Høytrykksforsterkere. Beskrivelse

Transkript

1 1 Høytrykksforsterkere Oppfinnelsens område Beskrivelse Foreliggende oppfinnelse vedrører høytrykksforsterkere. Bakgrunn for oppfinnelsen Høytrykksforsterkere (HPI'er - High Pressure Intensifiers) blir anvendt i undersjøiske brønnstyringssystemer for å redusere kostnaden til navlestrengen fra kontrollsenteret, som kan befinne seg flere hundre kilometer vekk fra brønnhodet. Hydraulisk styrefluid blir tilført til brønnstyringssystemet via navlestrengen ved et trykk som er lavere enn det som kreves av styringssystemet. Det lavere trykket gjør at navlestrengveggene kan være tynnere, noe som reduserer navlestrengens diameter og gjør den lettere i vekt og enklere å utplassere og med det resulterer i store kostnadsreduksjoner. 1 HPI'en befinner seg ved brønnenden av navlestrengen og øker det hydrauliske trykket til et nivå som kreves av det hydrauliske brønnstyringssystemet. Et eksempel på en HPI er beskrevet i GB-A Eksisterende HPI'er produserer et fast utgangstrykk som et multiplum av inngangstrykket, f.eks. 34 bar (000 psi) inn og 690 bar (.000 psi) ut. Dette faste trykket er det mange brønnoperatører som ikke liker, siden er opptatt, spesielt, av muligheten for skade på brønnsikringsventilen (DHSV'en - DownHole Safety Valve) anordnet i fluidutvinningsrøret i brønnen og de store kostnadene knyttet til utskiftning av denne ved en skade. DHSV'en er følsom, spesielt for trykkdifferansen mellom produksjonsrørtrykket og det hydrauliske styretrykket for betjening av ventilen (en stor differanse gjør at ventilen slår hardt når den åpner eller lukker), noe som forsterkes av det faktum at produksjonsrørtrykket har en tendens til å falle gjennom brønnens levetid. Brønnoperatører ville typisk anse dette problemet som løst dersom ventilens hydrauliske styretrykk, typisk oppnådd fra utgangen fra HPI'en, var justerbart, for å tilpasse til endringer i produksjonsrørtrykket. 3 Oppsummering av oppfinnelsen Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et høytrykksforsterkersystem, omfattende: en høytrykksforsterker for å motta hydraulikkfluid fra en inngang og levere fluidet til en utgang ved et høyere trykk enn ved inngangen;

2 2 en høytrykksforsterker for å motta hydraulikkfluid fra en inngang og levere fluidet til en utgang ved et høyere trykk enn ved inngangen; midler for å overvåke trykket i hydraulikkfluid som leveres ved utgangen; og en styreinnretning for å styre tilførselen av hydraulikkfluid til inngangen for å opprettholde trykket i hydraulikkfluid som leveres ved utgangen tilnærmelsesvis ved en forbestemt verdi, der nevnte styreinnretning innbefatter elektroniske midler koblet til nevnte overvåkningsmidler for å sammenlikne trykket i hydraulikkfluid som leveres ved nevnte utgang med en forbestemt verdi, kjennetegnet ved at: nevnte styreinnretning omfatter en elektronisk undervannsmodul; og nevnte elektroniske midler er anordnet i nevnte elektroniske undervannsmodul for et undersjøisk brønnstyringssystem. 1 I en foretrukket utførelsesform omfatter nevnte styreinnretning en ventil gjennom hvilken hydraulikkfluidet blir tilført fra nevnte inngang, idet nevnte elektroniske midler styrer åpningen og lukkingen av nevnte ventil i avhengighet av resultatet av sammenlikningen utført av nevnte elektroniske midler for å opprettholde trykket i hydraulikkfluid som leveres ved nevnte utgang tilnærmelsesvis ved nevnte forbestemte verdi. Høytrykksforsterkersystemet kan innbefatte midler koblet til nevnte elektroniske midler for å overvåke trykket i hydraulikkfluid ved nevnte inngang. Dersom en ventil og elektroniske midler anvendes, kan systemet innbefatte midler koblet til nevnte elektroniske midler for å overvåke trykket i hydraulikkfluid som tilføres av nevnte ventil. 2 Fortrinnsvis er nevnte forbestemte verdi justerbar gjennom nevnte styreinnretning. Kort beskrivelse av tegningene Figur 1 er et skjematisk diagram av en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen. 3 Detaljert beskrivelse av foretrukket utførelsesform Med henvisning til figur 1 mater en hydraulikkfluidinngang 1, som typisk mottar hydraulikkfluidet fra en navlestreng, en retningsventil (DCV) 2 ved inngangen til en HPI 3. Overvåkningsmidler i form av en trykktransduser 4 er typisk anordnet ved inngangen til DCV 2 og overvåkningsmidler i form av en andre trykktransduser er typisk anordnet ved inngangen til HPI 3. Disse transduserene 4 og er ikke avgjørende for at systemet skal fungere, men er innlemmet for å gi sikkerhet for at kompo-

3 3 nentene i systemet fungerer korrekt, med tanke på at utstyret befinner seg på havbunnen og ikke er enkelt tilgjengelig og overvåkning for feildiagnose derfor er viktig for brønnoperatøren. Utgangen fra HPI 3 mater en hydraulisk akkumulator 6 og overvåkningsmidler i form av en tredje trykktransduser 7 er anordnet ved utgangen 8 fra HPI 3, hvilken utgang leverer hydraulikkfluid under høyt trykk for brønnstyringssystemet, som normalt innbefatter en DHSV. Utgangene fra de tre trykktransduserene 4, og 7 blir matet til en elektronisk HPI-styreenhet 9, som hensiktsmessig er anordnet i det eksisterende brønnstyringssystemets elektroniske undervannsmodul (SEM - Subsea Eletronic Module), siden SEM'en allerede kommuniserer elektronisk med kontrollsenteret via navlestrengen for brønnstyring. Utmatingen fra den elektroniske HPI-styreenheten 9 styrer DCV Virkemåten er at hydraulikkfluid blir matet til DCV-inngangen 1, som begynner i åpen posisjon slik at fluid kan strømme til HPI 3, som så pumper fluid til den hydrauliske akkumulatoren 6 mens andre tilførseler til de hydrauliske brønnstyringsanordningene er lukket. Det stigende trykket ved HPI-utgangen 8 overvåkes av trykktransduseren 7, som mater trykkinformasjon til den elektroniske styreenheten 9 i SEM. Dersom trykket ved HPI-utgangen 8 er lavere enn det som kreves av det hydrauliske brønnstyringssystemet, og spesielt DHSV'en, holder utmatingen fra den elektroniske styreenheten 9 DCV 2 åpen. Dersom trykket som avføles av trykktransduseren 7 når en forhåndssatt terskel satt i den elektroniske styreenheten 9, endres dens utmating slik at DCV 2 lukkes. Dersom trykket, avfølt av trykksensoren 7, ved HPI-utgangen 8 faller, som følge av betjeningen av de hydrauliske brønnstyringsanordningene, åpner den elektroniske styreenheten 9 DCV 2 inntil det nødvendige trykket ved utgangen 8 er gjenopprettet til en forbestemt verdi. På denne måten blir trykket ved HPIutgangen 8 opprettholdt automatisk og variert som nødvendig ved å endre den forhåndssatte trykkterskelen lagret i den elektroniske styreenheten 9. Denne trykkterskelen blir typisk endret med meldinger som kommuniseres gjennom den eksisterende kommunikasjonsforbindelsen fra SEM'en til brønnkontrollsenteret, via navlestrengen. Brønnoperatøren kan således justere HPI'ens utgangstrykk fra kontrollsenteret, typisk en styringsplattform på overflaten. DCV'en som anvendes er monostabil ved at den forblir åpen når den er elektrisk aktivisert og lukkes når elektrisitetstilførselen fjernes. 3

4 4 Foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til bruk av én enkelt HPI og dens styreinnretninger ettersom systemer som anvender flere enn én HPI er mulig for å generere et flertall mellomhøye trykk som ønsket. Fordeler med å bruke oppfinnelsen Trykket i den hydrauliske høytrykkstilførselen fra HPI'en kan varieres som nødvendig, et trekk som ikke er tilgjengelig i eksisterende HPI-systemer. Spesielt kan utgangstrykket fra HPI'en bli senket etter hvert som brønnen eldes og produksjonsrørtrykket faller, slik at en opprettholder trykkdifferansen mellom det hydrauliske styretrykket som betjener en DHSV og rørtrykket og med det optimaliserer DHSV'ens levetid.

5 P a t e n t k r a v 1 1. Høytrykksforsterkersystem, omfattende: en høytrykksforsterker (3) for å motta hydraulikkfluid fra en inngang og levere fluidet til en utgang ved et høyere trykk enn ved inngangen; midler (7) for å overvåke trykket i hydraulikkfluid som leveres ved utgangen; og en styreinnretning (9, 2) for å styre tilførselen av hydraulikkfluid til inngangen for å opprettholde trykket i hydraulikkfluid som leveres ved utgangen ved tilnærmelsesvis en forbestemt verdi, der nevnte styreinnretning innbefatter elektroniske midler (9) koblet til nevnte overvåkningsmidler for å sammenlikne trykket i hydraulikkfluid som leveres ved nevnte utgang med en forbestemt verdi, k a r a k t e r i s e r t v e d at: nevnte styreinnretning omfatter en elektronisk undervannsmodul (); og nevnte elektroniske midler er anordnet i nevnte elektroniske undervannsmodul () for et undersjøisk brønnstyringssystem. 2. System ifølge krav 1, hvor nevnte styreinnretning omfatter en ventil (2) gjennom hvilken hydraulikkfluidet blir forsynt fra nevnte inngang, idet nevnte elektroniske midler (9) styrer åpningen og lukkingen av nevnte ventil i avhengighet av resultatet av sammenlikningen utført av nevnte elektroniske midler for å opprettholde trykket i hydraulikkfluid som leveres ved nevnte utgang tilnærmelsesvis ved nevnte forbestemte verdi System ifølge krav 1 eller 2, innbefattende midler (4) koblet til nevnte elektro- niske midler (9) for å overvåke trykket i hydraulikkfluid ved nevnte inngang. 4. System ifølge krav 2 eller krav 3, avhengig av krav 2, innbefattende midler () koblet til nevnte elektroniske midler (9) for å overvåke trykket i hydraulikkfluid som tilføres av nevnte ventil.. System ifølge ethvert av de foregående krav, hvor nevnte forbestemte verdi er justerbar via nevnte styreinnretning (9, 2).

6 6