[发明专利]在油气井设备中供应电功率

说明书

技术领域

本发明涉及在水下油气井设备(hydrocarbon well installation)中供应电功率。

背景技术

在离岸石油生产控制系统中，许多控制装备安装在海底。该海底装备，其主要打开和关闭控制和允许来自井的流体的流动的海底阀，必须高度可靠并且在海面下的严酷环境中操作并且要求在长达25年的寿命中令人满意地操作。用于安装在海底的该装备的电功率通过电功率单元提供，该电功率单元安装在上面，例如在钻探平台、浮动平台或者岸上。

电功率经由集束管缆(umbilical cable)运送到海底装备，集束管缆还包括通信线路(其运送控制和仪器信号)和液压管线，其运送液压流体用于电促动的液压流体控制阀。集束管缆可为若干千米长，很重并且昂贵。集束管缆的设计因此是重要的并且应当尽可能地节省成本。在日后要求对海底装备进行修改时，所采用的构型可能限制额外电功率的可利用性。

所谓的“已开发区域(brown-field)”开发可与最初的集束管缆和安装地点基础设施所设计用于的相比要求更多的电功率和探测及测量。在日后提供少量的额外电功率而不需要修改集束管缆的方法是非常期望的。该情况的实例是：当在海底设备处要求额外传感器时，这要求电功率；或者当需要功率以操作额外声学通信系统(例如基于水听器)时。

发明内容

根据本发明从一方面，提供在水下油气井设备中提供电功率的方法，水下油气井设备具有用于输送烃流体的管线，方法包括将至少一个主体在管线的外部附接到管线上，主体携带至少一个热电生成装置，以便装置处于温度梯度中，温度梯度由于在烃流体与围绕管线的水之间的温度差而产生，所述主体包括夹具主体，其为夹紧到所述管线的外部的夹具配置的一部分。

根据本发明从另一方面，提供用于在水下油气井设备中提供电功率的配置，水下油气井设备具有用于输送烃流体的管线，器械包括至少一个主体，其在管线的外部附接到管线上，主体携带至少一个热电生成装置，以便在使用中装置处于温度梯度中，其由于在烃流体与围绕管线的水之间的温度差而产生，其中，所述主体包括夹具主体，其为夹紧到所述管线的外部的夹具配置的一部分。

典型地，所述夹具主体是C形。在该情形中，方法可包括将又一个这种C形夹具主体作为夹具配置的一部分、在管线的外部并且对立于第一主体附接到管线，又一个主体携带至少一个热电生成装置。这种C形主体的每一个可在各端具有凸缘，主体通过将各凸缘紧固到对立主体的凸缘而夹紧到管线。

优选地，该热电生成装置或者各热电生成装置容纳在各自主体中。

本发明的实施例是将具有模块的形式的热电电功率生成装置集成进夹具配置，其围绕运输从离岸油井出现的热烃流体的管线施加并且其适合用于在海底的严酷环境中操作。在这种构型中，存在在热流体的温度与围绕管线的海水的温度之间的总体温度差，并且这足以提供横跨热电模块的温度梯度以使足够的功率能够生成以操作例如小的传感器。

本实施例利用基于固态半导体的热电电功率生成模块当经受横跨它们的温度梯度时的已证实的特性，来生成足够的电功率以操作小的传感器和/或其它小的仪器。虽然功率输出和生成效率非常低，但是倘若温度梯度可用，则能够得到有用的功率。

附图说明

图1是根据本发明的实施例通过管线的横截面，管线具有附接到它的热电功率生成装置；并且

图2是通过图1中所示的管线的纵向截面。

具体实施方式

本发明的实施例利用在从离岸油井出现在海底管线中的热烃流体(其典型地为大约70℃)与管线壁外侧海底温度(其典型地为大约5℃)之间的温度差。计算示出当利用当前可得的以夹具配置围绕管线安装的热电模块时，该温度梯度能够足以生成多于3瓦特的直流电功率。

参考附图，热电生成通过将足够的基于固态半导体的热电模块集成为夹具配置而提供，夹具配置包括两个大致半圆、C形主体1，各形成半夹具，其围绕运送热烃流体的流体流动管线2组装并且夹紧。各C形主体1在各端携带凸缘3，每一个凸缘3通过适当紧固器件6紧固到另一主体1的对立凸缘3。主体1的壳体的内表面4当安装时与运送热烃流体的管线2的外部表面接触，而主体1的壳体的外表面5与相对冷的海水接触。热电模块7容纳在主体1内，存在横跨热电模块的温度梯度。