NO20100516A1 - System og fremgangsmate for a distribuere elektrisk effekt til undersjoiske effektforbrukende innretninger. - Google Patents

Abstract

System og fremgangsmåte for å distribuere elektrisk effekt fra en oversjøisk effektforsyning til et flertall av undersjøiske effektforbrukende innretninger, slik som undersjøiske gasskompressorer. Systemet omfatter en oversjøisk DC-effektforsyning; og en effekttransmisjonskabel, som sammenkobler den oversjøiske DC-effektforsyningen og en elektrisk krets ved en undersjøisk lokasjon. Den elektriske kretsen innbefatter flertallet av undersjøiske gasskompressorer, som er elektrisk sammenkoblet i serie. De undersjøiske gasskompressorene kan være fluidmessig sammenkoblet i parallell.

Description

Teknisk område

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører et system og en fremgangsmåte for å distribuere elektrisk effekt fra en oversjøisk effektforsyning til et flertall av undersjøiske effektforbrukende innretninger, slik som undersjøiske gasskompressorer.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Undersjøisk gasskomprimering er et teknologisk område under utvikling innenfor hydrokarbonutvinningsfeltet. For gassreservoarer, særlig modne gassreservoarer, kan det naturlige reservoartrykket bli for lavt til å opprettholde en tilfredsstillende gassproduksjonsrate. Ved hjelp av gasskompressorer anordnet undersjøisk, kan gassreservoarer som ellers ville blitt betraktet som uproduktive eller verdiløse, i stedet bli betraktet som produksjonsmessig og økonomisk attraktive.

Undersjøisk gasskomprimering krever store, elektrisk forsynte kompressorer anordnet under vann. Det er et generelt behov for å tilveiebringe elektrisk effekt til slike kompressorer eller andre typer undersjøiske effektforbrukende innretninger.

WO 2006/132541 vedrører et undersjøisk komprimeringssystem hvor høyspent AC leveres fra en oversjøisk effektkilde til undersjøiske kompressormoduler gjennom en effektnavlestreng. For å tilveiebringe passende forsyningsspenning til gasskompressoren, er det anordnet tranformatorer undersjøisk.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Oppfinnelsen har blitt definert i de vedføyde krav.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 er et skjematisk blokkdiagram som illustrerer et system i samsvar med prinsipper ved oppfinnelsen. Fig. 2 er et skjematisk blokkdiagram som illustrerer en effektforbrukende innretning innbefattet i systemet.

Detaljert beskrivelse

Fig. 1 er et skjematisk blokkdiagram som illustrerer et system i samsvar med prinsipper ved oppfinnelsen.

Systemet 100 er et system for å distribuere elektrisk effekt fra en oversjøisk effektforsyning 110 til et flertall av undersjøiske effektforbrukende innretninger 160, 170, 180.

Tre undersjøiske forbrukende innretninger 160, 170, 180 har blitt illustrert i fig. 1 for enkelthets skyld, og for enkel forståelse. Det skal forstås at et hvilket som helst flertall av undersjøiske effektforbrukende innretninger kan benyttes i samsvar med prinsipper ved oppfinnelsen, innbefattende 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 eller flere.

Systemet 100 omfatter en oversjøisk DC-effektforsyning 110. Den oversjøiske DC-effektforsyningen kan innbefatte en AC-effektforsyning 112 forbundet til en likeretter 114. Likeretteren 114 kan være en styrt likeretter. Alternativt kan likeretteren 114 være en ikke-styrt likeretter. AC-effektforsyningen kan innbefatte en transformator.

DC levert av den oversjøiske DC-effektforsyningen 110 overføres til en undersjøisk lokasjon ved hjelp av en effekttransmisjonskabel 120. Effekttransmisjonskabelen 120 sammenbinder den oversjøiske DC-effektforsyningen 120 og en elektrisk krets ved den undersjøiske lokasjonen.

Effekttransmisjonskabelen 120 har blitt vist som et kort stykke av en kabel for illustrasjonsformål. I en virkelig anvendelse kan imidlertid kabelen 120 forløpe fra en oversjøisk lokasjon, f.eks. på land, eller på en plattform, eller på et skip, til en undersjøisk lokasjon, f.eks. ved sjøbunnen, f.eks. i nærheten av et undersjøisk brønnhode, eller ved en annen undersjøisk lokasjon passende for anordning av undersjøiske gasskompressorer. Effekttransmisjonskabelen 120 kan ha en lengde på flere kilometer.

Den elektriske kretsen omfatter flertallet av undersjøiske effektforbrukende innretninger 160, 170, 180, elektrisk forbundet i serie.

Kombinasjonen av DC-effektforsyning og serieforbindelsen av de undersjøiske effektforbrukende innretningene 160, 170, 180 fører blant annet til den tekniske fordel at anordningen av undersjøiske transformatorer i

effektforsyningsarrangementet kan unngås.

I eksempelsystemet illustrert i fig. 1 har serieforbindelsen blitt implementert ved å forbinde den positive effektlinjen 121 for effekttransmisjonskabelen til den positive effektterminalen for den første undersjøiske effektforbrukende innretningen 160. Den negative effektterminalen for den første undersjøiske effektforbrukende innretningen 160 er videre forbundet til den positive effektterminalen for den andre undersjøiske effektforbrukende innretningen 170. Den negative effektterminalen for den andre undersjøiske effektforbrukende innretningen 170 er videre forbundet til den positive effektterminalen for den tredje undersjøiske effektforbrukende innretningen 180. Endelig er den negative effektterminalen for den tredje undersjøiske effektforbrukende innretningen 180 videre forbundet til den negative effektlinjen for effekttransmisjonskabelen 120.

Det vil enkelt forstås at et vilkårlig antall undersjøiske effektforbrukende innretninger kan sammenkobles i serie i samsvar med denne planen.

I den illustrerte utførelsesformen i fig. 1 omfatter de undersjøiske effektforbrukende innretningene 160, 170, 180 undersjøiske kompressorer henholdsvis 165, 175, 185. Det vil imidlertid forstås at andre typer utstyr eller innretninger kan innbefattes i de effektforbrukende innretningene i tillegg eller alternativt, innbefattende pumper, motorer, ventiler og så å si en hvilken som helst type brønnhodeutstyr eller undersjøisk utstyr, eller kontrollinnretninger for slikt utstyr.

I tilfelle av undersjøiske kompressorer innbefattet i de effektforbrukende innretningene, kan de undersjøiske kompressorene 165, 175, 185 være fluidmessig forbundet i parallell. I eksemplet illustrert i fig. 1, har dette blitt utført ved å forbinde inngangene 166, 176, 186 for hver kompressor sammen med en gasstrømforsyning, illustrert ved gasstrømforsyningslinjen 190. Denne forbindelsen kan implementeres ved hjelp av en manifoldinnretning. Forbindelsen kan innbefatte ventiler eller andre typer rørutstyr med den hensikt å sikre at hver kompressor mottar i det vesentlige den samme andel av den totale gasstrømmen fra gasstrømforsyningslinjen 190.

Likeledes er utgangene 167, 177, 187 for hver kompressor forbundet sammen med et gasstrømutløp 192. Denne forbindelsen kan implementeres ved hjelp av en annen manifoldinnretning eller andre forbindelsesmidler.

Bruken av et flertall av kompressorer fluidmessig forbundet i parallell fører til den tekniske fordel at bruken av svært store og tunge kompressorer kan unngås. Derfor unngås også visse ulemper relatert til konstruksjon, utplassering og bruk av svært store og tunge undersjøiske kompressorer.

Hver undersjøiske effektforbrukende innretning 160, 170, 180 kan omfatte en DC til AC omformende innretning, viss AC-utgang er videre forbundet til en AC-motor. AC-motoren kan være den drivende innretning ved en undersjøisk kompressor.

Hvis én av de effektforbrukende innretningene 160, 170, 180 må innhentes fra systemet, eller av én eller annen grunn må frakobles fra systemet, vil den samlede elektriske seriekretsen bli brutt, hvilket resulterer i tap av effekt til alle effektforbrukende innretninger innbefattet i systemet. Det kan derfor være nødvendig temporært å erstatte den fjernede eller frakoblede effektforbrukende innretning med en bro forbindelse, en kortslutning eller en shunt, og samtidig kan det være nødvendig å redusere den totale forsyningsspenningen levert av DC-effektforsyningen. Alternativt, eller i tillegg, kan en spenningsregulerende krets innbefattet i hver effektforbrukende innretning 160, 170, 180 justere spenningen til et passende nivå i slike tilfeller.

Hver undersjøisk effektforbrukende innretning 160, 170, 180 kan videre omfatte en undersjøisk kontrollmodul. Alternativt kan hver undersjøiske effektforbrukende innretning 160, 170 eller 180 være forbundet til en undersjøisk kontrollmodul. Den undersjøiske kontrollmodulen, eller de undersjøiske kontrollmodulene, kan være kommunikativt forbundet til en oversjøisk kontrollmodul (ikke vist), f.eks. ved hjelp av en fiberoptisk kommunikasjonslink som kan være innbefattet i en kontrolWkommunikasjonsnavlestreng.

Hver undersjøiske effektforbrukende innretning 160, 170, 180 kan videre omfatte en kjøleinnretning. Dette har blitt illustrert som spoler, henholdsvis 161, 171, 181. Kjøleinnretningen 160 i den undersjøiske effektforbrukende innretningen 160 har blitt forklart i nærmere detalj med henvisning til fig. 2 nedenfor.

Fig. 2 er et skjematisk blokkdiagram som illustrerer en effektforbrukende innretning innbefattet i systemet.

Det vil forstås av den følgende beskrivelsen av en effektforbrukende innretning også kan beskrive en hvilken som helst av de andre effektforbrukende innretninger innbefattet i systemet, slik som innretningen 170 og 180 illustrert i fig. 1.

Den undersjøiske gasskompressoren 165 kan være fluidmessig forbundet i parallell med de andre kompressorene i systemet, f.eks. som allerede forklart med henvisning til fig. 1 ovenfor.

Den undersjøiske gasskompressoren 165 har en fluidinngang, dvs. en gassinngang, 166, som er forbundet til en felles gasstrømforsyning, og til innganger for de gjenværende gasskompressorene innbefattet i systemet.

Den undersjøiske gasskompressoren har også en fluidutgang, dvs. en gassutgang 167, forbundet til et felles gasstrømutløp sammen med utganger for de gjenværende gasskompressorene innbefattet i systemet.

Den undersjøiske effektforbrukende innretningen 160 kan innbefatte en DC til AC konverteringsinnretning, viss AC-utgang er videre forbundet til en AC-motor 163. AC-motoren kan være drivinnretningen for den undersjøiske kompressoren 165.

Den undersjøiske effektforbrukende innretningen 160 kan videre innbefatte en undersjøisk kontrollmodul 169. Alternativt kan hver undersjøiske effektforbrukende innretning 160, 170 eller 180 være forbundet til en undersjøisk kontrollmodul, dvs. at den undersjøiske kontrollmodulen kan være ekstern i forhold til den undersjøiske effektforbrukende innretningen, og én undersjøisk kontrollmodul kan være forbundet til et flertall av undersjøiske effektforbrukende innretninger.

Den undersjøiske effektforbrukende innretningen 160 omfatter videre en kjøleinnretning 161, f.eks. en kjølespole eller en serie av kjølespoler, slik som et viklet rør, som er fluidmessig forbundet til gasstrømmen ved utgangen av kompressoren. Bare en del av gasstrømmen ved utgangen av kompressoren kan mates til kjøleinnretningen, slik det er illustrert ved ventilen 162. Utgangen av kjøleinnretningen er forbundet til inngangen av kompressoren 165.

Den undersjøiske effektforbrukende innretningen 160 omfatter videre en variabel hastighetsdriver 164, som kontrollerer hastigheten for motoren 163.

Claims (16)

1. System for å distribuere elektrisk effekt fra en oversjøisk effektforsyning til et flertall av undersjøiske effektforbrukende innretninger, idet systemet omfatter - en oversjøisk DC-effektforsyning; - en effekttransmisjonskabel, som sammenbinder den oversjøiske DC-effektforsyningen og en elektrisk krets ved en undersjøisk lokasjon; - idet den elektriske kretsen omfatter nevnte flertall av undersjøiske effektforbrukende innretninger elektrisk forbundet i serie.

2. System i samsvar med krav 1, hvor nevnte undersjøiske effektforbrukende innretninger omfatter undersjøiske gasskompressorer.

3. System i samsvar med krav 2, hvor nevnte undersjøiske gasskompressorer er fluidmessig sammenkoblet i parallell.

4. System i samsvar med et hvilket som helst av kravene 2 eller 3, hvor hver gasskompressor innbefatter en kjøleinnretning for kjøling av gass.

5. System i samsvar med et hvilket som helst av kravene 2-4, videre omfattende en gasstrøm-forsyning; en sammenkobling mellom gasstrøm-forsyningen og innganger for hver undersjøisk gasskompressor; og en sammenkobling mellom utgangen av hver undersjøisk gasskompressor og et gasstrømuttak.

6. System i samsvar med et hvilket som helst av kravene 1-5, hvor hver undersjøisk effektforbrukende innretninger omfatter - en DC- til AC-konverteringsinnretning; og - en AC-motor som driver en undersjøisk gasskompressor.

7. System i samsvar med krav 4, hvor hver undersjøisk effektforbrukende innretning videre omfatter eller er forbundet til en undersjøisk kontrollmodul.

8. System i samsvar med et hvilket som helst av kravene 1-7, hvor nevnte DC oversjøiske effektforsyning innbefatter en oversjøisk AC-effektforsyning forbundet til en likeretter.

9. Fremgangsmåte for å distribuere elektrisk effekt fra en elektrisk effektforsyning med et flertall av undersjøiske effektforbrukende innretninger, idet fremgangsmåten omfatter - å tilveiebringe en oversjøisk DC-effektforsyning; - å sammenkoble den oversjøiske DC-effektforsyningen og en elektrisk krets ved en undersjøisk lokasjon ved hjelp av en effekttransmisjonskabel; - idet sammenkoblingen av den oversjøiske DC-effektforsyningen og den elektriske kretsen omfatter sammenkobling av nevnte flertall av undersjøiske effektforbrukende innretninger elektrisk i serie.

10. Fremgangsmåte i samsvar med krav 9, hvor nevnte undersjøiske effektforbrukende innretninger omfatter undersjøiske gasskompressorer.

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 10, videre omfattende fluidmessig å sammenkoble nevnte undersjøiske gasskompressorer i parallell.

12. Fremgangsmåte i samsvar med et hvilket som helst av kravene 10 eller 11, hvor hver gasskompressor innbefatter en kjøleinnretning for kjøling av gass.

13. Fremgangsmåte i samsvar med et hvilket som helst av kravene 10-12, videre omfattende å sammenkoble en gasstrøm-forsyning og innganger for hver undersjøisk gasskompressor; og å sammenkoble utganger av hver undersjøisk gasskompressor og et gasstrømuttak.

14. Fremgangsmåte i samsvar med et hvilket som helst av kravene 9-13, hvor hver undersjøiske effektforbrukende innretning omfatter - en DC- til AC-konverteringsinnretning; og - en AC-motor, som driver en undersjøisk gasskompressor.

15. Fremgangsmåte i samsvar med krav 12, videre omfattende å innbefatte en undersjøisk kontrollmodul i, eller å forbinde en undersjøisk kontrollmodul til, hver undersjøiske effektforbrukende innretning.

16. Fremgangsmåte i samsvar med et hvilket som helst av kravene 9-15, hvor nevnte oversjøiske DC-effektforsyning innbefatter en oversjøisk AC-effektforsyning forbundet til en likeretter.