NO329453B1

NO329453B1 - Trykkontrollanordning og fremgangsmate

Info

Publication number: NO329453B1
Application number: NO20071434A
Authority: NO
Inventors: Johannes Tore Tveita
Original assignee: Fmc Kongsberg Subsea As
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2010-10-25
Also published as: NO20071434L; GB2448043A; GB2448043B; BRPI0800619A2; BRPI0800619B1; GB0804940D0; US20080223467A1; US8156953B2

Abstract

Den foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å regulere et trykk i et hydraulisk system for operasjon av i det minste én aktuator i en undersjøisk installasjon, som har en fluidtilførselslinje (102) forbundet til en kilde av trykksatt fluid (101) ved et fjerntliggende sted for å levere fluid ved et konstant trykk til den undersjøiske installasjonen, omfattende første og andre kontrollventiler (103, 105) kontrollert av en elektrisk kontrollenhet (107), og i det minste én trykksensor (106) og en akkumulator (104) anordnet mellom den første og andre kontrollventil (103, 105), hvor trykket i fluidtilførselslinjen (102') til aktuatoren er regulert ved å regulere trykket i akkumulatoren (104) ved å tilføre fluid fra kilden av trykksatt fluid (102) gjennom en første kontrollventil (103) og hvis trykket er for lavt eller å frigjøre trykk gjennom den andre kontrollventilen (105) til en fluidreturlinje (120) om trykket er for høyt og derved etablere det ønskede trykk for operasjon av aktuatoren. Den foreliggende oppfinnelsen angår også en anordning for å utøve fremgangsmåten.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og anordning for å regulere et trykk i et hydraulisk system for å operere i det minste én aktuator i en undersjøisk installasjon.

Under utviklingen av petroleumsfelt kan det være et behov for andre trykknivåer i det hydrauliske fluidet for operasjon av de undersjøiske installasjonene, enn de ordinære høytrykks (HP - high pressure) eller lavtrykks (LP - low pressure) linjene som forløper til den undersjøiske installasjonen kan tilveiebringe. Man kan finne eksempler på slike behov i forbindelse med "intelligente brønner" hvor det benyttes hylseventiler som muliggjør kontroll av produksjonen fra mer enn én sone. Generelt er trykket som behøves for å aktuere en slik type ventil lavere enn hva er nødvendig for SCSSV (Surface controlled Subsurface safety valve, overflatekontrollert undersjøisk sikkerhetsventil).

En mulig løsning på dette er å kjøre mer enn to hydrauliske fluidlinjer ned til den undersjøiske installasjonen gjennom navlestrengen. En slik løsning er kostnadskrevende og ikke ønskelig å benytte med større avstander fra kilden av det hydrauliske fluidet til den undersjøiske installasjonen på grunn av de økte installasjons- og operasjonskostnadene.

En annen mulig løsning er å tilveiebringe et system for å regulere trykket ved den undersjøiske installasjonen. Normalt vil man sette et system til å regulere trykkbehovet for operasjon av en spesifikk ventil og et annet system for å regulere trykkbehovet for operasjon av en annen spesifikk ventil. Dette igjen er en kostnads-og volumkrevende løsning.

I US 3993100 og US Al 2006/0254763 er det beskrevet to forskjellige kjente hydrauliske systemer.

En hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et system som benytter eksisterende HP- og LP-linjer og tilveiebringer hydraulisk fluid med det ønskede trykket ved den undersjøiske installasjonen. Det er også en hensikt å tilveiebringe et system som har mulighet for å levere forskjellige bestemte trykk fra en undersjøisk installasjon til en aktuator. Det er også en hensikt å tilveiebringe et system som kan benyttes for å operere en rekke av aktuatorer som opererer ventiler nede i brønnen. En annen hensikt er å tilveiebringe et system som er fjernstyrt og som gir tilbakemelding om hvor mye hydraulisk fluid som benyttes ved den undersjøiske installasjonen.

Disse hensikter er oppnådd med en fremgangsmåte og anordning i henhold til oppfinnelsen og er angitt i de følgende krav, hvor alternative utførelser og ytterligere trekk ved oppfinnelsen er gitt i de avhengige krav og den følgende beskrivelsen.

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å regulere et trykk i et hydraulisk system for å operere i det minste én aktuator i en undersjøisk installasjon, som har en fluidtilførselslinje for å tilføre hydraulisk fluid fra en kilde av trykksatt fluid ved et fjernt sted til den undersjøiske installasjonen. Dette fjerntliggende stedet kan være en annen undersjøisk installasjon, en flytende enhet eller en landbasert enhet. Tilførselslinjen leverer et fluid ved konstant trykk til den undersjøiske installasjonen. Denne tilførselslinjen kan også være normal HP- eller LP-linje som forløper gjennom navlestrengen fra en plattform eller flytende fartøy og ned til en undersjøisk installasjon. Det hydrauliske systemet omfatter nært den undersjøiske installasjonen en første og andre kontrollventil som er kontrollert av en elektrisk enhet, og i det minste én trykksensor og en akkumulator anordnet mellom den første og andre kontrollventil. I henhold til fremgangsmåten av oppfinnelsen er trykket i fluidtilførselslinjen til aktuatoren regulert ved å regulere trykket i akkumulatoren ved å tilføre fluid fra kilden av det trykksatte fluidet gjennom den første kontrollventilen om trykket er registrert å være for lavt eller å frigjøre trykket gjennom den andre kontrollventilen til en fluidreturneringslinje om trykket er registrert å være for høyt og derved etablere det ønskede trykket for å operere aktuatoren. Med et slikt system har man mulighet for å regulere trykket mot den undersjøiske installasjonen for alle trykkverdier mellom trykket som leveres fra den fjerntliggende kilden og trykket i returlinjen.

I henhold til et aspekt ved oppfinnelsen kan fremgangsmåten omfatte trinnene av å regulere trykket i akkumulatoren til et gitt første trykknivå for å operere én aktuator, og deretter regulere trykket i akkumulatoren til et annet trykknivå for å operere en annen aktuator.

I henhold til et annet aspekt kan systemet omfatte en tredje ventilanordning anordnet nedstrøms av den andre ventilanordningen, hvilken tredje ventilanordning i henhold til fremgangsmåten lukker fluidtilførselslinjen mot den undersjøiske installasjonen mens trykket i akkumulatoren reguleres til det ønskede trykknivået for operasjon av den ønskede aktuatoren, og deretter åpne for å tillate fluidet i fluidtilførselslinjen å strømme mot installasjonen for aktuering av den ønskede aktuatoren.

I henhold til oppfinnelsen kan fremgangsmåten omfatte trinnene av å sette trykknivået ved det fjerntliggende stedet og kommunisere instruksjoner vedrørende det ønskede trykknivået til den elektriske enheten, hvilken aktuerer de ønskede elementene i systemet for å levere et trykknivå som er formidlet til den elektriske enheten. Ved dette kan man sette systemet til å levere forskjellige trykk ved forskjellige tidspunkter for å operere forskjellige aktuatorer forbundet til forskjellige ventiler nede i brønnen for å produsere fra den spesifikke ønskede formasjonen.

I henhold til et annet aspekt kan fremgangsmåten omfatte trinnene av å måle trykktapet i akkumulatoren over tid og derved kalkulere strømningsnivået mot installasjonen, og ved dette måle bruken av hydraulisk fluid mot den undersjøiske installasjonen. Fremgangsmåten kan også omfatte trinnene av å ikke inkludere de tidsintervallene hvor den andre kontrollventilen er i en åpen posisjon, når det hydrauliske fluidet frigjøres til returlinjen for å senke trykket i systemet for å ha mulighet til å levere hydraulisk trykk ved et lavere trykknivå.

Fremgangsmåten kan omfatte trekkene med å avlese trykket ved trykksensorer anordnet oppstrøms av den første kontrollventilen og nedstrøms av akkumulatoren. Disse verdiene er kommunisert tilbake til den elektriske enheten hvilken sjekker disse med de satte trykknivåene ved det ønskede tidspunktet og deretter griper inn om verdiene er utenfor de tillatte trykknivåene ved det tidspunktet.

Oppfinnelsen angår også en anordning for å regulere et trykk i et fluidtilførselssystem for å aktuere i det minste én aktuator i en undersjøisk installasjon. Anordningen omfatter en fluidtilførselslinje forbundet til en kilde av trykksatt fluid ved et fjerntliggende sted for å levere fluid ved et konstant trykk. I henhold til oppfinnelsen omfatter også systemet en elektrisk kontrollenhet, første og andre kontrollventiler for å kontrollere en strømning av fluid i fluidtilførselslinjen, en første trykksensor og en akkumulator anvendt mellom den første og andre kontrollventil, og en returfluidlinje. Kontrollventilene responderer til signaler fra den elektriske kontrollenheten, for å opprettholde fluidtrykket i akkumulator innenfor det ønskede trykknivået for å operere den ønskede aktuatoren.

I henhold til et aspekt kan anordningen videre omfatte en andre trykksensor forbundet til fluidtilførselslinjen oppstrøms av den første kontrollventil for å registrere trykket i fluidtilførselslinjen på stedet. Dette for å sjekke trykket som leveres for å kalkulere hvor mye fluid som skal tilføres systemet for å ha systemet innenfor det ønskede trykknivået.

I henhold til et annet aspekt kan anordningen videre omfatte en første begrensningsåpning mellom den første kontrollventil og akkumulatoren. Alternativt eller i tillegg kan anordningen omfatte en andre begrensningsåpning nedstrøms av den andre ventilanordning i fluidreturlinjen. Begrensningsåpningene vil utjevne enhver trykkbølge som beveger seg gjennom systemet.

I henhold til et ytterligere aspekt kan anordningen omfatte en første enveisventil som forbinder oppstrøms- og nedstrømssiden av den første kontrollventilen og tillater et fluid å strømme fra nedstrømssiden til oppstrømssiden av den første kontrollventil.

I henhold til et ytterligere aspekt kan den elektroniske enheten omfatte en programmerbar kontroller, denne kan ha mulighet til å motta instruksjoner fra et fjerntliggende sted og sende data om den faktiske tilstanden av den undersjøiske installasjonen til de fjerntliggende stedene.

Oppfinnelsen vil nå forklares i ytterligere detalj med referanse til de vedføyde tegningene, hvor; Fig. 1 er en skjematisk skisse for benyttelse av systemet i forbindelse med en undersjøisk installasjon og

Fig. 2 er en skisse av komponentene i systemet i henhold til oppfinnelsen.

På fig. 1 er det vist en brønn 1 som forløper ned i bakken 2 fra en overflate 12. Inne i brønnen 11 er det anordnet et foringsrør 3 og et produksjonsrør 4 inne i foringsrøret 3, som danner et ringrom mellom foringsrøret 3 og produksjonsrøret 4. Ved overflaten er produksjonsrøret forbundet til et brønnhode 5 og et juletre 6.1 ringrommet mellom foringsrøret 3 og produksjonsrøret 4 er det anordnet en første pakning 7 og en andre pakning 8 som tetter av forskjellige seksjoner av ringrommet fra hverandre. Dette kan være for å isolere produksjonen fra forskjellige soner i brønnen 1. Det er i produksjonsrøret 4 anordnet en første produksjonsventil 9 mellom den første og andre pakningen 7, 8, og en andre produksjonsventil 10 over den andre pakningen 8 for å regulere strømningen fra disse separate seksjonene av ringrommet og inn i produksjonsrøret 4. Det forløper fra et fjerntliggende sted (ikke vist) en navlestreng 11 som er forbundet til en kontrollmodul ved juletreet 6. Inne i denne navlestrengen 11 er det blant andre linjer anordnet en fluidtilførselslinje 102 bestående av i det minste to fluidlinjer, en høytrykks (HP) og en lavtrykks (LP) linje. Disse fluidtilførselslinjene er forbundet til kontrollmodulen 20 i henhold til oppfinnelsen forbundet til juletreet 6. Fra kontrollmodulen 20 er det en forlengelse av fluidtilførselslinjen 102 ned inn i brønnen, hvor en fluidtilførselslinje 102' er forbundet til den første og andre kontrollventil 9, 10. Aktuatorene som opererer ventilene er inkludert i ventilene 9, 10.

På fig. 2 er det vist en skjematisk skisse av en utførelse av oppfinnelsen som omfatter en kilde av trykksatt fluid 101, forbundet til en fluidtilførselslinje 102. Nært den undersjøiske installasjonen er det anordnet en anordning i henhold til oppfinnelsen omfattende en første kontrollventil 103 anordnet i fluidtilførselslinjen 102. Denne første kontrollventil 103 omfatter to posisjoner, åpen og lukket, og er satt til å ha en lukket nøytral posisjon. Oppstrøms av den første kontrollventilen er det anordnet en andre trykksensor 108. Denne trykksensoren er i forbindelse med den elektriske kontrollenheten 107. Nedstrøms av den første kontrollventilen er det anordnet en første begrensningsåpning 109, en akkumulator 104 og en første trykksensor 106 og en andre kontrollventil 105 er forbundet til fluidtilførselslinjen 102 og forbinder fluidtilførselslinjen 102 til en returlinje 120. Den andre kontrollventilen 105 omfatter to posisjoner, en åpen og lukket tilstand, for å forbinde/frakoble returlinjen 120 til fluidtilførselslinjen 102. Den andre kontrollventilen 105 er satt til en lukket stilling i en nøytral posisjon. Nedstrøms av den andre kontrollventilen inn i returlinjen 120 er det anordnet en andre begrensningsåpning 110. Både den første kontrollventilen 103 og den andre kontrollventilen 105 er i forbindelse med den elektriske kontrollenheten 107, som indikert ved stiplede linjer. Det er i systemet også anordnet en enveis sjekkventil 111 som forbinder nedstrømssiden av den første kontrollventilen 103 med oppstrømssiden av den første kontrollventilen 103 og tillater fluid å strømme fra nedstrøms- til oppstrømssiden av den første kontrollventilen 103. Det er også anordnet en tredje kontrollventil 112 i systemet nedstrøms av den andre kontrollventilen 105 i fluidtilførselslinjen 102 hvor fluidtilførselslinjen 102' fører ned til den første og andre ventil i brønnen for operasjon av aktuatoren assosiert med disse ventilene 9 og 10. Den tredje kontrollventilen 112 er ikke nødvendig, men kan omfatte to posisjoner, en åpen og en lukket, og har en åpen posisjon i en nøytral konfigurasjon. Også denne tredje kontrollventilen 112 er forbundet til den elektroniske kontrollenheten 107. Ved å operere de forskjellige elementene i denne anordningen kan man ved bare én fluidtilførselslinje i navlestrengen oppnå flere forskjellige trykknivåer for operasjon av forskjellige ventiler nede i brønnen. Ventilen 9 kan f.eks. være operert ved et forskjellig trykknivå enn ventilen 10 og ved å regulere trykket levert fra anordningen kan man operere den ønskede ventilen og åpne og lukke for fluid som strømmer til eller fra ringrommet assosiert med denne ventilen. Ved en anordning i henhold til oppfinnelsen kan man også benytte én hydraulisk fluidtilførsel, og ikke både en høytrykkstilførselslinje og en lavtrykkstilførselslinje, eller man kan forbinde en anordning i henhold til oppfinnelsen til både høytrykks- og lavtrykkstilførselslinjen. Systemet i henhold til oppfinnelsen kan også benyttes for å tilveiebringe det korrekte fluidtrykket til andre elementer ved den undersjøiske installasjonen.

Oppfinnelsen er nå forklart med ikke begrensende utførelser. En fagperson vil forstå at det kan gjøres forandringer og modifikasjoner for bruk av systemet beskrevet som er innenfor fremgangsmåten og anordningen som er definert i de følgende krav.

Claims

1. Fremgangsmåte for å regulere et trykk i et hydraulisk system for operasjon av i det minste én aktuator i en undersjøisk installasjon, som har en fluidtilførselslinje (102) forbundet til en kilde av trykksatt fluid (102) ved et fjerntliggende sted for å levere fluid ved et konstant trykk til den undersjøiske installasjonen, omfattende første og andre kontrollventil er (103, 105) kontrollert av en elektrisk kontrollenhet (107), og i det minste én trykksensor (106) og en akkumulator (104) anordnet mellom den første og andre kontrollventil (103, 105), karakterisert ved at trykket i fluidtilførselslinjen (102') til aktuatoren er regulert ved å regulere trykket i akkumulatoren (104) ved å tilføre fluid fra kilden av trykksatt fluid (101) gjennom en første kontrollventil (103) hvis trykket er for lavt eller å frigjøre trykk gjennom den andre kontrollventilen (105) til en fluidreturlinje (120) om trykket er for høyt og derved etablere det ønskede trykk for operasjon av aktuatoren.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at den omfatter trinnene å regulere trykket i akkumulatoren (104) til et gitt første trykknivå for operasjon av en aktuator, og deretter regulere trykket i akkumulatoren (104) i et gitt andre nivå for operasjon av en annen aktuator.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, karakterisert ved at det omfatter en tredje kontrollventil (112) anordnet nedstrøms av den første kontrollventil (105), hvilken tredje kontrollventil (112) lukker fluidtilførselslinjen (102') mot den undersjøiske installasjonen når trykket i akkumulatoren (104) er regulert til det ønskede trykknivå for operasjon av den ønskede aktuatoren, og deretter åpnes for å tillate fluid i fluidtilførselslinjen (102) til å strømme mot installasjonen for å aktuere den ønskede aktuatoren.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at trykknivået er satt ved det fjerntliggende stedet og kommunisert til den elektriske kontrollenheten (107).

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det omfatter trinnene av å måle trykktapet i akkumulatoren (104) over tid og derved kalkulere strømningsraten mot installasjonen.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at trykket er målt ved trykksensorer (106, 108) anordnet oppstrøms av den første kontrollventil og nedstrøms av akkumulatoren.

7. Anordning for å regulere et trykk i et fluidtilførselssystem for operasjon av i det minste én aktuator i en undersjøisk installasjon, hvilken anordning omfatter en fluidtilførselsledning (102) forbundet med en kilde av trykksatt fluid (101) ved et fjerntliggende sted for å levere fluid ved et konstant trykk, en første kontrollventil (103) forbundet til nevnte fluidtilførselslinje (102) for å regulere tilførselen av fluid ved et gitt trykk til en akkumulator (104), hvor akkumulatoren har en trykksensor (106), karakterisert ved at den omfatter en andre kontrollventil (105) forbundet til en fluidreturlinje (120) forbundet til fluidtilførselslinjen (102, 102'), hvor akkumulatoren (104) er anordnet mellom en første og andre kontrollventil (103, 105), og kontrollventilene (103, 105) er anordnet for å respondere til signalet fra en elektrisk kontrollenhet (107) for å tilveiebringe et fluidtrykk i akkumulatoren innenfor det ønskede trykknivå for operasjon av aktuatoren.

8. Anordning i henhold til krav 7, karakterisert ved at den videre omfatter en andre trykksensor (108) forbundet til fluidtilførselslinjen (102) oppstrøms av den første kontrollventilen (103) for å registrere trykket i fluidtilførselslinjen (102) på stedet.

9. Anordning i henhold til krav 7, karakterisert ved at den videre omfatter en første begrensningsåpning (109) mellom den første kontrollventil (103) og akkumulatoren (104).

10. Anordning i henhold til krav 7, karakterisert ved at den omfattere en andre begrensningsåpning (110) nedstrøms av den andre kontrollventilen (105) i fluidtilførselslinjen (120).

11. Anordning i henhold til krav 7, karakterisert ved at den omfatter en første enveisventil (111) som forbinder oppstrøms- og nedstrømssiden av den første kontrollventilen (103) og tillater et fluid å strømme fra nedstrømssiden til oppstrømssiden av den første kontrollventil (103).

12. Anordning i henhold til krav 7, karakterisert ved at den elektriske kontrollenheten (107) omfatter en programmerbar kontroller.