ES3046857T3 - Subsea smart electric control unit - Google Patents

Abstract

Un proceso y un controlador inteligente para controlar una unidad de control eléctrico inteligente submarina. El proceso incluye la recopilación de datos operativos de uno o más dispositivos y uno o más puntos terminales de control, el cálculo y la realización de análisis in situ, y la generación de informes sobre el estado de dichos dispositivos y puntos terminales de control. El controlador inteligente incluye uno o más sensores externos que crean bucles de control locales para la operación, el ajuste y la optimización en tiempo real del dispositivo terminal controlado. Los sensores externos se utilizan con un controlador inteligente para crear uno o más bucles de control. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar

[0003] Antecedentes

[0004] Se han obtenido hasta la fecha avances en la producción y en los procedimientos bajo el mar, utilizando un control hidráulico y, más recientemente, electrohidráulico, y un tubo umbilical a base de sistemas de inyección química. Desafortunadamente, estos sistemas son muy complejos y costosos de emplear, mantener y reparar. Así mismo, existe una latencia o retardo inherente en los actuales sistemas de control lo que ofrece escasa información en un bucle de retroalimentación.

[0005] El documento US 6595487 B2 describe un sistema accionador para accionar una válvula en un entorno bajo el mar que comprende un husillo de válvula que está dispuesto para quedar acoplado a un motor eléctrico. Para suministrar energía al motor, se dispone de al menos una unidad de almacenamiento eléctrico local. El sistema incluye también una unidad de control que comprende unos medios de conmutación para controlar la energía hacia el motor. La unidad de control incluye un procesador inteligente y está dispuesta para recibir las señales procedentes de unos sensores externos que miden una pluralidad de parámetros externos e internos. El accionador, de modo preferente, está alojado en una jaula modular para su fácil sustitución.

[0006] El documento US 2015/104328 A1 describe unos aparatos de bombeo bajo el mar y unos procedimientos asociados. Algunos aparatos incluyen una o más bombas bajo el mar, cada una de las cuales presenta una entrada y una salida, y uno o más motores, configurado para cada uno para accionar al menos una bomba para comunicar un fluido hidráulico desde la entrada hasta la salida, en los que el aparato de bombeo bajo el mar está configurado para situarse en comunicación de fluido con un dispositivo accionado hidráulicamente como prevención de reventones.

[0007] El documento US 2016/138358 A1 describe un sistema bajo el mar que incluye un bastidor que incluye un intensificador, proporcionando el intensificador un soporte estructural al bastidor y capaz de suministrar un fluido de suministro presurizado. El intensificador incluye una cámara de intensificador y una cámara de fluido de suministro separadas por un pistón, siendo la cámara de intensificador capaz de recibir la presión ambiente para proporcionar una presión sobre el fluido de administración a través del pistón. Así mismo, un sistema de regulación regula la cantidad de presión ambiental comunicada a la cámara de intensificador para mantener la presión del fluido de suministro sustancialmente constante cuando el fluido de suministro se agote.

[0008] El documento WO 2015/040476 A2 describe un accionador mecatrónico para el funcionamiento de válvulas bajo el mar, que comprende un conjunto de componentes electrónicos sumergidos en un baño de aceite dieléctrico, un compensador elástico y un respirador asociado, diseñado para igualar la presión hidráulica externa, existente en inmediata proximidad al lecho marino, con uno situado dentro del accionador mismo.

[0009] El documento US 2009/277644 A1 describe un procedimiento para monitorizar un conjunto de árbol de Navidad instalado sobre un pozo de hidrocarburo bajo el mar y que incluye la recepción de una pluralidad de parámetros asociados con el conjunto de árbol de Navidad. Una métrica de salud para el conjunto de árbol de Navidad se determina en base a los parámetros. Una situación problemática con respecto al conjunto de árbol de Navidad se identifica en base a la métrica de salud determinada.

[0010] El documento WO 2013/177202 A1 describe un aparato de módulo de flujo recuperable (RFM) que puede ser un conjunto autónomo configurado para su acoplamiento con un dispositivo submarino, como por ejemplo, un árbol de producción. El aparato RFM puede incluir un bastidor dentro del cual están dispuestos diversos elementos de control y supervisión del flujo. El bastidor puede incorporar un sistema de alineación para facilitar la correspondencia del aparato RFM con el árbol (24).

[0011] Sumario de las formas de realización reivindicadas

[0012] En un aspecto, la presente divulgación se refiere a una unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar según queda definida en la reivindicación 1.

[0013] En otro aspecto, la presente divulgación se refiere a un procedimiento para controlar la unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar según queda definido en la reivindicación 10.

[0014] Las formas de realización divulgadas en la presente memoria se refieren a un procedimiento para monitorizar, analizar y controlar uno o más dispositivos terminales utilizados en la producción bajo el mar por medio de una unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar según queda definida en una cualquiera de las formas de realización descritas en la presente memoria. El procedimiento incluye la recogida de los datos de funcionamiento detectados procedentes de una o más unidades terminales y una pluralidad de terminales de control, el cálculo y ejecución de análisis in situ, y la comunicación y funcionamiento y cualquier otra necesidad de mantenimiento y del estado de una o más unidades terminales y de uno o más puntos terminales de control.

[0015] De acuerdo con formas de realización divulgadas en la presente memoria, los uno o más sensores externos están configurados para crear unos bucles de control local para el funcionamiento, ajuste y optimización en tiempo real de las unidades terminales. De acuerdo con una forma de realización, los sensores externos son utilizados con un controlador inteligente para crear uno o más bucles de control. Los uno o más bucles de control pueden ser un control de encendido y apagado, unos bucles de control de retroalimentación no lineales, un control de procedimiento PID, estrategias de control predictivo, inteligencia artificial, control de lógica difusa, filtros Kalman, control por modo deslizante, programación dinámica, control adaptativo y optimización económica con control dinámico.

[0016] Otros aspectos y ventajas se pondrán de manifiesto a partir de la descripción subsiguiente y las reivindicaciones adjuntas, las cuales definen otras formas de realización de la unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar y del procedimiento.

[0017] Breve descripción de los dibujos

[0018] La Figura 1 es una ilustración de una unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar de acuerdo con formas de realización divulgadas en la presente memoria.

[0019] Las Figuras 2.1 y 2.2. muestran un sistema informático de acuerdo con una o más formas de realización.Descripción detallada

[0020] En una o más formas de realización divulgadas en la presente memoria la invención consiste en un sistema de control totalmente eléctrico de bajo coste con una mayor capacidad y fiabilidad con una sencillez que no puede obtenerse en los controles electrohidráulicos convencionales. La unidad de control eléctrica inteligente puede ser capaz de desempeñar las distintas necesidades de los movimientos rotatorio y lineal, proporcionando un control inteligente de los dispositivos terminales. La integración de dicha unidad de control eléctrica con un sistema de batería inteligente y un cargador, los cuales, cuando funcionan de manera conjunta, posibilita la capacidad, bajo el mar, de pasar a un estado o situación preferente en el caso de que se produzca un fallo o avería.

[0021] Dicha unidad de control eléctrica inteligente puede ser capaz de gestionar diversos procedimientos bajo el mar utilizando un enlace inalámbrico o tubo umbilical. La unidad de control eléctrica inteligente puede también estar equipada con los necesarios procedimientos de alimentación, monitorización, control y redundancia para su funcionamiento bajo el mar durante prolongados periodos de tiempo.

[0022] En un aspecto, formas de realización de la presente memoria se refieren a una unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar. La unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar puede ser sin resorte, con presión compensada de hasta 3,048 metros de profundidad en el mar, accionado eléctricamente con una batería inteligente, y presenta un sistema de control y monitorización que puede no requerir una HPU (unidad de potencia hidráulica). La unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar puede también presentar una o más válvulas de accionamiento (de compuerta, de bola, etc.) con una posición en paso de avería hasta una posición específica (abrir, cerrar, o tal como es). Dichas válvulas de accionamiento pueden permitir que el procedimiento bajo el mar continúe funcionando en el caso de un fallo en las comunicaciones o en la alimentación con respecto a la unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar. En una o más formas de realización, la unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar puede estar conectada a un dosificador y / o una bomba por medio de una o más válvulas accionables y utilizada para el control del flujo. La unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar está también equipada con uno o más sensores que pueden controlar, monitorizar e informar de cualquier necesidad de mantenimiento y de un estado de un dispositivo terminal, como por ejemplo, una o más válvulas accionables. Los uno o más sensores son controlados por una unidad de control que es parte de un alojamiento modular que forma parte de la unidad global de control eléctrica inteligente bajo el mar. La unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar es utilizada para establecer un ciclo de control del procedimiento para un procesamiento bajo el mar, por ejemplo, un controlador del nivel para un separador submarino o un control de sobretensiones para un compresor submarino. La unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar puede ser utilizada para ajustar a distancia un regulador de presión, como por ejemplo, un estrangulador de producción o un regulador de la presión hidráulica. Así mismo, la unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar puede ser capaz de accionar una válvula u otro dispositivo de dosificación, para regular la inyección de un líquido o de un fango sobre el punto de inyección bajo el mar.

[0023] La unidad de control eléctrica inteligente submarina como se ilustra en la Figura 1 puede ser una unidad modular de presión compensada que proporcione un movimiento rotatorio, o lineal, que lleve a cabo su función para una diversidad de dispositivos terminales (101). Dichos dispositivos terminales (101) pueden incluir dispositivos de un cuarto de giro, de 180 grados, y otros dispositivos posicionales como válvulas de bola y tapón, dispositivos multigiro como válvulas de compuerta y aguja, estranguladores de presión y reguladores ajustables, accionadores mecánicos, tales como actuadores de accionamiento por tornillo para cerraduras mecánicas, etc., y dispositivos de rotación continua como la caja de cambios para bomba. Así mismo, más de uno de dichos dispositivos terminales (101) pueden estar situado bajo el mar, o como parte de la unidad de control eléctrica inteligente submarina y pueden ser utilizados simultáneamente para hacer funcionar múltiples procedimientos al mismo tiempo, o de forma sucesiva.

[0024] La configuración de la unidad básica puede ser capaz de una flexibilidad funcional debido a un controlador inteligente (104) el cual, dependiendo de su programación puede accionar los respectivos dispositivos (101) según se requiera. Así mismo, como se describirá más adelante, la unidad de control eléctrica inteligente submarina puede estar equipada con la suficiente energía para mantener las operaciones, el control y la monitorización de múltiples dispositivos terminales (101).

[0026] Los dispositivos terminales (101) presentan unas interfaces mecánicas (102) que conectan la unidad de control eléctrica inteligente y los dispositivos terminales (101). Estas interfaces mecánicas (102) comprenden al menos una interfaz de montaje fija y al menos una interfaz de montaje reubicable. En todo caso, los montajes pueden reaccionar al par rotacional generado por la unidad para poner en funcionamiento el dispositivo terminal (101). Algunas formas de realización de esta interfaz mecánica pueden incluir un tope duro resistente al par (no mostrado) para impedir la sobreextensión de la amplitud de funcionamiento del dispositivo terminal (101) en una situación de contingencia. Esta interfaz mecánica, en algunas formas de realización, puede presentar un indicador visual de posición, de manera que una inspección visual por un ROV, AUV o un controlador, por ejemplo, puedan proporcionar una confirmación independiente de la posición rotacional de la unidad.

[0028] Así mismo, una interfaz de montaje reubicable (102) puede ser un dispositivo de montaje reubicable. Dicho dispositivo de montaje reubicable puede, en algunas formas de realización, posibilitar que la unidad de control eléctrica inteligente submarina sea reposicionada en otro dispositivo terminal, o pueda ser retirada para la sustitución de la unidad de control submarina por un apropiado ROV. En algunas formas de realización, los dispositivos terminales pueden requerir un movimiento lineal antes que movimientos rotatorios. El dispositivo de montaje reubicable de la unidad mecánica (102) puede posibilitar un cambio rápido de un movimiento lineal a un movimiento rotatorio, según se requiera, en base a la unidad terminal (101) que se esté utilizando.

[0030] La unidad de control eléctrica inteligente submarina puede estar contenida dentro de un alojamiento modular (103). El núcleo puede incluir un motor eléctrico (110) y una caja de cambios (111), cuando se requiera, conjuntamente con un controlador inteligente (104). En algunas formas de realización, la caja de cambios puede no ser necesaria. El entero alojamiento modular y la unidad de núcleo pueden ser ocupados completamente por un fluido dieléctrico, y un dispositivo de compensación de la presión hidrostática (no mostrado) iguala la presión hidrostática interna y externa siempre que la unidad esté bajo el mar. Todos los componentes incluidos dentro del sistema pueden estar cualificados para funcionar a presiones hidrostáticas de hasta 3048 metros bajo el mar. La unidad puede también ser acoplada dentro de un alojamiento de 1 atmósfera calibrada para presiones de 3048 metros de profundidad bajo la superficie del mar.

[0032] El controlador inteligente (104) puede poner en funcionamiento el motor eléctrico (110) que controla el par, las RPMs y los giros totales utilizando sensores internos integrados (105) para monitorizar los datos apropiados para un funcionamiento controlado y repetible del dispositivo terminal adjunto. El dispositivo terminal (101) puede también estar equipado con uno o más sensores externos (106) para recopilar datos operativos, analizar la información e inferir el estado del dispositivo terminal que permita, si se requiere, el mantenimiento programado oportuno.

[0034] El controlador inteligente (104) puede también ser utilizado para definir los perfiles de funcionamiento de las válvulas en términos de los límites posicionales y del par. Esto puede incluir advertencias sobre un par de funcionamiento elevado o un alto par de arranque. En otra forma de realización, uno o más sensores externos (106), por ejemplo, corriente abajo de la presión de producción, proporcionan información externa al controlador inteligente para establecer un ciclo de retroalimentación. Este ciclo de retroalimentación externo puede posibilitar el control activo a distancia de los dispositivos terminales (101) como por ejemplo, estranguladores de producción, ajuste a distancia de los reguladores de la presión hidráulica y dispositivos similares.

[0036] El controlador inteligente (104) puede ser un módulo programable que puede ofrecer capacidades tanto de distribución como de ejecución local de programas. Algunos módulos programables pueden ser utilizados con su software incorporado para programar y controlar los motores, así como para facilitar la retroalimentación. El módulo programable puede ser un módulo SIL 3 diseñado a medida, que utilice, por ejemplo, un software del tipo LabVIEW, C+, Python y otros. Por ejemplo, el módulo programable puede ser un controlador Elmo, u otro tipo de controlador según se requiera.

[0038] El controlador inteligente (104) puede ser un sistema informático similar al sistema informático descrito en las Figuras 2.1 y 2.2 y la descripción que se acompañan. Formas de realización pueden ser aplicadas en dicho sistema informático. Cualquier combinación de dispositivos servidor, enrutador, conmutador, integrado, u otros tipos de hardware pueden ser utilizados. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 2.1, el controlador inteligente (104) puede ser el sistema informático (500), el cual puede incluir uno o más procesadores de ordenador (502), un almacenamiento no persistente (504) (por ejemplo, una memoria volátil, por ejemplo, una memoria de acceso aleatorio (RAM), una memoria caché), un almacenamiento persistente (506) (por ejemplo, un disco duro, una unidad de disco óptico, como por ejemplo, una unidad de disco compacto (CD) o una unidad de disco versátil digital (DVD), una memoria flash, etc.), una interfaz de comunicación (512) (por ejemplo, una interfaz infrarroja, una interfaz de red, una interfaz óptica, etc.), y otros numerosos elementos y funcionalidades.

[0039] El (los) procesador(es) de ordenador (502) puede(n) ser un (unos) bucle(s) integrado(s) para procesar instrucciones. Por ejemplo, el (los) procesador(es) de ordenador puede(n) ser uno o más núcleos o micronúcleos de un procesador. El sistema informático (500) puede también incluir uno o más dispositivos de entrada (510), como por ejemplo, una pantalla táctil, un teclado, un ratón, un micrófono, un panel táctil, un lápiz digital o cualquier otro tipo de dispositivo de entrada.

[0041] La interfaz de comunicación (512) puede incluir un bucle integrado para conectar el sistema informático (500) a una red (no mostrada) (por ejemplo, una red de área local (LAN), una red de área de banda ancha (WAN), como por ejemplo Internet, una red móvil, o cualquier otro tipo de red) y / o a otro dispositivo, como por ejemplo otro dispositivo informático.

[0043] Así mismo, el dispositivo informático (500) puede incluir uno o más dispositivos de salida (508), como por ejemplo, una pantalla (por ejemplo, una pantalla de cristal líquido (LCD), una pantalla de plasma, una pantalla táctil, un monitor de tubo de rayos catódicos (CRT), un proyector, u otro dispositivo de representación) una impresora, un almacenamiento externo, o cualquier otro dispositivo de salida. Uno o más de los dispositivos de salida pueden ser los mismos o diferentes del (de los) dispositivo(s) de entrada. El (los) dispositivo(s) de entrada y salida puede(n) estar conectado(s) localmente o a distancia con el (los) procesador(es) informático(s) (502), al almacenamiento no persistente (504) y al almacenamiento persistente (506). Existen muchos tipos diferentes de sistemas informáticos, y el (los) dispositivo(s) de entrada y salida mencionado(s) puede(n) adoptar otras formas.

[0045] Unas instrucciones del software consistentes en un código de programa legible por ordenador para ejecutar formas de realización de la divulgación pueden estar almacenadas, en su totalidad o en parte, de forma temporal o permanente, sobre un medio legible por ordenador no transitorio, como por ejemplo CD, DVD, un dispositivo de almacenamiento, un disco flexible o disquete, una cinta, una memoria flash, una memoria física o cualquier otro medio de almacenamiento legible por ordenador. En concreto, las instrucciones del software pueden corresponderse con el código de programa legible por ordenador que, cuando es ejecutado por un (unos) procesador(es), esté(n) configurado(s) para ejecutar una o más formas de realización de la divulgación.

[0047] El sistema informático (500) de la Figura 2.1 puede estar conectado a, o ser una parte de, una red. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 2.2 la red (520) puede incluir múltiples nodos (por ejemplo, el nodo X (522), el nodo Y (524)). Cada nodo puede corresponder a un sistema informático, como por ejemplo, el sistema informático mostrado en la Figura 2.1 o un grupo de nodos combinados puede corresponder al sistema informático mostrado en la Figura 2.1. A modo de ejemplo, formas de realización de la divulgación pueden ser desarrolladas por otros nodos. En otro ejemplo, formas de realización de la divulgación pueden ser aplicadas sobre un sistema informático distribuido que incorpore múltiples nodos, en los que, cada porción de la divulgación puede estar situada sobre un nodo diferente dentro del sistema informático distribuido. Así mismo, uno o más elementos del sistema informático (500) puede estar situado en un emplazamiento distante y conectado a los demás elementos sobre una red.

[0049] Aunque no se muestra en la Figura 2.2 el nodo puede corresponder a un Blade de un chasis de servidor que esté conectado a otros nodos por medio de una placa de bucle impreso. En otro ejemplo, el nodo puede corresponder a un servidor de un centro de datos. En otro ejemplo, el nodo puede corresponder a un procesador o a un micronúcleo de un procesador con memoria y / o recursos compartidos.

[0051] Los nodos (por ejemplo, el nodo X (522), el nodo Y (524)) de la red (520) pueden estar configurados para proporcionar servicios para un dispositivo de cliente (526). Por ejemplo, los nodos pueden ser parte de un sistema informático en la nube. Los nodos pueden incluir una funcionalidad para recibir solicitudes procedentes del dispositivo de cliente (526) y trasmitir respuestas al dispositivo de cliente (526). El dispositivo de cliente (526) puede ser un sistema informático, como por ejemplo, el sistema informático mostrado en la Figura 2.1. Así mismo, el dispositivo de cliente (526) puede incluir y / o ejecutar toda o una parte de las una o más formas de realización de la divulgación.

[0053] El sistema informático o grupo de sistemas informáticos descrito(s) en las Figuras 2.1 y 2.2 puede(n) incluir la funcionalidad de ejecutar una diversidad de operaciones divulgadas en la presente memoria. Por ejemplo, el (los) sistema(s) informático(s) puede(n) ejecutar la comunicación entre procesos sobre los mismos o diferentes sistemas, como por ejemplo, la unidad de control eléctrica inteligente submarina, los sensores internos y externos, los terminales, las comunicaciones submarinas y de superficie, las baterías y la alimentación eléctrica, etc. Una pluralidad de mecanismos que empleen alguna forma de comunicación activa o pasiva, puede facilitar el intercambio de datos entre procesos sobre el mismo dispositivo. Ejemplos representativos de estas comunicaciones interproceso incluyen, pero no se limitan a, la ejecución de un archivo, de una señal, de un zócalo a punto de conexión de una cola de mensajes, de un pipeline o tubería, de un semáforo, de una memoria compartida, de paso de mensajes, y de un archivo proyectado en la memoria. A continuación se ofrecen diversos detalles pertenecientes a estos ejemplos no limitativos.

[0054] En base al modelo de conexión en red de cliente - servidor, los zócalos pueden servir como interfaces o terminales de canal de comunicación que permitan la transferencia de datos bidireccionales entre procesos sobre el mismo dispositivo. Ante todo, siguiendo el modelo de red cliente - servidor, un proceso de servidor (por ejemplo, un proceso que proporcione datos) puede crear un primer objeto de zócalo. A continuación, el proceso de servidor vincula el primer objeto de zócalo, asociando de esta manera el primer objeto de zócalo con un único nombre y / o dirección. Después de crear y vincular el primer objeto de zócalo, el proceso de servidor entonces espera y escucha las solicitudes de conexión entrantes procedentes de uno o más procesos de cliente (por ejemplo, procesos que buscan datos). En este punto, cuando un proceso de cliente desea obtener datos de un proceso de servidor, el proceso de cliente comienza a crear un segundo objeto de zócalo. El proceso de cliente entonces avanza para generar una solicitud de conexión que incluye al menos un segundo objeto de zócalo y el único nombre y / o dirección asociado con el primer objeto de zócalo. El proceso de cliente transmite entonces la solicitud de conexión al proceso de servidor. Dependiendo de la disponibilidad, el proceso de servidor puede aceptar la solicitud de conexión, establecer un canal de comunicación con el proceso de cliente, o bien el proceso de servidor, atareado en la gestión de otras operaciones, puede situar en cola la solicitud de conexión en un buffer o memoria intermedia hasta que el proceso de servidor esté listo. Una conexión establecida informa al proceso de cliente que las comunicaciones pueden comenzar. En respuesta, el proceso de cliente puede generar una solicitud de datos que especifique los datos que el cliente desea obtener. La solicitud de datos es a continuación transmitida al proceso de servidor. Tras la recepción de la solicitud de datos, el proceso de servidor analiza la solicitud y reúne los datos solicitados. Finalmente, el proceso de servidor genera entonces una respuesta que incluye al menos los datos solicitados y transmite la respuesta al proceso de cliente. Los datos pueden ser transferidos, más habitualmente, como datagramas como un flujo de caracteres (por ejemplo, bytes).

[0055] En lugar de, o además de, compartir datos entre procesos, el sistema informático que ejecuta una o más formas de realización de la divulgación, puede incluir la funcionalidad de recibir datos de un usuario o del equipamiento bajo el mar. Por ejemplo, en una o más formas de realización, un usuario puede remitir datos por medio de una interfaz gráfica de usuario (GUI) sobre el dispositivo terminal. Los datos pueden ser remitidos por medio de la interfaz gráfica de usuario por un usuario que seleccione una o más miniaplicaciones de interfaz gráfica de usuario y que inserte texto u otros datos en las miniaplicaciones de interfaz gráfica de usuario utilizando un panel táctil, un teclado, un ratón o cualquier otro dispositivo de entrada. En respuesta a la selección de un determinado artículo o elemento se puede obtener la información relativa al concreto artículo mediante el almacenamiento persistente o no persistente por parte del procesador. Tras la selección del artículo por el usuario, el contenido de los datos obtenidos relativos al concreto artículo pueden ser ilustrados sobre el dispositivo de usuario en respuesta a la selección de usuario.

[0057] En otro ejemplo, una solicitud de obtención de datos relativos al artículo concreto, pueden ser enviados a un servidor funcionalmente conectado al dispositivo del usuario a través de una red. Por ejemplo, el usuario puede seleccionar un enlace de localizador uniforme de recursos (URL) dentro de un cliente web del dispositivo del usuario, iniciando de esta forma un Protocolo De Transferencia de Hipertexto (HTTP) u otra solicitud de protocolo que sea enviada al anfitrión de red asociado con el URL. En respuesta a la solicitud, el servidor puede extraer datos relacionados con el concreto artículo seleccionado y enviar los datos al dispositivo que inició la solicitud. Una vez que el dispositivo del usuario ha recibido los datos relativos al concreto artículo, el contenido de los datos recibidos relativos al artículo concreto pueden ser mostrados en el dispositivo del usuario en respuesta a la selección del usuario. Además del ejemplo expuesto, los datos recibidos del servidor después de seleccionar el enlace del URL, pueden proporcionar una página web del Lenguaje de Marcado de Hipertexto (HTML) que puede ser transmitido por el cliente web y mostrado sobre el dispositivo de usuario.

[0059] Una vez que se han obtenido los datos, por ejemplo, utilizando las técnicas anteriormente descritas o procedentes del almacenamiento, el sistema informático, al llevar a cabo una o más formas de realización de la divulgación, puede extraer una o más elementos de los datos a partir de los datos obtenidos.

[0061] Los datos extraídos pueden ser utilizados para su ulterior procesamiento por el sistema informático. Por ejemplo, el sistema informático de la Figura 2.1, al tiempo que lleva a cabo una o más formas de realización de la divulgación, puede llevar a cabo una comparación de datos, de bucles de control, o de adquisición de datos.

[0063] El sistema informático de la Figura 2.1 puede realizar y / o quedar conectado a un repositorio de datos. Por ejemplo, un tipo de repositorio de datos es una base de datos. Una base de datos es una colección de informaciones configurada para facilitar la recuperación, modificación, reorganización y supresión de datos. Un Sistema de Gestión de Bases de Datos (DBMS) es una aplicación software que proporciona una interfaz para usuarios para definir, crear, buscar, actualizar o administrar bases de datos.

[0065] El sistema informático de la Figura 2.1 puede incluir una funcionalidad que presente datos en crudo y / o procesados, por ejemplo, resultados de comparaciones y otros procesamientos. Por ejemplo, la presentación de datos puede obtenerse por medio de diversos procedimientos de presentación. En concreto, los datos pueden ser presentados a través de una interfaz de usuario dispuesta por un dispositivo informático. La interfaz de usuario puede incluir una GUI que muestre las informaciones en un dispositivo de pantalla, como por ejemplo, un monitor distante o una pantalla táctil dispuesta sobre un dispositivo informático manual. La GUI puede incluir diversas miniaplicaciones GUI que organicen cuáles sean los datos mostrados así como la forma en que los datos se presentan a un usuario. Así mismo, la GUI puede presentar datos directamente al usuario, por ejemplo, los datos presentados como valores de datos reales, por texto, o convertidos por el dispositivo informático en una representación visual de los datos, como por ejemplo a través de la visualización de un modelo de datos.

[0067] La descripción de funciones expuestas presenta únicamente algunos ejemplos de funciones ejecutadas por el sistema informático de la Figura 2.1 y del dispositivo de nodos y / o cliente de la Figura 2.2. Otras funciones pueden llevarse a cabo utilizando una o más formas de realización de la divulgación.

[0068] Volviendo ahora a la Fig. 1, la alimentación eléctrica y el módulo de control (108) ofrece la interfaz de ordenador necesaria para comunicar con una plataforma anfitrión fuera costa, por ejemplo, utilizando un protocolo de comunicaciones estándar de la industria. La alimentación eléctrica, por medio de la batería inteligente (107a, 107b), el umbilical (112) u otra fuente de energía (113), y las comunicaciones de control (115) pueden ser suministradas ya sea a través de un umbilical (112) o por alguna otra fuente como una boya de mar - superficie. Cualquiera que sea la fuente, la alimentación y las comunicaciones están condicionadas, en la unidad de acondicionamiento de alimentación (114) para ser utilizadas por el controlador inteligente (104) y otros componentes situados dentro del alojamiento modular (113). Dicha unidad de acondicionamiento de energía (114) puede incluir un regulador de tensión, un resistor, un condensador u otro dispositivo de este tipo capaz de regular una alimentación de energía.

[0070] La continuidad de la alimentación queda asegurada mediante el uso de una batería inteligente (107a, 107b) la cual puede estar dimensionada y configurada para satisfacer los estándares de seguridad de la industria para un número total de ciclos. La batería inteligente (107a, 107b) puede estar integrada y ubicada dentro de la unidad de alojamiento modular (103) como batería inteligente (107a) o puede estar ubicada de manera independiente en el módulo de control de alimentación eléctrica (108) como batería inteligente (107b) en el que múltiples unidades del sistema pueden utilizar una batería común. La batería inteligente (107a, 107b) puede ser mantenida con una carga lenta a través de la conexión umbilical (112) y la batería puede eficazmente promediar la carga de energía derivada de la fuente. De este modo, la recarga es gestionada activamente por el propio controlador de la batería inteligente que monitoriza y da cuenta de cualquier necesidad de mantenimiento de la batería inteligente (107a, 107b). La batería inteligente (107a, 107b) puede comercialmente ser clasificada como un dispositivo SIL 2. Así mismo, la batería inteligente (107a, 107b) puede estar dimensionada adecuadamente para proporcionar energía a todos los terminales (101) para devolverlos a la posición deseada en el caso de que se produzca un fallo en la energía de conexión umbilical o de las comunicaciones.

[0072] Por consiguiente, mediante la inclusión de la batería inteligente (107a, 107b) para proporcionar energía, toda pérdida de la alimentación de energía procedente de la conexión umbilical (112) o de las comunicaciones de control (115) hacia el controlador inteligente (104) puede proporcionar una situación de fallo específico al dispositivo terminal (101). Por ejemplo, se puede especificar una posición de fallo de cierre, de manera que en el caso de un fallo de alimentación, la batería inteligente (107a, 107b) y el controlador inteligente (104) puedan cerrar una válvula de la unidad terminal (101) y puedan impedir la sobreinyección de líquidos dentro del punto de consumo bajo el mar. Por consiguiente, esta configuración de la batería inteligente submarina (107a, 107b) y del controlador inteligente (104) no requiere ningún tipo de resorte o de otro mecanismo para su uso en servicios de seguridad.

[0074] Así mismo, el controlador inteligente (104), junto con una batería inteligente (107a, 107b), puede estar configurado para el funcionamiento de dispositivos terminales de seguridad crítica en servicios bajo el mar. El controlador inteligente submarino (104) puede también ser capaz de situar el sistema en un estado de seguridad a prueba de averías en el caso de otros estados de alimentación, comunicación u otros predeterminados programados en el controlador inteligente (104). La energía requerida para desplazar el dispositivo terminal (101) hasta un estado seguro puede ser proporcionada por la batería inteligente (107a, 107b) almacenando la energía de forma electroquímica. De esta manera, no se requieren los dispositivos de almacenamiento de energía mecánicos convencionales como resortes o HPUs.

[0076] El controlador inteligente (104) puede recoger los datos de funcionamiento procedentes de los dispositivos y de los terminales de control (101), calcular y ejecutar in situ análisis, como por ejemplo, la superación de los límites alto -bajo, la desviación de un punto o margen de referencia, la modelación del desgaste, la modelación del deterioro, e informar de toda necesidad de mantenimiento y de un estado de la unidad terminal (101) y de cualquier dispositivo fijado a estos.

[0078] En una o más formas de realización, el controlador inteligente puede estar equipado con unos sensores externos para crear unos ciclos de control locales para el funcionamiento, ajuste y optimización en tiempo real del dispositivo terminal. Los sensores externos pueden ser utilizados con el controlador inteligente para establecer unos ciclos de control apropiados que utilicen un número indeterminado de estrategias de control. Las estrategias de control pueden incluir, pero no están limitadas a, el control de encendido y apagado, los bucles cerrados de control de retroalimentación no lineales, el control de procesos PID, estrategias de control predictivo, inteligencia artificial, el control de lógica difusa, los filtros Kalman, control en modo deslizante, programación dinámica, control adaptativo, optimización económica con control dinámico. Dichos sensores externos pueden ser uno o más sensores entre sensores de la presión, la temperatura, el par, la vectorización, la posición, la tensión y el amperaje.

[0080] Así mismo, la batería inteligente puede separar las cargas funcionales eléctricas de pico y entrada respecto del cable eléctrico de alimentación. Esto puede promediar la transmisión de alimentación mediante sobrecargas funcionales eléctricas de manipulación local. Esto puede reducir el tamaño del cable de alimentación y reducir la necesidad de sobrediseño del cable.

[0082] El controlador inteligente, según se ha divulgado en la presente memoria, puede ser utilizado en una o más formas de realización para dosificar un líquido para su inyección en un pozo submarino.

[0083] En una o más formas de realización, el controlador inteligente, de acuerdo con lo divulgado en la presente memoria, puede conectar con unas bombas de velocidad variable (punto terminal (101)). Por ejemplo, el controlador inteligente puede estar equipado con uno o más depósitos de almacenamiento de líquido de gran volumen que incluyan un recipiente exterior rígido y al menos un recipiente interior flexible de presión equilibrada dispuesto dentro del recipiente exterior. El al menos un recipiente interior contiene al menos un líquido almacenado, por ejemplo, agua, sustancias químicas, suspensiones u otros líquidos que puedan ser convenientes para su inyección en un pozo bajo el mar.

[0084] De acuerdo con algunas formas de realización, el al menos un recipiente interior puede ser capaz de contener una capacidad de hasta 795 m3 volumen. Al menos un recipiente interior puede llenarse con un líquido que incluya al menos uno de los siguientes productos químicos, combustible, hidrocarburos, lodos y lechadas. Según se utiliza en la presente memoria, un “líquido almacenado” o un “ líquido” puede referirse a líquidos distintos de agua de mar o de gases. Por ejemplo, distintos líquidos o gases que pueden estar almacenados en al menos un recipiente interior de la presente divulgación pueden incluir sustancias químicas destinadas a ser utilizadas en la producción bajo el mar, como por ejemplo, metanol, glicol, diésel, petróleo, inhibidores de hidrato antiaglomerados, inhibidores de hidrato de baja dosificación, desperdicios, lodos y muchos otros posibles líquidos o gases. Así mismo, los líquidos que pueden quedar almacenados en el (los) recipiente(s) interior(es) flexible(s) puede(n) incluir los que sean capaces de funcionar a una presión hidrostática en mares profundos (hasta 34,5 MPa) y a temperaturas frías en profundidades marinas (~ 1,1° C), manteniendo al mismo tiempo la flexibilidad del recipiente interior.

[0086] Utilizando el controlador inteligente, el líquido almacenado puede ser añadido o retirado del recipiente interior a través de una abertura controlada, y un volumen correspondiente de agua de mar puede salir o entrar en flujo desde el ánulo entre al menos un recipiente interior y un recipiente exterior. Por ejemplo, el controlador inteligente puede accionar un sistema de dosificación que pueda conectar el recipiente interior que incorpore un líquido almacenado con un punto de consumo bajo el mar. Por ejemplo, un sistema de dosificación puede estar conectado a una abertura controlada que pueda funcionar como entrada o salida, dependiendo de si el líquido está siendo inyectado en o recuperado en el sistema de producción. El controlador inteligente y el sistema de dosificación pueden ser utilizados para controlar el flujo del líquido almacenado dentro o fuera del recipiente interior.

[0088] En algunas formas de realización, la presión de un líquido almacenado se puede elevar (con una bomba de dosificación) por encima de la presión hidrostática del agua de mar circundante para su inyección en un sistema de producción activo. En algunas formas de realización, un sistema de producción puede funcionar por debajo de la presión hidrostática y la presión del entorno marino puede forzar al líquido almacenado desde un depósito de almacenamiento de la presente divulgación y hasta el interior del sistema de producción. El controlador inteligente puede analizar el pozo y ajustar la presión de la bomba de velocidad variable durante la inyección. Así mismo, se puede controlar la tasa de dosificación química o de inyección de líquido. Por ejemplo, en algunas formas de realización, un líquido almacenado puede ser utilizado con moderación en un sistema de producción y dosificado con un bajo caudal con una bomba de dosificación pequeña, al tiempo que otro líquido almacenado, como por ejemplo, metanol, puede ser dosificado en grandes volúmenes y a grandes velocidades dentro del sistema de producción. Los sistemas de tubuladura y bombeo utilizados en conjunción con la inyección del líquido almacenado y el controlador inteligente en un sistema de producción pueden ser dimensionados de acuerdo con los volúmenes y velocidades del líquido dosificado.

[0090] En una o más formas de realización, puede ser necesario rellenar el depósito de almacenamiento submarino mientras todavía esté bajo el mar. En dicha forma de realización, puede disponerse un conducto desde un buque hasta un recipiente interior, en la que el conducto incluya una boca de llenado que conecte el conducto con el depósito de almacenamiento y una válvula de control de la presión situada en la boca de llenado. La unidad terminal del controlador inteligente puede ser una válvula de control de la presión que pueda controlar la presión de salida del conducto hasta un diferencial máximo sobre la presión hidrostática ambiente respecto del entorno submarino circundante. Mediante el control de la presión de salida del conducto hasta un diferencial máximo respecto de la presión hidrostática ambiente, el controlador inteligente puede impedir la sobrepresurización del depósito de mantenimiento durante las operaciones de llenado. Por ejemplo, el controlador inteligente puede controlar la presión de salida del conducto hasta un diferencial de presión inferior a aproximadamente 0,14 MPa, o de menos de 0,07 MPa en algunas formas de realización.

[0092] Aunque la divulgación incluye un número limitado de formas de realización, los expertos en la materia, contando con la presente divulgación, apreciarán que pueden diseñarse otras formas de realización sin apartarse del alcance de la presente divulgación. Por consiguiente, el alcance debe quedar únicamente limitado a las reivindicaciones adjuntas.

Claims (16)

1. REIVINDICACIONES

1. - Una unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar que comprende:

una pluralidad de interfaces mecánicas (102) que comprende al menos una interfaz de montaje fija y al menos una interfaz de montaje reubicable, estando la pluralidad de interfaces mecánicas (102) configurada para conectar una pluralidad de unidades terminales (101);

un alojamiento modular (103) que comprende un controlador inteligente (104) configurado para conectar con y hacer funcionar la pluralidad de unidades terminales (101) por medio de la pluralidad de interfaces mecánicas (102);

uno o más sensores externos (106) configurados para proporcionar información al controlador externo para establecer un bucle de retroalimentación sobre la pluralidad de unidades terminales (101);

una unidad de alimentación y control (108) que incluye un ordenador configurado para comunicar con una plataforma anfitriona fuera costa y una unidad de acondicionamiento de energía (114) destinada a ser utilizada por el controlador inteligente (104) y por cualquier otro componente situado dentro del alojamiento modular (103) para acondicionar la alimentación y la comunicación; y

una batería inteligente (107a, 107b) ya esté integrada y situada dentro de la unidad de alojamiento modular (103) o ya esté situada de forma independiente en el módulo de alimentación y control (108).

2. - La unidad de control eléctrica inteligente de la reivindicación 1, en la que la pluralidad de unidades terminales (101) comprende al menos dos seleccionadas entre el grupo compuesto por bombas, compresores, sistemas de dosificación, válvulas, reguladores, estranguladores y dispositivos de seguridad.

3. - La unidad de control eléctrica inteligente de la reivindicación 1, en la que el alojamiento modular (103) comprende además al menos un elemento entre un motor eléctrico (110), uno o más sensores internos (105) y una caja de cambios (111), en la que el controlador eléctrico inteligente (104) está conectado de forma operativa al motor eléctrico (110) y a la caja de cambios (111).

4. - La unidad de control eléctrica inteligente de la reivindicación 3, en la que los uno o más sensores internos (105) están configurados para analizar e informar de cualquier necesidad de mantenimiento de uno o más elementos entre el controlador inteligente (104), el motor eléctrico (110) y la caja de cambios (111).

5. - La unidad de control eléctrica inteligente de la reivindicación 1, en la que la unidad de alimentación y control (108) comprende uno o más elementos entre la batería inteligente (108b), una conexión umbilical (112) y una unidad de comunicaciones de control (115).

6. - La unidad de control eléctrica inteligente de la reivindicación 5, en la que la energía es suministrada a la unidad de control eléctrica inteligente desde uno o más elementos entre la conexión umbilical (112) y la batería inteligente (107a, 107b).

7. - La unidad de control eléctrica inteligente de la reivindicación 5, en la que la unidad de acondicionamiento de alimentación (114) está configurada para regular una alimentación eléctrica hacia el controlador inteligente (104).

8. - La unidad de control eléctrica inteligente de la reivindicación 1, en la que los uno o más sensores externos (106) están configurados para analizar e informar acerca de cualquier necesidad de mantenimiento de uno o más elementos entre la pluralidad consistente en las interfaces mecánicas (102), el alojamiento modular (103), la unidad de alimentación y control (108) y la pluralidad de unidades terminales (101).

9. - La unidad de control eléctrica inteligente de la reivindicación 8, en la que los uno o más sensores externos (106) están configurados para crear unos bucles de control locales para el funcionamiento, ajuste y optimización en tiempo real de la pluralidad de unidades terminales (101).

10. - Un procedimiento para controlar la unidad de control eléctrica inteligente bajo el mar de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, comprendiendo el procedimiento:

la recogida de datos de funcionamiento a partir de la pluralidad de unidades terminales (101) y de una pluralidad de terminales de control;

el cálculo y ejecución de análisis in situ;

la transmisión de cualquier necesidad de mantenimiento y del estado de una pluralidad de unidades terminales (101) y de la pluralidad de terminales de control;

la comunicación, con el ordenador de la unidad de alimentación y control (108), con una plataforma anfitriona fuera costa;

el acondicionamiento de alimentación y comunicación con la unidad de acondicionamiento de energía (114) destinada a ser utilizada por el controlador inteligente (114) destinada a ser utilizada por el controlador inteligente (104) y cualquier otro componente situado dentro del alojamiento modular (103); y

la provisión de una continuidad de alimentación con la batería inteligente (107a, 107b).

11. - El procedimiento de la reivindicación 10, en el que los análisis in situ son seleccionados entre un grupo compuesto por la superación del límite alto - bajo, la desviación de un punto o margen de referencia, la modelación de desgaste y la modelación de deterioro.

12. - El procedimiento de la reivindicación 10, que comprende además la utilización de uno o más bucles de control que comprenden: el control de encendido y apagado, los bucles de control de retroalimentación lineales o no lineales, el control del proceso PID, las estrategias de control predictivo, la inteligencia artificial, el control de lógica difusa, los filtros Kalman, el control por modo deslizante, la optimización económica con un control dinámico.

13. - El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el alojamiento modular (13) comprende además al menos un elemento entre un motor eléctrico (110), una caja de cambios (111), una batería inteligente (107a), y uno o más sensores internos (105), en el que el controlador inteligente (104) está conectado de forma operativa al motor eléctrico (110) y a la caja de cambios (111).

14. - El procedimiento de la reivindicación 13, en el que la etapa de cálculo comprende la utilización de uno o más sensores internos (105) para analizar e informar acerca de cualquier necesidad de mantenimiento de uno o más elementos entre el controlador inteligente (104), el motor eléctrico (110) y la caja de cambios (111).

15. - El procedimiento de la reivindicación 10, que comprende además del análisis y la comunicación de cualquier necesidad de mantenimiento de una o más entre la pluralidad consistente en las interfaces mecánicas (102), el alojamiento modular (103), la unidad de alimentación y control (108) y la pluralidad unidades terminales (101) que utilizan los uno o más sensores externos (106).

16. - El procedimiento de la reivindicación 15, que comprende además la creación de uno o más bucles de control local para el funcionamiento, ajuste y optimización en tiempo real de los dispositivos terminales controlados utilizando los uno o más sensores externos (105).