BRPI0901738A2

BRPI0901738A2 - módulo eletrÈnico submarino

Info

Publication number: BRPI0901738A2
Application number: BRPI0901738-0A
Authority: BR
Inventors: Julian Davis
Original assignee: Vetco Gray Controls Ltd
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2010-04-13
Also published as: AU2009202230B2; AU2009202230A1; US8493741B2; BRPI0901738A8; GB2460680B; GB0810267D0; GB2460680A; US20090303687A1; EP2131639A2; EP2131639B1; EP2131639A3

Abstract

MóDULO ELETRÈNICO SUBMARINO. Um Módulo Eletrónico Submarino para uma instalação de poços, que compreende: um alojamento; pelo menos duas placas de circuito impresso tendo circuito de controle nelas fornecidas; e um componente de comunicação para permitir a comunicação entre as placas de circuito impresso de controle; em que o módulo ainda compreende uma placa de manuseio da comunicação operativamente conectado às placas de circuito impresso, o componente de comunicação sendo montado na placa de manuseio da comunicação.

Description

MÓDULO ELETRÔNICO SUBMARINO

Esta invenção relaciona-se a Módulos EletrônicosSubmarinos (SEMs) para instalação de poços. Apesar do nome,esses módulos são empregados em instalações de poços tantosubmarinos e em ambientes de água doce.

O controle de poços de extração de fluidossubaquáticos, por exemplo, poços de produção dehidrocarbonetos submarinos, é gerenciado por um MóduloEletrônico Submarino (SEM) que é tipicamente acondicionadoem um Módulo de Controle Submarino (SCM) . Este, por suavez, é convencionalmente montado em uma árvore de natalsubmarina no mar, acima do poço de extração de fluido. OsSEMs existentes contêm um número de placas de fiaçãoimpressas que efetuam funções dedicadas, como a operaçãodas Válvulas de Controle Direcional (DCVs) hidráulicas. 0corpo do SEM é tipicamente um cilindro metálico de seçãotransversal circular projetado para lidar com a pressãosubstancial do ambiente. Ele acomoda placas eletrônicas decircuito impresso de controle de poços, localizadas emconectores montado em uma placa-mãe, que facilita asconexões a conectores de entrada e de saída na extremidadedo módulo bem como a alimentação das fontes de alimentaçãode uma unidade de fonte de alimentação que é tipicamentemontada na outra extremidade do módulo. SEMs modernosutilizam a comunicação por Internet entre as placas, o querequer comutadores de Ethernet a serem montados em cadaplaca de circuito tomando valiosa área de placa. Como asplacas são retangulares, como a disposição mais eficaz decusto, tipicamente o espaço entre o topo das placas e o SEMcilíndrico é desperdiçado. Ademais, há pouco espaço deixadopara quaisquer componentes adicionais que poderão sernecessários, por exemplo, circuitos de controle. Alemdisso, os sistemas conhecidos sofrem da linha cruzada entreos componentes da comunicação Ethernet e a entrada/saida eas alimentações de energia devido ao provimento de conexõeselétricas de comunicação na placa-mãe.

É a finalidade da presente invenção superar osproblemas acima associados aos módulos eletrônicosconvencionais. Esta finalidade é alcançada ao localizar oscomponentes de comunicação, como a eletrônica de comutaçãoEthernet (conhecida como lâminas), não nas placas decircuito impresso utilizadas para os circuitos de controlede poços, mas em placas de fiação impressas adicionaismontadas acima das placas de circuito impresso de controle,e fazendo interface com elas através de conectores. Elasutilizam o espaço entre o topo de cada placa de controle eo corpo do SEM, facilita a comunicação entre as placas,reduz a complexidade da placa-mãe e reduz substancialmentea linha cruzada entre a comunicação por Ethernet e aentrada/saída e as alimentações de energia, pois a "fiação"de comunicação é removida da placa-mãe.

De acordo com um primeiro aspecto da presente invençãoé fornecido um Módulo Eletrônico Submarino para umainstalação de poços conforme explicitado nas reivindicaçõesacompanhantes.

A invenção será descrita agora, por meio de exemplo,com referência aos desenhos acompanhantes, em que:

A Figura la mostra esquematicamente uma visão em seçãotransversal de um SEM de acordo com a presente invenção.

A Figura lb mostra o SEM da Figura la ao longo dalinha A-A. E

A Figura 1B mostra o SEM da Figura la ao longo dalinha B-B.

As Figuras la a lc mostram várias visões de um SEM deacordo com a presente invenção.

O SEM gem um corpo geralmente cilíndrico 1, queacomoda em uma extremidade do mesmo fontes de alimentaçãoeletrônica 2. Outrossim contido dentro do alojamento 1 háuma placa-mãe 4 com uma pluralidade de placas de circuitoimpresso empilhadas em paralelo (PCBs) 3 nela montada. Aplaca-mãe 4 conecta fontes elétricos das fontes dealimentação 2 e entradas e saídas de sinais de e para osconectores de interface externa SEM 5 para as PCBs 3. Onúmero de PCBs 3 acomodados na SEM é variável e depende dacomplexidade da instalação do poço. O exemplo mostrado naFigura 1 mostra uma configuração de três conjuntos ou baiasposicionadas ao longo do eixo principal do SEM, cada baiatendo seis PCBs 3, perfazendo um total de dezoito. Os PCBs3 são suportados por uma estrutura metálica maquinada 7,com as PCDBs montadas entre "escadas" da estrutura 7 (nãomostradas). A estrutura 7 também serve para fornecerconexões térmicas para as PCBs 3 e 8.

Uma PCB de manuseio da comunicação 8 é fornecida emcada baia, disposta para situar-se em um plano ortogonalàqueles das PCBs 3 e próximo das extremidades superioresdas mesmas, tal que cada placa 8 se estende sobre uma áreaaproximadamente correspondente, e sobreposta, à largura e àprofundidade da respectiva pilha de PCBs 3. Em outraspalavras, as extremidades superiores de cada PCB 3 sãoaproximadamente eqüidistantes de uma placa 8 respectiva. Asplacas 8 são conectadas às PCBs 3 através de conectores 10encaixados nas extremidades superiores de cada uma das PCBs3, e conectores respectivos 11 montados nas PCBs demanuseio da comunicação 8 para comunicação com osrespectivos conectores 10. Esta disposição fornece umainterface entre as PCBs 3 e as PCBs de manuseio dacomunicação 8.

Na disposição mostrada, placas de manuseio dacomunicação 8 separadas são utilizadas para cada banco deseis placas 3, isto é, uma placa de manuseio 8 é fornecidapor baia, que facilita a montagem e o reparo. As conexõeselétricas entre as placas 8 são obtidas por enlaces 12, quena versão mostrada compreendem enlaces flexíveis ou semi-rígidos impressos.

Dispositivos de alta potência 6, que exigemsubstancial remoção do calor, são montados diretamentesobre as placas de manuseio da comunicação 8.

A comunicação entre as PCBs 3 é obtida ao dotar asplacas de manuseio da comunicação 8 com dispositivos decomunicação entre placas, como as lâminas de comutação

Ethernet (ESBs) 9. Na versão mostrada, comutadores de oitoportas são fornecidos para cada ESB 9 para permitir aconexão ponto-a-ponto para cada uma das seis PCBshospedadas por baia e permitir que cada baia seja conectadaa sua baia adjacente, isto é, seis portas designadas comoconexões de placas hospedadas, e duas portas designadascomo conexões baia a baia.

Contrário às disposições da tecnologia anteriorconvencional, com a disposição inventiva presente oscomponentes de comunicação são removidos das PCBs 3 emontados, em vez disso, nas placas de manuseio dacomunicação 8. Isto produz várias vantagens sobre asdisposições da tecnologia anterior. Por exemplo:

i) Maior espaço é criado nas PCBs 3 para funções decontrole;

ii) O espaço entre o topo das PCBs 3 e o corpocilíndrico 1 da SEM é utilizado eficazmente. Isto permite aminimização do volume do SEM, que é importante para osoperadores de poços;

iii) Sinais de comunicação, geralmente a altasvelocidades de comutação, são separados fisicamente tantodos sinais de entrada/saída como das fontes de alimentação,pois não são mais incluídos na placa-mãe, contrário àsdisposição convencionais. Isto reduz a complexidade daplaca-mãe e reduz substancialmente as ligações cruzadasentre os sistemas de comunicação e de controle; e

iv) As localizações das ESBs 9 permitem que o calorseja exportado diretamente das ESBs plugáveis para oalojamento do SEM 1 através das tampas protetoras do chassido SEM (não mostradas).

Claims

1. Módulo eletrônico submarino (SEM) para a instalaçãode poços caracterizado pelo fato de compreender:um alojamento;pelo menos duas placas de circuito impresso tendocircuito de controle nelas fornecidas; eum componente de comunicação para permitir acomunicação entre as placas de circuito impresso decontrole;em que o módulo ainda compreende uma placa de manuseioda informação operativamente conectada às placas decircuito impresso, o componente de comunicação sendomontado na placa de manuseio da comunicação.

2. Módulo eletrônico submarino, de acordo com aReivindicação 1, caracterizado pelo fato de as pelo menosduas placas de circuito impresso formarem uma pilha deplacas de circuito impresso dispostas' substancialmenteparalelas localizadas em uma baia do SEM.

3. Módulo eletrônico submarino, de acordo com aReivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreenderpelo menos uma pilha adicional de placas de circuitoimpresso dispostas substancialmente paralelas localizadasem uma baia adicional respectiva, recuada ao longo do eixoprincipal do SEM da primeira baia.

4. Módulo eletrônico submarino, de acordo com aReivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreender umaplaca de manuseio da comunicação adicional operativamenteconectada a cada pilha adicional respectiva.

5. Módulo eletrônico submarino, de acordo com aReivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de ocomponente de comunicação compreende meios para comunicartanto entre circuitos impressos em uma pilha quanto entrepilhas nas baias respectivas.

6. Módulo eletrônico submarino, de acordo com qualqueruma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelofato de o alojamento ter uma seção transversalsubstancialmente circular, e a placa de manuseio dacomunicação estar posicionada dentro do alojamento de modoque o componente de comunicação esteja localizado próximodo alojamento.

7. Módulo eletrônico submarino, de acordo com qualqueruma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizadopelo fato de a ou cada placa de manuseio da comunicaçãoestar disposta para se situar em um plano substancialmenteortogonal às placas de circuito impresso.

8. Módulo eletrônico submarino, de acordo com qualqueruma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizadopelo fato de o componente de comunicação compreender umalâmina de comutador Ethernet.

9. Módulo eletrônico submarino, de acordo com qualqueruma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8,caracterizado pelo fato de ainda compreender um dispositivode alta potência montado na placa de manuseio dacomunicação.