NO20130686A1

NO20130686A1 - Hybrid effektsystem

Info

Publication number: NO20130686A1
Application number: NO20130686A
Authority: NO
Inventors: Shawn Nielsen; Sinisa Dobrijevic
Original assignee: Sinisa Dobrijevic
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-05-28
Also published as: US20130232964A1; GB2500507A; AU2010364315A1; CA2817844A1; GB201308711D0; WO2012065240A1; CA2817844C

Abstract

En hybrid effektkilde innbefatter en elektrisk effektkilde, en første hydraulikkpumpe drevet av den elektriske effektkilden, en hydrokarbonforbrennende effektkilde og en andre hydraulikkpumpe drevet av den hydrokarbonforbrennende effektkilden. En hydraulikkfluidutmating mates av en kombinert utmåling fra den første hydraulikkpumpen og den andre hydraulikkpumpen. En styringsenhet er tilveiebragt for dynamisk å beregne nødvendig mengde hydraulikkfluid ved hydraulikkfluidutmatingen etter hvert som arbeid blir utført. Den nødvendige mengden hydraulikkfluid blir primært tilført av den første hydraulikkpumpen drevet av den elektriske effektkilden og supplert, som instruert av styringsenheten, av den andre hydraulikkpumpen drevet av den hydrokarbonforbrennende effektkilden.

Description

[0001] Hybrid effektsystem

OMRÅDE

[0002] Det beskrives et hybrid effektsystem som ble utviklet for å tilføre effekt til hydraulikkpumper på borerigger, men har andre potensielle bruksområder.

BAKGRUNN

[0003] Det foreligger et behov for å redusere utslippet av drivhusgasser produsert av borerigger. Borerigger har i alminnelighet en elektrisk effektkilde som anses å være en "grønn", utslippsfri energikilde. Denne elektriske effektkilden er i stand til å drive hydraulikkpumper som forsyner hydraulikkfluid til driftssystemer i de fleste, men ikke alle situasjoner.

SAMMENFATNING

[0004] Det tilveiebringes en hybrid effektkilde som innbefatter en elektrisk effektkilde, en første hydraulikkpumpe drevet av en elektriske effektkilden, en hydrokarbonforbrennende effektkilde og en andre hydraulikkpumpe drevet av den hydrokarbonforbrennende effektkilden. En hydraulikkfluidutmating mates av en kombinert utmating fra den første hydraulikkpumpen og den andre hydraulikkpumpen. En styringsenhet er tilveiebragt for dynamisk å beregne mengden hydraulikkfluid nødvendig ved hydraulikkfluidutmatingen etter hvert som arbeid blir utført. Det nødvendige hydraulikkfluidet blir primært tilført av den første hydraulikkpumpen drevet av den elektriske effektkilden og supplert, som instruert av styringsenheten, av den andre hydraulikkpumpen drevet av den hydrokarbonforbrennende effektkilden.

[0005] Det hybride effektsystemet, som beskrevet over, er i stand til å redusere utslippet av drivhusgasser samtidig som det også gir redundans mot mulig utfall av den elektriske effektkilden. I tillegg forlenger det levetiden til den hydrokarbonforbrennende effektkilden, som det ikke vil være behov for og som kan være avstengt store deler av tiden. Følerinnmatingen inn til styringsenheten vil variere med hver anvendelse. For en løfteanvendelse vil vekten til en last som skal løftes og avstanden lasten har blitt forflyttet overtid bli anvendt. Styringsenheten må også kjenne effektkravet for den første hydraulikkpumpen og den andre hydraulikkpumpen, sammen med utstrømningsmengder fra hver pumpe.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0006] Disse og andre trekk vil fremgå klarere av den følgende beskrivelsen der det henvises til de vedlagte tegningene, idet tegningene kun er for illustrasjonsformål og ikke er ment å være begrensende på noen som helst måte, hvor: Figur 1 er en skjematisk betraktning av et hybrid effektsystem.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0007] Et hybrid effektsystem generelt betegnet med henvisningstall 10 vil nå bli beskrevet med støtte i figur 1.

Oppbygning og relasjoner mellom deler:

[0008] Med henvisning til figur 1 anvender et hybrid effektsystem 10 primært et første par av hydraulikkpumper 12a og 12b drevet av et par av 74,5 kilowatts (100 hk) elektriske motorer 14a og 14b. Elektrisitet for å drive de elektriske motorene 14a og 14b tilføres av en elektrisk effektforsyning 15. Et andre par av hydraulikkpumper 16a og 16b drevet av en hydrokarbonforbrennende effektkilde 18, typisk en 372,8 kilowatts (500 hk) dieselmotor, supplerer effekten levert av det første paret av hydraulikkpumper 12a og 12b basert på nødvendig mengde hydraulikkfluid ved en hydraulikkfluidutmating 20. Hydraulikkfluidutmatingen 20 mates av en kombinert utmating fra både det første paret av hydraulikkpumper 12a og 12b og det andre paret av hydraulikkpumper 16a og 16b. I hvilken utstrekning det andre paret av hydraulikkpumper 16a og 16b anvendes for å supplere det første paret av hydraulikkpumper 12a og 12b styres av en programmerbar logisk styringsenhet 22 for dynamisk å beregne nødvendig mengde hydraulikkfluid ved hydraulikkfluidutmatingen 20 etter hvert som arbeid blir utført. Hydraulikkfluidutmatingen 20 forsyner hydraulikkfluid til et hydraulisk løftesystem 24. Følerdata, så som vekten til en last som løftes og hvor langt lasten er forflyttet over et tidsintervall, sendes til styringsenheten 22 fra følere 26 for å regulere bruken av det andre paret av hydraulikkpumper 16a og 16b.

Virkemåte:

[0009] Med henvisning til figur 1 begynner det hybride effektsystemet 10 å utføre arbeid ved anvendelse av det første paret av hydraulikkpumper 12a og 12b som drives av de respektive elektriske motorene 14a og 14b. Hydraulikkfluidutmatingen 20 tilfører hydraulikkfluid til det hydrauliske løftesystemet 24. Følerdata fra følere 26 tilknyttet det hydrauliske løftesystemet 24 blir sendt til styringsenheten 22 for å regulere bruken av det andre paret av hydraulikkpumper 16a og 16b. Når det er nødvendig, supplerer det andre paret av hydraulikkpumper 16a og 16b, som drives av en hydrokarbonforbrennende effektkilde 18, kraften som tilføres av det første paret av hydraulikkpumper 12a og 12b. Dette forårsaker en økning i mengden av hydraulikkfluid ved hydraulikkfluidutmatingen 20 og øker arbeidsevnen til det hydrauliske løftesystemet 24.

Eksempel 1- Løft fra bunn

[0010] Dette eksempelet tar for seg løfting av en borestreng opp fra bunnen i en offshore borerigg. Dersom borestrengens vekt er 31,8 tonn (70.000 pund) og den ønskede hastigheten er å løfte borestrengen med en hastighet på 10-15 meter per minutt, kan en regne ut en kombinert strømningsmengde nødvendig fra det første paret av hydraulikkpumper 12a og 12b drevet av de elektriske motorene 14a og 14b og det andre paret av hydraulikkpumper 16a og 16b drevet av den hydrokarbonforbrennende effektkilden 18. Denne kombinerte strømningsmengden kan regnes om til et samlet effektkrav for å oppnå den kombinerte strømningsmengden. Det antas at en total effekt på 186 kilowatt (250 hk) er nødvendig for å løfte den 31,8 tonn tunge borestrengen med den ønskede hastigheten på 10-15 meter per minutt. Den elektriske effektkilden har en endelig effektgrense. I dette tilfellet kan styringsenheten slå fast at 85,8 kilowatt kan tilføres fra den elektriske effektkilden og at de gjenværende 100,2 kilowatt må suppleres av den hydrokarbonforbrennende effektkilden. Bidragene fra det første paret av hydraulikkpumper 12a og 12b og det andre paret av hydraulikkpumper 16a og 16b til den kombinerte strømningsmengden av hydraulikkfluid vil bli styrt i henhold til effektbidragene fra den elektriske effektkilden og den hydrokarbonforbrennende effektkilden.

Eksempel 2 - Borestreng i bevegelse:

[0011] Dette eksempelet tar for seg en borestreng i bevegelse som nærmer seg overflaten. En borestreng i ro har en innledende treghet som må overvinnes, i tillegg til en søyle av vann som presser nedover ovenfra. Når borestrengen er i bevegelse, kreves det mindre kraft å holde den i bevegelse og vekten avtar lineært etter hvert som borestrengen nærmer seg overflaten med en rate på 9,83 kgm per meter (6,6 pund per fot) den heves. Dersom vekten av borestrengen er redusert til 9080 kg, er 71,6 kilowatt nødvendig for å holde borestrengen i bevegelse. Siden 71,6 kilowatt er innenfor kapasiteten til den elektriske effektkilden, skrur styringsenheten av den hydrokarbondrevne effektkilden og sørger for at det nødvendige hydraulikkfluidet tilføres av det første paret av hydraulikkpumper 12a og 12b drevet av den elektriske effektkilden.

Beregninger:

[0012] For å utføre beregningene i eksempel 1 og eksempel 2 er en del følerdata nødvendig. Dypet til borestrengen må bestemmes ved hjelp av en dybdekoder og dens totale vekt ved et gitt dyp må beregnes. Hastigheten som borestrengen beveger seg med over et gitt tidsintervall må også bestemmes. Effektkravene og strømningsutmatingen fra den første hydraulikkpumpen må være kjent. Effektkravene og strømningsutmatingen fra den andre hydraulikkpumpen må være kjent.

[0013] I dette patentskriftet anvendes ordet "omfattende" i sin ikke-begrensende mening og betyr at elementer som følger ordet er inkludert, men elementer som ikke er spesifikt angitt ikke er utelukket. Henvisning til et element med ubestemt entallsform utelukker ikke muligheten for at det finnes flere enn ett av elementet, dersom ikke sammenhengen klart krever at det finnes ett og bare ett av elementene.

[0014] Kravene som følger skal forstås å inkludere det som er spesifikt illustrert og beskrevet over, konseptuelle ekvivalenter og åpenbare alternative elementer. Fagmannen vil se at forskjellige tilpasninger og endringer i de beskrevne utførelsesformene kan gjøres uten å fjerne seg fra kravenes ramme. De illustrerte utførelsesformene er kun vist som eksempler og skal ikke forstås som en begrensning av oppfinnelsen. Det må forstås at, innenfor rammen til kravene som følger, oppfinnelsen kan praktiseres på annen måte enn det som er spesifikt illustrert og beskrevet.

Claims

1. Hybrid effektkilde, omfattende: en elektrisk effektkilde; en første hydraulikkpumpe drevet av den elektriske effektkilden; en hydrokarbonforbrennende effektkilde; en andre hydraulikkpumpe drevet av den hydrokarbonforbrennende effektkilden; en hydraulikkfluidutmating som mates av en kombinert utmating fra den første hydraulikkpumpen og den andre hydraulikkpumpen; og en styringsenhet for dynamisk å beregne nødvendig mengde hydraulikkfluid ved hydraulikkfluidutmatingen etter hvert som arbeid utføres, der den nødvendige mengden hydraulikkfluid primært blir tilført av den første hydraulikkpumpen drevet av den elektriske effektkilden og supplert, som instruert av styringsenheten, av den andre hydraulikkpumpen drevet av den hydrokarbonforbrennende effektkilden.

2. Hybrid effektkilde ifølge krav 1, hvor hydraulikkfluidutmatingen blir anvendt for å forsyne hydraulikkfluid til et hydraulisk løftesystem.

3. Hybrid effektkilde ifølge krav 2, hvor følerdata blir sendt til styringsenheten, der følerdataene omfatter en vekt til en last som løftes og en avstand tilbakelagt av lasten over et tidsintervall.