Включение морского дна: вставьте в него гнездо

(Изображение: ABB)

ABB Subsea: подводная электросеть может помочь операторам более внимательно следить за состоянием их подводного оборудования. (Фото: ABB)

Subsea Lab: ABB проверяет электроприборы на разрушение в своей подводной лаборатории в Осло. (Фото: ABB)

Previous Next

На морском дне идет энергетическая революция.

В усилиях по наращиванию добычи нефти и газа на подводных платах, а также досягаемости месторождений с берега, в более глубоких и даже арктических водах продолжается подводная энергетическая революция. Несколько транснациональных корпораций разрабатывают системы для обеспечения электроэнергией через морское дно - думают подводные силовые разъемы.

Предоставление доступа к подводной силе таким образом поможет нефтегазовым компаниям переместить технологическое оборудование на морское дно, вместо того, чтобы размещать его на платформах. На морском дне оборудование, включая насосы и компрессоры, будет более эффективным и эффективным при повышении темпов производства. Снижение зависимости от платформ также поможет сократить отставание нефтяных компаний, снизить риск загрязнения и выбросы CO2. Всеэлектрические системы также обеспечивают более гибкий контроль и расширенный мониторинг состояния подводного оборудования.

Но эта новая инфраструктура могла бы поддерживать больше, чем насосы, компрессоры и приводы. Он также может использоваться для поддержки растущего парка беспилотных подводных транспортных средств, а также для поддержки других отраслей промышленности - от океанической науки до глубокой добычи.

«После того, как у вас есть питание, вы можете использовать ROV (автомобили с дистанционным управлением), нагрев в трубопроводах (для предотвращения блокировок) и ряд других приложений, которые подходят», - говорит Ян Бугге, вице-президент по подводной технологии на АББ и директор проекта проекта подводного энергетического совместного предприятия (JIP), который фирма имеет в компании Statoil. «Были дискуссии о связях с оффшорным ветром, глубокой добычей, аквакультурой ... Все, что имеет право передавать (например, ветряные электростанции) и потребляет энергию, может использовать эту инфраструктуру для импорта и экспорта электроэнергии. Мы просто касаемся поверхности.

Концепт
В настоящее время подводные нефтегазовые системы являются электрогидравлическими. Каждый потребитель энергии питается энергией и коммуникациями через отдельные пуповины от привода с переменной скоростью (VSD). Такая система имеет ограниченную гибкость, если оператор хочет добавить новую скважину или подводный насос.

Однако концепция подводной энергетической сети будет включать в себя единую линию электропередач для морского дна (до глубины до 3000 м в настоящее время), потенциально от берегового источника энергии до 600 км и без морской платформы. Затем подводные установленные распределительные устройства и преобразователи частоты будут контролировать и распределять мощность для ряда пользователей, от насосов и компрессоров до систем отопления и ROV или автономных подводных транспортных средств (AUV).

Концепция из Норвегии вытесняется, в основном, Норвегией Statoil, а также другими крупными нефтяными компаниями через JIP. «Прямые выгоды (подводной электрификации) уменьшают печать верхней поверхности и стоимость, благодаря удалению гидравлической системы, имеют меньшие, менее сложные пупочные, более мелкие и более легкие подводные модули, улучшают здоровье, безопасность и окружающую среду и упрощают тестирование путем удаления оборудования под давлением », - говорит Видар Стрэнд, старший менеджер по продажам, центр технологий и решений для нефти и газа в BHGE. Стрэнд, выступая на конференции в Долине в Осло в марте, цитирует 10-20 процентов типичных затрат на экономию жизненного цикла, от всего электрического, с 25 процентами в некоторых случаях.

Кто что делает?
Подвод подводной силовой электроники - задача не из легких. Тем не менее, компании, в том числе ABB, Siemens и Baker Hughes, компания GE (BHGE), работают над решениями путем либо маринизации уже проверенных компонентов (VSD, распределительных устройств, трансформаторов и т. Д.) В контейнерах с одной атмосферой, либо создания и квалификации новых компонентов , который может работать в масляной среде под давлением.

BHGE имеет квалифицированную систему с одной атмосферой, которая была предназначена для передачи мощности в 120 км от берега до месторождения «Ормен Ланге» в Shell, где она обеспечивала бы подводное сжатие (проект был отложен).

ABB работает над системой, способной работать до 100 МВт мощности до 600 км и глубиной до 3000 м. Он построил и испытал мокрый подводный VSD и готовится ко второму тесту на мелкой воде вместе с переключателем в этом году. Полная система должна быть завершена в середине 2019 года. АББ помещает компоненты в маслонаполненные контейнеры и использует естественную конвекцию для охлаждения.

Siemens, планировал полный системный тест в 2017 году. Siemens в основном вкладывает свои компоненты в контейнеры с маслом. Siemens Subsea работает над подводной сетью JIP со Statoil, наряду с Chevron, ExxonMobil, Petrobras, а с прошлого года ENI.

Siemens также выступает за систему распределения напряжения низкого напряжения под названием DigiGrid, которая включает в себя волоконно-оптическую связь.

Все-электрический
В тандеме с развитием подводной электросети идет движение по всему электрическому оборудованию. Всеэлектрические приводы используются в течение 15 лет и являются основной формой приведения в действие клапана на проекте подводного сжатия Statoil Åsgard - первой в отрасли для подводной обработки, запущенной в 2015 году на шельфе Норвегии.

Около 8,5 миллионов часов опыта было создано с электроприводами, так как первые были установлены на Statfjord в 2001/2 году, имея доступность 99,3 процента, Эльдар Лунданес, глобальный системный менеджер, TechnipFMC, сообщил Subsea Valley.

В 2016 году Total установила первое полностью полностью электрическое подводное дерево Xmas (набор клапанов на устье скважины), в Северном море, на шельфе Нидерландов. Одним из камнем преткновения для этого достижения было наличие электрического скважинного предохранительного клапана (eDHSV), который был достигнут, но в настоящее время он доказан только в версии 5in, которая ограничивает применение.

Все-электрические системы также прокладывают путь для беспилотных летательных аппаратов. «Используя all-electric, у вас есть еще много вариантов. У вас могут быть дроны все время, вы можете подключиться к власти и общаться с ними », - говорит Хельдж Сверр, развитие бизнеса в норвежской подводной индуктивной соединительной фирме Blue Logic. «У вас может быть круглосуточное наблюдение, стоимость может быть снижена, это будет более безопасно, с меньшим размером, без судов, более низким уровнем выбросов CO2 ...» Это может иметь особую пользу в таких чувствительных областях, как Лофотенские острова или Арктика.

Действительно, производители и операторы подводных транспортных средств в течение ряда лет разрабатывают электрические ROV, AUV и гибриды, с тем чтобы обеспечить возможность использования подводных резидентных транспортных средств, которые могут подключаться к этим подводным силовым разъемам для извлечения данных, выполнения операций и зарядки их батарей.

Достижения, сделанные в индуктивных соединителях для двухсторонней передачи мощности и передачи данных компаниями Blue Logic, а также с помощью оптической связи через воду, такими как Sonardyne, помогают обеспечить подводное позиционирование и стыковку, зарядку, контроль и водную связь для этих транспортные средства.

Конструкция системы подводной подстанции ABB имеет гнездо ROV. Благодаря масштабам эти системы могут даже помочь уравновесить спрос на энергию, как это делается в городах, где автомобильные аккумуляторы тянутся с пиковым спросом, когда автомобили не используются, предлагает Bugge, рассматривая их как мобильные банки энергии.

Там, где нет достаточного количества энергии, подводные батареи могут заряжаться, а затем использоваться по мере необходимости, предлагает Strand. Стандартизация интерфейсов, не в последнюю очередь для стыковки, для питания и связи, рассматривается многими как важная для реализации этого видения.

Более заметной проблемой является отраслевое соглашение о отказоустойчивом механизме критически важных систем безопасности. В настоящее время используются сейфы с аварийной остановкой, но в полностью электрической системе вы переходите к отказоустойчивым системам с батарейным питанием. «Это одна из самых интересных дискуссий, которые мы проводим в отрасли - весна или батарея?» - говорит Странд. Преимущество электрического отказобезопасности заключается в том, что вы можете протестировать его, не закрывая производство. «С весной нелегко просто отпустить его немного. С электрическим отказоустойчивым, вы можете иметь полный контроль крутящего момента и скорости », - говорит Стрэнд.

Однако нынешние отраслевые требования в соответствии с API 170 («библейская елка», - говорит Лунданес, - очень написаны для электрогидравлических систем. «Существует бюрократия для преодоления. Но мы его преодолеем ».

Спад в нефтегазовой отрасли помог. Есть более открытые умы и принятие новых технологий », - говорит Лунданес. «Даже если API не движется быстро, спецификации операторов открываются, чтобы использовать новые технологии, такие как все электрические. Lundanes ссылается на снижение затрат на 25-50 процентов за счет исключения некоторых из стальных или термопластичных трубок в пуповине и даже больше, если пуповину можно полностью устранить, также перемещая химическое хранилище и подводящий подводный подвод, и даже имея местную электроэнергию для удовлетворения потребностей в энергии ( ENI работает с волновым энергетическим буем на такой концепции) и использует беспроводную связь.

Данные
Также есть еще одна полезность для перехода на все электрические: более высокие возможности контроля процесса и мониторинга состояния, а также возможность использования больших данных. «Электрические системы по своей сути более приспособлены, чем гидравлические системы, поэтому у вас есть лучшее знание и предсказуемость и доступность, и вы можете еще больше снизить стоимость системы», - говорит Лунданес.

Например, электрическое срабатывание «улучшает управление процессом и позиционирование приведения в действие», - говорит Стрэнд. «По сравнению с электрогидравлическими системами существует огромная разница в количестве данных, которые мы можем использовать». Например, данные напряжения, тока и батареи могут быть измерены, чтобы знать, будет ли он приводить в действие исполнительный механизм, когда это необходимо. «Вы знаете больше о положении клапана, вы можете измерить скорость привода и иметь профиль крутящего момента», из которого вы можете вывести износ. Вибрационные данные могут даже помочь сделать вывод о том, что течет через клапан, добавляет он.

Электрические DHSV (которые могут быть установлены быстрее, чем их гидравлические коллеги, говорит Strand) также могут поддерживать полностью электрические доработки внутри скважин, что тогда означало бы более интеллектуальные доработки, что опять-таки означает, что имеется больше информации о более широком контроле над скважинами. Действительно, BHGE работает на DHSV с батарейным питанием, который, как ожидается, будет готов к 2020 году.

Сочетание электрификации с сетью Ethernet и волоконно-оптической связью позволяет использовать эти данные в режиме реального времени, чтобы аналитика данных могла применяться для оптимизации производства, мониторинга состояния и прогнозирующего обслуживания.

Форма коммуникационной и вычислительной архитектуры - то есть централизованная или децентрализованная (с использованием краевых вычислений) - все еще является дебатом. Но суть в том, что есть больше информации и больше контроля, и к этой инфраструктуре можно добавить подводную подводную воду через водные коммуникации, чтобы транспортные средства могли разговаривать с инфраструктурой и друг с другом, без физического подключения.

Все это обеспечивает более гибкую систему. «Переход на полностью электрический - это как начинать с чистого листа бумаги, - говорит Стрэнд. «Сегодня в границах этих систем были разработаны электрические решения, разработанные для электрогидравлических решений. С полностью электрическим мы можем пойти дальше этого ».

Индустрия была здесь раньше, в 1990-х годах, когда впервые были рассмотрены электрические решения. «Теперь рынок готов и приложения готовы, - говорит Бугге. Надежность этого оборудования будет ключевой, но это произойдет. «Это первые дни, но я думаю, что эта энергетическая революция на морском дне придет, и это будет не просто для нефти и газа».

(Как было опубликовано в май 2018 г. Репортером морских технологий )