專利名稱：海底電力分配網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和方法
海底電力分配網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和方法相關(guān)申請本申請要求2010年4月8日申請的第61/322，199號美國臨時專利申請的權(quán)益。
背景技術(shù)：
本章節(jié)提供背景信息來促進(jìn)對本發(fā)明的各個方面的更好的理解。應(yīng)理解本文件的這個章節(jié)中的陳述是從這個角度來閱讀，并且并非作為對現(xiàn)有技術(shù)的許可。本發(fā)明大體上涉及用于供應(yīng)電力到海底采油設(shè)備的裝置和方法，并且更具體來說涉及一種促進(jìn)對海底采油系統(tǒng)的電力分配和海底采油系統(tǒng)的控制功能的海底集成電力網(wǎng)
絡(luò)。 電力是操作與海底采油系統(tǒng)相關(guān)的各種組件(例如，裝置和系統(tǒng))所必需的。例如，油井通常需要電來操作位于井中和/或井源上的傳感器、布置在井中的潛水電泵(“ESP”)和位于井和流線中的閥和/或致動器。電力也是操作增壓泵或壓縮器所必需的，所述增壓泵或壓縮器用于從井或海底處理系統(tǒng)泵抽生產(chǎn)流體(例如，油、水和/或氣體)到位于水面或陸上的遠(yuǎn)端中面設(shè)備。高電力需求、糟糕的環(huán)境狀況以及通常必須限制電力所跨的長距離通常限制了可以高效輸送的電力量。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面，海底采油系統(tǒng)包括井上主設(shè)備，所述井上主設(shè)備包括井上電源；海底電力分配集線器，其可操作地連接到所述井上電源以接收高電壓輸入，其中所述海底電力分配集線器包括變壓器以提供中間電壓輸出和低電壓輸出；井泵，其布置在海底井中，所述井泵連接到所述海底電力分配集線器的一個電壓輸出；和海底增壓泵，其連接到所述海底電力分配集線器的一個電壓輸出。用于提供電力到海底采油系統(tǒng)的方法的實施方案包括從井上主設(shè)備供應(yīng)高電壓輸入到位于接近海底處的海底電力分配集線器；將所述海底電力分配集線器上的高電壓輸入逐步減小到中間電壓輸出和低電壓輸出；供應(yīng)所述中間電壓輸出到海底采油系統(tǒng)的兩個或更多個中間電壓裝置；和供應(yīng)所述低電壓輸出到所述海底采油系統(tǒng)的一個或多個低電壓
>J-U ρ α裝直。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方案，海底采油系統(tǒng)的集成電力分配網(wǎng)絡(luò)裝置包括海底電力分配集線器，其被調(diào)適為連接到井上主設(shè)備以接收高電壓輸入并將所述高電壓輸入逐步減小到中間電壓輸出和低電壓輸出；臍帶纜，其被調(diào)適為可操作地連接所述海底電力分配系統(tǒng)到井上主設(shè)備，所述臍帶纜包括電導(dǎo)體以傳輸高電壓輸入和數(shù)據(jù)導(dǎo)體以從所述井上主設(shè)備傳輸輸出數(shù)據(jù)到所述海底分配集線器，并從所述海底電力分配集線器傳輸輸入數(shù)據(jù)到所述井上主設(shè)備；被調(diào)適為可操作地連接井泵到所述中間電壓輸出的跳線；被調(diào)適為可操作地連接海底增壓泵到所述中間電壓輸出的跳線；和被調(diào)適為可操作地連接布置在海底井中的傳感器到所述低電壓輸出的跳線。上文已經(jīng)概述本發(fā)明的一些特征和技術(shù)優(yōu)點以便可以更好地理解下文本發(fā)明的詳細(xì)描述。下文將描述本發(fā)明中形成本發(fā)明的權(quán)利要求書的標(biāo)的的另外特征和優(yōu)點。附圖
簡述
當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，可從下列詳細(xì)描述中更好地理解本公開內(nèi)容。強調(diào)的是，根據(jù)行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各種特征并非按比例繪制。事實上，各種特征的尺寸可以出于論述方便任意增大或減小。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的海底采油系統(tǒng)的集成電力分配系統(tǒng)的實施方案的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的海底電力分配集線器的示意圖。圖3是海底采油系統(tǒng)的集成電力分配系統(tǒng)的另一實施方案的示意圖。
具體實施例方式應(yīng)了解，下列公開內(nèi)容提供許多不同實施方案或?qū)嵤├?，以實施各種實施方案的不同特征。下文描述組件和設(shè)備的特定實施例以簡化本公開內(nèi)容。當(dāng)然，這些僅僅是實施例并非旨在限制。另外，本公開內(nèi)容可以重復(fù)各種實施例中的參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是出于簡潔和清楚的目的并且本身不表示所論述的各種實施方案和/或配置之間的關(guān)系。而且，下文第一特征在第二特征上方或上的形成可以包括其中第一特征和第二特征形成為直接接觸的實施方案，并且還可以包括其中另外的特征可形成為穿插于所述第一特征和所述第二特征之間，使得所述第一特征和所述第二特征可以不直接接觸的實施方案。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的海底采油系統(tǒng)的集成電力分配網(wǎng)絡(luò)的一個實施方案的示意圖。整體用數(shù)字8表示的所描繪的海底采油系統(tǒng)包括海底油井12、集油歧管15、注入井13、處理單元14 (例如，分離器、冷凝過濾器等等)、增壓泵16和注入泵18。井12和13被鉆入海底24下方的地層。完井12和13中的每個通常包括一個或多個傳感器(例如，測量儀器)、檢測儀表和井上(例如，井源、樹)閥。井12和13還可以包括井下閥和井泵(例如，潛水電泵)。油井12通過流線20與井上主設(shè)備22流體連通。在所述實施方案中，流線20在船用閥28處連接到井上主設(shè)備22。增壓泵16通常與油井12 (例如，井泵56)流體連接以提供另外的井源以從井12泵抽生產(chǎn)的流體到井上主設(shè)備22。井上主設(shè)備22位于井上位置26 (例如，陸地、水面)處，所述井上位置可以位于與采油設(shè)備組件的海底24位置相距一定延伸距離(例如，步測距離)處。例如，到井上主設(shè)備22的步測距離可以是10到150km或以上以傳輸AC電流并且可以是300km以傳輸DC電力。在圖I中，井上主設(shè)備22描繪為位于水面的船舶(例如，船只、油輪、鉆井平臺等等)。在一些實施方案中，井上主設(shè)備22可以位于陸地上。整體由數(shù)字10表示的集成電力分配網(wǎng)絡(luò)被調(diào)適為提供電力到海底采油系統(tǒng)8的限制范圍內(nèi)的多個消耗者。例如，海底采油系統(tǒng)8的限制范圍可從海底井12、13的完井延伸到井上主設(shè)備22的船用閥。根據(jù)至少一個實施方案，電分配網(wǎng)絡(luò)10包括位于井上主設(shè)備22上的電源30和基于處理器的控制器32(例如，可編程邏輯控制器)以及位于海底(例如,海底24)接近海底采油系統(tǒng)8組件處的電力分配集線器34。電力分配集線器34通過臍帶纜36可操作地連接到井上電源30和井上控制器32。臍帶纜36可以包括用于在井上主設(shè)備22和海底分配集線器34之間傳輸電力和數(shù)據(jù)的一個或多個導(dǎo)體(例如，導(dǎo)線、光纖等等)。臍帶纜36可以例如通過濕式配合連接器連接到海底分配集線器34。海底分配集線器34通過跳線38(例如，臍帶纜、電纜、管線、導(dǎo)體、光纖)可操作地連接到電消耗者(例如，井下和泵、傳感器、閥、致動器、加熱器等等)。跳線38可以包括電力導(dǎo)體和/或數(shù)據(jù)導(dǎo)體。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的集成電力分配網(wǎng)絡(luò)的海底電力分配集線器34的示意圖。臍帶纜36將海底分配集線器34連接到井上主設(shè)備22的井上電源30和井上控制器32。在所描繪的實施方案中，臍帶纜36包括一個或多個電導(dǎo)體40以從電源30傳輸電力。例如，高電壓(例如,大于22，000VAC)可以從井上主設(shè)備22傳輸?shù)胶５追峙浼€器34以使導(dǎo)體橫截面和傳輸損耗最小化。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面，臍帶纜36包括一個或多個專用數(shù)據(jù)導(dǎo)體42 (例如，I導(dǎo)線、電纜、管線、光纖等等)以從井上控制器32傳輸輸出控制數(shù)據(jù)到海底分配集線器34 (例如，海底數(shù)據(jù)集線器41)以及接著傳輸?shù)胶５撞捎拖到y(tǒng)8的不同電消耗者(例如，泵、傳感器、閥、致動器等等)并且將在海底分配集線器34上所接收的輸入數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄峡刂破?2。在圖2中所描繪的實施方案中，海底分配集線器34包括海底數(shù)據(jù)集線器41，所述海底數(shù)據(jù)集線器被調(diào)適為接收從海底采油系統(tǒng)8收集的輸入數(shù)據(jù)，包括采油系統(tǒng)參數(shù)例如井12、13狀況(例如，壓力、溫度、流速、沙產(chǎn)量、流體相組合、規(guī)模等等)、海底泵16、18參數(shù)(例如，壓力、溫度、電流、流速等等)、采油單元14狀況(例如，共振時間、壓力、溫度、電流、輸入和輸出流體相組合、輸入和輸出流速等等)和流線狀況(例如，壓力、溫度、水合物形成、流率、溫度等等)。所述輸入數(shù)據(jù)(即，采油系統(tǒng)參數(shù))經(jīng)由跳線38從海底采油系統(tǒng)8組件而被接收在海底數(shù)據(jù)集線器41上。來自不同海底采油系統(tǒng)8組件的輸入數(shù)據(jù)在海底數(shù)據(jù)集線器41上被整理并且經(jīng)由臍帶纜36中的一個或多個專用數(shù)據(jù)導(dǎo)體42傳輸?shù)骄现髟O(shè)備22和井上控制器32。輸入數(shù)據(jù)可由井上控制器32用于對不同海底采油系統(tǒng)組件進(jìn)行閉合回路控制，所述組件包括但不限于井泵(例如，潛水電泵(“ESP”))、海底泵(例如，增壓泵16、注入泵18)和處理單元14。井上主設(shè)備22，即控制器32可以用于平衡例如海底采油系統(tǒng)8的組件之間的電力分配。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，系統(tǒng)10通過在井上控制器32上整理來自海底采油系統(tǒng)8的全部感應(yīng)輸入數(shù)據(jù)而促進(jìn)安全、可靠和最優(yōu)的海底采油?？梢詫⒒谔幚砥鞯木峡刂破?2鏈接到遠(yuǎn)程互動監(jiān)控和診斷系統(tǒng)，例如用于對海底采油系統(tǒng)8組件和/或采油參數(shù)進(jìn)行狀況監(jiān)控。根據(jù)至少一個實施方案，高電壓(例如，高于22，000VAC)跨臍帶纜36從主設(shè)備22傳輸?shù)胶５追峙浼€器34。海底分配集線器34接著通過一個或多個電路(例如，輸出)將電力逐步減小并將電力分配給海底采油系統(tǒng)8的不同電消耗者。例如，在所描繪的實施方案中，海底分配集線器34提供中間電壓輸出44(例如，3000-7000VAC)、低電壓輸出46 (例如，110-700VAC)和 DC 電輸出 48。在所描繪的實施方案中，被分類為中間電壓的海底采油系統(tǒng)8的組件可操作地連接到中間電壓輸出44電路，例如變壓器50和可變速度驅(qū)動器52 (例如，頻率轉(zhuǎn)換器)。中間電壓裝置的實施例包括但不限于泵(例如井中潛水電泵、增壓泵和注入泵)、壓縮器和流體相分離單元(例如，處理器單元)。所述可變速度驅(qū)動器52促進(jìn)以所需操作頻率(Hz)傳輸電力到井中和海底泵抽設(shè)備，并促進(jìn)從井上主設(shè)備的選擇性速度變化以滿足例如采油井源和流量需求。不同油泵之間的電力平衡和負(fù)載共享，例如井泵(例如，潛水電泵、抽水泵)與海底增壓泵的組合可以經(jīng)由井上主設(shè)備22的井上控制器32執(zhí)行。所述集成海底電力分配網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)同時對來自井上主設(shè)備22的多個海底采油系統(tǒng)8組件進(jìn)行控制操作。
低電壓裝置被示意描繪為可操作地連接到具有變壓器50的低電壓輸出46。低電壓輸出46電路可以包括可變速度驅(qū)動器52。低電壓組件(例如，裝置)包括但不限于傳感器例如多相儀表；可例如位于井中(即，井下)、井源(例如，采油樹、閥樹)、流線和集油歧管上的電閥和致動器；局部化學(xué)注入泵；和控制與檢測儀表系統(tǒng)。靜態(tài)高電力用戶包括但不限于流線加熱器和靜電冷凝過濾器(例如，處理單元)。DC供電裝置被示意描繪為可操作地連接到具有變壓器50和整流器54的DC輸出48電路。DC供電裝置包括但不限于傳感器，例如不限于壓力傳感器、溫度傳感器、流速儀表、多相儀表、電流等等。圖3是集成電力分配網(wǎng)絡(luò)10和海底采油系統(tǒng)8的另一實施方案的示意圖。圖3描繪油井12和注入井13，其每個穿透一個或多個地層，所述地層整體標(biāo)注為地層70，并且個別地標(biāo)注為地層70a、地層70b等等。井12、13中的每個井包括布置在井中并且可操作地連接到井源74 (例如，采油樹、閥樹等等)的完井72。每個完井72可以包括可操作地連接到電力分配集線器34和井上主設(shè)備22的一個或多個操作裝置(例如，泵、傳感器、閥等等)。例如，所描繪的油井12包括至少一個傳感器60、井閥58和潛水電泵56，其每個通過海底分配集線器34可操作地連接到主設(shè)備22。如下文進(jìn)一步描述，油井12可以通過海底電力分配集線器34由井上主設(shè)備22(即，控制器32)監(jiān)控、供電并控制。參考圖I到圖3，井上主設(shè)備22經(jīng)由臍帶纜36可操作地連接到海底功率分配集線器34并且可經(jīng)由跳線38從海底分配集線器34可操作地連接到海底采油系統(tǒng)8的各種組件。臍帶纜36和跳線38包括電力導(dǎo)體40和/或數(shù)據(jù)導(dǎo)體42以可操作地連接各種海底采油系統(tǒng)8組件。在圖3所描繪的實施方案中，電力和/或數(shù)據(jù)傳達(dá)被提供給海底采油系統(tǒng)8的組件例如井(即，井下、井底)泵56(例如，抽水泵、注入泵、潛水電泵)；海底泵例如增壓泵16和注入泵18 ;閥58 (例如，阻塞門、井閥、流線閥、樹閥、歧管等等)；傳感器60 (例如,壓力、溫度、流速、流體相組合(即，油、水、氣體))、規(guī)模、電流、沙產(chǎn)量檢測等等)；局部檢測儀表和控制器62，以及整體由數(shù)字64標(biāo)注的其它海底采油系統(tǒng)裝置(例如，流線加熱器、化學(xué)泵、液壓泵等等)。受益于本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員會明白可操作的海底采油系統(tǒng)8組件，例如處理單元14 ;泵56、16、18，可以包括未在本文個別或單獨示出的傳感器和檢測儀表和控制器。整個集成電力分配網(wǎng)絡(luò)10和海底采油系統(tǒng)8的控制可以經(jīng)由在井上主設(shè)備22上的井上電源30與井上控制器32的界面建立?？刂菩盘柨梢越?jīng)由高電壓供應(yīng)臍帶纜36中的專用數(shù)據(jù)導(dǎo)體42傳輸?shù)胶５追峙浼€器34，并且對于海底分配集線器34而言例如響應(yīng)于閉合反饋回路傳輸?shù)礁鞣N海底采油系統(tǒng)組件。高電壓電力(例如，AC和/或DC電力)可以傳輸廣延步測距離到海底功率分配集線器34(其中所述高電壓電力被逐步減小)(即，變壓器50)并且根據(jù)海底采油系統(tǒng)8的電組件的驅(qū)動電壓需求(例如，中間電壓44、低電壓46、DC電壓48)傳輸?shù)较到y(tǒng)組件。海底功率分配集線器34上的一個或多個電路可以包括可變速度驅(qū)動器52，所述可變速度驅(qū)動器促進(jìn)海底采油系統(tǒng)8組件(例如但不限于井泵56和海底泵16、18)的井上控制器32的可操作控制；并且提供電力平衡。從海底采油系統(tǒng)8組件(例如，傳感器60、局部檢測儀表和控制器等等)到井上控制器32的輸入數(shù)據(jù)的高頻流實現(xiàn)實時海底采油系統(tǒng)監(jiān)控(即，監(jiān)視)和對海底采油系統(tǒng)8的響應(yīng)性控制以最優(yōu)化海底采油，以及系統(tǒng)完整性和保護(hù)?？梢越o予優(yōu)先權(quán)來處理并緊急關(guān)閉來自井上主設(shè)備22的輸入信號以完善系統(tǒng)安全性。舉例而言，井上電源30和井上控制系統(tǒng)32的實施方案可以鏈接到井上主設(shè)備22而緊急關(guān)閉使得海底采油可以通過實現(xiàn)井關(guān)閉和泵系統(tǒng)停止順序而以安全并受控的方式停止。詳細(xì)的海底采油系統(tǒng)8廣泛的電力監(jiān)控可以經(jīng)由例如海底泵抽系統(tǒng)58、16、18之間的負(fù)載共享而允許井上主設(shè)備22上的電力最優(yōu)化，并且允許串聯(lián)操作的海底泵以及井泵56和海床增壓泵16的組合的最優(yōu)啟動和運行。另外，固有邏輯將允許經(jīng)由模擬而對海底采油系統(tǒng)8建模以確保最優(yōu)的設(shè)備操作。井上控制器32經(jīng)由可變速度驅(qū)動器52和海底分配集線器34在部署在一個或多個井12、13中的兩個或更多個潛水電泵抽系統(tǒng)56之間例如提供負(fù)載平衡。井上控制器32還可以用于平衡井泵56和海底增壓泵16之間的負(fù)載。當(dāng)海底采油系統(tǒng)8中的泵串聯(lián)連接時，例如，通常泵之間存在不均勻的負(fù)載分配。井上控制器32可以促進(jìn)一個以上泵56、16、18上的負(fù)載的手動或自動平衡或選擇性失配。在其它實施方案中，井上控制器32可以用于通過控制位于井源74(例如，樹)和/或集油歧管15上的閥58(例如，阻塞門)管理泵例如井泵56上的負(fù)載。井上控制器32可以用于提供過電流保護(hù)或其它電保護(hù)。此外，井上控制器32可以利用海底可變頻率驅(qū)動器52經(jīng)由海底分配集線器34上的電源的主動切換例如來在電消耗者(例如井泵和海底泵)之間提供負(fù)載控制。采油系統(tǒng)參數(shù)(例如，流速、井眼壓力、沙產(chǎn)量等等)可以由井上控制器32響應(yīng)于調(diào)整供應(yīng)給井泵56和/或增壓泵16中的一個或多個的電力信號頻率而實現(xiàn)。類似地，各種采油參數(shù)(例如，相分率、流速、壓力、沙產(chǎn)等等)可以由井上控制器32響應(yīng)于調(diào)整閥58 (例如，阻塞門)、處理單元14和增壓泵16而實現(xiàn)?？梢酝ㄟ^井上控制器32提供安全性和系統(tǒng)保護(hù)。例如，響應(yīng)于從一個或多個海底保護(hù)系統(tǒng)8組件12、14、16、18、56、58、60、62感應(yīng)的數(shù)據(jù)，井上控制器32可以實時啟動響應(yīng)性控制動作。例如，響應(yīng)于井12中的高壓測量值的輸入，控制器32可以經(jīng)由停止井泵56和關(guān)閉一個或多個閥58例如井下安全閥、井源閥和采油歧管閥而啟動油井12的關(guān)閉。在另一實施例中，響應(yīng)于油井12中的聞壓測量值，井上控制器32可以啟動減小井壓力的動作。例如，井上控制器32可以增加井泵56的速度，即流速，打開一個或多個閥58，和/或縮短處理單元14上的共振時間。在安全性測量的一個實施例中，在通過井上控制器32啟動關(guān)閉井泵56時，井上控制器32可以響應(yīng)于來自傳感器60指示井泵56的繼續(xù)操作的數(shù)據(jù)輸入防止關(guān)閉一個或多個閥58。在另一實施例中，井上控制器32可以響應(yīng)于來自傳感器60指示井泵56的過度振動的數(shù)據(jù)輸入而啟動井泵56的關(guān)閉程序?？梢越?jīng)由井上主設(shè)備22和一個或多個海底采油系統(tǒng)8組件的井上控制器32的可操作控制而控制海底采油。例如，一個或多個海底采油系統(tǒng)8組件的操作狀況可以由井上控制器32響應(yīng)于油井12中測量的輸入數(shù)據(jù)(例如，傳感器60、局部檢測儀表和控制器等等)而調(diào)整。例如，當(dāng)從布置在油井12中的傳感器60接收到沙產(chǎn)量正從地層區(qū)70b增加的輸入數(shù)據(jù)(例如，反饋回路數(shù)據(jù))后，發(fā)送來自控制器32的輸出控制信號可以例如減小井泵56的操作速度，和/或致動例如在井源74上的閥58以增加油井12中的井底壓力，和/或致動一個或多個井閥58以將地層區(qū)70a和其它地層隔離。在海底采油系統(tǒng)8的可操作控制的另一實施例中，海底處理單元14的操作參數(shù)可以經(jīng)過調(diào)整而最優(yōu)化由油井12生產(chǎn)的原始生產(chǎn)流體的相組合的海底分離。上文概述若干實施方案的特征使得本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員可以更好地理解本公開內(nèi)容的多個方面。本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員應(yīng)了解其可以容易使用本公開內(nèi)容作為設(shè)計或修改其它程序和結(jié)構(gòu)以實行本文所介紹的實施方案的相同目的和/或達(dá)成相同優(yōu)點的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員還應(yīng)意識到這些等效構(gòu)造不背離本公開內(nèi)容的精神和范疇，并且其在不脫離本公開內(nèi)容的精神和范疇下可以在本文中作出各種改變、替代和變更。本發(fā)明的范疇?wèi)?yīng)僅由下文權(quán)利要求書的語言來確定。權(quán)利要求書中的術(shù)語“包括”旨在意味“至少包括”使得權(quán)利要求書中所引用的元件列舉是開放式組。除非具體說明不包括，術(shù)語“一”、“一個”和其它單數(shù)形式的術(shù)語旨在包括其復(fù)數(shù)形式。
權(quán)利要求
1.一種海底生產(chǎn)系統(tǒng)，其包括 井上主設(shè)備，其包括井上電源； 海底電力分配集線器，其可操作地連接到所述井上電源以接收高電壓輸入，所述海底電力分配集線器包括變壓器以提供中等電壓輸出和低電壓輸出； 布置在海底井中的井泵，所述井泵連接到所述海底電力分配集線器的所述電壓輸出之一；和 海底增壓泵，其連接到所述海底電力分配集線器的所述電壓輸出之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述井上主設(shè)備還包括基于處理器的控制器，所述控制器可操作地連接到所述海底電力分配集線器以傳輸輸出數(shù)據(jù)到所述海底電力分配系統(tǒng)并從所述海底電力分配系統(tǒng)接收輸入數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述井上主設(shè)備通過包括高電壓導(dǎo)體和數(shù)據(jù)導(dǎo)體的臍帶纜而可操作地連接到所述海底電力分配集線器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述井上電源通過臍帶纜而可操作地連接到所述海底電力分配集線器以從所述井上電源傳輸大約22，OOOVAC或更大到所述海底電力分配集線器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述中等電壓輸出是大約3，000VAC到約7，000VAC。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述低電壓輸出是大約110VAC到約700VAC。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述井上主設(shè)備布置為距離所述海底電力分配集線器大約IOkm或以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述井上主設(shè)備布置為距離所述海底電力分配集線器大約150km。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述海底電力分配集線器包括可變速度驅(qū)動器，所述驅(qū)動器可操作地連接到所述中等電壓輸出和所述低電壓輸出中的至少一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述井上主設(shè)備還包括基于處理器的控制器，所述控制器可操作地連接到所述海底電力分配集線器以傳輸輸出數(shù)據(jù)到所述海底電力分配集線器并從所述海底電力分配集線器接收輸入數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中 所述井泵可操作地連接到所述海底電力分配集線器以從所述海底電力分配集線器接收輸出數(shù)據(jù)并將輸入數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿龊５纂娏Ψ峙浼€器；且 所述海底增壓泵可操作地連接到所述海底電力分配集線器以從所述海底電力分配集線器接收輸出數(shù)據(jù)并將輸入數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿龊５纂娏Ψ峙浼€器。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述電力分配集線器包括整流器以提供DC電力輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中 所述井上主設(shè)備還包括基于處理器的控制器，所述控制器可操作地連接到所述海底電力分配集線器以傳輸輸出數(shù)據(jù)到所述海底電力分配系統(tǒng)并從所述海底電力分配系統(tǒng)接收輸入數(shù)據(jù)； 所述基于處理器的控制器和所述井上電源通過包括高電壓導(dǎo)體和數(shù)據(jù)導(dǎo)體的臍帶纜可操作地連接到所述海底電力分配集線器； 所述臍帶纜從所述井上電源傳輸22，OOOVAC或更大到所述海底電力分配集線器； 所述中等電壓輸出是大約3，000VAC到約7，000VAC ;和 所述低電壓輸出是大約110VAC到約700VAC。
13.一種用于提供電力到海底生產(chǎn)系統(tǒng)的方法，其包括 從井上主設(shè)備供應(yīng)高電壓輸入到位于接近海底處的海底電力分配集線器； 將所述海底電力分配集線器上的所述高電壓輸入逐步減小到中等電壓輸出和低電壓輸出； 供應(yīng)所述中等電壓輸出到海底生產(chǎn)系統(tǒng)的兩個或更多個中等電壓裝置；和 供應(yīng)所述低電壓輸出到所述海底生產(chǎn)系統(tǒng)的一個或多個低電壓裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述兩個或更多個中等電壓裝置包括 井栗，其布直在油井中；和 海底增壓泵，其與所述井泵流體連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其還包括平衡從所述海底電力分配集線器到所述兩個或更多個中等電壓裝置的電力分配。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中平衡所述電力分配包括將輸出數(shù)據(jù)從所述井上主設(shè)備上的基于處理器的控制器供應(yīng)到所述海底電力分配集線器。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中供應(yīng)高壓電包括從位于距離所述海底電力分配集線器IOkm以上處的所述井上主設(shè)備供應(yīng)大約22，000VAC或更大到所述海底電力分配集線器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中 所述中等電壓輸出是大約3，000VAC到約7，000VAC ;和所述低電壓輸出是大約110VAC到約 700VAC。
19.一種用于海底生產(chǎn)系統(tǒng)的集成電力分配網(wǎng)絡(luò)裝置，其包括 海底電力分配集線器，其被調(diào)適為連接到井上主設(shè)備以接收高電壓輸入并將所述高電壓輸入逐漸減小到中等電壓輸出和低電壓輸出； 臍帶纜，其被調(diào)適為可操作地連接所述海底電力分配系統(tǒng)到所述井上主設(shè)備，所述臍帶纜包括電導(dǎo)體以傳輸所述高電壓輸入和數(shù)據(jù)導(dǎo)體以從所述井上主設(shè)備傳輸控制輸出數(shù)據(jù)到所述海底分配集線器，并從所述海底電力分配集線器傳輸輸入數(shù)據(jù)到所述井上主設(shè)備; 被調(diào)適為可操作地連接井泵到所述中等電壓輸出的跳線； 被調(diào)適為可操作地連接海底增壓泵到所述中等電壓輸出的跳線； 被調(diào)適為可操作地連接布置在海底井中的傳感器到所述低電壓輸出的跳線。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電力分配網(wǎng)絡(luò)裝置，其還包括布置在所述井上主設(shè)備上的基于處理器的控制器，所述控制器被調(diào)適為從所述海底電力分配集線器接收所述輸入數(shù)據(jù)并輸出控制數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)到所述海底電力分配集線器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用海底電力分配集線器的集成電力分配系統(tǒng)，所述海底電力分配集線器通過臍帶纜從主井上設(shè)備接收高壓電。所述海底電力分配集線器經(jīng)由跳線逐步減小所述高壓電并將適當(dāng)?shù)碾娏?yīng)分配給海底生產(chǎn)系統(tǒng)的多個組件(例如，井泵、海底增壓泵、海底處理單元、海底閥和海底傳感器)。所述集成海底電力分配系統(tǒng)可以用來從完井到井上主設(shè)備供應(yīng)電力給所述海底生產(chǎn)系統(tǒng)的全部所需的處理組件。
文檔編號H02J3/00GK102985318SQ201180018141
公開日2013年3月20日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者P·巴索, J·埃爾德, A·M·阿斯克蘭德, J-L·莫納克, D·R·帕特爾 申請人:弗拉姆工程公司