CN104126092B - 水下加热组件及对水下部件进行加热的方法 - Google Patents
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Abstract
一种水下加热组件,包括与待加热的水下部件(7')相关联的部件接口电缆(9)。所述部件接口电缆从电源接收电力。所述电源包括:感应耦合器(100),所述感应耦合器(100)具有芯环,所述芯环包围交流载流源电缆(5);以及绕所述芯环缠绕的绕组电缆(107)。所述绕组电缆连接到所述部件接口电缆。所述感应耦合器包括具有第一芯部(101a)的上部部分(100a)和具有第二芯部(101b)的下部部分(100b)。所述绕组电缆被布置在所述上部部分中。当所述上部部分落位在所述下部部分上时,所述第一芯部与所述第二芯部对准。所述上部部分能够从所述下部部分移除。
Description
技术领域
本发明涉及一种适合于对多种不同类型的水下部件进行加热的水下加热组件。具体地,所述水下加热组件适合于对石油和天然气工业中使用的水下金属部件进行加热。
背景技术
在水下油气开采的领域中,水合物和/或蜡沉积物的形成是已知的问题。在低温下,碳氢化合物可凝固并限制或阻碍水下管线中的流动。一个已知的措施是将抑制剂(例如,乙二醇(MEG))插入到自流井内液气流中。
另一种方法包括确保流动流体的一定温度。这例如通过被称为直接电加热(directelectricalheating,DEH)的方法来实现。所述方法涉及沿钢管布置电缆并且在两个相距较远的位置处将电缆连接到钢管上。通过将交流电应用到电缆上并且因此还通过所述钢管,钢管由于欧姆功率损耗和电感功率损耗而被加热。所述DEH方法通常被采用,以对数千米的长度的管线进行加热。国际专利申请WO2007011230描述了该方案。
除了对超长的流输线进行加热以外,人们有时需要对例如采油树的较小的水下部件或较短的管线进行加热。有时,人们还想要对管线的比具有安装的DEH部件更广阔的特定部分进行加热。专利出版物US6278095描述了一种方案,其中,电缆绕水下部件缠绕,所述水下部件应当作为感应线圈(参考该出版物的图5中的跳线27)被加热。来自管线的受热段的壁中的电流或来自例如水下变压器或水下机器人(ROV)的外电源的电力被供应给所述感应线圈。
US6371693描述了一种环形变压器,所述环形变压器被用于提取用于小的电力负载的电力,例如,对管线跳线进行加热、操作设备或其它的水下目的。
专利申请出版物US20100101663A1描述了通过使用管线的导电部分的固有电阻率对管线进行加热。另外,它描述了将管线用作配电线以辅助将电力提供到远程管线位置。
德国出版物DE102008056089A1描述了一种测量管线(例如,近海海底管线)的情况的方法。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种水下加热组件,所述水下加热组件包括部件接口电缆,所述部件接口电缆被与待加热的水下部件相关联地布置,所述部件接口电缆从电源接收电力。在此,术语“与……相关联”应当意味着:所述部件接口电缆被布置,以便对应当被加热的水下部件进行加热。因此,所述部件接口电缆可例如被放置在所述水下部件的旁边并靠近所述水下部件、绕所述部件缠绕或被布置为靠近所述部件的弯曲构造或与所述部件接触。所述电源包括感应耦合器,所述感应耦合器具有一个或多个芯环,所述芯环包围了交流载流源电缆,所述电源还包括绕所述芯环缠绕的绕组电缆。所述绕组电缆被连接到所述部件接口电缆上。所述感应耦合器包括上部部分和下部部分,所述上部部分具有第一数量的第一芯部,所述下部部分具有第二数量的第二芯部。所述绕组电缆被布置在所述上部部分中。当所述上部部分安装有所述下部部分时,所述第一芯部与所述第二芯部对准。根据本发明的第一方面,所述上部部分能够从所述下部部分移除。
所述芯环具有能够传导磁通量的材料。根据所述芯环绕所述源电缆引导磁通量,术语环应当被广泛地解释。因此,术语环包括例如正方形的形状或其它多边形的形状或椭圆形环的形状或同心环的形状。
此外,术语“绕……缠绕”(如“绕所述芯环缠绕”)应当包括整圈、多圈或甚至不到整圈。如本领域技术人员应当理解的,所述绕组电缆的缠绕的技术结果是在所述绕组电缆中感应了电流。因此,提供所需的在所述绕组电缆中感应了电流的技术结果的任何数量的匝数或全绕绕组的任何百分比应当被理解为被术语“绕……缠绕”所包含。
所述源电缆起一次绕组的作用并且所述绕组电缆起二次绕组的作用。
应当被加热的水下部件能够例如为井源或采油树、管段或管节、或DEH系统终端和井源之间的管道接口部分。
所述载流源电缆能够为直接电加热电缆,所述直接电加热电缆被布置在水下管线的旁边,以便对该管线进行加热。
根据本发明的第一方面的一个实施例,包括所述两个芯部的芯环适合于采取打开状态和关闭状态,在所述关闭状态,所述芯环包围出适合于容纳所述载流源电缆的空腔。此外,在所述打开状态,所述芯环在所述芯环的两个面对的端部部分之间呈现间隙,所述载流源电缆可穿过所述间隙。
有利地,所述感应耦合器可包括一个为一组或多个为一组的三组芯环。每组都适合于与包括三相的电源电缆的一相相关联。
在一个实施例中,该第一数量小于所述第二数量。
根据本发明的第二方面,提供了一种对水下部件进行加热的方法。所述方法包括:
a)布置与所述水下部件相关联的部件接口电缆。当馈送电流流经所述部件接口电缆时,所述部件接口电缆适合于在所述部件接口电缆中或在所述水下部件中产生感应损耗或电阻损耗,由此对所述水下部件进行加热;
b)绕电源电缆布置感应耦合器的一个或多个芯环;
c)将所述部件接口电缆连接到所述感应耦合器;以及
d)通过馈送交流电流经所述源电缆而由所述感应耦合器将交流电传输给所述部件接口电缆;
其中,步骤b)包括:
i)将所述感应耦合器的下部部分布置在所述电源电缆的一侧;以及
ii)将所述感应耦合器的上部部分布置在所述电源电缆的另一侧;
这样来使得所述感应耦合器的一个或多个芯环包围所述电源电缆,其中所述下部部分包括一个或多个第二芯部并且所述上部部分包括一个或多个第一芯部,所述第一芯部与所述第二芯部一起组成了所述一个或多个芯环。根据本发明的第二方面,所述感应耦合器的绕组电缆被直接地或间接地连接到所述部件接口电缆并且仅绕所述第一芯部和所述第二芯部的第一芯部缠绕。
根据本发明的第三方面,提供了一种对水下部件进行加热的方法。该方法包括:
a)布置与所述水下部件相关联的部件接口电缆,当馈送电流流经所述部件接口电缆时,所述部件接口电缆适合于在所述部件接口电缆中或在所述水下部件中产生感应损耗或电阻损耗,由此对所述水下部件进行加热;
b)绕电源电缆布置感应耦合器的一个芯环或多个芯环;
c)将所述部件接口电缆连接到所述感应耦合器;以及
d)通过馈送交流电流经所述源电缆而由所述感应耦合器将交流电传输给所述部件接口电缆,其中所述感应耦合器的绕组电缆被连接到所述部件接口电缆。根据本发明的第三方面,所述感应耦合器的下部部分被布置在所述电源电缆的一侧并且所述感应耦合器的上部部分被布置在所述电源电缆的另一侧。所述方法进一步包括以下步骤:
e)通过以下方式调节所述感应耦合器的特性:
i)将所述上部部分取回到水面;
ii)改变所述上部部分中的第一芯部的数量和/或改变绕组电缆绕一个或多个芯部所缠绕的匝数,其中所述芯环由可分开的并且对准的所述上部部分中的第一芯部和所述下部部分中的第二芯部组成;以及
iii)将所述上部部分重新布置到所述下部部分上,使得所述第一芯部与所述第二芯部处于对准的位置以便组成一个或多个完整的芯环。
通过该方法,所述物理构造和所述感应耦合器的特性因此能够以适当的方式被改变。
根据本发明的第四方面,提供了一种水下感应耦合器,所述水下感应耦合器适合于与交流载流水下源电缆相关联地布置,以便将来自所述源电缆的电力耦合到绕所述感应耦合器中的一个或多个芯环缠绕的绕组电缆。根据本发明的第四方面,所述水下感应耦合器包括上部部分和下部部分,所述上部部分具有一个或多个第一芯部,所述下部部分具有一个或多个第二芯部。所述上部部分和所述下部部分适合于以以下方式被组装到一起:使得所述一个或多个第一芯部和所述一个或多个第二芯部一起形成一个或多个芯环,所述芯环包围出能够容纳所述源电缆的通道。所述感应耦合器的绕组电缆仅绕所述第一芯部和所述第二芯部的第一芯部缠绕。
对于本发明的多个方面,在一些实施例中,载流源电缆能够为直接电加热(directelectricheating,DEH)电缆,所述直接电加热电缆被布置在水下管线的旁边,以便对该管线进行加热。所述DEH电缆能够例如按照现有技术中已知的方式被布置为背负式类型。该DEH电缆被使用,以利用管线中的钢中的损耗来对所述管线进行加热。这些损耗通常为感应损耗和电阻损耗的组合。
本领域技术人员应当理解,术语所述感应耦合器的上部部分和下部部分不应被理解为限制性的意思。无论两个不同的感应耦合器部分相对于竖直或水平的定向如何,宁愿两个不同的感应耦合器部分可以被一起组装到完整的感应耦合器中是一种描述的方式。
附图说明
虽然本发明在上文已经概括地被描述,但是在下文中将参考附图给出实施例的更详细的非限制性示例,在附图中:
图1为根据本发明的与通过由浮动装置供电的DEH电缆而加热的水下管线相关联的水下加热组件的原理视图;
图2为感应耦合器的原理侧视图;
图3为绕交流载流电缆布置的感应耦合器的原理透视图;
图4为具有背负式DEH电缆和管段分支的钢管的原理俯视图,所述管段分支利用根据本发明的加热组件而被加热;
图5为根据本发明的加热组件的局部的原理俯视图;
图6为加热组件的替代性实施例的原理俯视图;
图7为加热组件的感应耦合器的透视图;
图8为图7中示出的感应耦合器和应当被加热的管段的透视图;
图9为图7中的感应耦合器的放大透视图;
图10为图7中示出的感应耦合器的横截面视图;
图11a至11c为根据本发明的加热组件的特定实施例的原理视图;
图12为感应耦合器的三相实施例的原理视图;
图13为穿过图12中示出的感应耦合器的芯环的原理横截面视图;
图14为连接到图12中示出的三相感应耦合器上的部件接口电缆的可能布置的原理视图;以及
图15示出了布置在感应耦合器内并且具有叠片铁芯设计的芯环的芯部的透视图。
具体实施方式
图1示出了浮动装置1的原理视图,浮动装置1例如为浮在海面上的浮式产油储卸(floatingproductionstorageandoffloading,FPSO)装置。海底上布置有钢制管道3,钢制管道3传输含有流体的碳氢化合物。因为该视图仅为原理图,因此对于钢制管道3没有示出其终止端或相关联的水下部件。
管线或流送线在海底上的布置将与固定的基于重力的结构(gravitybasedstructure,GBS)或基于导管架或水下的装置类似。
管道接口电缆5被布置到钢制管道3上,管道接口电缆5通过馈电电缆2(从浮动装置1延伸)而被提供交流电。在图1中示出的实施例中,管道接口电缆5在与钢制管线3相接的一对电接口4之间延伸。管道接口电缆5可被绑扎到管线3上。在现有技术中这被称为“背负式”电缆。管道接口电缆5可沿管线3在所述电接口4之间延伸几十千米。该加热技术被称为直接电加热(directelectricalheating,DEH)。通过该技术,交流电被部分地经由钢制管道引导并且部分地经由周围的海水引导。钢制管道3将部分地由于钢材中的感应损耗并且部分地由于钢材中的电阻损耗而被加热。
也可以背负式地安装其它类型的电力电缆以便进行加热或用于其它目的。例如,不仅用于流输线加热而且用于交流电机驱动的三相供电电缆。
其它加热技术对本领域技术人员来说也是已知的,例如,管套管技术。
图1的右侧示意性地示出了感应耦合器100。在该实施例中,感应耦合器100与上述的DEH系统相关联地被安装。如下文将进一步详细描述的(图2),感应耦合器包括围绕管道接口电缆5的芯环101。此外,绕组电缆107绕芯环缠绕,使得当电流在管道接口电缆中流动时,绕组电缆中将感应出电流。随后该感应电流被用于加热水下部件,例如图1的最右侧处示意性地示出的采油树7。
图2以示意性视图示出了感应耦合器100,以便解释感应耦合器100的功能。在该实施例中,感应耦合器具有芯环101,芯环101被分成第一芯部101a和第二芯部101b。第一芯部101a和第二芯部101b一起形成了包围空腔103的环形形状。感应耦合器100能够通过将芯部101a、101b分离并将管道接口电缆5布置在空腔103中来被安装到管道接口电缆5上。在该实施例中,芯部被附接在铰接部105中。
仍参考图2,绕组电缆107绕第一芯部101a的一部分被缠绕。因此,当交流电流经管道接口电缆5时,在芯环101中将感应出磁通量。磁通量将进一步在绕组电缆107中感应出交流电。根据本发明,该感应电流将被用于加热(通常通过感应)水下部件7,例如图1中示出的采油树。
图3为感应耦合器100的另一原理示意图。在该实施例中,感应耦合器100具有芯环101,芯环101不具有第一芯部和第二芯部。相反地,芯环101被制成整块。因此,管道接口电缆5需要穿过空腔103。
应注意,如本文中的实施例中描述的,管道接口电缆5可以是另一种交流载流源电缆。因此,本发明于是并不限于用于对管线3加热的源电缆5。
图4为示出了钢制管线3的俯视图。管道接口电缆5被(背负式地)绑扎在管线之上。在该实施例中,管段7′从钢制管道3分支。管段7′也是钢制管道。然而,管道接口电缆5不沿管段7′延伸,并且管段7′因此由其它构件加热。为了提供对管段7′的加热,感应耦合器100被附接到钢制管道3上并且感应耦合器100的芯环101包围了管道接口电缆5。从感应耦合器100延伸出的绕组电缆107被连接到部件接口电缆9上,部分接口电缆9绕管段7′被缠绕。由于部件接口电缆9中流动的电流,热量在管段7′中被感应。在下文将进一步更详细地说明类似的实施例。
图5示出了感应耦合器100的一个实施例的原理视图。在该实施例中,感应耦合器100具有四个包围了管道接口电缆5的芯环101。此外,在该实施例中,绕组电缆107绕所有四个芯环101缠绕两次。绕组电缆107以两个绕组电缆触点107a结束,部件接口电缆9能够被连接到两个绕组电缆触点107a上(参考图4)。可以将电容器109布置在两个绕组电缆触点107a之间,以便优化功能。电容器109将使绕组电缆107的电流-电压关系改善或适应部件接口电缆9的特性。所述特性将取决于部件接口电缆9如何被使用。例如,如果绕管段7′缠绕(如图4所示),部件接口电缆9将呈现感应特性。另外,图5中示出了绕管道接口电缆5的导体布置的隔离覆盖物5a。
类似的不同的实施例在图6中示出。在该实施例中,感应耦合器100呈现了五个绕管道接口电缆5延伸的芯环101。此外,电流计200被布置为与感应耦合器100相关联。电流计200具有中心单元203,至少一个电流测量设备205被耦合到中心单元203上。在该实施例中布置有一个电缆测量设备205,电缆测量设备205通常为绕管道接口电缆5缠绕的罗氏线圈(Rogowskicoil)。随着电流或电压在该电流测量设备205中被感应,中心单元203可读取流经管道接口电缆5的电流的量。另外,可布置绕钢制管道3缠绕的另一个电流测量设备205′。通过该电流测量设备205′,中心单元203可读取钢制管道3中流动的电流的量。为了提供电力以操作中心单元3,连接到中心单元203的供电电缆207绕一个或多个芯环101缠绕。芯环101中的磁通量将在供电电缆207中感应电流。
电流计200对操作者而言是有用的,以便监测流经电缆5和/或钢制管道3的电流。为了将测量的电流值传输给操作者,电流计200呈现为通讯构件。通讯构件可包括有声应答器209,有声应答器209能够在提出要求时穿过海水将声频信号发送给水面船舶或ROV。在另一实施例中,人们能够设想与布置在管道接口电缆5中的光学线缆209′连接的发射器。从管道接口电缆的远端的电流测量能够对用于DEH系统的状态监测的补充而有用。
图7为感应耦合器100的更真实的实施例的透视图。感应耦合器100具有上部部分100a和下部部分100b。上部部分和下部部分都呈现了细长箱的构造。下部部分100b利用带条111被绑扎到钢制管道3上。下部部分110b中布置有成行的五个第二芯部101b。通道113沿第二芯部101b的行布置并且位于相应的第二芯部101b的端部之间,通道113适合于容纳管道接口电缆5。
与下部部分100b相对应,上部部分100a以以下的方式布置的一行的五个第一芯部101a:使得当上部部分100a落位在下部部分100b上时,五个第一芯部101a与五个第二芯部101b对齐。因此,当上部部分100a已经落位时,第一芯部101a和第二芯部101b将构成五个包围管道接口电缆5的芯环101。
当将下部部分100b安装在钢制管道3上时,管道接口电缆5必须首先被移开。管道接口电缆例如能够通过一对提升带条被提升并被推开。为了使管道接口电缆5的一部分提升,将管道接口电缆5连接到钢制管道3上的带条需要沿管道接口电缆5被移动足够的距离。此外,当安装管道接口电缆5时,人们应当确保管道接口电缆5呈现足够的间隙,以使为随后的下部部分100b的安装让位成为可能。
当下部部分100b已经落位到钢制管道3上时,ROV(未示出)将使两个ROV接口118旋转,ROV接口118在该实施例中成形为T形条。所述旋转将导致一对附接元件120沿钢制管道3的方向运动。随着附接元件120沿钢制管道3的轴向方向移动,附接元件120将被插入到带条111的下方。一个带条111被布置在下部部分110b的每个轴向侧部上。
在将上部部分100a落位之前,管道接口电缆5被放置在通道113中。当将上部部分100a落位时,上部部分100a能够被悬置在来自起重机的线缆(未示出)上并且通过ROV(未示出)被引导。所述线缆能够被连接到两个眼板115上。此外,当上部部分100a已经落位到下部部分100b上时,上部部分100a通过使一组锁定柄122被锁定到下部部分100b上。锁定柄122能够通过ROV来旋转并且功能地接合锁定构件(未示出),这确保了上部部分100a被固接到下部部分100b上。
为了防止海水被限于第一芯部101a和第二芯部101b的面对的端面之间,这些端面位于的空间可在上部部分100a落位之后被清理。人们可使用例如惰性气体或惰性液体。防止海水存在的另一种方式是用胶体涂覆该端部,当端部相互接近时,迫使海水离开。优选地,端部将在落位之后相互接触,以便确保芯环中的磁通量尽可能少的损耗。
为了减小感应耦合器100的上部部分100a和下部部分100b的有效重量,泡沫或其它浮力元件能够被布置在上部部分100a和下部部分100b内。
图8示出了图7中示出的处于上部部分100a已经落位到下部部分100b上的状态下的感应耦合器100。为了说明的目的,感应耦合器100的外表面在图8中未示出。在所描述的实施例中,应当被加热的水下部件为与图4中示出的管段7′相应的管段7′。然而,在该实施例中,部件接口电缆9沿管段7′的延伸部被绑扎到管段7′上,然而在图4中示出的实施例中,部件接口电缆9绕管段7′缠绕。部件接口电缆9中的交流电将通常通过感应而对管段7′进行加热。
感应耦合器100的更详细的视图在图9中示出。该附图中示出了绕组电缆107绕五个芯环101缠绕三次。还示出了湿式配合连接器119,所述连接器119适合于将绕组电缆107连接到部件接口电缆9(或可能地部件接口电缆和绕组电缆之间的电缆)上。然而,所述连接件还在图7中示出,其中,空塞被插入到连接器119中。
图10示出了以感应耦合器100和钢制管道3沿横向于钢制管道3的轴向方向的平面的横截面视图示出了特定实施例。从该视图中,人们能看到绕组电缆107如何穿过芯环101的空腔103(参考图2)延伸三次并沿空腔的外部延伸三次。匝数的数量可以适合于上述应用。
两个在湿式配对连接器119和绕组电缆107之间延伸的链接电缆108位于芯环101的外部上。当然,链接电缆108实际上能够是与绕组电缆107相同的电缆。
本领域技术人员应理解,感应耦合器100中的芯环101的数量能够根据到绕组电缆107所需的电力传输来被选择。因此,人们可采用仅一个芯环101、两个芯环或甚至十个或更多芯环101。
如通过图10的横截面视图示出的实施例中示出的,绕组电缆107的线圈仅绕布置在上部部分100a中的第一芯部101a缠绕。如果人们需要适应感应耦合器100的特性,该特征使得可仅取回感应耦合器100的上部部分100a。例如,操作者可绕芯环101或第一芯部101a以较少或较多的匝数缠绕所述绕组电缆107。此外,人们还能够设想他仅需要绕仅一些可用的芯环101(例如,仅绕图9中示出的五个芯环中的四个芯环)来缠绕所述绕组电缆107。在这种情况下,操作者还可分别移除不需要的芯环101或第一芯部101a。在那种情况下,他可例如将具有三个第一芯部101a的上部部分100a安装到呈现五个第二芯部101b的下部部分100b上。
图11a、图11b和图11c为根据本发明的水下加热组件的一些特定实施例的示意图。在这些实施例中,部件接口线缆9绕管线3缠绕。如之前描述的实施例中的,管道接口电缆5沿管线3延伸,以便对管线3进行加热。在这些实施例中,待加热的部件7″为管线3的一部分。
在图11a中示出的实施例中,管道接口电缆5沿管线3延伸并且被绑扎到管线3上。因此,管道接口电缆对相应长度的管线3进行加热。在受热的管线3的一个部分处通过绕管线3的所述部分缠绕部件接口电缆9而提供了附加的加热。由连接到管道接口电缆5上的感应耦合器100来验证到部件接口电缆9的电力。
在图11b中示出的实施例中,管道接口电缆5在通过部件接口电缆9加热的部分中远离管线3,因此,沿该部分,管道接口电缆5不会有助于管线3的加热。
在图11c中示出的实施例中,管道接口电缆5沿其整个长度被绑扎到管线3上。管线3的位于该长度以外的部分通过部件接口电缆9来加热。部件接口电缆9通过来自绕管道接口电缆5布置的感应耦合器100的电力来被供应。
虽然上文描述的实施例示出了适合于由一个管道接口电缆5传递电力的感应耦合器100,图12示出了适合于三相源电缆6的感应耦合器100′的下部部分100b′。三相源电缆6的导体6′是分离的并且每个导体被布置在单独的通道113′中。图12中仅示出了下部部分100b′。然而,三相感应耦合器100′不包括上部部分100a′(未示出)。
图13示意性地示出了三相管道接口电缆6的三个导体6′连同两圈的缠绕线缆107′如何穿过各自的芯环101′的空腔103′。
图14示意性地示出了部件接口电缆9′的三相的每一个如何能够被布置为对钢制管道3′的单独部分(所述相绕所述部分缠绕)进行加热。
图15示出了第二芯部101b。该透视图示出了金属叠片芯环101的横截面如何具有矩形形状。叠片的芯环能够具有通常用于变压器铁芯的不合理的形状。圆形的突出部围绕矩形的横截面,所述突出部通常绕芯部模塑。
如本领域技术人员应理解的,部件接口电缆9能够与应该以一些不同的方式被加热的水下部件7相关联地布置。例如,部件接口电缆9可绕水下部件缠绕或在水下部件的旁边被平行地布置,或可被应用为具有弯曲的构造。这将取决于讨论中的实施例。
此外,如本领域技术人员应理解的,根据本发明的加热组件并不限于与例如在以上实施例中描述的DEH电缆的管道接口电缆相关联地被使用。交流载流源电缆能够实际上为另一种交流(AC)载流电缆,所述交流载流电缆能够延伸穿过感应耦合器的芯环。
还应理解,可以采用根据本发明的水下加热组件来对例如上文描述的管段和采油树的任何类型的水下设施进行加热。此外,加热组件能够基于感应损耗和/或电阻损耗。
Claims (8)
1.一种水下加热组件,包括与待加热的水下部件(7)相关联地布置的部件接口电缆(9),所述部件接口电缆(9)从电源接收电力,其特征在于,
所述电源包括感应耦合器(100),所述感应耦合器(100)具有一个或多个芯环(101)和绕所述芯环(101)缠绕的绕组电缆(107),所述芯环(101)包围交流载流源电缆,所述绕组电缆(107)被连接到所述部件接口电缆(9);
所述感应耦合器(100)包括上部部分(100a)和下部部分(100b),所述上部部分(100a)具有第一数量的第一芯部(101a),所述下部部分(100b)具有第二数量的第二芯部(101b),其中,所述绕组电缆(107)仅被布置在所述上部部分(100a)中,其中,当所述上部部分(100a)落位在所述下部部分(100b)上时,所述第一芯部(101a)与所述第二芯部(101b)对准;并且
所述上部部分(100a)能够从所述下部部分(100b)移除。
2.根据权利要求1所述的水下加热组件,其特征在于,所述交流载流源电缆(5)为直接电加热电缆,所述直接电加热电缆被布置在水下管线(3)的旁边,以便对所述管线(3)进行加热。
3.根据权利要求1或2所述的水下加热组件,其特征在于,包括所述第一芯部(101a)和所述第二芯部(101b)的芯环(101)适合于采取打开状态和关闭状态,其中:
在所述关闭状态,所述芯环(101)包围出适合于容纳所述交流载流源电缆(5)的空腔(103);并且
在所述打开状态,所述芯环(101)在所述芯环(101)的两个面对的端部部分之间呈现间隙,所述交流载流源电缆(5)可以穿过所述间隙。
4.根据权利要求1所述的水下加热组件,其特征在于,所述感应耦合器包括一个为一组或多个为一组的三组芯环(101),其中,每组都适合于与包括三相的交流载流源电缆(6)的一相(6')相关联。
5.根据权利要求1所述的水下加热组件,其特征在于,所述第一数量小于所述第二数量。
6.对水下部件(7)进行加热的方法,包括:
a)布置与所述水下部件(7)相关联的部件接口电缆(9),当馈送电流流经所述部件接口电缆(9)时,所述部件接口电缆(9)适合于在所述部件接口电缆(9)中或在所述水下部件(7)中产生感应损耗或电阻损耗;
b)绕电源电缆布置感应耦合器(100)的一个或多个芯环(101);
c)将所述部件接口电缆(9)连接到所述感应耦合器(100);以及
d)通过馈送交流电流经所述电源电缆而由所述感应耦合器(100)将交流电传输给所述部件接口电缆(9);
其中,步骤b)包括:
i)将所述感应耦合器(100)的下部部分(100b)布置在所述电源电缆的一侧;以及
ii)将所述感应耦合器(100)的上部部分(100a)布置在所述电源电缆的另一侧;
这样来使得所述感应耦合器(100)的一个或多个芯环(101)包围所述电源电缆,其中所述下部部分(100b)包括一个或多个第二芯部(101b)并且所述上部部分(100a)包括一个或多个第一芯部(101a),所述第一芯部(101a)与所述第二芯部一起组成了所述一个或多个芯环(101),其特征在于,在所述第一芯部(101a)和所述第二芯部(101b)中,仅所述第一芯部(101a)缠绕有所述感应耦合器(100)的绕组电缆(107)。
7.对水下部件(7)进行加热的方法,包括:
a)布置与所述水下部件(7)相关联的部件接口电缆(9),当馈送电流流经所述部件接口电缆(9)时,所述部件接口电缆(9)适合于在所述部件接口电缆(9)中或在所述水下部件(7)中产生感应损耗或电阻损耗;
b)绕电源电缆布置感应耦合器(100)的一个芯环或多个芯环(101);
c)将所述部件接口电缆(9)连接到所述感应耦合器(100);以及
d)通过馈送交流电流经所述电源电缆而由所述感应耦合器(100)将交流电传输给所述部件接口电缆(9),其中所述感应耦合器(100)的绕组电缆(107)被连接到所述部件接口电缆(9);
其特征在于,所述感应耦合器(100)的下部部分(100b)被布置在所述电源电缆的一侧并且所述感应耦合器(100)的上部部分(100a)被布置在所述电源电缆的另一侧,其中,所述方法进一步包括以下步骤:
e)通过以下方式调节所述感应耦合器(100)的特性:
i)将所述上部部分(100a)取回到水面;
ii)改变所述上部部分(100a)中的第一芯部(101a)的数量和/或改变绕组电缆(107)绕一个或多个第一芯部(101a)所缠绕的匝数,其中所述芯环(101)由可分开的并且对准的所述上部部分(100a)中的第一芯部(101a)和所述下部部分(100b)中的第二芯部(101b)组成;以及
iii)将所述上部部分(100a)重新布置到所述下部部分(100b)上,使得所述第一芯部(101a)与所述第二芯部(101b)处于对准的位置以便组成一个或多个完整的芯环(101)。
8.一种水下感应耦合器,所述水下感应耦合器适合于与交流载流水下源电缆相关联地布置,以便将来自所述交流载流水下源电缆的电力耦合到绕所述水下感应耦合器中的一个或多个芯环(101)缠绕的绕组电缆(107),其特征在于,
所述水下感应耦合器包括上部部分(100a)和下部部分(100b),所述上部部分(100a)具有一个或多个第一芯部(101a),所述下部部分(100b)具有一个或多个第二芯部(101b),其中,所述上部部分(100a)和所述下部部分(100b)适合于以以下方式被组装到一起:使得所述一个或多个第一芯部(101a)和所述一个或多个第二芯部(101b)一起形成一个或多个芯环(101),所述芯环(101)包围出能够容纳所述交流载流水下源电缆的通道(113),其中,在所述第一芯部(101a)和所述第二芯部(101b)中,仅所述第一芯部(101a)缠绕有所述水下感应耦合器的绕组电缆(107)。
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GB2537360B (en) * | 2015-04-10 | 2017-08-30 | Subsea 7 Norway As | Installing Heated Subsea Pipelines |
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EP3582328B1 (en) * | 2018-06-13 | 2021-03-17 | Nexans | Clamping device and method for providing an electrical connection between a subsea pipeline and an electrical conductor |
CN110515162B (zh) * | 2018-12-28 | 2024-02-02 | 江苏欣达通信科技股份有限公司 | 一种光纤跳线流水生产作业用加工工装 |
EP3819530B1 (en) * | 2019-11-07 | 2023-06-07 | GammaSwiss SA | Pipeline electric heating system |
WO2021191650A1 (en) | 2020-03-24 | 2021-09-30 | Total Sa | A subsea heating apparatus for heating a subsea component, such as subsea pipeline, related subsea heating assembly, subsea heating system, oil and gas production installation and manufacturing method |
CN112081554A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-15 | 山东天汇石油技术有限公司 | 稠油无杆潜油泵井的降粘装置的使用方法 |
CN112081555A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-15 | 山东天汇石油技术有限公司 | 稠油无杆潜油泵井的降粘装置 |
RU2755647C1 (ru) * | 2020-11-23 | 2021-09-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЛТ-Инжиниринг" | Способ отбора электроэнергии с линейной части индуктивно-резистивных, индуктивных и резистивных систем электрообогрева и узел для осуществления способа (варианты) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6278095B1 (en) * | 1999-08-03 | 2001-08-21 | Shell Oil Company | Induction heating for short segments of pipeline systems |
US6371693B1 (en) * | 1999-08-27 | 2002-04-16 | Shell Oil Company | Making subsea pipelines ready for electrical heating |
WO2007011230A1 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-25 | Aker Kværner Engineering & Technology As | System for supplying power to a flowline heating circuit |
DE102008056089A1 (de) * | 2008-11-06 | 2010-07-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Messung des Zustandes an einer Rohrleitung, insbesondere im Offshore-Bereich von Öl- und Gasförderanlagen, und zugehörige Vorrichtung sowie Verwendung dieser Vorrichtung |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5027225B1 (zh) | 1970-11-20 | 1975-09-05 | ||
US4704515A (en) | 1983-09-30 | 1987-11-03 | Chevron Research Company | Method for supplying electrical power to proximity-effect heat-tracing circuits |
GB9720519D0 (en) | 1997-09-27 | 1997-11-26 | Coflexip Stena Offshore Ltd | Improved induction heating apparatus and method for pipeline welding operations |
NO322636B1 (no) | 2005-01-13 | 2006-11-13 | Statoil Asa | System for stromforsyning til undervannsinstallasjon |
EP2166637A1 (en) | 2008-09-19 | 2010-03-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Power supply arrangement for direct electrical heating of a pipeline system |
US20100101663A1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | Bertil Granborg | System and method for pipeline heating |
WO2010135772A1 (en) | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Woodside Energy Limited | Direct electric heating of subsea piping installations |
US8695702B2 (en) | 2010-06-22 | 2014-04-15 | Harris Corporation | Diaxial power transmission line for continuous dipole antenna |
NO335456B1 (no) | 2011-01-28 | 2014-12-15 | Sinvent As | Fremgangsmåte og arrangement for direkteoppvarming av rørledninger |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6278095B1 (en) * | 1999-08-03 | 2001-08-21 | Shell Oil Company | Induction heating for short segments of pipeline systems |
US6371693B1 (en) * | 1999-08-27 | 2002-04-16 | Shell Oil Company | Making subsea pipelines ready for electrical heating |
WO2007011230A1 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-25 | Aker Kværner Engineering & Technology As | System for supplying power to a flowline heating circuit |
DE102008056089A1 (de) * | 2008-11-06 | 2010-07-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Messung des Zustandes an einer Rohrleitung, insbesondere im Offshore-Bereich von Öl- und Gasförderanlagen, und zugehörige Vorrichtung sowie Verwendung dieser Vorrichtung |
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Publication number | Publication date |
---|---|
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Granted publication date: 20160420 Termination date: 20180215 |