BRPI1100408A2

BRPI1100408A2 - màdulo eletrânico para uma instalaÇço de poÇo submarino, mÉtodo de alojamento de componentes de eletrânica de diversos sistemas em uma instalaÇço de poÇo submarino, màdulo ou mÉtodo e instalaÇço de poÇo submarino que compreende um màdulo

Info

Publication number: BRPI1100408A2
Application number: BRPI1100408-8A
Authority: BR
Inventors: Simpson Steven; Holley Stuart
Original assignee: Vetco Gray Controls Limited
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-07-31
Also published as: GB201001543D0; AU2011200427A1; US20120175122A1; GB2477331A; EP2357313A2; SG173292A1; CN102271072A

Abstract

MàDULO ELETRâNICO PARA UMA INSTALAÇçO DE POÇO SUBMARINO, MÉTODO DE ALOJAMENTO DE COMPONENTES DE ELETRâNICA DE DIVERSOS SISTEMAS EM UMA INSTALAÇçO DE POÇO SUBMARINO, MÕDULO OU MÉTODO E INSTALAÇçO DE POÇO SUBMARINO QUE COMPREENDE UM MàDULO. Módulo eletrônico para uma instalaçao de poço submarino que compreende um alojamento e um primeiro e um segundo componentes de eletrônica, sendo que os ditos primeiro e segundo componentes de eletrônica referem-se aos sistemas diversos e são localizados no interior do alojamento.

Description

"MÓDULO ELETRÔNICO PARA UMA INSTALAÇÃO DE POÇO SUBMARINO, MÉTODO DE ALOJAMENTO DE COMPONENTES DE ELETRÔNICA DE DIVERSOS SISTEMAS EM UMA INSTALAÇÃO DE POÇO SUBMARINO, MÓDULO OU MÉTODO E INSTALAÇÃO DE POÇO SUBMARINO QUE COMPREENDE UM MÓDULO"

Esta invenção refere-se a um módulo de eletrônica para uma instalação de poço submarino, uma instalação de poço submarino que compreende tal módulo, e um método para alojamento de componentes de eletrônicos de diversos sistemas em uma instalação de poço submarino. Em particular, a invenção é adequada para uma instalação de poço para extração de hidrocarboneto submarino.

O controle e monitoramento de um poço submarino é, em geral, alcançado através da comunicação entre uma plataforma de superfície e o poço, tipicamente através de um umbilical. O mesmo é encerrado na extremidade submarina em uma montagem de terminação umbilical (UTA), que pode alojar uma variedade de módulo de eletrônico, por exemplo um módulo de rota, como um módulo eletrônico de comunicação (CEM) montado no interior do módulo de distribuição de energia e comunicação (PCDM), ou um módulo de eletrônica submarino (SEM). Os módulos diferentes podem ser associados a aspectos diferentes do sistema de poço, por exemplo, monitoramento de processo (aquisição de dados), ou sistemas de segurança e mecanização (controle de processo). Sendo que cada um destes sistemas pode ser integrado em redes separadas e independentes, que podem utilizar sistemas individuais de comunicação. Para os aspectos mencionados acima, por exemplo, os sinais associados ao monitoramento de processo podem ser enviados para a superfície através de linhas óticas dentro do cabo umbilical, enquanto os sinais de segurança e mecanização podem ser transmitidos através de comunicações no protocolo de energia, isto é, sobreposto sobre os sinais de energia transmitidos em um condutor de cobre dentro do mesmo umbilical.

Uma disposição típica de um sistema de comunicações de poço existente para um complexo múltiplo de poço é mostrado na Figura 1. Um centro de controle de lateral de topo 1, localizado por exemplo em terra firme ou em um navio ou aparelho, se comunica através de um cabo umbilical 2 com uma unidade de distribuição central de campo de poço no fundo do mar 3. Esta comunicação pode ser, por exemplo, através de fibra ótica, ou através de conexões de cobre, por exemplo, com o uso de sistema de comunicações em energia (COPS) ou comunicações e energia (CAPS), como é conhecido na técnica. Uma alternativa adicional é o uso da fibra ótica para comunicações primárias, com um enlace de COPS de apoio. A unidade 3 funciona como uma montagem de terminação umbilical (UTA) e aloja um módulo de distribuição de comunicações e energia (PCDM) 4 e um módulo de eletrônica submarino (SEM) 5 alojado dentro de um módulo de controle submarino (SCM) 6. O SEM 5 não é específico para uma árvore de natal de poço, e lida com funções de controle eletrônico para o complexo múltiplo de poço. O SCM 6 por enquanto lida com funções hidráulicas do complexo do poço, com o uso de válvulas de controle direcional alojadas dentro do mesmo, que podem ser abertas e fechadas com o uso de sinais elétricos fornecidos pelo SEM 5. Ambos os termos módulo de eletrônica submarino, módulo de controle submarino e suas funcionalidades gerais são bem conhecidos na técnica. O PCDM 4 aloja um módulo de rota, como módulo eletrônico de comunicações (CEM) 7 que distribui as comunicações para uma multiplicidade de SEMs adicional 8, que são localizados em cada árvore montada na cabeça de cada poço, através de conexões de cobre. O CEM 7 e SEM 5 são ambos alojados em contêineres (não mostrado) e conectados por interface com conectores elétrico e/ou de fibra ótica capazes de resistir à pressão do ambiente submarino, de forma que a encapsulação áspera de cada contêiner e proteção para as conexões é exigida. Qualquer outro módulo de eletrônica ou pacotes presentes também exigiriam tal encapsulação e proteção. Estas medidas envolvem custos substanciais e, adicionalmente, o volume dos módulos de eletrônica.

A presente invenção destina-se a superar estes problemas. Este objetivo é atendido através do fornecimento de um módulo de eletrônica que inclui pelo menos dois componentes de eletrônicos diversos dentro de um alojamento comum.

O termo "diversos" conforme aqui utilizado em relação aos componentes e sistemas de eletrônicos deve significar que os respectivos componentes e sistemas de eletrônicos são separados e independentes em função e controle, de forma que a operação de um componente não depende ou impacta diretamente a operação de outro componente.

Em uma modalidade preferencial, o espaço disponível em um SEM moderno pode ser utilizado para alojar os eletrônicos que se relacionam a um sistema diverso, como os componentes de eletrônicos de um módulo de rota, como módulo eletrônico de comunicações (CEM), por exemplo. Desta forma, os custos resultantes da necessidade de um alojamento separado para o CEM são evitados. Ademais, não existem opções para compartilhar fornecimento de energia também, o que resulta em economia adicional.

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um módulo de eletrônica para uma instalação de poço submarino, que compreende um alojamento e os primeiro e segundo componentes de eletrônicos, sendo que os ditos primeiro e segundo componentes de eletrônicos se relacionam a diversos sistemas e são localizados dentro do alojamento.

De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um método para componentes de eletrônicos de alojamento de diversos sistemas em uma instalação de poço submarino, que compreende as etapas de: fornecer um módulo de eletrônica que inclui os primeiros componentes de eletrônicos localizados dentro de um alojamento; e localizam o segundo componente de eletrônica dentro do módulo de eletrônica, sendo que o primeiro e segundo componente de eletrônico se relaciona a diversos sistemas.

De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é fornecida uma instalação de poço submarino que compreende um módulo, de acordo com o primeiro aspecto.

A invenção será descrita agora com referência aos desenhos anexados, nos quais:

A Figura 1 mostra de forma esquemática um sistema de comunicações de poço conhecido;

A Figura 2 mostra de forma esquemática uma arquitetura de sistema de poço conhecida, que pode ser adaptada de acordo com a presente invenção;

A Figura 3 mostra de forma esquemática uma árvore de natal de poço SEM conhecida que pode ser adaptada de acordo com a presente invenção;

As Figuras 4a e 4b mostram de forma esquemática um módulo de eletrônica, de acordo com a presente invenção;

A Figura 5 mostra de forma esquemática um sistema de comunicações de poço de acordo com a presente invenção; e

A Figura 6 mostra de forma esquemática outro sistema de comunicações de poço de acordo com a presente invenção.

O exemplo descrito com referência nas Figuras 2 e 3 mostra como a invenção pode ser empregada em uma arquitetura de sistema conhecida, como a apresentada em GB-A-2443237.

A Figura 2 mostra a arquitetura de sistema de poço conhecido como um sistema de "estrela", que fornece uma ligação de comunicação entre uma estação de controle principal com base na costa (MCS) 9 e uma quantidade de SEMs 8 localizada em cada árvore de natal de poço, através de modelos submarinos. O MCS 9 contém circuito de Ethernet 10 para acionar um converses de mídia ótica Ethernet (OEMC) 11. Isto proporciona os pacotes de dados digitalizados oticamente modulados em um cabo de fibra ótica 12. Tipicamente, este cabo 12 é localizado dentro de um umbilical, como o mostrado no número 2 da Figura 1, que podem ter cerca de 600 km de comprimento, com o cabo de fibra ótica que opera com, por volta de, 10 mbps. Na outra extremidade do cabo de fibra ótica 12 está um segundo OEMC 13, que emite os pacotes de dados elétricos digitalizados para um centro principal Ethernet 14. Tanto o OEMC 13 quanto o centro Ethernet 14 são tipicamente alojados em um PCDM 4 conforme mostrado também na Figura 1. O centro principal Ethernet 14 emite para uma quantidade necessária adequada dos centros secundários Ethernet 15, isto é modelos, em uma configuração do tipo estrela. Quatro destes centros 15 são mostrados na Figura 2 a título de exemplo. Cada centro secundário Ethernet 15 alimenta um SEM 8 em cada árvore de natal de poço.

A Figura 3 mostra de forma esquemática um ajuste de configuração de LAN de um SEM 8 típico. A aquisição de dados de SEM e eletrônicos de controle 16 são fornecidos com interface com um facilitador Ethernet 17. Um centro Ethernet 18 é fornecido para ligar os eletrônicos 16 através de um facilitador 17 tanto ao centro secundário modelo Ethernet 15 (mostrado na Figura 2) quanto ao conversor de Protocolo Ponto a Ponto Ethernet (PPP) 19, por exemplo uma interface serial RS-422 ou RS-485, para se comunicar com quaisquer dispositivos que utilizam um padrão de interface de poço inteligente (IWIS). O OEMC 13, centro principal Ethernet 14, e centros secundários Ethernet 15 teriam, normalmente, que ser armazenados em um módulo de rota separado, como um módulo eletrônico de comunicações (CEM), com custos consideráveis.

De acordo com uma modalidade da presente invenção, entretanto, esses componentes de eletrônica de comunicações são, na verdade, localizados no interior de um compartimento extra do SEM 5 localizado na unidade de distribuição central de campo de poço 3. O SEM 5 continua a fornecer sua funcionalidade padrão, nativa para o sistema de controle de produção.

As Figuras 4a e 4b ilustram um SEM de compartimento múltiplo moderno, adequado para o uso na presente invenção. O SEM mostrado tem três compartimentos 20, 21 e 22 para abrigar componentes de eletrônica. Um abastecimento de energia integral 23 é fornecido em uma extremidade do SEM. Conforme mostrado na vista secional da Figura 4b, cada compartimento pode alojar uma multiplicidade de cartões eletrônicos 24 que podem ter interface uns com os outros e/ou com conectores externos 25 através de uma placa mãe 26, ou através de componentes de configuração LAN 27, similar àqueles mostrados na Figura 3, montados no topo dos cartões 24.

Tipicamente, apenas um ou dois compartimentos de cartão são necessários para controlar um poço e, portanto, o terceiro compartimento 22, por exemplo, pode localizar os componentes de eletrônica de comunicações normalmente alojados no interior de um CEM. Além disso, o abastecimento de energia integral do SEM pode alimentar os componentes de comunicação. As conexões aos conectores externos 25, para conectar o LAN aos SEMs de outros poços, podem ser efetuadas através da placa mãe 26. O módulo pode ser encapsulado de maneira similar a SEMs padrão.

As Figuras 5 e 6 mostram duas disposições possíveis para a localização do módulo combinado. Na Figura 5, o módulo 28 é alojado no interior de SCM 6, por exemplo, na mesma localização que o SEM 5 na Figura 1. Este tipo de disposição é mais prático para utilizações onde os componentes de SEM são usados para controlar as funções SCM.

A Figura 6 mostra uma disposição alternativa, na qual o módulo combinado 29 é alojado no interior do PCDM 4, por exemplo, na mesma localização que o CEM 7 na Figura 1. Esse tipo de disposição pode ser prático para utilizações onde as funções hidráulicas de um SCM não são solicitadas, por exemplo, com sistemas "integralmente elétricos".

De fato, a localização do módulo é flexível, e pode ser localizada em qualquer lugar conveniente no interior da instalação de poço.

A presente invenção permite que componentes de dois sistemas diversos sejam alojados no interior de um módulo comum. Na primeira modalidade descrita acima, estes são o sistema de controle de produção controlado pelos componentes nativos do SEM e um sistema de comunicações controlado pelos componentes nativos do CEM. Entretanto, a invenção não limitada a isso, e outras modalidades são possíveis.

De acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção, um módulo comum pode ser usado para alojar os componentes relacionados a dois SEMs diversos. Em outras palavras, a invenção permite uma arquitetura SEM dual com dois sistemas eletrônicos de energia, comunicações e relacionados, ainda que com os componentes relacionados alojados no mesmo módulo.

De acordo com uma modalidade adicional da presente invenção, um módulo comum pode ser usado para alojar os componentes relacionados a ambos um sistema de controle de processo, como um sistema de automação e segurança, e um sistema de otimização ou monitoramento de processo como um sistema de aquisição de dados, sendo que tais sistemas são diversos. Neste exemplo, os componentes do sistema de controle de processo podem ser adaptados para a conexão a uma rede de comunicações de cobre, enquanto os componentes de monitoramento de processo podem ser adaptados para a conexão a uma rede de comunicações ópticas.

As modalidades descritas acima são apenas exemplificadoras, e outras possibilidades e alternativas no escopo da invenção serão aparentes para aqueles versados na técnica. Por exemplo, enquanto as modalidades descritas acima se referem à inclusão de componentes de eletrônica relacionados a dois sistemas diversos em um módulo comum, é possível alojar componentes de eletrônica relacionados a mais do que dois sistemas diversos.

As modalidades descritas acima utilizam um SEM padrão como um módulo comum, entretanto, é contemplado o uso de quaisquer módulos de eletrônica adequados, incluindo módulos de eletrônica projetados especificamente.

Claims

1. MÓDULO ELETRÔNICO PARA UMA INSTALAÇÃO DE POÇO SUBMARINO, que compreende um alojamento e um primeiro e segundo componentes de eletrônica, sendo que o os ditos primeiro e segundo componentes de eletrônica referem-se a sistemas diversos e são localizados no interior do alojamento.

2. MÉTODO DE ALOJAMENTO DE COMPONENTES DE ELETRÔNICA DE DIVERSOS SISTEMAS EM UMA INSTALAÇÃO DE POÇO SUBMARINO, que compreende as etapas de: fornecer um módulo de eletrônica que inclui os primeiros componentes de eletrônica localizados no interior de um alojamento; e localizar um segundo componente de eletrônica no interior do módulo de eletrônica, sendo que o primeiro e o segundo componentes de eletrônica referem-se a sistemas diversos.

3. MÓDULO OU MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, em que o dito primeiro componente de eletrônica é nativo do módulo de eletrônica.

4. MÓDULO OU MÉTODO, de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que os ditos primeiro e segundo componentes de eletrônica são formados como placas de eletrônica, localizadas no interior de compartimentos no alojamento.

5. MÓDULO OU MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, quando dependente da reivindicação 3, em que o dito segundo componente de eletrônica é localizado em um compartimento extra no módulo de eletrônica.

6. MÓDULO OU MÉTODO, de acordo com qualquer reivindicação precedente, que compreende, ainda, pelo menos um componente de eletrônica adicional que se refere a um sistema diferente daquele dos sistemas de outros componentes de eletrônica.

7. MÓDULO OU MÉTODO, de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que o dito primeiro componente de eletrônica compreende um componente de módulo de eletrônica submarino.

8. MÓDULO OU MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, em que o dito segundo componente de eletrônica compreende um componente de módulo de eletrônica submarino.

9. MÓDULO OU MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, em que pelo menos um dentre os ditos primeiro e segundo componentes de eletrônica compreende um componente de eletrônica de módulo de rota.

10. MÓDULO OU MÉTODO, de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que peio menos um dentre os ditos primeiro e segundo componentes de eletrônica compreende um componente para um sistema de controle de processo.

11. MÓDULO OU MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, em que o componente de sistema de controle de processo é adaptado para uma conexão a uma rede de comunicações de cobre.

12. MÓDULO OU MÉTODO, de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que pelo menos um dentre o primeiro e o segundo componentes de eletrônica compreende um componente para um sistema de monitoramento de processo.

13. MÓDULO OU MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, em que o componente de monitoramento de processo é adaptado para conexão a uma rede de comunicações ópticas.

14. MÓDULO OU MÉTODO, de acordo com qualquer reivindicação precedente, sendo que o módulo de eletrônica é um módulo de eletrônica submarino.

15. MÓDULO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 3 a 14, em que o módulo é encapsulado.

16. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 14, que compreende, ainda, a etapa de encapsular o módulo.

17. INSTALAÇÃO DE POÇO SUBMARINO QUE COMPREENDE UM MÓDULO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 e 3 a 15.

18. INSTALAÇÃO DE POÇO, de acordo com a reivindicação 17, que compreende uma unidade de distribuição localizada em uma localização submarina, sendo que a unidade de distribuição é adaptada para receber um cabo umbilical, em que o módulo é alojado no interior da unidade de distribuição.

19. INSTALAÇÃO DE POÇO, de acordo com a reivindicação 18, em que a unidade de distribuição compreende um módulo de controle submarino, e o primeiro módulo PE alojado no interior do módulo de controle submarino.

20. INSTALAÇÃO DE POÇO, de acordo com a reivindicação 18, em que a unidade de distribuição compreende um módulo de distribuição de comunicações e energia, e o primeiro módulo é alojado no interior do módulo de distribuição de comunicações e de energia.

21. MÓDULO, substancialmente conforme descrito aqui, com referência às Figuras acompanhantes de 2 a 4.

22. MÉTODO, substancialmente conforme descrito aqui, com referência às Figuras acompanhantes de 2 a 4.