del agua. En algunas modalidades, la instalación base en la superficie 22 se puede localizar sobre la tierra.

El sistema integrado de control submarino, generalmente denotado por el número 10, se adapta para facilitar la producción y/o manejo del yacimiento a través de un controlador de superficie 32. El sistema integrado de control submarino 8 puede integrar todos los componentes requeridos dentro de los límites del sistema submarino de producción 8. Por ejemplo, los límites del sistema submarino de producción 8 pueden extenderse desde las terminaciones dentro del pozo de los pozos marinos 12, 13 hasta la válvula de a bordo de la instalación base en la superficie 22. De acuerdo con al menos una modalidad, el sistema de control 10 comprende una fuente de energía eléctrica 30 y el controlador basado en el procesador 32 (por ejemplo, controlador lógico programable) localizado en la instalación base en la superficie 22 y un concentrador de distribución de energía 34 localizado en el debajo del agua de mar (por ejemplo, el lecho marino 24) próximo a los componentes del sistema submarino de producción 8. El concentrador de distribución de energía 34 se conecta operacionalmente a la fuente de energía eléctrica de la superficie 30 y al controlador de superficie 32 a través del umbilical 36. El umbilical 36 puede incluir uno o más conductores (por ejemplo, alambres, fibras ópticas, etc.) para transmitir la energía eléctrica y los datos entre la instalación base en la superficie 22 y el concentrador submarino de distribución 34. El umbilical 36 se puede conectar al concentrador submarino de distribución 34, por ejemplo, mediante un conector de ajuste húmedo. El concentrador submarino de distribución 34 se conecta operacionalmente a los consumidores eléctricos (por ejemplo, en la subsuperficie y bombas, sensores, válvulas, actuadores, calentadores, etc.) mediante alambres de cierre 38 (por ejemplo, umbilical, cables, líneas, conductores, fibras ópticas). Los alambres de cierre 38 pueden incluir conductores de energía eléctrica y/o conductores de datos.

La Figura 2 es una ilustración esquemática de un concentrador submarino de distribución de energía 34 de una red integrada de distribución de energía de acuerdo con uno o más aspectos de la invención. El umbilical 36 conecta el concentrador submarino de distribución 34 a la fuente eléctrica de la superficie 30 y al controlador de superficie 32 de la instalación base en la superficie 22. En la modalidad representada, el umbilical 36 incluye uno o más conductores eléctricos 40 para transmitir la energía eléctrica desde la fuente eléctrica 30. Por ejemplo, el alto voltaje (por ejemplo, mayor que 22,000 VCA) se puede transmitir desde la instalación base en la superficie 22 hacia el concentrador submarino de distribución 34 para minimizar la sección transversal del conductor y las pérdidas de transmisión. De acuerdo con uno o más aspectos de la invención, el umbilical 36 comprende uno o más conductores de datos dedicados 42 (por ejemplo, alambre I, cable, línea, fibra óptica, etc.) para transmitir las señales de control de salida (es decir, datos) desde el controlador de superficie 32 hacia el concentrador submarino de distribución 34 (por ejemplo, el concentrador submarino de datos 41) y después hacia los varios consumidores eléctricos (por ejemplo, bombas, sensores, válvulas, actuadores, etc.) del sistema submarino de producción 8 y para transmitir los datos de entrada recibidos en el concentrador submarino de distribución 34 hacia el controlador de superficie 32.

En la modalidad representada en la Figura 2, el concentrador submarino de distribución 34 incluye un concentrador submarino de datos 41 adaptado para recibir los datos de entrada recogidos desde los componentes del sistema submarino de producción 8 que comprenden los parámetros del sistema de producción, tales como las condiciones del pozo 12, 13 (por ejemplo, presión, temperatura, tasa de flujo, producción de arena, composición de la fase de fluido, ajuste a escala, etc.), de los parámetros de la bomba del lecho marino 16, 18 (por ejemplo, presión, temperatura, corriente eléctrica, tasas de flujo, etc.), las condiciones de la unidad de producción 14 (por ejemplo, tiempo de resonancia, presiones, temperaturas, corrientes eléctricas, composición de la fase de fluido de entrada y salida, tasas de flujo de entrada y salida, etc.), y las condiciones de la línea de flujo (por ejemplo, presión, temperatura, formación de hidrato, tasas de flujo, temperaturas, etc.). Los datos de entrada (es decir, los parámetros del sistema de producción) se reciben en el concentrador submarino de datos 41 desde los componentes del sistema submarino de producción 8 a través de los alambres de cierre 38. Los datos de entrada desde los varios componentes del sistema submarino de producción 8 se consolidan en el concentrador submarino de datos 41 y se transmiten a través de uno o más conductores de datos dedicados 42 en el umbilical 36 hacia la instalación base en la superficie 22 y al controlador de superficie 32.

Los datos de entrada se pueden usar por el controlador de superficie 32 para el control del circuito cerrado de varios componentes del sistema submarino de producción, que incluyen, sin limitarse a las bombas en el pozo (por ejemplo, las bombas eléctricas sumergibles ("ESP")), bombas del lecho marino (por ejemplo, las bombas reforzadoras 16, las bombas de inyección 18), y las unidades de procesamiento 14. La instalación base en la superficie 22, es decir, el controlador 32, se puede utilizar para equilibrar la distribución de energía entre los componentes del sistema submarino de producción 8 por ejemplo. De acuerdo con una modalidad de la invención, el sistema 10 facilita la seguridad, la fiabilidad y la producción submarina optimizada mediante la consolidación de todos los datos de entrada sensados desde el sistema submarino de producción 8 en el controlador de superficie 32. El controlador de superficie basado en el procesador 32 se puede enlazar a los sistemas de diagnóstico y monitoreo interactivo remotos, por ejemplo para monitorear la condición de los componentes del sistema submarino de producción 8 y/o los parámetros de producción.

De acuerdo con al menos una modalidad, un alto voltaje (por ejemplo, por encima de 22,000 VCA) se transmite desde la instalación base 22 a través del umbilical 36 hacia el concentrador submarino de distribución 34. El concentrador submarino de distribución 34 después reduce la energía y distribuye la energía a los varios consumidores eléctricos del sistema submarino de producción 8 a través de uno o más circuitos (por ejemplo, las salidas). Por ejemplo, en la modalidad representada, el concentrador submarino de distribución 34 proporciona una salida de medio voltaje 44 (por ejemplo, 3000-7000 VCA), una salida de bajo voltaje 46 (por ejemplo, 110 - 700 VCA), y una salida eléctrica de DC 48.

En la modalidad representada, los componentes del sistema submarino de producción 8 que se categorizan como medio voltaje se conectan de manera operacional al circuito de salida de medio voltaje 44, por ejemplo, al transformador 50 y al accionador de velocidad variable 52 (por ejemplo, un convertidor de frecuencia). Ejemplos de dispositivos de medio voltaje incluyen sin limitarse a, las bombas (por ejemplo, bombas eléctricas sumergibles en el pozo, las bombas reforzadoras, y bombas de inyección), los compresores, y las unidades de separación de la fase de fluido (por ejemplo, unidades procesadoras). El accionador de velocidad variable 52 facilita la transmisión de energía hacia el equipo de bombeo del lecho marino y en el pozo en la frecuencia de operación requerida (Hz), y facilitar la variación de velocidad selectiva desde la instalación base en la superficie para hallar por ejemplo los requerimientos del flujo y el cabezal de producción. Equilibrar la energía y compartir la carga entre varias bombas de producción, por ejemplo combinaciones de bombas en el pozo (por ejemplo, bombas eléctricas sumergibles, bombas de aspiración) y bombas reforzadoras del lecho marino, se puede llevar a cabo a través del controlador de superficie 32 de la instalación base en la superficie 22. La red submarina integrada de distribución de energía facilita la operación de control simultáneamente de múltiples componentes del sistema submarino de producción desde la instalación base en la superficie 22.

Los dispositivos de alto voltaje se representan esquemáticamente conectados operacionalmente al circuito de salida de bajo voltaje 46 que tiene un transformador 50. El circuito de salida de bajo voltaje 46 puede comprender un accionador de velocidad variable 52. Los componentes de bajo voltaje (por ejemplo, dispositivos) incluyen sin limitarse a, los sensores, tales como metros multifases; válvulas eléctricas y actuadores que se pueden localizar por ejemplo, en el pozo (es decir, en la subsuperficie), en los cabezales del pozo (por ejemplo, árbol de conexiones, árbol de válvulas), en las líneas de flujo, y en los distribuidores de recolección; en las bombas de inyección química local; y en los sistemas de control e instrumentación. Los usuarios de energía eléctrica estática alta incluyen sin limitarse a, los calentadores de línea de flujo y los conglutinadores electroestáticos (por ejemplo, las unidades de procesamiento).

Los dispositivos energizados con DC se representan esquemáticamente conectados operacionalmente a un circuito de salida de DC 48 que tiene un transformador 50 y un rectificador 54. Los dispositivos energizados con DC incluyen sin limitarse a, los sensores, tales como sin limitarse a, los sensores de presión, sensores de temperatura, metros de tasa de flujo, metros multifases, corriente eléctrica y los similares.

La Figura 3 es la ilustración esquemática de otra modalidad de una red integrada de distribución de energía 10 y el sistema submarino de producción 8. La Figura 3 representa un pozo de producción 12 y un pozo de inyección 13 cada uno que penetra en una o más formaciones subterráneas, identificadas generalmente como formación 70, e identificadas individualmente como formación 70a, formación 70b, etc. Cada uno de los pozos 12, 13 comprende una terminación 72 dispuesta en el pozo y conectada operacionalmente al cabezal del pozo 74 (por ejemplo, árbol de conexiones, árbol de válvulas, árbol, etc.). Cada terminación 72 puede incluir uno o más dispositivos operacionales (por ejemplo, bombas, sensores, válvulas, etc.) que se conectan operacionalmente al concentrador de distribución de energía 34 y a la instalación base en la superficie 22. Por ejemplo, el pozo de producción representado 12 incluye al menos un sensor 60, una válvula en el pozo 58, y una bomba eléctrica sumergible 56, cada una de las cuales se conecta operacionalmente a la instalación base 22 a través del concentrador submarino de distribución 34. Como se describe más adelante, el pozo de producción 12 se puede monitorear, energizar, y controlar desde la instalación base en la superficie 22 (es decir, controlador 32) a través del concentrador submarino de distribución de energía 34.

Con referencia a las Figuras 1 a la 3, la instalación base en la superficie 22 se conecta operacionalmente a través del umbilical 36 al concentrador submarino de distribución de energía 34 y se conecta operacionalmente a varios componentes del sistema submarino de producción 8 desde el concentrador submarino de distribución 34 a través de los alambres de cierre 38. El umbilical 36 y los alambres de cierre 38 comprenden conductores de energía 40 y/o conductores de datos 42 para conectar operacionalmente los varios componentes del sistema submarino de producción 8. En la modalidad representada en la Figura 3, la energía eléctrica y/o los datos de comunicación se proporcionan a los componentes del sistema submarino de producción 8 tales como: bombas en el pozo (es decir, en la subsuperficie, en el fondo del pozo) 56 (por ejemplo, bombas de aspiración, bombas de inyección, bombas eléctricas sumergibles); bombas del lecho marino tales como la bomba reforzadora 16 y la bomba de inyección 18; las válvulas 58 (por ejemplo, estranguladores, válvulas en el pozo, válvulas de línea flotante, válvulas de árbol, distribuidores, etc.); los sensores 60 (por ejemplo, presión, temperatura, tasa de flujo, composición de la fase de fluido (es decir, petróleo, agua, gas), ajuste a escala, corriente eléctrica, detección de producción de arena, etc.); instrumentación y el control local 62, y otros dispositivos del sistema submarino de producción generalmente identificados por el número 64 (por ejemplo, calentador de línea de flujo, bombas químicas, bombas hidráulicas, etc.). Se reconocerá por los expertos en la materia con beneficio de esta descripción que los componentes operacionales del sistema submarino de producción 8, tales como por ejemplo las unidades de procesamiento 14, las bombas 56, 16, 18 pueden incluir sensores, e instrumentación y controles los cuales no se ilustran individual o separadamente en la presente.

El control de la totalidad de la red integrada de distribución de energía 10 y el sistema submarino de producción 8 se pueden establecer mediante el establecimiento la fuente de energía de la superficie 30 y la interfaz del controlador de superficie 32 en la instalación base en la superficie 22. Las señales de control se pueden transmitir a través de conductores de datos dedicados 42 en el umbilical de suministro de alto voltaje 36 hacia el concentrador submarino de distribución 34 y por el concentrador submarino de distribución 34 hacia los varios componentes del sistema submarino de producción, por ejemplo en respuesta al circuito de retroalimentación cerrado. La energía eléctrica de alto voltaje (por ejemplo, energía de DC y/o AC) se puede transmitir sobre las distancias de sobretiempo extensiva hacia el concentrador submarino de distribución de energía 34 en donde la energía eléctrica de alto voltaje se reduce (es decir, mediante los transformadores 50) y después se transmite a los componentes eléctricos del sistema submarino de producción 8 de acuerdo con los requerimientos de accionamiento del voltaje de los componentes del sistema (por ejemplo, medio voltaje 44, bajo voltaje 46, voltaje de DC 48). Uno o más circuitos en el concentrador submarino de distribución de energía 34 pueden comprender un accionador de velocidad variable 52 que facilita el control operacional desde el controlador de superficie 32 de los componentes del sistema submarino de producción 8 tales como y sin limitarse a, las bombas en el pozo 56 y las bombas del lecho marino 16, 18; y proporcionar un equilibrio de energía.

El flujo de alta frecuencia de los datos de entrada hacia el controlador de superficie 32 desde los componentes del sistema submarino de producción 8 (por ejemplo, los sensores 60, instrumentación y controles locales, etc.) permite el monitoreo del sistema submarino de producción en tiempo real (es decir, vigilancia) y el control correspondiente de los componentes del sistema submarino de producción 8 para la optimización y protección e integridad del sistema submarino de producción. La prioridad se puede dar para procesar y detener en caso de emergencia las señales de entrada desde la instalación base en la superficie 22 para asegurar el sistema completo. Por ejemplo, las modalidades de suministro de energía de la superficie 30 y el sistema de control de la superficie 32 se pueden enlazar a la instalación base en la superficie 22 y detener en caso de emergencia de manera que producción submarina se puede detener de manera segura y controlada efectuando el cierre del pozo y deteniendo la secuencia de los sistemas de la bomba. El sistema submarino de producción detallado 8 de monitoreo de energía amplia puede permitir la optimización de la energía en la instalación base en la superficie 22 compartiendo la carga entre, por ejemplo, los sistemas de bombeo submarino 58, 16, 18 y permitir el arranque optimizado y ejecución de las bombas submarinas que operan en serie y de las combinaciones de las bombas en el pozo 56 y bombas reforzadoras del fondo marino 16. Adicionalmente, la lógica inherente permitirá que el sistema submarino de producción 8 se modele a través de simulaciones, para asegurar la operación optimizada del equipo.

El controlador de superficie 32 proporciona, por ejemplo, un equilibrio de carga entre dos o más sistemas de bombeo eléctrico sumergibles 56 desplegados en uno o más pozos 12, 13 a través de el(los) accionador(es) de velocidad variable 52 y el concentrador submarino de distribución 34. El controlador de superficie 32 se puede usar además para equilibrar las cargas entre las bombas en el pozo 56 y las bombas reforzadoras del lecho marino 16. Cuando las bombas en el sistema submarino de producción 8 se conectan en serie, por ejemplo, por lo general es una distribución impar de la carga entre las bombas. El controlador de superficie 32 puede facilitar el equilibrio automático o manual, o el desigualado selectivo, de la carga en más de una bomba 56, 16, 18. En otras modalidades, el controlador de superficie 32 se puede usar para manejar las cargas en las bombas, tales como las bombas en el pozo 56, mediante el control de una válvula 58 (por ejemplo, un estrangulador), por ejemplo, localizado en el cabezal del pozo 74 (por ejemplo, árbol) y/o en el distribuidor de recolección de producción 15.

El controlador de superficie 32 se puede usar para proporcionar protección contra sobrecorriente u otra protección eléctrica. Además, el controlador de superficie 32 puede utilizar el accionador submarino de frecuencia variable 52, por ejemplo, para proporcionar control de carga entre los consumidores eléctricos, tales como bombas en el pozo y bombas submarinas, a través del interruptor activo del suministro de energía eléctrica en el concentrador submarino de distribución 34. Los parámetros del sistema de producción, por ejemplo, tasas de flujo, presiones del hoyo, producción de arena, y los similares se pueden efectuar desde el controlador de superficie 32 en respuesta al ajuste de la frecuencia de la señal de energía suministrada a una o más de las bombas en el pozo 56 y/o las bombas reforzadoras 16. De la misma manera, se pueden efectuar varios parámetros de producción (por ejemplo, fracciones de fase, tasas de flujo, presiones, producción de arena, etc.) desde el controlador de superficie 32 en respuesta al ajuste de las válvulas 58 (por ejemplo, estrangular), unidades de procesamiento 14, y las bombas reforzadoras 16.

El aseguramiento y protección del sistema se puede proporcionar mediante un controlador de superficie 32. Por ejemplo, en respuesta a los datos sensados desde uno o más componentes del sistema submarino de producción 8 12, 14, 16, 18, 56, 58, 60, 62, el controlador de superficie 32 puede iniciar las acciones de control correspondientes en tiempo real. Por ejemplo, en respuesta a la entrada de una medición de alta presión en el pozo 12, el controlador 32 puede iniciar el cierre del pozo de producción 12 a través de la detención de la bomba en el pozo 56 y el cierre de una o más válvulas 58, por ejemplo válvulas de seguridad de subsuperficie, válvulas del cabezal del pozo, y válvulas del distribuidor de producción. En otro ejemplo, en respuesta a una medición de alta presión en el pozo de producción 12, el controlador de superficie 32 puede iniciar acciones que reducen la presión del pozo. Por ejemplo, el controlador de superficie 32 puede aumentar la velocidad, es decir la tasa de flujo, de la bomba en el pozo 56, abrir una o más válvulas 58, y/o disminuir el tiempo de resonancia en las unidades de procesamiento 14. En un ejemplo de una medida de seguridad, tras el inicio mediante el controlador de superficie 32 de una parada de la bomba en el pozo 56, el controlador de superficie 32 puede evitar el cierre de una o más válvulas 58 en respuesta a los datos de entrada desde un sensor 60 indicativo de continuidad de operación de la bomba dentro del pozo 56. En otro ejemplo, el controlador de superficie 32 puede iniciar una bomba en el pozo 56, detener el proceso en respuesta a los datos de entrada desde un sensor 60 que indica vibración excesiva de la bomba dentro del pozo 56.

La producción submarina se puede controlar a través del control operacional desde la instalación base en la superficie 22 y desde el controlador de superficie 32 de uno o más componentes del sistema submarino de producción 8. Por ejemplo, las condiciones de operación de uno o más componentes del sistema submarino de producción 8 se pueden ajustar desde el controlador de superficie 32 en respuesta a los datos de entrada medidos (por ejemplo, sensor 60, instrumentación local y control, etc.) en un pozo de producción 12.

Por ejemplo, tras el recibo de los datos de entrada desde un sensor 60 dispuesto en el pozo de producción 12 de que la producción de arena se aumentó desde la zona de producción 70b, las señales de control de salida que se envían desde el controlador 32 y puede reducir por ejemplo la velocidad de operación de la bomba dentro del pozo 56, y o accionar una válvula 58, por ejemplo en el cabezal del pozo 74 para aumentar la presión en el fondo del agujero en el pozo de producción 12, y/o accionar una o más válvulas en el pozo 58 para aislar la zona de producción 70a desde otras formaciones subterráneas. En otro ejemplo del control operacional del sistema submarino de producción 8, los parámetros operacionales de la(s) unidad(es) submarinas de procesamiento 14 se pueden ajustar para optimizar la separación submarina de las composiciones de fase del fluido de producción en bruto producido desde los pozos de producción 12.

Las características generales anteriores de varias modalidades se dan de manera que los expertos en la materia puedan entender mejor los aspectos de la presente descripción. Los expertos en la materia deberían apreciar que pueden fácilmente usar la presente descripción como una base para el diseño o modificación de otros procesos y estructuras para el cumplimiento de los mismos propósitos y/o alcanzar las mismas ventajas de las modalidades introducidas en la presente. Los expertos en la materia deberían también entender que tales construcciones equivalentes no se apartan del espíritu y alcance de la presente descripción, y que se pueden realizar varios cambios, substituciones y alteraciones en la presente sin apartarse del espíritu y alcance de la presente descripción. El alcance de esta invención se debe determinar solamente por el lenguaje de las reivindicaciones que siguen. El término "que comprende" dentro de las reivindicaciones se debe entender como "que incluye al menos" incluye de manera que la lista enumerada de elementos en una reivindicación es un grupo abierto. Los términos "un", "una" y otros términos en singular se deben entender incluyendo las formas plurales de los mismos a menos que se excluyan específicamente.

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema submarino de producción, que comprende: una pluralidad de bombas submarinas desplegadas; un concentrador de datos submarinos desplegado; un controlador basado en un procesador localizado en la superficie, el controlador de superficie que se conecta de manera operacional a la pluralidad de bombas a través del concentrador submarino de datos para controlar la operación de la pluralidad de bombas.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de bombas submarinas comprende una bomba en el pozo y una bomba reforzadora del lecho marino.

3. El sistema de la reivindicación 1 , en donde el controlador de superficie se utiliza para equilibrar la distribución de energía entre la pluralidad de bombas.

4. El sistema de la reivindicación 1, en donde el controlador de superficie se conecta operacionalmente a la pluralidad de bombas a través de un sistema de control del circuito cerrado.

5. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además una unidad de procesamiento submarina desplegada, en donde la unidad de procesamiento submarina se conecta operacionalmente al controlador de superficie a través del concentrador de datos submarino.

6. El sistema de la reivindicación 5, en donde el controlador de superficie se utiliza en equilibrio de carga entre la pluralidad de bombas y la unidad de procesamiento.

7. El sistema de la reivindicación 1, que comprende, además: un concentrador de distribución de energía submarino desplegado; y una fuente eléctrica localizada en la superficie, la fuente eléctrica de superficie conectada de manera operacional a la pluralidad de bombas submarinas a través del concentrador de distribución de energía submarino.

8. El sistema de la reivindicación 7, que comprende además un umbilical que comprende un conductor eléctrico y un conductor de datos, en donde el conductor de datos se conecta operacionalmente al controlador de superficie y el concentrador submarino de datos y el conductor eléctrico conectan operacionalmente a la fuente eléctrica de superficie al concentrador de distribución de energía submarino.

9. Un método para controlar las operaciones de un sistema submarino de producción, que comprende: controlar una operación submarina del sistema submarino de producción desde un controlador de superficie; y recibir los datos del circuito de realimentación en el controlador de superficie desde el sistema submarino de producción.

10. El método de la reivindicación 9, en donde el control comprende enviar una señal de control desde el controlador de superficie hacia un concentrador submarino de datos y después hacia el sistema submarino de producción.

11. El método de la reivindicación 9, en donde el control comprende equilibrar la distribución de energía eléctrica entre una pluralidad de dispositivos de producción submarinos.

12. El método de la reivindicación 1 1, en donde la pluralidad de dispositivos de producción submarinos comprende una pluralidad de bombas submarinas.

13. El método de la reivindicación 12, en donde la pluralidad de bombas submarinas comprende una bomba en el pozo y una bomba del lecho marino.

14. El método de la reivindicación 1 1, en donde la pluralidad de dispositivos de producción submarinos comprende una bomba dentro del pozo, una bomba del lecho marino, y una unidad de procesamiento submarina.

15. El método de la reivindicación 10, en donde el control comprende operar un dispositivo de producción submarino en respuesta a los datos del circuito de realimentación recibidos.

16. El método de la reivindicación 10, en donde el control comprende operar a bomba del lecho marino en respuesta a la recepción de los datos del circuito de realimentación desde un sensor submarino.

17. Un método para operar un sistema submarino de producción que comprende una pluralidad de bombas submarinas desde una instalación base de superficie que tiene un controlador de superficie y una fuente eléctrica, el método que comprende: establecer el control del circuito cerrado entre el controlador de superficie y la pluralidad de bombas submarinas a través de un concentrador de distribución submarino; controlar la pluralidad de bombas submarinas con el controlador de superficie; suministrar una entrada de alto voltaje desde la instalación base en la superficie hacia el concentrador de distribución submarino; reducir la entrada de alto voltaje en el concentrador submarino de distribución para una salida de voltaje; y suministrar la salida de voltaje para la pluralidad de bombas submarinas.

18. El método de la reivindicación 17, en donde la pluralidad de bombas comprende una bomba del lecho marino y una bomba dentro del pozo.

19. El método de la reivindicación 17, en donde el control de la pluralidad de bombas submarinas comprende equilibrar la distribución de energía eléctrica desde el concentrador submarino de distribución para la pluralidad de bombas submarinas.

20. El método de la reivindicación 17, que comprende además establecer el control del circuito cerrado entre el controlador de superficie y la pluralidad de bombas submarinas a través del concentrador de distribución submarino.

21. El método de la reivindicación 20, en donde el control la pluralidad de bombas submarinas comprende equilibrar la distribución de energía eléctrica desde el concentrador submarino de distribución para la pluralidad de bombas submarinas.