專(zhuān)利名稱(chēng)：用于海底生產(chǎn)系統(tǒng)控制的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
該部分提供了背景信息以便于更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方案。應(yīng)當(dāng)理解的是，據(jù)此來(lái)閱讀該文檔該部分的陳述，而不作為現(xiàn)有技術(shù)的供認(rèn)。本發(fā)明總體涉及用于控制海底生產(chǎn)操作的裝置和方法，尤其涉及用于通過(guò)表面定位控制器來(lái)控制和監(jiān)控海底生產(chǎn)系統(tǒng)裝置的集成控制測(cè)試系統(tǒng)。
電力是操作與海底生產(chǎn)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的各種部件(例如，裝置和系統(tǒng))所必需的。例 如，生產(chǎn)井通常需要電力來(lái)操作位于井中和/或井口處的傳感器、布置在井中的電動(dòng)潛水泵(“ESP”)以及位于井中和流線(xiàn)中的閥和/或執(zhí)行器。使用于將生產(chǎn)流體(例如，油、水和/或氣體)從井或海底處理系統(tǒng)中泵送到位于水面或陸上的遠(yuǎn)側(cè)表面設(shè)施的升壓泵或壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)也需要電力。高的電力需求、惡劣的環(huán)境條件以及通常必須對(duì)電力進(jìn)行限制的長(zhǎng)距離通常限制了能夠高效輸送的電量。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方案的海底生產(chǎn)系統(tǒng)包括部署在海底的多個(gè)泵；部署在海底的數(shù)據(jù)中繼器；基于處理器的控制器，其位于表面處，表面的所述控制器通過(guò)海底數(shù)據(jù)中繼器可操作地連接至多個(gè)泵以控制多個(gè)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)泵包括井內(nèi)泵和海底升壓泵。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方案的用于控制海底生產(chǎn)系統(tǒng)的操作的方法包括通過(guò)表面控制器控制海底生產(chǎn)系統(tǒng)的海底操作；以及接收來(lái)自海底生產(chǎn)系統(tǒng)的位于表面控制器處的反饋環(huán)數(shù)據(jù)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述控制包括將來(lái)自表面控制器的控制信號(hào)發(fā)送至海底數(shù)據(jù)中繼器，然后發(fā)發(fā)送至海底生產(chǎn)系統(tǒng)。通過(guò)表面主設(shè)施來(lái)操作海底生產(chǎn)系統(tǒng)的方法的實(shí)施方案，所述海底生產(chǎn)系統(tǒng)包括多個(gè)海底泵，所述表面主設(shè)施具有表面控制器和電源，所述方法包括通過(guò)海底分配中繼器在所述表面控制器和多個(gè)海底泵之間建立閉環(huán)控制；通過(guò)表面控制器控制多個(gè)海底泵；將來(lái)自表面主設(shè)施的高壓輸入供給到海底分配中繼器；將海底分配中繼器處的高壓輸入逐漸降低至電壓輸出；以及將電壓輸出供給至多個(gè)海底泵。為了更好地理解隨后的發(fā)明詳述，前面已經(jīng)概括了本發(fā)明的一些特征和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。下面將對(duì)本發(fā)明的附加特征和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行說(shuō)明，這些附加特征和優(yōu)勢(shì)形成了本發(fā)明權(quán)利要求的主旨。


通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的發(fā)明詳述，可以最佳地理解本公開(kāi)。需要強(qiáng)調(diào)的是，依照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)慣例，各個(gè)特征不是按標(biāo)度繪制的。事實(shí)上，為了清晰討論的目的，各個(gè)特征的尺寸可以任意擴(kuò)大或縮小。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方案的用于海底生產(chǎn)系統(tǒng)的集成控制系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖解。圖2是布置有海底配電中繼器的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方案的海底數(shù)據(jù)中繼器的示意圖解。圖3是用于海底生產(chǎn)系統(tǒng)的集成控制系統(tǒng)的另一實(shí)施方案的示意圖。發(fā)明詳述應(yīng)當(dāng)理解的是，下面的公開(kāi)提供了用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)實(shí)施方案的不同特征的多種不同的實(shí)施方案或?qū)嵤├?。下面將?duì)部件和布置的具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明以簡(jiǎn)化公開(kāi)。當(dāng)然，這些僅為實(shí)施例，而不意在限制。另外，在各個(gè)實(shí)施例中公開(kāi)可以重復(fù)附圖標(biāo)記和/或字母?！ぴ撝貜?fù)是為了簡(jiǎn)要和清晰的目的，而本文并不規(guī)定所討論的各個(gè)實(shí)施方案和/或配置之間的關(guān)系。而且，在隨后的說(shuō)明書(shū)中第一特征形成在第二特征上方或上面可以包括第一特征和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施方案，并且還可以包括可以形成介于第一和第二特征之間以使第一和第二特征可以不直接接觸的附加特征的實(shí)施方案。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方案的用于海底生產(chǎn)系統(tǒng)的集成控制系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖解。所描述的海底生產(chǎn)系統(tǒng)通常包括附圖標(biāo)記8表示，包括海底生產(chǎn)井12、生產(chǎn)匯聚歧管15、噴射井13、處理單元14(例如，分離器、聚結(jié)器等)、升壓泵16和噴射泵
18。井12和13鉆入海床24以下的水下地層中。完井12和13中的每個(gè)通常均包括以一個(gè)或多個(gè)傳感器(例如，計(jì)量器)、儀器設(shè)備和表面(例如，井口，樹(shù)木)閥。井12和13還可以包括地下閥和井內(nèi)泵(例如，電動(dòng)潛水泵)。生產(chǎn)井12通過(guò)流線(xiàn)20與表面主設(shè)施22流體連通。在所述的實(shí)施方案中，流線(xiàn)20在地板閥28處連接至表面主設(shè)施22。升壓泵16通常與生產(chǎn)井12(例如，井內(nèi)泵56)流體連接，以通過(guò)將來(lái)自井12的生產(chǎn)流體泵送到表面主設(shè)施22的附加開(kāi)拓巷道。表面主設(shè)施22位于表面位置26 (例如，陸地、水面)處，表面位置26可位于距生產(chǎn)設(shè)施部件的海床24位置的延伸距離(例如，擴(kuò)邊距離)處。例如，距表面主設(shè)施22的擴(kuò)邊距離可以為用于AC電流傳輸?shù)?0至150km或更大以及用于DC電力傳輸?shù)?00km。在圖I中，表面主設(shè)施22被描述為位于水面處的船舶(例如，船艦、油槽船、平臺(tái)等)。在一些實(shí)施方案中，表面主設(shè)施22可位于陸地上。通常由附圖標(biāo)記10表示的集成海底控制系統(tǒng)適于經(jīng)由表面控制器32進(jìn)行設(shè)施生產(chǎn)和/或儲(chǔ)器管理。集成海底控制系統(tǒng)8可以在海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的限制內(nèi)集成所有所需部件。例如，海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的限制可以從海底井12、13的井內(nèi)完井延伸到表面主設(shè)施22的地板閥。根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方案，控制系統(tǒng)10包括電源30、位于表面主設(shè)施22處的基于處理器的控制器32 (例如，可編程邏輯控制器)以及與海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件緊鄰的位于海底(例如，海床24)的配電中繼器34。配電中繼器34通過(guò)控制管纜36與表面電源30和表面控制器32可操作地連接?？刂乒芾|36可以包括用于在表面主設(shè)施22和海底分配中繼器34之間傳輸電力和數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線(xiàn)(例如，電線(xiàn)、光纖等)?？刂乒芾|36可以通過(guò)例如濕配式連接器連接至海底分配中繼器34。海底分配中繼器34通過(guò)跨接線(xiàn)38 (例如，控制管纜、纜線(xiàn)、管線(xiàn)、導(dǎo)線(xiàn)、光纖)與耗電件(例如，地下的泵、傳感器、閥、執(zhí)行器、加熱器等)可操作地連接?？缃泳€(xiàn)38可以包括電力導(dǎo)線(xiàn)和/或數(shù)據(jù)導(dǎo)線(xiàn)。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方案的集成配電網(wǎng)絡(luò)的海底配電中繼器34的示意圖解。控制管纜36將海底配電中繼器34連接至表面主設(shè)施22的表面電源30和表面控制器32。在所述的實(shí)施方案中，控制管纜36包括輸送來(lái)自電源30的電力的一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)線(xiàn)40。例如，高壓(例如，大于22，000VAC)可以從表面主設(shè)施22輸送到海底配電中繼器34以使導(dǎo)線(xiàn)截面和輸送損耗最小化。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方案，控制管纜36包括一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)用數(shù)據(jù)導(dǎo)線(xiàn)42 (例如，I電線(xiàn)，電纜，管線(xiàn)，光纖等)，專(zhuān)用數(shù)據(jù)導(dǎo)線(xiàn)42將來(lái)自表面控制器32的輸出控制信號(hào)(即，數(shù)據(jù))傳送到海底配電中繼器34(例如，海底數(shù)據(jù)中繼器41)，然后傳送到海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的各個(gè)耗電件(例如，泵、傳感器、閥、執(zhí)行器等)，并且將在海底配電中繼器34處接收到的輸入數(shù)據(jù)傳送到表面控制器32。在圖2所示的實(shí)施方案中，海底配電中繼器34包括海底數(shù)據(jù)中繼器41，海底數(shù)據(jù)中繼器41適于接收從海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件收集到的輸入數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù)包括生產(chǎn)系統(tǒng)參數(shù)，諸如井12、13的狀況(例如，壓力、溫度、流量、砂產(chǎn)量、流體相組成、結(jié)垢等)、海 床泵16、18的參數(shù)(例如，壓力、溫度、電流、流量等)、生產(chǎn)單元14的狀況(例如，共振時(shí)間、壓力、溫度、電流、輸入和輸出流體相組成、輸入和輸出流量等)，以及流線(xiàn)狀況(例如，壓力、溫度、水合物形成、流量、溫度等)。輸入數(shù)據(jù)(即，生產(chǎn)系統(tǒng)參數(shù))從海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件經(jīng)由跨接線(xiàn)38在海底數(shù)據(jù)中繼器41處接收到。來(lái)自各個(gè)海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件的輸入數(shù)據(jù)在海底數(shù)據(jù)中繼器41處合并并且經(jīng)由控制管纜36中的一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)用數(shù)據(jù)導(dǎo)線(xiàn)42傳送到表面主設(shè)施22和表面控制器32。表面控制器32可以使用輸入數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)海底生產(chǎn)系統(tǒng)部件進(jìn)行閉環(huán)控制，各個(gè)海底生產(chǎn)系統(tǒng)部件包括但不限于井內(nèi)泵(例如，電動(dòng)潛水泵(“ESP”))、海床泵(例如，升壓泵16、噴射泵18)以及處理單元14。表面主設(shè)施22，即控制器32，可用于平衡例如海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件之間的電力分配。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，系統(tǒng)10通過(guò)在表面控制器32處合并來(lái)自海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的所有感應(yīng)輸入數(shù)據(jù)而有利于安全、可靠且最優(yōu)化的海底生產(chǎn)?；谔幚砥鞯谋砻婵刂破?2可以鏈接至遠(yuǎn)程交互監(jiān)控診斷系統(tǒng)，例如，用于海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件和/或生產(chǎn)參數(shù)的狀況監(jiān)控。根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方案，高壓(例如，22，000VAC以上)經(jīng)過(guò)控制管纜36從主設(shè)施22輸送到海底配電中繼器34。海底配電中繼器34隨后將電力逐漸降低并且通過(guò)一個(gè)或多個(gè)電路(例如，輸出)將電力分配給海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的各個(gè)耗電件。例如，在所述的實(shí)施方案中，海底配電中繼器34提供中級(jí)電壓輸出44 (例如，3000-7000VAC)、低壓輸出46 (例如，110-700VAC)和 DC 電輸出 48。在所述的實(shí)施方案中，被分類(lèi)為中級(jí)電壓的海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件與例如變壓器50和變速驅(qū)動(dòng)器52 (例如，變頻器)的中級(jí)電壓輸出44電路可操作連接。中級(jí)電壓裝置的實(shí)施例包括但不限于泵(例如，井內(nèi)電動(dòng)潛水泵、升壓泵和噴射泵)、壓縮機(jī)和流體相分離單元(例如，處理單元)。變速驅(qū)動(dòng)器52有利于以要求工作頻率(Hz)將電力輸送至井內(nèi)泵送設(shè)備和海床泵送設(shè)備，并且有利于通過(guò)表面主設(shè)施進(jìn)行選擇性速度變化以滿(mǎn)足例如生產(chǎn)開(kāi)拓巷道和流的要求?？梢越?jīng)由表面主設(shè)施22的表面控制器32來(lái)進(jìn)行例如井內(nèi)泵(例如，電動(dòng)潛水泵、升壓泵)和海床升壓泵的各個(gè)生產(chǎn)泵之間共用的電力平衡和負(fù)荷。集成式海底配電網(wǎng)絡(luò)有利于通過(guò)表面主設(shè)施22進(jìn)行多個(gè)海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件的同時(shí)控制操作。
低壓裝置示意性地描述為與具有變壓器50的低壓輸出46電路可操作地連接。低壓輸出46電路可以包括變速驅(qū)動(dòng)器52。低壓部件(例如，裝置)包括但不限于傳感器，諸如多相計(jì)量器；電動(dòng)閥和執(zhí)行器，其可位于例如井內(nèi)(即，地下)、井口(例如，采油樹(shù)、閥樹(shù))、流線(xiàn)和匯聚歧管；局部化工噴射泵；以及控制測(cè)試系統(tǒng)。靜高壓電力使用件包括但不限于流線(xiàn)加熱器和靜電聚結(jié)器(例如，處理單元)。DC電力裝置示意性地描述為與具有變壓器50和整流器54的DC輸出48電路可操作地連接。DC電力裝置包括但不限于傳感器，諸如但不限于壓力傳感器、溫度傳感器、流量計(jì)量器、多相計(jì)量器和電流等。圖3是集成式配電網(wǎng)絡(luò)10和海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的另一實(shí)施方案的示意圖解。圖3描述了生產(chǎn)井12和噴射井13，生產(chǎn)井12和噴射井13各自穿透通常標(biāo)識(shí)為地層70并且通常單獨(dú)標(biāo)識(shí)為地層70a、地層70b等的一個(gè)或多個(gè)地下地層。井12、13中的每個(gè)均包括完井72，完井72布置在井中并且與井口 74 (例如，采油樹(shù)、閥樹(shù)、樹(shù)等)可操作連接。每個(gè)完井72可以包括一個(gè)或多個(gè)操作裝置(例如，泵、傳感器、閥等)，操作裝置與配電中繼器34和表面主設(shè)施22可操作地連接。例如，所描述的生產(chǎn)井12包括至少一個(gè)傳感器60、井內(nèi)閥·58以及電動(dòng)潛水泵56，這些部件中的每個(gè)均通過(guò)海底配電中繼器34與主設(shè)施22可操作連接。如下面進(jìn)一步說(shuō)明，生產(chǎn)井12可以通過(guò)海底配電中繼器34由表面主設(shè)施22 (B卩，控制器32)進(jìn)行監(jiān)控、管理和控制。參照?qǐng)DI至圖3，表面主設(shè)施22經(jīng)由控制管纜36與海底配電中繼器34可操作連接并且經(jīng)由跨接線(xiàn)38與來(lái)自海底配電中繼器34的海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件可操作連接。控制管纜36和跨接線(xiàn)38包括可操作地連接各個(gè)海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件的電力導(dǎo)線(xiàn)40和/或數(shù)據(jù)導(dǎo)線(xiàn)42。在圖3所示的實(shí)施方案中，電力和/或數(shù)據(jù)通信提供給諸如下述海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件井內(nèi)(即，地下、潛孔)泵56(例如，升壓泵、噴射泵、電動(dòng)潛水泵)；海床泵，諸如升壓泵16和噴射泵18;閥58(例如，喉管、井內(nèi)閥、流線(xiàn)閥，樹(shù)閥、歧管等)；傳感器60(例如，壓力、溫度、流量、流體相組成(即，油、水、氣)、結(jié)垢、電流、砂產(chǎn)量檢測(cè)，等等)；局部測(cè)試控制件62，以及通常由標(biāo)記64標(biāo)識(shí)的其它海底生產(chǎn)系統(tǒng)裝置(例如，流線(xiàn)加熱器、化工泵、液壓泵等)。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)獲益于本公開(kāi)將理解的是，諸如例如處理單元14、泵56、16、18等可操作海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件可以包括傳感器以及本文未分別或單獨(dú)示出的測(cè)試設(shè)備和控件。整個(gè)集成式配電網(wǎng)絡(luò)10和海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的控制可在表面主設(shè)施22處經(jīng)由表面電源30和表面控制器32建立。例如，響應(yīng)于反饋閉環(huán)，控制信號(hào)可經(jīng)由高壓供給控制管纜36中的專(zhuān)用數(shù)據(jù)導(dǎo)線(xiàn)42傳送到海底分配中繼器34并且從海底分配中繼器34傳送到各個(gè)海底生產(chǎn)系統(tǒng)部件。高壓電力(例如，AC和/或DC電力)可以在擴(kuò)展的擴(kuò)邊距離內(nèi)傳送到海底配電中繼器34，其中高壓電力逐漸降低(即，變壓器50)，然后傳送到與系統(tǒng)部件的驅(qū)動(dòng)電壓要求(例如，中級(jí)電壓44、低壓46、DC電壓48)相符的海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的電氣部件。海底配電中繼器34處的一個(gè)或多個(gè)電路可以包括變速驅(qū)動(dòng)器52，變速驅(qū)動(dòng)器52有利于通過(guò)表面控制器32對(duì)諸如但不限于井內(nèi)泵56和海床泵16、18的海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件進(jìn)行操作控制并且提供電力平衡。從海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件(例如，傳感器60、局部測(cè)試設(shè)備和控件等)到表面控制器32的高頻輸入數(shù)據(jù)流使能進(jìn)行實(shí)時(shí)海底生產(chǎn)系統(tǒng)監(jiān)控(即，監(jiān)視)和海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件的響應(yīng)控制，以使海底生產(chǎn)以及系統(tǒng)集成和保護(hù)最優(yōu)化。為了整個(gè)系統(tǒng)的安全性，優(yōu)先權(quán)可賦予來(lái)自表面主設(shè)施22的處理和應(yīng)急斷路輸入信號(hào)。例如，表面電源30和表面控制系統(tǒng)32的實(shí)施方案可鏈接至表面主設(shè)施22應(yīng)急斷路，從而通過(guò)實(shí)現(xiàn)井關(guān)閉和泵系統(tǒng)停止序列來(lái)以安全且可控的方式停止海底生產(chǎn)。詳述的海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的寬范圍電力監(jiān)控可容許經(jīng)由例如海底泵送系統(tǒng)58、16、18之間共用的負(fù)荷實(shí)現(xiàn)表面主設(shè)施22處的電力優(yōu)化并且允許串聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的海底泵以及井內(nèi)泵56和海底升壓泵16的組合的優(yōu)化啟動(dòng)和運(yùn)行。另外，固有邏輯電路將允許經(jīng)由模擬對(duì)海底生產(chǎn)系統(tǒng)8進(jìn)行建模，以確保優(yōu)化設(shè)備操作。表面控制器32提供了例如經(jīng)由變速驅(qū)動(dòng)器52和海底配電中繼器34進(jìn)行的部署于一個(gè)或多個(gè)井12、13中的兩個(gè)或更多個(gè)電動(dòng)潛水泵送系統(tǒng)56之間的負(fù)荷平衡。表面控制器32還能用于平衡井內(nèi)泵56和海床升壓泵16之間的負(fù)荷。例如，當(dāng)海底生產(chǎn)系統(tǒng)8中的泵串聯(lián)連接時(shí)，通常在泵之間存在不均勻的負(fù)荷分布。表面控制器32能夠有利于多于一個(gè)的泵56、16、18上的負(fù)荷的手動(dòng)或自動(dòng)平衡或選擇性失配。在其它實(shí)施方案中，通過(guò)控制例如位于井口 74 (例如,樹(shù))和/或生產(chǎn)匯聚歧管15處的閥58 (例如，喉管)，表面控制器32能夠用于管理諸如井內(nèi)泵56的泵上的負(fù)荷。 表面控制器32能夠用于提供過(guò)流保護(hù)或其它電氣保護(hù)。另外，表面控制器32可以使用例如海底變頻驅(qū)動(dòng)器52，在海底配電中繼器34處經(jīng)由電源的主動(dòng)切換來(lái)提供諸如井內(nèi)泵和海底泵的耗電件之間的負(fù)荷控制。可通過(guò)表面控制器32響應(yīng)于調(diào)節(jié)供給至井內(nèi)泵56和/或升壓泵16中的一個(gè)或多個(gè)的電源信號(hào)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)例如流量、鉆井壓力、砂產(chǎn)量等生產(chǎn)系統(tǒng)參數(shù)。類(lèi)似地，可通過(guò)表面控制器32響應(yīng)于閥58 (例如，喉管)、處理單元14和升壓泵16的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)參數(shù)(例如，相分率、流量、壓力、砂產(chǎn)量等)。安全和系統(tǒng)保護(hù)可由表面控制器32來(lái)提供。例如，響應(yīng)于由一個(gè)或多個(gè)海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件12、14、16、18、56、58、60、62感測(cè)到的數(shù)據(jù)，表面控制器32能夠?qū)崟r(shí)地發(fā)起響應(yīng)控制動(dòng)作。例如，響應(yīng)于井12中的高壓測(cè)量值的輸入，控制器32能夠通過(guò)停止井內(nèi)泵56并關(guān)閉例如地下安全閥、井口閥和生產(chǎn)歧管閥的一個(gè)或多個(gè)閥58而發(fā)起生產(chǎn)井12的關(guān)閉。在另一實(shí)施例中，響應(yīng)于生產(chǎn)井12中的高壓測(cè)量值，表面控制器32能夠發(fā)起降低井壓的動(dòng)作。例如，表面控制器32能夠提高井內(nèi)泵56的速度(即，流量)，打開(kāi)一個(gè)或多個(gè)閥58，和/或減少處理單元14處的共振時(shí)間。在安全測(cè)量的一個(gè)實(shí)施例中，在通過(guò)表面控制器32發(fā)起井內(nèi)泵56的停止時(shí)，表面控制器32能夠響應(yīng)于來(lái)自傳感器60的表示井內(nèi)泵56的持續(xù)操作的數(shù)據(jù)輸入而防止一個(gè)或多個(gè)閥58的關(guān)閉。在另一實(shí)施例中，表面控制器32能夠響應(yīng)于來(lái)自傳感器60的表示井內(nèi)泵56的過(guò)度振動(dòng)的數(shù)據(jù)輸入而發(fā)起井內(nèi)泵56的停機(jī)處理?？梢酝ㄟ^(guò)表面主設(shè)施22和表面控制器32對(duì)一個(gè)或多個(gè)海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件進(jìn)行操作控制來(lái)控制海底生產(chǎn)。例如，可以通過(guò)表面控制器32響應(yīng)于在生產(chǎn)井12中測(cè)量(例如，傳感器60、局部測(cè)試和控制等)來(lái)調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的部件的操作條件。例如，在接收到來(lái)自布置在生產(chǎn)井12中的傳感器60的表示來(lái)自地層區(qū)70b的砂產(chǎn)量正在增加的輸入數(shù)據(jù)時(shí)，從控制器32發(fā)射的輸出控制信號(hào)可以例如降低井內(nèi)泵56的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，和/或致動(dòng)例如井口 74處的閥58以增加生產(chǎn)井12中的井底壓力，和/或致動(dòng)一個(gè)或多個(gè)井內(nèi)閥58以將地層區(qū)70a與其它地下地層隔離。在海底生產(chǎn)系統(tǒng)8的操作控制的另一實(shí)施例中，可以調(diào)節(jié)海底處理單元14的操作參數(shù)以使由生產(chǎn)井12產(chǎn)出的原產(chǎn)流體的相組成的海底分離最優(yōu)化。
前面概括了多個(gè)實(shí)施方案的特征以使本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本公開(kāi)的方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，可以容易地以本公開(kāi)作為設(shè)計(jì)或改進(jìn)用于實(shí)施相同目的和/或?qū)崿F(xiàn)本文介紹的實(shí)施方案的相同優(yōu)勢(shì)的其它處理和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這些等同構(gòu)造不偏離本公開(kāi)的精神和范圍，并且可以在不偏離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下在此做出各種變型、替代和改變。本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)由隨后的權(quán)利要求書(shū)的語(yǔ)言唯一地確定。權(quán)利要求書(shū)中的術(shù)語(yǔ)“包括”意在指“至少包含”，以使權(quán)利要求中所列元件為開(kāi)放式組。除非特別排除，否則術(shù)語(yǔ)“一(a)”、“一個(gè)(an)”和其它單數(shù)術(shù)語(yǔ)意在包含其復(fù)數(shù)形式?！?br> 權(quán)利要求
1.一種海底生產(chǎn)系統(tǒng)，包括 部署在海底的多個(gè)泵； 部署在海底的數(shù)據(jù)中繼器； 基于處理器的控制器，其位于表面處，表面的所述控制器通過(guò)海底的數(shù)據(jù)中繼器與所述多個(gè)泵可操作地連接以控制所述多個(gè)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，海底的所述多個(gè)泵包括井內(nèi)泵和海底升壓泵。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，表面的所述控制器用于平衡所述多個(gè)泵之間的電力分配。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，表面的所述控制器通過(guò)閉環(huán)控制系統(tǒng)與所述多個(gè)泵可操作地連接。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括部署在海底的處理單元，其中海底的所述處理單元通過(guò)海底數(shù)據(jù)中繼器與所述表面控制器可操作地連接。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，表面的所述控制器用于對(duì)所述多個(gè)泵和所述處理單元之間進(jìn)行負(fù)荷平衡。
6.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 部署在海底的配電中繼器；以及 電源，其位于表面處，表面的所述電源通過(guò)海底的所述配電中繼器與海底的所述多個(gè)泵可操作地連接。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制管纜，所述控制管纜包括電導(dǎo)線(xiàn)和數(shù)據(jù)導(dǎo)線(xiàn)，其中所述數(shù)據(jù)導(dǎo)線(xiàn)可操作地連接表面控制器和海底的所述數(shù)據(jù)中繼器，并且所述電導(dǎo)線(xiàn)將表面的所述電源可操作地連接至海底的所述配電中繼器。
8.—種控制海底生產(chǎn)系統(tǒng)的操作的方法，包括 通過(guò)表面控制器來(lái)控制所述海底生產(chǎn)系統(tǒng)的海底操作；以及 接收來(lái)自所述海底生產(chǎn)系統(tǒng)的位于所述表面控制器處的反饋環(huán)數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述控制包括將來(lái)自所述表面控制器的控制信號(hào)發(fā)送至海底數(shù)據(jù)中繼器，然后發(fā)送至所述海底生產(chǎn)系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述控制包括平衡多個(gè)海底生產(chǎn)裝置之間的電力分配。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述多個(gè)海底生產(chǎn)裝置包括多個(gè)海底泵。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述多個(gè)海底泵包括井內(nèi)泵和海底泵。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述多個(gè)海底生產(chǎn)裝置包括井內(nèi)泵、海底泵和海底處理單元。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述控制包括響應(yīng)于所接收到的所述反饋環(huán)數(shù)據(jù)而操作海底生產(chǎn)裝置。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述控制包括響應(yīng)于接收到來(lái)自海底傳感器的反饋環(huán)數(shù)據(jù)而使海底泵運(yùn)轉(zhuǎn)。
16.—種通過(guò)表面主設(shè)施操作海底生產(chǎn)系統(tǒng)的方法，所述海底生產(chǎn)系統(tǒng)包括多個(gè)海底泵，所述表面主設(shè)施具有表面控制器和電源，所述方法包括 通過(guò)海底分配中繼器在所述表面控制器和所述多個(gè)海底泵之間建立閉環(huán)控制；通過(guò)所述表面控制器來(lái)控制所述多個(gè)海底泵； 將來(lái)自所述表面主設(shè)施的高壓輸入供給到所述海底分配中繼器； 將所述海底分配中繼器處的所述高壓輸入逐漸降低至電壓輸出；以及 將所述電壓輸出供給至所述多個(gè)海底泵。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述多個(gè)泵包括海底泵和井內(nèi)泵。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述控制所述多個(gè)海底泵包括平衡從所述海底分配中繼器到所述多個(gè)海底泵的電力分配。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)所述海底分配中繼器在所述表面控制器和所述多個(gè)海底泵之間建立閉環(huán)控制。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述控制所述多個(gè)海底泵包括平衡從所述海底分配中繼器到所述多個(gè)海底泵的電力分配。
全文摘要
一種控制測(cè)試系統(tǒng)使用海底數(shù)據(jù)中繼器來(lái)建立表面生產(chǎn)系統(tǒng)部件和表面定位的控制器之間的閉環(huán)。控制測(cè)試系統(tǒng)可用于通過(guò)表面定位的控制器對(duì)海底生產(chǎn)系統(tǒng)的全部所需處理部件進(jìn)行操作控制。
文檔編號(hào)E21B43/01GK102947537SQ201180018147
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)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, O·雷克斯滕, J-L·莫納克, D·R·帕特爾 申請(qǐng)人:弗拉姆工程公司