ПОДВОДНАЯ СКВАЖИННАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
UNDERWATER WELL HYDRAULIC SYSTEM

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к подводным гидравлическим системам и, конкретнее, к подводным скважинным гидравлическим системам, которые работают под водой в водном объекте.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Установка насоса или насосов в струйное течение, связанное с эксплуатационной углеводородной скважиной, может увеличить абсолютный объем запасов, полученных из скважины, и может увеличить темп отбора таких запасов. Насосы могут уменьшать противодавление, преодолевая которое скважина должна давать приток, «выталкивая» среду с которой работают. Противодавление является, по существу, сопротивлением притоку, и обычно представляется, как гидростатическое давление (под действием силы тяжести), трение в сборном подводном трубопроводе или райзере, физическое препятствие, и т.д.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1A схематично показан пример подводной скважинной гидравлической системы, сконструированной согласно концепциям, описанным в данном документе.
На фиг. 1В показана блок-схема являющегося примером привода с регулируемой скоростью.
На фиг. 1C схематично показана технологическая система распределения химреагентов и система управления давлением подводной скважинной гидравлической системы фиг. 1A.
На фиг. 1D схематично показана с увеличением гидравлическая часть подводной скважинной гидравлической системы фиг. 1A.
На фиг. 2A показано продольное сечение являющейся примером интегрированной электрической машины и гидравлической части, которые можно применять в гидравлической системе фиг. 1.
На фиг. 2B показано продольное сечение части впуска текучей среды и магнитной муфты между ротором электрической машины и ротором гидравлической части в являющейся примером гидравлической системе фиг. 2A.
На фиг. 2C показано продольное сечение части выпуска текучей среды и отстойника примера гидравлической части фиг. 2A.
На фиг. 3A схематично показана с увеличением система подачи защитной текучей среды подводной скважинной гидравлической системы фиг. 1A.
На фиг. 3B схематично показана с увеличением система подачи защитной текучей среды фиг. 3A, иллюстрирующая пример режима работы.
На фиг. 3C схематично показана с увеличением система подачи защитной текучей среды фиг. 3A, иллюстрирующая пример режима работы.
На фиг. 3D схематично показана с увеличением система подачи защитной текучей среды фиг. 3A, иллюстрирующая пример режима работы.
На фиг. 3E схематично показана с увеличением система подачи защитной текучей среды фиг. 3A, иллюстрирующая пример режима работы.
На фиг. 3F схематично показана с увеличением система подачи защитной текучей среды фиг. 3A, иллюстрирующая пример режима работы.
На фиг. 3G схематично показана с увеличением система подачи защитной текучей среды фиг. 3A, иллюстрирующая пример режима работы.
На фиг. 4 схематично показан с увеличением пример системы подачи защитной текучей среды с расходным баком защитной текучей среды.
На фиг. 5А схематично показан пример варианта осуществления подводной скважинной гидравлической системы, закрепленной на несущем каркасе.
На фиг. 5B схематично показан пример варианта осуществления подводной скважинной гидравлической системы, закрепленной на несущем каркасе, связанном с главной компоновкой.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Выгоды от уменьшения противодавления являются наибольшими, когда насос установлен вблизи продуктивного коллектора. На фиг. 1A схематично показан пример подводной скважинной гидравлической системы 100, сконструированной согласно концепциям, описанным в данном документе. Подводная скважинная гидравлическая система 100 выполнена с возможностью эксплуатации под водой в водном объекте, включающем в себя соленую воду, пресную воду, очищенную воду, безводные окружающие среды и т.д. Гидравлическая система 100 включает в себя гидравлическую часть 104, связанную с электрической машиной 102. Электрическая машина 102 гидравлически сообщается с приводом 120 с регулируемой скоростью через канал 122. Подводная скважинная гидравлическая система 100 также включает в себя систему 140 распределения технологических химреагентов, систему 300 подачи защитной текучей среды и систему 160 управления давлением.
Электрическая машина 102 включает в себя ротор и статор, расположенные в кожухе 210 электрической машины (также называется первым кожухом). Как описано более подробно ниже, электрическая машина 102 является синхронной электрической машиной с постоянными магнитами переменного тока, имеющей ротор, который включает в себя постоянные магниты, и статор, который включает в себя множество формованных или кабельных обмоток и (обычно) составной многослойный сердечник. В других случаях электрическая машина 102 может являться электрической машиной другого типа, например, переменного тока, aсинхронной, индукционной машиной, где как ротор, так и статор включают в себя обмотки и многослойные конструкции, или электрической машиной другого типа. Электрическая машина 102 может работать, как двигатель, преобразующий электрическую энергию в механическую энергию вращения, как генератор, преобразующий механическую энергию вращения в электрическую энергию, или переключаться между генерированием электрической энергии и работой в качестве двигателя. При работе в качестве двигателя энергия механического вращения на выходе электрической машины 102 может приводить в действие гидравлическую часть 104. Для генерирования электроэнергии гидравлическая часть 104 передает механическое вращение на электрическую машину 102, и электрическая машина 102 преобразует механическое вращение в электрическую энергию.
Гидравлическая часть 104 включает в себя лопастное рабочее колесо, связанное с электрической машиной. Лопастное рабочее колесо соединено с валом, который приводится во вращение ротором электрической машины. В некоторых вариантах реализации лопастное рабочее колесо и вал являются компонентами насоса (вал является валом насоса). В других вариантах реализации лопастное рабочее колесо и вал могут являться компонентами турбины или компрессора. В случаях, где гидравлическая часть 104 приводится в действие электрической машиной 102, гидравлическая часть 104 может включать в себя множество отличающихся приборов. Например, гидравлическая часть 104 может включать в себя один или несколько вращающихся насосов и/или насосов с возвратно-поступательным движением, вращающихся компрессоров и/или компрессоров с возвратно-поступательным движением, перемешивающих приборов или других приборов. Некоторые примеры насосов включают в себя центробежные, аксиальные, лопастные, шестеренчатые, винтовые, с вращающимися поршнями, объемного вытеснения, с возвратно-поступательным движением, плунжерные, диафрагменные насосы и/или насосы других типов. Некоторые примеры компрессоров включают в себя центробежные, аксиальные, лопастные, винтовые, с возвратно-поступательным движением компрессоры и/или компрессоры других типов, в том числе, относящиеся к классу компрессоров иногда называемых «мокрые газовые компрессоры», которые могут принимать поток газа с более высоким содержанием жидкости, чем обычные компрессоры. В других случаях гидравлическая часть 104 может включать в себя один или несколько гидравлических двигателей, выполненных с функциональными возможностями преобразовывать энергию потока текучей среды в механическую энергию, газотурбинную систему, выполненную с функциональными возможностями сжигать топливовоздушную смесь и преобразовывать энергию горения в механическую энергию, двигатель внутреннего сгорания и/или первичный привод другого типа. В любом случае гидравлическая часть 104 может являться одноступенчатой или многоступенчатой.
Как упомянуто выше, подводную скважинную гидравлическую систему 100 можно эксплуатировать на заданной глубине в водном объекте например, связанную с эксплуатационной углеводородной или нагнетательной скважиной в озере, реке, океане, море или другом водном объекте. Гидравлическая часть 104 и электрическая машина 102 скомпонованы в корпусе с общим давлением или корпусах с разным давлением, герметизированных для предотвращения прохода текучей среды между внутренним пространством корпуса (корпусов) под давлением и окружающей средой (например, окружающей морской водой). Компоненты подводной скважинной гидравлической системы 100 сконструированы выдерживающими наружное давление вблизи гидравлической системы 100 и термические нагрузки от окружающей среды, а также давление и термические нагрузки, возникающие при эксплуатации электрической машины 102 и гидравлической части 104.
Кожух 210 электрической машины содержит текучую среду в заданных условиях эксплуатации. При некоторых обстоятельствах текучая среда в заданных условиях эксплуатации находится под наружным давлением, когда подводная скважинная гидравлическая система 100 погружена на заданную глубину в водном объекте. Текучая среда в заданных условиях эксплуатации может включать в себя газ (термин газ включает в себя текучую среду, которая является полностью газом или может являться по существу газом, текучая среда может содержать конденсат или жидкость, полученную от деградации внутренних компонентов или от выхода газов). Газ может по существу иметь атмосферное давление. Например, газ можно ввести в кожух 210 электрической машины при атмосферном давлении, но газ может претерпевать изменения давления, когда подводная скважинная гидравлическая система 100 и/или ее компоненты испытывают изменения температуры и давления, например, при погружении на заданную глубину водного объекта. При других заданных условиях эксплуатации текучая среда в кожухе 210 электрической машины может являться по существу жидкостью.
Подводная скважинная гидравлическая система 100 включает в себя впуск 105 технологической текучей среды, связанный (или гидравлически сообщающийся) путем 107 прохождения текучей среды с гидравлической части 104. Впуск 105 технологической текучей среды включает в себя соединительное устройство 106 впуска технологической текучей среды, которое может соединяться с выпуском 108 текучей среды, связанным с компоновкой оборудования устья скважины (т.е. соединяться с компоновкой оборудования устья скважины, например, компоновкой устьевой фонтанной арматуры или компоновкой ниже по потоку от компоновки оборудования устья скважины, например манифольдом, насосным модулем, подпорной насосной станции, модулем промысловых трубопроводов, основанием райзера, и т.д.).
Буферный бак 110 может располагаться в пути 107 текучей среды от впуска 105 технологической текучей среды (например, ниже по потоку от впуска 105 технологической текучей среды). Буферный бак 110 выполнен с возможностью смешивания (или гомогенизирования) несвязанной газообразной и жидкой технологической текучей среды, приходящей от впуска 105 технологической текучей среды, и подачи смешанной газообразной и жидкой технологической текучей среды в гидравлическую часть 104. Например, буферный бак 110 может включать в себя наружную стенку и перфорированную внутреннюю стенку 115. Технологическая текучая среда направляется от впуска 105 технологической текучей среды вдоль пути 107 текучей среды. Технологическая текучая среда в пути 107 текучей среды обычно является технологической текучей средой с разделенными фазами жидкости и газа. Жидкая часть может входить в буферный бак 110, сталкиваться с перфорированной внутренней стенкой 115, и проходить вниз в направлении к пути 111 текучей среды. Газовая фаза технологической текучей среды может подниматься к верху буферного бака 110 и проходить вниз через открытый центр перфорированной внутренней стенки 115. Жидкая фаза технологической текучей среды смешивается с газом при проходе через перфорации 117 в перфорированной внутренней стенке 115. Полученная в результате технологическая текучая среда является более гомогенизированной текучей смесью жидкость/газ (чем входящая в буферный бак 110), которая проходит через путь 111 текучей среды в гидравлическую часть 104.
Мультифазная текучая среда входит в подводную систему 100 на впуске 105 для перемещения по пути 107 текучей среды в буферный бак 110. Добытые необработанные углеводородные текучие среды, подаваемые в подводную систем 100 из скважин, напрямую или с помощью компоновок ниже по потоку (например, манифольдов, и т.д.) могут в различные моменты времени включать в себя до 100% газа или 100% жидкостей, а также все фракционные комбинации газа и жидкостей (часто дополненные некоторым объемом твердых веществ). Переход между мультифазными потоками с доминированием газа и с доминированием жидкости может происходить часто (например, на временных интервалах в секунды или меньше) или редко, и такие переходы могут являться постепенными или резкими. Резкие изменения потоков с высоким газовым фактором (ГФ) на потоки с весьма низким ГФ и наоборот (обычно называемые «перемежающимся потоком») могут повреждать погруженную систему 100 по причинам, известным специалистам в данной области техники, в том числе устройства подпора текучей среды и связанные трубные системы. Буферный бак 110 может приспосабливаться даже к быстро изменяющимся условиям в текучей среде на впуске и уменьшать резкость таких изменений параметров текучей среды на основном выпуске и, при этом, смягчать вредные воздействия на расположенную ниже по потоку систему 100. Буферный бак 110 является эквивалентом «места повышения вязкости» в пути 107 текучей среды, что обеспечивает достаточно долгое нахождение в нем текучей среды для перемещения под действием силы тяжести более тяжелых потоков/элементов (жидкостей, твердых веществ) к низу бака и одновременно выдавливанию газа, поднимающегося к верху бака. Перфорированный стояк или аналогичное устройство (показано, как перфорированная внутренняя стенка 115) регулирует скорость, с которой сепарированные потоки/элементы повторно соединяются перед выходом из бака на основном выпуске. Следует отметить, что когда мультифазное струйное течение с высоким ГФ входит в буферный бак 110, объем газа в баке может увеличиваться относительно объема жидкости/твердых частиц, уже находящихся в баке, и соответственно, когда мультифазное струйное течение с низким ГФ входит в буферный бак, может происходить противоположное изменение. При этом, ГФ текучей среды, выходящей из бака, должен обычно отличаться от ГФ входящей, поскольку ГФ выходящего потока автоматически (и постепенно) регулируется согласно объему газа и жидкости/твердых частиц, которому обеспечен вход в перфорированный стояк 312. Уровень линии раздела газа/жидкости в буферном баке 306 определяет рабочее сечение (число отверстий 117), доступное для каждой струи.
Буферный бак 110 может также гидравлически сообщаться с газопроводами 109 и 164. Газопровод 109 подает газ во внутреннюю часть электрической машины 102 (описано более подробно ниже и показано на фиг. 2A-C). Газопровод 164 может подавать газ в систему 160 управления давлением, которая описана более подробно ниже и показана на фиг. 1C-F.
Подводная скважинная гидравлическая система 100 также включает в себя выпуск 114 технологической текучей среды, связанный с путем 113 прохождения текучей среды из гидравлической части 104. Газожидкостный сепаратор 112 может располагаться в пути 113 прохождения текучей среды ниже по потоку от гидравлической части 104 (в некоторых случаях, ниже по потоку от лопастного рабочего колеса) и с возможностью выхода в выпуск 114 технологической текучей среды. Рециркуляционный путь 116 текучей среды можно связывать с газожидкостным сепаратором 112 и с путем 107 прохождения текучей среды от впуска 105 технологической текучей среды. В некоторых вариантах реализации газожидкостный сепаратор 112 выполнен с возможностью избирательного выхода жидкости в рециркуляционный путь 116 текучей среды, но может в некоторых случаях выпускать жидкость и/или газ в рециркуляционный путь 116 текучей среды. Подводная скважинная гидравлическая система 100 может также включать в себя байпасный путь 118 прохождения текучей среды, связанный с впуском 105 технологической текучей среды и выпуском 114 технологической текучей среды для обхода гидравлической части 104. Технологическая текучая среда обходит гидравлическую часть 104 при активировании одного или нескольких клапанов. Байпасным путем 118 прохождения текучей среды может являться насосно-компрессорная труба. Гидравлическая часть 104 и электрическая машина 102 описаны более подробно ниже и показаны на фиг. 2A-B.
На фиг. 2A показано продольное сечение являющейся примером системы 200, которая включает в себя являющуюся примером интегрированную электрическую машину 202 и гидравлическую часть 204. Систему 200 можно применять в подводной скважинной гидравлической системе 100 фиг. 1. Гидравлическая часть 204 является аналогичной гидравлической части 104 фиг. 1. Гидравлическая часть 104 включает в себя работающий в текучей среде ротор 206, установленный в кожухе 208 гидравлической части. Кожух 208 гидравлической части содержит технологические текучие среды, проходящие от впуска 250 вблизи электрической машины 202 на выпуск 272, удаленный от электрической машины 202. Электрическую машину 202 несет кожух 210, в котором электрическая машина содержится, прикрепленный к кожуху 208 гидравлической части 204 с помощью торцевой крышки 214a. Кожух 210 электрической машины прикреплен на своем верхнем конце к торцевой крышке 214b, которая прикреплена к заглушке 233. Вышеупомянутые детали крепления герметизированы для создания герметичного корпуса, заключающего в изолированную камеру электрическую машину 202, что предотвращает проход текучей среды между внутренним и окружающим пространством с окружающей средой (например, водой). Другой набор частей и стыкующих устройств (описанный здесь ниже) предотвращает проход текучей среды между электрической машиной 202 и гидравлической частью 204. В результате действия упомянутых барьеров, электрическая машина 202 работает в своей собственной текучей окружающей среде, которая могут являться газом или жидкость в зависимости от конкретных компромиссных решений (газ является предпочтительным для общего кпд системы в долгосрочной перспективе). На фиг. 2A показана с увеличением подводная система 200, в которой конструктивные элементы электрической машины 202 прикреплены напрямую к конструктивным элементам гидравлической части 204.
Электрическая машина 202, установленная в кожухе 210 электрической машины, включает в себя статор 218 электрической машины и ротор 220 электрической машины. Статор 218 электрической машины стыкуется с внешним источником электропитания с помощью пенетраторов/соединительных устройств 238, которые проходят через нижнюю торцевую крышку 214a. Специалисту в данной области техники подводных электрических силовых соединительных систем известно, что минимизация перепада давления, действующего на таких стыковочных устройствах, рекомендуется для их долгосрочной успешной работы.
Ротор 220 электрической машины является магнитно связанным для вращения с работающим технологической текучей среде ротором 206. Ротор 220 электрической машины, который может являться трубчатым, включает в себя вал 221 ротора (или сердечник в варианте электрической машины переменного тока) и постоянные магниты 226, прикрепленные снаружи вала 221 ротора, в частности, в зоне вблизи сердечника статора 222. Постоянные магниты 226 скреплены с валом 221 ротора втулкой 228, включающей в себя материал и/или конструкцию из материала, который отрицательно не влияет на магнитное поле и удовлетворяет всем другим конструктивным и функциональным требованиям. В некоторый случаях втулку 228 можно выполнить из подходящего цветного металла, например, нержавеющей стали AISI 316 или инконеля, или втулка может включать в себя композит из волокна и смолы, например углеродного волокна, керамического волокна, базальтового волокна, арамидного волокна, стекловолокна и/или другого волокна, например, в матрице из термопластичной или термоотверждающейся смолы. Постоянные магниты 226 создают магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем статора 218 по меньшей мере для одного из следующего: вращения ротора 220 электрической машины относительно статора 218 под действием электрической энергии, подаваемой на статор 218, или генерирования электроэнергии в статоре 218, когда ротор 220 вращается относительно статора 218.
Ротор 220 электрической машины несут для вращения в статоре 218 магнитные подшипники 230a и 230b, разделенные значительным расстоянием по длине ротора 220 электрической машины, и обычно, но не обязательно, расположенные вблизи концов ротора 220 электрической машины. По меньшей мере в одной альтернативе конфигурации, показанной на фиг.2A, магнитный подшипник 230a установлен ближе к сердечнику статора 222, при этом существенный участок или даже вся магнитная муфта 258 проходит за магнитный подшипник 230a, что известно специалистам в данной области техники для вращающихся механизмов, как консольная конфигурация. Магнитный подшипник 230a является комбинированным («комбо») магнитным подшипником, который поддерживает ротор 220 электрической машины как аксиально, так и радиально, и магнитный подшипник 230b является радиальным магнитным подшипником. В варианте вертикально-ориентированной электрической машины 202, можно оборудовать пассивное магнитное подъемное устройство 254, несущее значительную часть веса ротора 220 электрической машины для уменьшения несущей способности, требуемой для аксиального участка магнитного комбинированного подшипника 230a, что обеспечивает уменьшенные габариты и улучшенные динамические показатели работы для комбинированного подшипника 230a. Машины, включающие в себя магнитные подшипники, обычно также включают в себя дублирующие подшипники 231a и 231b для закрепления ротора 220 двигателя, при его вращении для остановки в случае прекращения действия магнитных подшипников, например, вследствие прерывания электропитания или другого отказа. Дублирующие подшипники 231a, 231b должны поддерживать ротор 220 двигателя в случае, когда электропитание на магнитные подшипники 230a, 230b не подается, например, во время транспортировки гидравлической системы 100. Число, тип и/или расположение подшипников в электрической машине 202 и гидравлической части 204 насоса могут отличаться для отличающихся конфигураций гидравлической системы 100.
Другие элементы электрической машины 202 тесно связаны с интегрированной гидравлической части 204, и обзор нескольких важнейших характерных признаков для подводной гидравлической системы 200 на данном узле может помочь читателю понять функции и интегрированную сущность работы указанных элементов электрической машины 202.
Некоторые варианты осуществления подводной гидравлической системы 200 могут включать в себя: электрическую машину 202, которая работает в газовой окружающей среде при номинальном давлении в 1 атмосферу, обеспечивающей пониженные потери по сравнению с существующими технологиями (например, когда кожух 210 электрической машины открыт воздействию снаружи морской воды на глубине и соответствующему высокому давлению); электрическую машину 202 с применением магнитных подшипников 230a, 230b для дополнительного сокращения потерь в сравнении с машинами, работающими при погружении жидкую окружающую среду с применением, например, подшипников с элементом качения или гидродинамических подшипников; магнитную муфту 258 для которой внутренний участок 262 содержится в технологической текучей среде с потенциально весьма высоким давлением и изолирован от своего связанного наружного участка 293, установленного внутри окружающей среды при номинальном давлении в 1 атмосферу электрической машины 202, статической (не вращающейся) втулкой 235, которая совместно со связанными с ней статическими (не вращающимися) концевыми уплотнениями 246, 248 может выдерживать большой перепад давления, действующий на них; электрическую машину 202, которая вследствие окружающей среды с номинальным давлением в 1 атмосферу, применения магнитных подшипников 230a, 230b и применения магнитной муфты (муфт) 258 для сцепления с интегрированной гидравлической частью 204 (частями), вырабатывает гораздо меньше тепла во время работы в сравнении с другими известными технологиями (применяемыми в вариантах подводной гидравлической системы 200) и которая поэтому может передавать тепло в окружающую среду с применением пассивных, долговечных и недорогих способов; способ охлаждения магнитной муфты 258, который при некоторых обстоятельствах может обеспечивать внутренней части 262 муфты вращение внутри газового сердечника (с соответствующими пониженными потерями и другими преимуществами); одну или несколько гидравлических коробок 204 насоса, в которых используют гидродинамические подшипники 264a, 264b, 274 или подшипники других типов, смазываемые и охлаждаемые технологической текучей среды (например, водой или нефтью или их комбинацией) или альтернативной текучей средой; устройство вертикальной гидравлической части 204 с верхним впуском/нижним выпуском, что обеспечивает отстойнику 271 в самом низу крепление гидродинамических подшипников 264b, 274 в обслуживаемом оборудовании.
Кожух 210 электрической машины (и связанные части) плюс магнитная муфта 258, соединенная с втулкой 235 (и связанные части) устанавливают три, по существу, отдельных окружающих среды, которые можно эксплуатировать с беспрецедентной отдачей для подводных гидравлических систем 200, т.е.: потенциально окружающую среду технологического газа внутри втулки 235 на верхнем конце гидравлической части 204 (в ином случае, технологическую мультифазную текучую среду или жидкость); номинально, окружающую среду газа под давлением в 1 атмосферу снаружи втулки 235 и внутри кожуха 210 электрической машины; подводную окружающую среду снаружи кожуха 210 электрической машины (и также снаружи кожуха 208 гидравлической части). В альтернативном варианте осуществления окружающая среда внутри кожуха 210 электрической машины может находиться под избыточным давлением (например, газа или жидкости), небольшим или большим (т.е. любым давлением, меньше или равным давлению технологической текучей среды), с принятыми компромиссами по кпд системы в целом (увеличенные потери), с возможно отличающимся сечением, например, для кожуха 210 электрической машины, верхней втулки 296 и нижней втулки 298, уменьшенного сечения втулки 235 и при этом увеличенного кпд магнитной муфты 258, отличающегося поля давления, например, на пенетраторах электропитания, отличающихся соображений по управлению тепловым режимом, и т.д. С учетом вышеизложенного, ниже приведено дополнительное описание для компонентов электрической машины 202 и других компонентов подводной гидравлической системы 200.
Для настоящего изобретения следует понимать, что технологическую текучую среду можно применять для смазки и охлаждения гидродинамических подшипников 264a, 264b, 274 или подшипников другого типа в гидравлической части 204, и для охлаждения магнитной муфты 258. Дополнительно понятно, что технологическая текучая среда в жидкой форме должна лучше отвечать требованиям технологии смазки и охлаждения подшипников (не применимо, если в гидравлической части 204 применяют магнитные подшипники), и что технологическая текучая среда, содержащая некоторое количество газа, может являться предпочтительной для применения в варианте охлаждения муфты, т.е. уменьшающая потери на трение, связанные с вращением работающего в технологической текучей среде ротора 206 и передачей тепла изнутри втулки 235. Технологическую текучую среду для указанных вариантов применения можно получать в любом одном или нескольких местах, связанных с подводной гидравлической системой 200 в зависимости от свойств технологической текучей среды в таком месте (местах) получения (например, воды, нефти, мультифазной текучей среды), давления такого источника (источников) относительно давления на месте применения, и свойств, требуемых для текучей среды на месте применения. Например, технологическая текучая среда может приходить с места выше по потоку от подводной гидравлической системы 200, например из буферного бака 278, резервуара 284 жидкости или других источников, в том числе некоторых не связанных с технологическим потоком, проходящим через подводную систему 200 и/или некоторых связанных с технологическим потоком, проходящим через подводную систему 200, которые требуют, например, предварительного управления параметрами перед соединением с технологическим потоком, проходящим через подводную систему 200 (например, скважинный поток, который дросселируют, снижая давление перед смешиванием с одним или несколькими струйными течениями более низкого давления, включающими в себя струйное течение, в итоге входящее в подводную гидравлическую систему 200). Технологическую текучую среду можно получать в самой подводной системе 200 (например, из любой ступени повышения давления подводной гидравлической системы 200, вблизи выпуска 272, из отстойника 271 и/или непосредственно вблизи соответствующего требуемого места применения). Технологическую текучую среду можно получать ниже по потоку от подводной гидравлической системы 200, например, из расположенного ниже по потоку технологического струйного течения напрямую или из блока 287 отвода жидкости, среди прочего. Текучие среды не технологических потоков можно также применять для смазки и охлаждения, например морскую воду, полученную из окружающей среды (возможно обработанную подходящими химреагентами), и химреагенты, имеющиеся, например, на площадке на морском дне, и нормально инжектировать в технологический поток для ингибирования коррозии и/или образования например, гидратов и/или осаждения асфальтенов, твердого осадка и т.д.
В случаях, где расположенная выше по потоку технологическая текучая среда применяется для смазки и/или охлаждения, и отсутствует источника ее получения с давлением выше давления на месте применения, такая технологическая текучая среда может требовать «подъема давления». То есть, давление такой технологической текучей среды можно увеличивать, применяя, например, выделенный/отдельный вспомогательный насос, лопастное рабочее колесо, интегрированное с вращающим элементом внутри подводной гидравлической системы 200, или некоторыми другими способами. В некоторых вариантах реализации падение давления на впускном гомогенизаторе гидравлической части (т.е. смесителе) 249 может создавать регулирование давления, достаточное для подачи требуемых текучих сред с места выше по потоку от него, например, верхнего радиального подшипника 264a и муфтовой камеры 244, последняя является пространством, окружающим внутреннюю часть 262 магнитной муфты, и располагается внутри втулки 235 (данный вариант реализации рассмотрен ниже в данном документе).
Вне зависимости от источника технологической текучей среды ее можно улучшать и/или очищать до подачи на место (места) применения. Например, мультифазную текучую среду можно сепарировать на газ, один или несколько потоков жидкости и твердые частицы (например, песок, частицы металла и т.д.), при этом твердые частицы обычно отводят для подачи в гидравлическую часть 204 через ее основной впуск 250 и/или сбора для утилизации. Такое сепарирование текучей среды можно получить, применяя, например, гравитационные, центробежные циклонные и/или магнитные механизмы (среди других механизмов) для получения свойств текучей среды, требуемых для каждого места применения. После очистки текучей среды ее можно также охлаждать, пропуская улучшенную текучую среду, например, по тонкостенным трубкам и/или тонким пластинам, отделяющим небольшие каналы и т.д. (т.е. теплообменники), открытые воздействию морской воды.
Электрическая машина 202 включает в себя заглушку 233, скрепленную с верхней торцевой крышкой 214b. Для конфигурации, показанной на фиг. 2A, патрубок 234 поджимается вниз на втулку 235 пружинным механизмом 239, реагирующим между кольцом 240 подшипника заплечика 240 и кольцом 289 подшипника заплечика. Торцевая крышка 214b, кожух 210 электрической машины, торцевая крышка 214a, кожух 208 гидравлической части, несущее втулку кольцо 270, и различные крепежные элементы, связанные с указанными позициями, замыкают путь осевой нагрузки для патрубка 234 и втулки 235. Патрубок 234 представляет собой внутреннюю аксиальную трубу 242, соединяющую технологическое оборудование внутри втулки 235 с полостью, созданной между верхним концом патрубка 234 и нижней стороной заглушки 233. Заглушка 233 включает в себя трубу 245, соединяющую полость под нижней стороной с наружной подводящей трубой 290, которая подает, например, отобранную технологическую охлаждающую текучую среду для муфты (описанной выше). Текучая среда под давлением, транспортируемая по указанным трубам, заполняет полость под заглушкой 233 и действует на патрубок 234 через сильфон 288, поршень 286 и жидкость, поданную между сильфоном 288 и поршнем 286. Диаметр уплотнения поршня 286 определяется диаметром уплотнения втулки 235 и силой, создаваемой пружинным механизмом 239, а также задается обеспечивающим, по существу, постоянную сжимающую осевую нагрузку на втулку 235, даже принимая во внимание, например, давление и температуру, действующие внутри и снаружи подводной гидравлической системы 200. Для других вариантов подводной гидравлической системы 200 вышеупомянутые элементы модифицируют для обеспечения поддержания по существу постоянной растягивающей осевой нагрузки на втулке 235.
В некоторых случаях втулка 235 может являться газонепроницаемым керамическим и/или стеклянным цилиндром, поддерживаемом «в сжатом состоянии» для всех условий нагрузки интегрированной несущей системой, например, наружной работающей на сжатие втулкой 292 для радиальной поддержки и патрубком 234, плюс несущим втулку кольцом 270 для аксиального опирания. Втулку 235 и наружную работающую на сжатие втулку 292 в идеале выполняют из материалов и/или конструируют, создающими незначительные препятствия магнитному полю магнитной муфты 258 и генерирующими небольшой нагрев или никакого нагрева, например, от вихревых токов, связанных с вращением муфты в магнитном поле. В некоторых случаях наружную работающую на сжатие втулку 292 можно выполнять из композита на базе волокна и смолы, например углеродного волокна, керамического волокна, базальтового волокна, арамидного волокна, стекловолокна и/или другого волокна в матрице, например, из термопластичной смолы или термоотверждающейся смолы. В некоторых случаях наружная работающая на сжатие втулка 292 может иметь металлизированные концевые поверхности и/или другую обработку для улучшения уплотнения металла к металлу соответствующих поверхностей патрубка 234 и несущего втулку кольца 270.
В некоторых вариантах осуществления подводной гидравлической системы 200 электрическую машину 202 заполняют газом, например, воздухом или инертным газом, например, азотом или аргоном под давлением, близким к номиналу в 1 атмосферу. В отличие от вакуума, который трудно устанавливать и поддерживать, и который обеспечивает плохие показатели теплопередачи, среда с весьма низким давлением газа обеспечивает наилучшие условия для эффективной работы электрической машины (например, низкие потери на трение, и т.д.), с учетом возможности эффективного удаления теплоты, вырабатываемой машиной.
При погружении в воду на большую глубину давление снаружи заполненной газом электрической машины 202 должно раздавить, например, кожух 210 электрической машины, если последний не имеет достаточной прочности или не подкреплен изнутри. В некоторых вариантах осуществления подводной гидравлической системы 200 кожух 210 электрической машины является тонким и «оребренным» для улучшения теплопередачи между электрической машиной 202 и окружающей средой. Кожух 210 машины может плотно прилегать по окружности к сердечнику статора 222 и втулкам 296, 298, и его концы аналогично могут плотно прилегать к опорным поверхностям, созданным на торцевых крышках 214a, 214b. Конструкции, несущие кожух 210 машины, выполнены с размерами, обеспечивающими достаточную прочность для своего предназначения, и где целесообразно (например, для втулок 296, 298), данные конструкции можно выполнять из материалов, сбалансированных по прочности, массе и свойствам теплопередачи (например, специальной нержавеющей стали и материалов с высоким содержанием меди, в том числе нержавеющей стали марки 316 и бериллиево-медного сплава, среди прочего).
На фиг. 2B показано продольное сечение части впуска текучей среды и магнитной муфты 258 между ротором 220 электрической машины и ротором 206 гидравлической части в являющейся примером гидравлической системе 200 фиг. 2A. Постоянные магниты 236a, 236b прикреплены к внутреннему диаметру вала 221 ротора электрической машины и наружному диаметру верхнего конца 207 работающего в технологической текучей среде ротора 206, соответственно. Магниты 236a, 236b скомпонованы в единые блоки со своими соответствующими втулками 237a, 237b роторов, и данные втулки служат также для изоляции магнитов от их соответствующих окружающих сред. Втулки 237a, 237b в идеале выполняют из материалов и/или сконструированными так, что они создают незначительное препятствие магнитному полю магнитной муфты 258 и генерируют мало или не генерируют теплоты, например, от вихревых токов, связанных с вращением магнитного поля муфты. В некоторых случаях втулки 237a, 237b можно выполнять из подходящего цветного металла, например, нержавеющей стали «AISI 316» или инконеля, или они могут включать в себя композиты из волокна и смолы, например, углеродного волокна, керамического волокна, базальтового волокна, арамидного волокна, стекловолокна, и/или другого волокна, например, в матрице из термопластичной смолы или термоотверждающейся смолы. Магнитные поля, создаваемые постоянными магнитами 236a, 236b, взаимодействуют на втулке 235 для магнитного блокирования (для вращения) ротора 220 электрической машины и работающего в технологической текучей среде ротора 206, таким образом, образуя магнитную муфту 258.
Трение между вращающимся в технологической текучей среде ротором 206 и текучей средой внутри муфтовой камеры 244 обычно «тормозит» последнюю вместе (в одном направлении) с первой (и противодействует движению первой, потребляя энергию), но поскольку трение также существует между статической втулкой 235 и текучей средой (в общем противодействующее перемещению текучей среды), текучая среда не должна обычно вращаться со скоростью, одинаковой со скоростью вращения работающего в технологической текучей среде ротора 206. Во вращающейся технологической текучей среде должны возникать центробежные силы, обуславливающие перемещение более тяжелых элементов (например, компонентов в виде твердых частиц и плотной жидкости) наружу (в направлении к втулке 235), и перемещение более легких элементов (например, компонентов в виде менее плотной жидкости и газа, которые могут смешиваться с более тяжелыми элементами до «центрифугирования») к центральному сердечнику, с приближением к вращающемуся работающему в технологической текучей среде ротору 206. Описанное относительное перемещение между механическими частями и текучей средой, и между отличающимися компонентами текучей среды, среди прочих явлений, производит теплоту, которая затем удаляется из муфтовой камеры 244 различными механизмами. Предпочтительно генерируется меньше теплоты и меньше энергии потребляется ротором 206, вращающимся в технологической текучей среде, если текучая среда вблизи ротора 206, вращающегося в технологической текучей среде, имеет низкую плотность и легче сдвигается, что является отличительным свойством газа. Гидравлическая система 100 может подавать газ в муфтовую камеру 244, когда газ получают из технологического потока, например, через патрубок 234 внутри аксиальной трубы 242 (и связанные трубы). Вне зависимости от свойств текучей среды в муфтовой камере 244, данная (нагретая сдвигом, и т.д.) текучая среда может вытесняться более холодной текучей средой, предотвращающей перегрев компонентов вблизи и окружающих (например, двигатель).
Впускной участок текучей среды фиг. 2B расположен вблизи электрической машины 202 и магнитной муфты 258. Технологическая текучая среда входит в гидравлическую часть 204 по трем трубам до соединения сразу выше по потоку от первого лопастного рабочего колеса 241 в зоне 243 смешивания потоков всех впусков. Поскольку ни один из данных трех потоков (описано более подробно ниже) обычно не получают ниже по потоку от подводной гидравлической системы 200, они не подвергнуты воздействию подводной гидравлической системы 200 и не дают «потерь» для вычисления кпд системы в целом. Большая часть технологической текучей среды входит в гидравлическую часть 204 через основной впуск 250. Хладагент муфты входит в электрическую машину 202 через окно 245 в заглушке 233, и направляется в муфтовую камеру 244 по трубе 242. Хладагент для радиального подшипника 264a входит через окно 260 для соединения с каналом 262, из которого направляется через окна 251 в камеру 247 подшипника. Для настоящего рассмотрения технологическую текучую среду, входящую в гидравлическую часть 204 следует считать пришедшей из общего источника вблизи подводной гидравлической системы 200 (не показано на фиг. 2A), и поэтому давление в основном впускном канале 252, муфтовой камере 244 и камере 247 подшипника можно принять приблизительно равным. Механизм, который обеспечивает вход текучей среды в гидравлическую часть 204 через окна 260 и 245 с небольшим и «настраиваемым» предпочтением к основному впуску 250, является падением давления, создаваемым с помощью впускного гомогенизатора 249. Давление внутри камеры 251 гомогенизатора впускных потоков хладагента и поэтому в смесительной камере 253 (благодаря взаимному влиянию через зону 243 смешивания всех впусков) ниже, чем в источнике подачи во все впуски, что создает поле давления, достаточное для создания требуемых охлаждающих потоков.
Для достижения смесительной камеры 253 потоков хладагента текучая среда в муфтовой камере 244 обходит подшипник 264a. Обход совершается через байпасные окна 269, созданные в короткозамыкающем кольце 268. Для достижения смесительной камеры 253 потоков хладагента текучая среда вначале выходит из камеры 247 подшипника по одному из двух путей. Большая часть текучей среды выходит из камеры 247 через зазор между верхним, внутренним каналом короткозамыкающего кольца 268 и наружным диаметром втулки 267 ротора. Войдя в муфтовую камеру 244, текучая среда смешивается с текучей средой охлаждения муфты и достигает смесительной камеры потоков хладагента через байпасные окна 269.
Текучая среда может также выходить из камеры 247 подшипника через уплотнение 256 для появления в смесительной камере 253 потоков хладагента. Уплотнение 256 относится к типу высокоэффективного гидродинамического вращающегося механического уплотнения, известного специалистам в данной области техники. Уплотнение 256 описано более подробно для уплотнения 282, связанного с верхней пластиной 280 отстойника. Уплотнение 256 имеет зазор относительно втулки 267 ротора гораздо меньше, чем у короткозамыкающего кольца 268 (расположенного сверху подшипника 264a), и отсюда имеет скорость утечки, которая значительно меньше. Данная конфигурация способствует выходу текучей среды, входящей в камеру 247 подшипника, на верхнем конце подшипника 264a. Такое отклонение в соединении с силой тяжести и центробежными силами, выталкивающими более тяжелые компоненты текучей среды (например, жидкости) вниз и радиально наружу, соответственно, также обуславливает перемещение любого газа, захваченного в поток текучей среды, входящей в камеру 247 подшипника, радиально внутрь, при этом газ выбрасывается сразу после короткозамыкающего кольца 268.
Предотвращение попадания газа в камеру 247 подшипника и его быстрое удаление в случае появления в камере 247 подшипника должно обеспечивать удовлетворительные показатели работы и продолжительный эксплуатационный ресурс для гидродинамического подшипника 264a. Для повышения вероятности постоянного погружения активных поверхностей подшипника 264a в жидкость (т.e. внутренних поверхностей самоустанавливающихся сегментов 266 и наружной поверхности втулки 267 ротора смежной с самоустанавливающимися сегментами 266), самоустанавливающиеся сегменты 266 устанавливают с возможностью взаимодействия с втулкой 267 ротора на диаметре больше, чем зазоры (над и под самоустанавливающихся сегментов 266), что обеспечивает уход текучей среды из камеры 247 подшипника. Естественная для газа тенденция сепарирования из жидкости и перемещения в направлении к центру вращения во вращающейся гидравлической системе должна обеспечивать уход газа из камеры 247 подшипника прежде жидкостей всегда, когда газ присутствует в камере 247 подшипника.
В некоторых вариантах осуществления подводной гидравлической системы 200 в технологической текучей среде, соединенной сразу выше по потоку от первого лопастного рабочего колеса 241 в зоне смешивания потоков из всех впусков 243, ниже по потоку от нее, увеличивают давление с помощью гидравлических ступеней, включающих в себя лопастные рабочие колеса, скрепленные с работающим технологической текучей среде ротором 206, взаимодействующие со вставными статическими диффузорами (иначе называемыми статорами). Статические и динамические уплотнения оборудуют на подходящих местах в гидравлических ступенях для минимизации обратного потока из зон повышенного в зоны пониженного давления, при этом улучшая показатели работы гидравлической части 204.
На фиг. 2C показано продольное сечение части выпуска текучей среды и отстойника являющейся примером гидравлической части 204 фиг. 2A. Имеется пять основных зон, представляющих интерес в данной области, разделенной двумя важными функциональными элементами. Данными элементами являются устройство 259 уравновешивания осевой нагрузки работающего в технологической текучей среде ротора 206 и верхняя пластина 280 отстойника. Выше, вокруг и ниже устройства 259 уравновешивания осевой нагрузки расположены лопастное рабочее колесо 255 последней ступени, выпускной канал 257 гидравлической части 204, и выпускное устройство 261 уравновешивающего контура (показано на фиг. 2C интегрированным с верхней пластиной 280 отстойника, обязательно не требуется), соответственно. Выше и ниже верхней пластины 280 отстойника расположены выпускное устройство 261 уравновешивающего контура и отстойник 271, соответственно.
Самое высокое давление в некоторых вариантах осуществления подводной гидравлической системы 200 может возникать сразу ниже по потоку от лопастного рабочего колеса 255 последней ступени. Проходя через отверстия 278, выполненные в статоре 263 балансировочного устройства, технологическая текучая среда входит в выпускной канал 257 под несколько пониженным давлением, и выходит в выпуск 272 технологической текучей среды, который соединен с расположенной ниже по потоку трубной системой. Общее изменение давления от лопастного рабочего колеса 255 последней ступени до точки входа в расположенную ниже по потоку трубу может являться снижением (небольшим, если например, тщательно спроектированы пути 278 текучей среды статора 263 балансировочного устройства, создана геометрия улитки в выпускном канале 257, и переход из выпускного канала 257 надлежащим образом оконтурен, и т.д.) или повышением (для некоторых вариантов осуществления с некоторыми текучими средами для надлежащим образом исполненной улитки).
Когда подводная гидравлическая система 200 не работает, т.е. когда работающий в технологической текучей среде ротор 206 не вращается, текучая среда, входящая в кожух 208 гидравлической части на впуске 250 и проходящая через гидравлические ступени (лопастные рабочие колеса/диффузоры) на выход через выпуск 272, должна прикладывать относительно небольшое аксиальное усилие на работающий в технологической текучей среде ротор 206. Когда работающий в технологической текучей среде ротор 206 вращается, взаимодействие лопастных рабочих колес, диффузоров и связанных компонентов создает поля давления, которые изменяются по величине в зависимости от локальных свойств текучей среды, существующих в многих физических местоположениях в гидравлической части 204. Данные поля давления с множеством величин действуют на различные геометрические области работающего в технологической текучей среде ротора 206, производя существенную осевую нагрузку. Такая осевая нагрузка обычно приводит в действие работающий в технологической текучей среде ротор 206 в направление впуска 250, вместе с тем различные сценарии работы могут давать «реверсивную тягу». В зависимости от величины осевой нагрузки и направления, упорный подшипник 291 может обладать достаточной несущей способностью для удержания работающего в технологической текучей среде ротора 206. В случае, если осевая нагрузка, действующая на работающий в технологической текучей среде ротор 206, превосходит фактическую несущую способность по осевой нагрузке подшипника 291, при рассмотрении многих комплексных компромиссов, известных специалистам в данной области технических решений гидравлической части, можно применять устройство 259 уравновешивания осевой нагрузки. Упорный подшипник 291 расположен вблизи нижнего конца кожуха гидравлической части 204. Упорный подшипник 291 включает в себя обращенную вверх рабочую поверхность на упорном кольце 294 (связано с работающим в текучей среде ротором 206), и обращенные вниз рабочие поверхности на, например, самоустанавливающихся сегментах, закрепленных на кожухе 208 гидравлической части, причем рабочие поверхности взаимодействуют, противодействуя направленной вверх осевой нагрузке работающего в текучей среде ротора 206. Аналогичные компоненты и связанные поверхности созданы на противоположной стороне упорного кольца 294 для противодействия «реверсивной осевой нагрузке» и другим сценариям, обуславливающим в общем перемещение вниз работающего в текучей среде ротора 206.
Известны устройства уравновешивания осевой нагрузки различных типов, самыми известными являются два, называемые обычно «дисковым» и «поршневым» (или «барабанным»). Устройство каждого типа имеет положительные и отрицательные свойства, и в некоторых случаях соединение вместе двух и/или больше отличающихся устройств является подходящим для данного варианта применения. Варианты осуществления, описанные в данном документе, включают в себя устройство уравновешивания осевой нагрузки поршневого типа; вместе с тем, можно реализовать устройства другого типа.
Устройство уравновешивания осевой нагрузки поршневого типа является, по существу, вращающимся уплотнением с надлежащим образом образованным диаметром и радиальным зазором, созданным между работающим в технологической текучей среде ротором 206 и соответствующим стыковочным устройством для генерирования требуемого падения давления с помощью эксплуатации полей давления, уже существующих в гидравлической части 204, по существу, для уравновешивания осевой нагрузки, действующей на работающий в технологической текучей среде ротор 206. Устройство уравновешивания осевой нагрузки включает в себя два основных компонента (не включает в себя работающий в технологической текучей среде ротор 206), вместе с тем также создан трубопровод текучей среды (труба 276 уравновешивающего контура), соединяющий сторону низкого давления устройства 259 уравновешивания осевой нагрузки с давлением на впуске 250. Ротор 265 уравновешивающего устройства скреплен с работающим технологической текучей среде ротором 206 способом, обеспечивающим создание герметичного сальника между ними. Статор 263 балансировочного устройства скреплен с кожухом 208 гидравлической части через уплотненные стыковочные устройства с другими компонентами. Небольшой зазор создан между ротором 265 уравновешивающего устройства и статором 263 для установления «вращающегося уплотнения». Высокое давление от лопастного рабочего колеса 255 последней ступени действует с одной стороны ротора 265 уравновешивающего устройства, а низкое давление, соответствующее давлению на впуске 250, действует с другой стороны. Давление на впуске 250 поддерживается со стороны низкого давления уравновешивающего устройства 259 несмотря на переток текучей среды от высокого давления к низкому давлению по зазору (между ротором 265 и статором 263 уравновешивающего устройства) поскольку такой переток является небольшим в сравнении с объемом текучей среды, который может принимать труба 276 уравновешивающего контура. Выпускное устройство 261 уравновешивающего контура собирает и перенаправляет текучую среду, выходящую из уравновешивающего устройства 259 для подачи в трубу 276 уравновешивающего контура. Номинальный диаметр зазора (который образует геометрические площади, на которые действуют релевантные давления) выбирают с возможностью достижения требуемой величины нарушения баланса осевой нагрузки (отмечается, что некоторое нарушение баланса является ценным для нагрузки подшипника и динамической устойчивости ротора в долгосрочной перспективе).
Возвращаясь вкратце к упорному подшипнику 291, сторона, которая нормально нагружена при эксплуатации, называется «активной» стороной (верхняя сторона на фиг. 2C), а другая сторона называется «не активной» стороной. В некоторых вариантах осуществления активную сторону упорного подшипника 291 защищают во время высокорискованных мероприятий длительного хранения, отгрузки, транспортировки и развертывания, поддерживая «не нагруженной» во время таких мероприятий. Конкретно, работающий в технологической текучей среде ротор 206 «опирается» на не активную сторону упорного подшипника 291 всегда, когда подводная система 200 не работает, например, во время хранения, перемещения, отгрузки и развертывания. Данное устройство является предпочтительным, поскольку конструктивные свойства, которые увеличивают устойчивость, например, к высоким ударным нагрузкам во время развертывания, которые вместе с тем могут уменьшать нормальную рабочую несущую способность, можно реализовать для не активной стороны упорного подшипника 291 без влияния на несущую способность по рабочей осевой нагрузке гидравлической части 204. Такие характерные признаки конструктивного исполнения (среди прочего) могут включать в себя выбор материалов подушки подшипника, которые способны выдерживать продолжительные статические нагрузки и/или ударные нагрузки и которые вместе с тем не имеют самых высоких возможных функциональных показателей. В дополнение, поглощающие энергию элементы, например, пружины, деформируемые подушки (выполненные из эластомерных и/или термопластичных материалов, и т.д.) и/или «разрушаемые» устройства (по типу «зон смятия» в автомобилях) можно добавлять, встраивая в упорный подшипник 291 и/или устанавливая под него, а также снаружи кожуха 208 гидравлической части (в том числе на несущем каркасе и/или на транспортных стойках, инструментах спуска, и т.д.). Также предпочтительным является «фиксация» роторов 206, 220 для предотвращения их «беспорядочных колебаний» во время, например, транспортировки, развертывания, и т.д. или закрепление их на «центрирующих устройствах», которые предотвращают, например, вход в контакт критических рабочих поверхностей во время таких мероприятий. Такие функции фиксации и центрирования можно реализовать, применяя устройства, которые можно вручную сцеплять и/или высвобождать (например, фиксирующие винты, и т.д.) или предпочтительно устройства, которые автоматически сцепляются/расцепляются в зависимости от состояния роторов 206, 220, в которых последние могут являться остановленными, вращающимися, переходящими к остановке или переходящими к вращению. Устройства с вышеупомянутыми характерными чертами включают в себя основанные на действии постоянного магнита и/или электромагнита приборы, среди прочего («фиксирующие» устройства), и вкладыши по типу подшипника или опоры по типу подушки/тумбы, среди прочего, имеющие геометрию, подходящую для выполнения функции центрирования, когда роторы 206, 220 не вращаются, и имеющие например, «менее интрузивную» геометрию, которая обеспечивает подшипникам (предназначенным для опирания роторов 206, 220 во время работы) выполнение их функции, когда роторы 206, 220 вращаются («центрирующие» устройства). Смещающие механизмы, которые могут реализовать возможности «геометрии двойного назначения», требуемой для «центрирующих» устройств, включают в себя механические, гидравлические, термические, электрические, электромагнитные и пьезоэлектрические устройства, среди прочего. Можно применять пассивные автоматические механизмы для реализации функций фиксации и/или центрирования, вместе с тем, можно оборудовать систему управления для обеспечения надлежащего регулирования их работы.
Верхняя пластина 280 отстойника в соединении с уплотнениями 282 и 273, по существу, изолирует отстойник 271 текучей среды от взаимодействия с технологической текучей средой гидравлической части 204. Отстойник 271 содержит радиальный подшипник 264b и упорный подшипник 291 гидродинамического типа. Для обеспечения удовлетворительных показателей работы и продолжительного эксплуатационного ресурса гидродинамические подшипники смазываются и охлаждаются очищенной жидкостью, технологическая текучая среда (в особенности необработанная углеводородная технологическая текучая среда) может содержать большие объемы газа и/или твердых частиц, которые могут повреждать такие подшипники.
Уплотнение 282 может являться по существу аналогичным уплотнению 256, связанному с верхним радиальным подшипником 264a, описанным выше. Уплотнение 282 скреплено с верхней пластиной 280 отстойника и осуществляет гидродинамическое уплотнение (обычно с зазором, измеряемым микрометрами) относительно втулки 275 ротора (показана на фиг. 2C, как интегрированная с втулкой 288 подшипника, что не является обязательным требованием), когда работающий в технологической текучей среде ротор 206 вращается, и также статическое уплотнение (обычно с нулевым зазором), когда работающий в технологической текучей среде ротор 206 не вращается. Уплотнение 282 можно выполнять с возможностью поддерживать, увеличивать или уменьшать свой гидродинамический зазор под воздействием переходов перепада давления с любой из сторон (выше или ниже) и при этом по существу поддерживать, увеличивать или уменьшать, соответственно, свою скорость утечки во время особенно резких изменений давления. Уплотнение 282 включает в себя элементы, обеспечивающие его гидродинамические показатели работы, что обеспечивает малую величину утечки в динамическом (вне зависимости от величины зазора относительно втулки 275 ротора) и статическом режимах всегда, когда на уплотнение воздействует перепад давления, и поэтому уплотнение можно для некоторых вариантов применения характеризовать, как дросселирующее поток, но не изолирующее уплотнение. Для варианта применения отстойника 271 требуется малая величина утечки.
До развертывания, и применения окна(окон) 277, созданных для такой цели (а также для повторного заполнения отстойника и/или промывки отстойника от газа и/или отходов, и т.д.), отстойник 271 может являться заполненным текучей средой, имеющей свойства, удовлетворяющие требованиям заданной области применения, например, химически совместимой с технологической текучей средой и химреагентами, которые могут вводить в технологический поток и/или отстойник 271, с плотностью больше плотности технологической текучей среды, приемлемой вязкостью в широком диапазоне температур, удовлетворительными показателями теплопередачи, низкой абсорбцией газа, и т.д. После установки и ввода в эксплуатацию (во время, когда подводная система 200 функционирует), в гидравлической части 204 должно создаваться избыточное давление согласно конструктивному исполнению, и в отстойнике 271 должна значительно подниматься температура, последнее обеспечивает в отстойнике расширение текучей среды. Способность уплотнения 282 перепускать текучую среду аксиально в обоих направлениях обеспечивает итоговый незначительный рост давления в отстойнике 271, и дополнительно обеспечивает по существу равенство давления в отстойнике 271 с давлением во впуске 250 гидравлической части 204 в процессе работы и в состоянии прекращения работы, за исключением периода времени, когда положение работающего в технологической текучей среде ротора 206 является переходным (описано ниже).
Низкая скорость утечки, функциональные возможности статического уплотнения и гидродинамического уплотнения, отличающие уплотнение 282 в соединении с иначе «герметизированным» отстойником 271, обеспечивают уникальные и ценные характерные признаки гидравлической части 204. Уплотнение 282 обеспечивает низкую скорость утечки, даже под воздействием резкого значительного перепада давления, и поэтому уравнивает давление более или менее постепенно в зависимости главным образом от начального перепада давления и свойств текучей среды, участвующей в процессе (например, жидкости, газа, мультифазной текучей среды, высокой/низкой вязкости, и т.д.). По одному сценарию до начала вращения работающего в технологической текучей среде ротора 206 оператор может инжектировать жидкость в окно 277 с расходом, достаточным для создания перепада давления на уплотнении 282, адекватного для подъема работающего в технологической текучей среде ротора 206, при этом предотвращая динамическую нестабильность ротора, которая может сопровождать переход с «не активной» стороны упорного подшипника 291 (в нормальных условиях не применяется) на «активную» сторону (применяется во время нормальной работы) после запуска. По другому сценарию можно применять почти реверсивный процесс. То есть, до остановки вращения работающего в технологической текучей среде ротора 206 жидкость можно инжектировать в окно 277 с расходом, достаточным для поддержания его поднятым. После остановки работы работающий в технологической текучей среде ротор 206 должен оставаться поднятым до прекращения его вращения, в данный момент нагнетание жидкости через окно 277 можно останавливать, обеспечивая работающему в технологической текучей среде ротору 206 плавную посадку без вращения на не активные поверхности упорного подшипника 291. Указанное должно уменьшать возможность повреждения и при этом обеспечивать подшипнику длительный эксплуатационный ресурс. По другому сценарию любая тенденция перемещения работающего в технологической текучей среде ротора 206 в отстойник 271 («реверсивная осевая нагрузка») должна сталкиваться с «демпфирующим сопротивлением» благодаря тому факту, что текучая среда должна обычно обходить уплотнение 282 (что происходит только медленно) для аксиального перемещения работающего в технологической текучей среде ротора 206. С аналогичным сопротивлением должны сталкиваться, если обусловлен быстрый подъем работающего в технологической текучей среде ротора 206 из его полностью опущенного положения, вместе с тем текучая среда проходит уплотнение 282 для входа в отстойник 271 в таком случае. Описанное выше характерное «демпфированное аксиальное перемещение» должно защищать упорный подшипник 291 и при этом обеспечивать длительный эксплуатационный ресурс для подводной гидравлической системы 200. По другому сценарию, в случае проникновения технологического газа в отстойник текучей среды и впуск 250 (который обеспечивает в отстойнике номинальное давление) с последующим воздействием резкого падения давления, уплотнение 282 должно только постепенно уравновешивать давление в отстойнике с давлением на нижнем впуске 250 и при этом предотвращать резкое расширение газа в отстойнике, что может в ином случае вакуумировать отстойник. Данный сценарий, для которого является применимым разработка уплотнения 282 «уменьшающего свой зазор относительно втулки 275 ротора под воздействием изменений перепада давления», (описан выше). Как отмечено выше, поддержание присутствия жидкости в отстойнике 271 должно улучшать работоспособность подшипников 264b, 291. По любому сценарию в котором возможно воздействие на вращающийся работающий в технологической текучей среде ротор 206 «реверсивной осевой нагрузки», давление, более высокое, чем давление в данный момент времени во впуске 250 (и поэтому отстойнике 271) может прикладываться в окне 277 отстойника для противодействия такой «реверсивной осевой нагрузке» и при этом защищать, например, элементы не активной стороны упорного подшипника 291. Существенный набор датчиков и связанная с ним быстродействующая система управления, возможно включающая в себя алгоритмы автоматизации, управляемые клапаны и источник текучей среды высокого давления могут применяться для реализации функционирования «активного управления осевой нагрузкой на валу ротора в технологической текучей среде», описанного в данном документе. Понятно, что аналогичную возможность приложения давления сверху работающего в технологической текучей среде ротора 206 (например, через газовую трубу 109) можно разработать для обеспечения усовершенствованного «активного управления осевой нагрузкой» для гидравлической части 204.
Значительная теплота должна генерироваться в отстойнике 271, что обуславливают сдвиг текучей среды и другие явления, связанные с вращением работающего в технологической текучей среде ротора 206 и прикрепленного упорного кольца 294. Охлаждение отстойника для оптимизации свойств текучей среды для поддержания показателей работы подшипника получают с помощью циркуляции текучей среды через теплообменник 801, установленный в воде, окружающей гидравлическую часть 204. Надлежащее позиционирование путей прохождения потока в подшипниках 264b, 291 и вокруг них, и для впускных и выпускных окон (800 и 802, соответственно) теплообменника 801, в соединении с естественно возникающими потоками конвекции и содействие, например, геометрии в виде улитки в нижней полости 285 отстойника, должно создавать «эффект перекачивания» для отстойника 271. Такой эффект перекачивания можно усиливать, добавляя такие элементы, например, как «выемки», «геликоиды», «лопасти», и т.д., снаружи вращающихся элементов, включающих в себя работающий в технологической текучей среде ротор 206 (например, на местах 279, 281; последнее на концевой поверхности и/или возможно на продолжении работающего в технологической текучей среде ротора 206) и/или упорное кольцо 294 (например, на месте 283). Альтернативно или в дополнение, лопастное рабочее колесо или аналогичное устройство можно прикреплять к нижнему концу работающего в технологической текучей среде ротора 206.
Попадание твердых частиц значительного диаметра или объема технологической текучей среды в отстойник 271 является маловероятным. Как отмечено выше, отстойник 271 в нормальных условиях имеет давление, сбалансированное относительно давления на впуске 250 через трубу 276 уравновешивающего контура, так что в нормальных условиях отсутствует переток текучей среды между отстойником 271 и областями, содержащими текучую среду в гидравлической части 204. Дополнительно, уплотнение 282 обеспечивает только переток небольшого объема и с низким расходом текучей среды (даже во время значительных изменений перепада давления). Кроме того, извилистый путь с многочисленными вставными аксиальными и радиальными поверхностями существует между нижней стороной бандажа 298 ротора уравновешивающего устройства и верхом верхней пластины 280 отстойника, так что твердые частицы должны прерывисто перемещаться вверх против действия силы тяжести и внутрь против действия центростремительной силы до возможного достижения верха уплотнения 282. В любом случае, два или больше окон 277 можно оборудовать для циркуляции жидкости через отстойник 271 и/или теплообменник 801 для его эффективной промывки, по меньшей мере одно окно для подачи текучей среды и одно окно для отвода текучей среды (например, в любую трубу или емкость, расположенную выше по потоку от впуска 250). Окна 277 можно оборудовать пересекающими нижнюю полость 285 отстойника (как показано на фиг. 2C), которая имеет большой диаметр и расположена в самой низкой точке в отстойнике 271, и также является областью вероятного сбора твердых частиц. Можно также предусмотреть альтернативные места для окон 277, которые могут обеспечивать дополнительные преимущества, в том числе возможность подачи высокоскоростного потока жидкостей напрямую в теплообменник 801 для очистки от твердых частиц и/или газа (если первые или последний здесь захвачены). Отмечается, что теплообменник 801 может иметь форму, отличающуюся от показанной на фиг. 2C, для некоторой оптимизации удаления твердых частиц и/или газа.
Возвращаясь к рассмотрению фиг. 1A-D, на фиг. 1В схематично показан пример привода 120 с регулируемой скоростью согласно настоящему изобретению. Привод 120 с регулируемой скоростью включает в себя кожух 128 привода с регулируемой скоростью (также называется вторым кожухом). Как упомянуто выше, кожух 128 привода с регулируемой скоростью гидравлически сообщается с кожухом 210 электрической машины (например, через канал 122). Текучая среда может являться газом, по существу, под атмосферным давлением при функционировании на заданной глубине. В некоторых вариантах реализации, кожух 128 привода с регулируемой скоростью прикреплен к кожуху 210 электрической машины. Например, канал 122 может располагаться между кожухом 210 электрической машины и кожухом 128 привода с регулируемой скоростью и может обеспечивать гидравлическое сообщение между кожухом 210 электрической машины и кожухом 128 привода с регулируемой скоростью.
Привод 120 с регулируемой скоростью регулирует электропитание электрической машины 102. Электропитание можно принимать от источника питания по трубе 130. Как описано выше, подводная скважинная гидравлическая система 100 выполнена с возможностью эксплуатации под водой на заданной глубине в водном объекте. Привод 120 с регулируемой скоростью может включать в себя кожух 128 привода с регулируемой скоростью, который несет электрические компоненты и выполнен с возможностью создания необходимой опоры для привода 120, предотвращая его раздавливание на заданной глубине.
Канал 122, расположенный между кожухом 210 электрической машины и кожухом 128 привода с регулируемой скоростью, обеспечивает гидравлическое сообщение между кожухом 210 электрической машины и кожухом 128 привода с регулируемой скоростью. В трубе можно также разместить силовой провод 124 и/или линию 126 управления. Силовой провод 124 электрически связан с электрической машиной 102 и приводом 120 с регулируемой скоростью. Линия 126 управления может поддерживать связь, передающую управляющие сигналы между приводом 120 с регулируемой скоростью и электрической машиной 102.
В некоторых вариантах реализации привод 120 с регулируемой скоростью включает в себя активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель 132 (кратко, активный выпрямитель 132). Активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель 132 включает в себя инвертер, выполненный с возможностью приема переменного тока и подачи на выход постоянного тока. Активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель 132 содержит входной сетевой фильтр 133 и активный корректирующий коэффициент мощности электрический вентиль 135, выполненный с возможностью переключения на частоте больше 60 Герц (Гц). Привод 120 с регулируемой скоростью можно оборудовать без входного трансформатора, электрически связанного с электрическим вентилем привода с регулируемой скоростью. Привод 120 с регулируемой скоростью может также включать в себя другие электронные схемы 134, описанные ниже.
Генераторы энергосистемы общего пользования и автономные электрогенераторы подают электропитание переменного тока с частотой 50Гц или 60Гц. Поэтому обычные входные трансформаторы привода с регулируемой скоростью работают на данных частотах. Для наилучшей оптимизации специфические трансформаторы обычно разрабатывают для каждой входной частоты. Если трансформатор не оптимизирован, то имеет увеличенные габариты. Активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель 132 может принимать электропитание на входе с обеими частотами с одинаковым агрегатным обеспечением. Активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель 132 является инвертером, соединенным в обратном направлении с сетью. Данное получают, применяя активные переключающие компоненты для переключения входного напряжения переменного тока на выходное напряжение постоянного тока. Активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель 132 можно выполнять с возможностью «переключения» на частоте гораздо выше 50 Гц/60 Гц, предпочтительной, поскольку гармоники выше по потоку уменьшаются более эффективно, чем в пассивном трансформаторе. В дополнение к тому, что активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель 132 имеет габариты значительно меньше пассивного входного трансформатора и электрического вентиля, которые призван заменить, связанные фильтры линии электропитания также значительно меньше требуемых для поддержки пассивного трансформатора.
Активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель 132 обеспечивает корректировку коэффициента мощности, уменьшающую падение напряжения в питающих кабелях, что является предпочтительным для вариантов применения с большими отходами. Активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель 132 достигает указанного посредством управления своими активными переключающими устройствами, контролирующими фазовый угол между формой волны входного напряжения и проходящего тока, таким образом регулируя коэффициент мощности для действующей нагрузки во входной линии. Активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель 132 поэтому можно также называть модулем коррекции коэффициента мощности. Регулируя угол между напряжением на своем конце и током в линии, активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель 132 эффективно может подавать реактивную мощность для компенсации самоиндукции в длинных кабелях, таким образом уменьшая динамическую нагрузку от потери напряжения обычных длинных шлангокабелей.
Угол опережения фаз можно также корректировать с помощью цепи коррекции коэффициента мощности при оптимизации для кабелей отличающейся длины. В выпрямленном вводе например, требуется применение большой пассивной цепи для создания данного отклонения, тогда как наш активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель 132 выполняет указанное алгоритмически. Данное также обеспечивает нам «регулирование» нашей системы с помощью программного обеспечения на отличающихся площадках или шлангокабелях отличающейся длины вместо изменения цепи в агрегатном обеспечении, как в решении с выпрямлением. Активная корректировка коэффициента мощности в соединении с топологией выпрямительно-преобразовательного комплекса может также обеспечивать сеть «управления приводом по сигналам обратной связи» в случае остановки двигателя с помощью генерирования (данный двунаправленный переток мощности является другим преимуществом, которое можно реализовать).
В некоторых вариантах реализации привод 120 с регулируемой скоростью имеет только пассивное охлаждение, например, с использованием температуры водного объекта в котором погружен. В некоторых вариантах реализации привод с регулируемой скоростью можно выполнять с возможностью передачи теплоты, генерируемой во время работы, по существу, через кожух 128 привода с регулируемой скоростью в водный объект. Привод 120 с регулируемой скоростью может поддерживать контакт электрических компонентов с внутренней частью кожуха 128 привода с регулируемой скоростью, который может пассивно охлаждаться. Охлаждение для различных компонентов получают, по существу, в виде пассивной теплопередачи через наружный кожух в окружающую воду. Элементы активного охлаждения, например вентиляторы или перекачиваемые жидкости, можно исключить, при этом не требуются большие зазоры и/или трубы текучей среды.
Подводная скважинная гидравлическая система может включать в себя одну или обе, систему 300 подачи защитной текучей среды и систему 140 распределения химреагентов в зависимости от варианта реализации. На фиг. 1C-G показана более детально система 300 подачи защитной текучей среды и система 140 распределения химреагентов.
На фиг. 1C схематично показана система 140 распределения химреагентов и система 160 управления давлением подводной скважинной гидравлической системы 100 фиг. 1A. На фиг. 1D схематично показана с увеличением гидравлическая часть 104 подводной скважинной гидравлической системы 100 фиг. 1A. Фиг. 1C-D рассмотрены совместно более подробно ниже.
В некоторых вариантах реализации подводная скважинная гидравлическая система 100 может включать в себя систему 140 распределения химреагентов, выполненную с возможностью соединения с подводным баком 141 хранения химреагентов обработки и подачи химреагентов обработки из подводного бака 141 хранения химреагентов обработки в одно или несколько мест подводной скважинной гидравлической системы 100. В системе можно применять один или несколько из множества химреагентов обработки, каждый из которых можно хранить в баках 141 хранения химреагентов обработки, гидравлически сообщающихся с подводной скважинной гидравлической системой 100, расположенных выше по потоку от выпуска 114 технологической текучей среды. Баки 141 хранения химреагентов обработки могут располагаться на морском дне или могут подвешиваться под поверхностью водного объекта. Химреагенты обработки могут являться технологическими химреагентами обработки. Химреагенты обработки могут включать в себя один или несколько из следующего: ингибитор образования гидратов, парафиновый ингибитор, ингибитор солеотложения, ингибитор пенообразования или ингибитор коррозии.
Система 140 распределения химреагентов может включать в себя подводный расходный бак 141 химреагента обработки или может являться отдельной, и химреагент обработки может подаваться другим механизмом.
В некоторых вариантах реализации система распределения химреагентов интегрирована с первым кожухом 210, в котором расположена электрическая машина 102.
Система 140 распределения химреагентов может включать в себя манифольд 142, выполненный с возможностью направления химреагента обработки в баке 141 хранения химреагента в одно или несколько мест выше по потоку от выпуска 114 технологической текучей среды. Манифольд 142 включает в себя один или несколько клапанов 146, которые можно избирательно приводить в действие, обеспечивая вход одного или нескольких химреагентов обработки в различные части подводной скважинной гидравлической системы 100. Клапаны 146 обеспечивают направление химреагента обработки в гидравлическую часть 104 подводной скважинной гидравлической системы 100.
В некоторых вариантах реализации система 140 распределения химреагентов включает в себя манифольд 142, выполненный с возможностью приема химреагентов из подводного бака 141 хранения химреагентов обработки и распределения химреагентов в одно или несколько мест подводной скважинной гидравлической системы 100. Подводная скважинная гидравлическая система по п. 97, где одно или несколько мест подводной скважинной гидравлической системы 100 включает в себя гидравлическую часть 104, систему 160 управления давлением или на место подводной скважинной гидравлической системы 100 выше по потоку от выпуска 114 технологической текучей среды.
Например, текучую среду обработки можно направлять через клапаны 146 в сильфонную камеру 163. Из сильфонной камеры 163, текучую среду обработки можно направлять через трубу 147 теплообменника в теплообменник 148. Теплообменник 148 может охлаждать текучие среды, поступающие из трубы 147 теплообменника. Охлажденную текучую среду можно вводить в гидравлическую часть 104 через линию 149 охлажденной текучей среды. Охлажденная текучая среда может входить в гидравлическую часть 104 в отличающихся областях, как показано на фиг. 1D.
На фиг. 1D схематично показана с увеличением гидравлическая часть 104 подводной скважинной гидравлической системы 100 фиг. 1A. Охлажденную текучую среду из теплообменника 148 можно вводить в гидравлическую часть 104 через линию 149 охлажденной текучей среды. Линия 149 охлажденной текучей среды может разветвляться на два направления. Охлажденная текучая среда может входить в гидравлическую часть 104 через первый впуск 166 по первой линии 165 текучей среды. Первый впуск 166 обеспечивает контакт текучей среды с уплотнениями, отделяющими электрическую машину 102 от гидравлической части 104. Текучую среду от верхних уплотнений можно направлять к низу гидравлической части 104 через линию 167 и впуск 168, которые могут входить в нижнюю часть гидравлической части 104 для обеспечения охлаждения текучей средой опорных подушек. Охлаждающую текучую среду можно затем направлять на выход из гидравлической части и обратно в теплообменник через линию 150.
Охлажденную текучую среду из теплообменника 148 можно также направлять в гидравлическую часть 104 по впуску 169. Охлажденная текучая среда может затем охлаждать уплотнения 256 и наклонные опоры на нижней части лопастное рабочее колеса. Охлажденную текучую среду в данной части гидравлической части 104 можно затем направлять на выход в теплообменник на линии 150.
Текучую среду из гидравлической части 104 можно направлять обратно в сильфонную камеру 163 через линию 150. В некоторых вариантах реализации текучую среду обработки можно вводить в гидравлическую часть 104 через линию 150 без входа в теплообменник 148, обеспечивая более быстрый ввод текучей среды в гидравлическую часть 104. Возвращаясь к рассмотрению показанного на фиг. 1D, в некоторых вариантах реализации система 140 распределения химреагентов включает в себя гидроаккумулятор 152, в котором можно хранить химреагент (например, ингибитор образования гидратов) под избыточным давлением (например, инертного газа, такого как азот или аргон). В случае незапланированного в масштабе системы прекращения работы химреагент можно выпускать из гидроаккумулятора 152 в подводную скважинную гидравлическую систему 100 выше по потоку от выпуска 114 технологической текучей среды. Например, ингибитор образования гидратов применяется для предотвращения или устранения образования гидратов (кристаллов льда) в подводной скважинной гидравлической системе 100, которые могут образоваться, когда подводная скважинная гидравлическая система 100 находится под водой на эксплуатационной глубине, но претерпевает внеплановое прекращение работы. Ингибитор образования гидратов можно подавать в гидроаккумулятор 152 из одного из баков 141 хранения. Ингибитор образования гидратов можно подавать в гидроаккумулятор через клапанный коллектор 158, через клапаны 154, 155 и 157. Гидроаккумулятор можно связывать с манифольдом 142 через муфту 156. Когда требуется ингибитор образования гидратов, клапаны 154, 155 и 157 можно открывать, обеспечивая проход ингибитора образования гидратов в клапанный коллектор 158, где ингибитор распределяется в гидравлическую часть 104 и другие места через манифольд 142 системы 140 распределения химреагентов.
На фиг. 3A схематично показана система 300 подачи защитной текучей среды подводной скважинной гидравлической системы 100 фиг. 1A. В общем систему 300 подачи защитной текучей среды можно выполнять с возможностью подачи защитной текучей среды в гидравлическую часть 104. В некоторых вариантах реализации гидравлическая часть 104 может включать в себя вращающиеся уплотнения и гидродинамические подшипники (описано выше и показно на фиг. 2A-C). Систему 300 подачи защитной текучей среды можно выполнять с возможностью подачи защитной текучей среды в гидравлическую часть 104. Например, защитная текучая среда может изолировать компоненты гидравлической части 104 от технологической текучей среды. Например, защитная текучая среда может противодействовать утечке технологической текучей среды на вращающихся уплотнениях 256. Аналогично, защитную текучую среду можно подавать в гидродинамический подшипник в гидравлической части 104. Систему 300 подачи защитной текучей среды можно соединять с гидравлической частью 104 через теплообменник 148, гидравлически сообщающийся с гидравлической частью 104 аналогично системе 140 распределения химреагентов, описанной выше. Соответственно, защитную текучую среду можно направлять в части гидравлической части 104, которые содержат вращающиеся уплотнения 256 и гидродинамический подшипник.
Система 300 подачи защитной текучей среды для подводной скважинной гидравлической системы 100 для работы под водой в водном объекте сама может являться подводной. Система 300 подачи защитной текучей среды может включать в себя два «дублирующих» комплекта компонентов, называемых ниже первым контуром 302a текучей среды и вторым гидравлическим контуром 302b. Контуры можно эксплуатировать индивидуально, в тандеме или в интерактивном режиме (т.е. текучая среда может проходить из первого гидравлического контура во второй гидравлический контур и наоборот). Каждый контур может включать в себя одинаковые компоненты, и одинаковые ссылочные позиции указывают одинаковые компоненты. Например, система 300 подачи защитной текучей среды может включать в себя впуск 304a/304b, выполненный с возможностью приема защитной текучей среды, фильтр 306a/306b, связанный с впуском 304a, выполненный с возможностью фильтровать защитную текучую среду, и выпуск 308 защитной текучей среды, связанный с фильтром 306a/306b, выполненный с возможностью соединения с впуском 370 защитной текучей среды подводной гидравлической системы 100 и подачи отфильтрованной защитной текучей среда на впуск 370 защитной текучей среды подводной гидравлической системы 100. В некоторых вариантах реализации впуск 370 защитной текучей среды подводной гидравлической системы 100 гидравлически сообщается с сильфонной камерой 163, показанной в качестве примера на фиг. 1C.
Фильтр можно соединять с впуском 304a,b и выполнять с возможностью фильтрования отобранной воды. Фильтр может включать в себя многоступенчатый фильтр в составе фильтра 306a,b грубой очистки (например, фильтр с размером 50 мкм или возможно меньше), который можно применять для отфильтровывания частиц и других материалов с нулевой плавучестью (т.е. частиц, которые могут не осаждаться естественным образом в статической камере). Фильтр может также включать в себя мембрану 312a,b обратного осмоса (фильтр тонкой очистки) ниже по потоку от фильтра грубой очистки для фильтрования микроскопических частиц и молекул, которые могут находиться в воде или взаимодействовать с водой (например, бактерии, соли, другие минералы и т.д.). Мембрана 312a,b обратного осмоса может удалять загрязняющие примеси, имеющие размер порядка 1 Å. Мембрана 312a,b обратного осмоса может гидравлически сообщаться с отводным проходом 326a,b, который обеспечивает циркуляцию воды обратно в камеру 356 осаждения твердых частиц и содействие фильтрованию и эксплуатации мембраны 312a,b обратного осмоса.
В некоторых вариантах реализации система 300 подачи защитной текучей среды может включать в себя систему 301 водоподготовки, показанную на фиг. 3A. Впуск 304a,b защитной текучей среды, описанный кратко выше, может включать в себя впуск воды, выполненный с возможностью приема воды из окружающего водного объекта. Система водоподготовки обрабатывает окружающую воду для применения в качестве защитной текучей среды. В некоторых вариантах реализации защитная текучая среда включает в себя нефильтрованную воду.
Подводная система 300 подачи защитной текучей среды может включать в себя насос 310a,b (низкого давления), выполненный с возможностью перемещения текучей среды от впуска 304a,b до выпуска 308 защитной текучей среды и в некоторых вариантах реализации через фильтр 306a,b. Мембрану 312a,b ниже по потоку от фильтра 306a,b можно выполнять с возможностью дополнительного фильтрования защитной текучей среды. Насос 314a,b (высокого давления) ниже по потоку от мембраны 312a,b можно выполнять с возможностью перемещения текучей среды, прошедшей через мембрану 312a,b до выпуска 308 защитной текучей среды. Отводной проход 324a,b может гидравлически сообщаться с местом выше по потоку от мембраны 312a,b и выполнен с возможностью направления текучей среды, не прошедшей через мембрану 312a,b, в камеру 356 осаждения твердых частиц. Возвратный проход 326a,b расположен ниже по потоку от мембраны 312a,b и выполнен с возможностью направления текучей среды, которая проходит через мембрану 312a,b, в водный объект. Например, когда вода не требуется для подводной скважинной гидравлической системы 100, вода может возвращаться в камеру 356 осаждения твердых частиц.
Система 301 водоподготовки включает в себя два гидравлических «контура», которые могут функционировать вместе или независимо, принимая воду, обрабатывая воду и вводя воду в подводную скважинную гидравлическую систему 100. Например, подводная система 300 подачи защитной текучей среды может включать в себя первый гидравлический контур 302a, который включает в себя первый упомянутый фильтр 306a (фильтр грубой очистки), и второй гидравлический контур 302b. Второй гидравлический контур 302b может являться гидравлически параллельным первому гидравлическому контуру 302a и включает в себя второй фильтр 306b (фильтр грубой очистки). Подводная система 300 подачи защитной текучей среды может включать в себя перепускной проход 316, 318, 320 гидравлически связывающий первый гидравлический контур 302a и второй гидравлический контур 302b.
Например, перепускной проход 316 можно выполнять с возможностью перемещения текучей среды в первом гидравлическом контуре 302a на второй фильтр 306b для фильтрования вторым фильтром 306b.
В некоторых вариантах реализации подводная система подачи защитной текучей среды может включать в себя первый насос 310a в первом гидравлическом контуре 302a. Перепускной проход выполнен с возможностью перемещения текучей среды из первого гидравлического контура 302a во второй гидравлический контур 302b. Текучая среда во втором гидравлическом контуре 302b может перекачиваться первым насосом 310a первого гидравлического контура 302a.
В некоторых вариантах реализации первый гидравлический контур 302a может включать в себя первый насос 310a и второй гидравлический контур может включать в себя второй насос 310b. Подводная система подачи защитной текучей среды может включать в себя первый перепускной проход 316, гидравлически связывающий первый гидравлический контур 302a и второй гидравлический контур 302b ниже по потоку от первого и второго насосов 310a,b, соответственно, между насосами 310a,b и первым упомянутым фильтром 306a и вторым фильтром 306b. Второй перепускной проход 318 может гидравлически связывать первый гидравлический контур 302a и второй гидравлический контур 302b на месте ниже по потоку от первого упомянутого фильтра 306a и второго фильтра 306b.
В некоторых вариантах реализации первый контур 302a включает в себя насос 310a низкого давления выше по потоку от первого упомянутого фильтра 306a и насос 314a высокого давления ниже по потоку от первого упомянутого фильтра 306a. В некоторых вариантах реализации второй контур 302b включает в себя насос 310b низкого давления выше по потоку от второго фильтра 306b и насос 314b высокого давления ниже по потоку от второго фильтра 306b.
В некоторых вариантах реализации подводная система подачи защитной текучей среды может включать в себя контур очистки. Контур очистки может включать в себя байпасный перепускной проход 318, гидравлически связывающий первый гидравлический контур 302a и второй гидравлический контур 302b ниже по потоку от первого упомянутого фильтра 306a и второго фильтра 306b. Байпасный перепускной проход 318 можно выполнять с возможностью обратной подачи промывочного потока текучей среды на фильтр 306b. Отводной проход 328b может гидравлически связываться с проходом между впуском 304b и вторым фильтром 306b для приема обратного промывочного потока текучей среды из второго фильтра 306b. Отводной клапан 346b может регулировать расход через отводной проход 328b. Аналогичный контур очистки должен также существовать для фильтра 306a. Отводной проход 328a может гидравлически связываться с проходом между впуском 304a и первым упомянутым фильтром 306a для приема обратного промывочного потока текучей среды из первого упомянутого фильтра 306a. Отводной клапан 346a может регулировать расход текучей среды через отводной проход 328a. Отводные проходы 328a,b выполнены с возможностью направления обратного промывочного потока в водный объект.
Подводная система 300 подачи защитной текучей среды включает в себя контур очистки. Контур очистки может включать в себя байпасный перепускной проход 318, гидравлически связывающий первый гидравлический контур 302a и второй гидравлический контур 302b ниже по потоку от первого упомянутого фильтра 306a и второго фильтра 306b. Байпасный перепускной проход 318 можно выполнять с возможностью подачи обратного промывочного потока текучей среды на второй фильтр 306b. Отводной проход 328b может гидравлически сообщаться с проходом между впуском 304b и вторым фильтром 306b для приема обратного промывочного потока текучей среды из второго фильтра 306b.
Подводная система 300 подачи защитной текучей среды может также включать в себя отводной проход 328a, гидравлически сообщающийся с проходом между впуском 304a и первым упомянутым фильтром 306a для приема обратного промывочного потока текучей среды из первого упомянутого фильтра 306a. Отводной проход 328a,b может гидравлически сообщаться с проходом между впуском 304a,b и первым упомянутым фильтром 306a или вторым фильтром 306b, соответственно, для приема текучей среды от впуска 304a,b и направления в водный объект.
Некоторые варианты реализации могут включать в себя перенаправляющий проход 322, гидравлически связывающий первый перепускной проход 316 и второй перепускной проход 318, перенаправляющий проход 322 выполнен с возможностью направления текучей среды во втором перепускном проходе 318 ниже по потоку от первого упомянутого фильтра 306a в первый перепускной проход 316 выше по потоку от второго фильтра 306b.
Подводная система 300 подачи защитной текучей среды может включать в себя удлиненный кожух 354, внутри образующий камеру 356 осаждения твердых частиц, расположенную снаружи и вокруг впуска 304a,b воды. Кожух 354 может включать в себя впуск 357 воды, выполненный с возможностью приема воды из окружающего водного объекта в камеру 356 осаждения твердых частиц. В некоторых вариантах реализации подводной системы 300 подачи защитной текучей среды кожух 354 выполнен с возможностью обеспечения воде в камере 356 осаждения твердых частиц, по существу, большей статичности, чем в окружающем водном объекте. Камеру 356 осаждения твердых частиц можно при этом называть статической камерой 356. Боковые стенки 358 кожуха 354 могут являться сплошными и не иметь отверстий для обеспечения статичности.
Подводная система подачи защитной текучей среды может включать в себя контур очистки. Контур очистки может включать в себя байпасный проход 318, гидравлически сообщающийся с проходом между первым упомянутым фильтром 306a,b и выпуском 308 защитной текучей среды для подачи обратного промывочного потока текучей среды на фильтр 306a,b. Отводной проход 328a,b может гидравлически сообщаться с проходом между впуском 304a,b и первым упомянутым фильтром 306a,b для приема обратного промывочного потока текучей среды из фильтра 304a,b.
В некоторых вариантах реализации подводная система подачи защитной текучей среды включает в себя впуск 304a,b выполненный с возможностью приема защитной текучей среды из водного объекта и выпуск 308 защитной текучей среды, сообщающийся с впуском 370 защитной текучей среды подводной гидравлической системы 100. Выпуск 308 защитной текучей среды выполнен с возможностью подачи защитной текучей среды из водного объекта на впуск 370 защитной текучей среды подводной гидравлической системы 100. Подводная система подачи защитной текучей среды может также включать в себя фильтр 306a,b, расположенный ниже по потоку от впуска 304a,b и выполненный с возможностью фильтрования защитной текучей среды.
В некоторых вариантах реализации выпуск 308 защитной текучей среды гидравлически сообщается с сильфонной камерой 163 (показана на фиг. 1C). Сильфонная камера 163 включает в себя сильфоны 161. Подводная система 300 подачи защитной текучей среды выполнена с возможностью подачи защитной текучей среды в сильфонную камеру 163 при расширении сильфонов 161. Перемещающую пружину 162 можно выполнять с возможностью перемещения сильфона 161 для расширения. Подводную систему 300 подачи защитной текучей среды можно выполнять с возможностью подачи защитной текучей среды на одно или несколько уплотнений 256 (показано на фиг. 2B) гидравлической части 104 подводной скважинной гидравлической системы 100. В некоторых вариантах реализации в защитной текучей среде поддерживается давление выше давления технологической текучей среды на впуске технологической текучей среды гидравлической части 104.
На фиг. 3B-G показан пример сценариев работы для системы подачи защитной текучей среды фиг. 3A. Действующие клапаны показаны белыми, не действующие клапаны заштрихованы. Понятно, вместе с тем, что в некоторых случаях клапан может являться открытым и не действующим в зависимости от местоположения и/или в зависимости от состояния клапана. Например, для сохранения работоспособности клапана можно рекомендовать минимизацию числа переключений клапана. Стрелками показан путь, по которому проходит текучая среда.
На фиг. 3B схематично показана с увеличением система 300 подачи защитной текучей среды фиг. 3A, иллюстрирующая пример режима работы. Показанное на фиг. 3B соответствует рабочему сценарию #4, показанному в Приложении. На фиг. 3B, оба насоса 310a и 310b низкого давления являются действующими (показано значком молнии на символе насоса). Поэтому текучая среда проходит как в первом гидравлическом контуре 302a, так и во втором гидравлическом контуре 302b. Рассмотрим вначале первый гидравлический контур 302a: насос 310a перемещает воду из камеры 356 осаждения на впуск 304a. Насос 310a перемещает воду через фильтр 306a и на мембрану 312a, клапан 334a открыт. Некоторый объем воды проходит через мембрану 312a. Поскольку клапан 336a закрыт и клапан 340a открыт, вода направляется через клапаны 340a и 342a, через возвратный проход 326a. Некоторый объем воды также направляется в отводной проход 324a вследствие свойств мембраны.
В данном примере текучая среда во втором гидравлическом контуре 302b следует пути, соответствующему текучей среде в первом гидравлическом контуре 302a. Вместе с тем, понятно, что первый гидравлический контур 302a может функционировать, как описано выше, независимо от функционирования второго гидравлического контура 302b, и наоборот.
На фиг. 3C схематично показана с увеличением система 300 подачи защитной текучей среды фиг. 3A другого являющегося примером режима работы. Показанное на фиг. 3C соответствует рабочему сценарию #5 в Приложении. В общем, функционирование, показанное на фиг. 3C, является аналогичным показанному на фиг. 3B, за исключением того, что клапаны 340a и 340b закрыты, и клапаны 336a,b и 338a,b открыты. При работающих насосах 314a,b высокого давления вода перемещается от впуска 304a,b на выпуск 308.
На фиг. 3D схематично показана с увеличением система 300 подачи защитной текучей среды фиг. 3A, иллюстрирующая еще один пример режима работы. Показанное на фиг. 3D соответствует сценарию #13 Приложения, где осуществляют промывку второго фильтра 306b. Насос 310a действует и перемещает воду через первый контур, через первый упомянутый фильтр 306a и мембрану 312a. Отводной проход 324a обеспечивает избытку подачи выше по потоку от мембраны 312a выход из первого гидравлического контура 302a. Дополнительно, клапаны 332a и 332b открыты, и клапан 330a закрыт, и текучая среда направляется для прохода через перепускной путь 318 из первого гидравлического контура 302a во второй гидравлический контур 302b. Когда клапаны 334b и 330b закрыты, текучая среда продавливается для промывки обратным потоком через второй фильтр 306b. Промывка обратным потоком очищает второй фильтр 306b. Текучая среда затем направляется через отводной проход 328b (при этом клапан 346b открыт). Аналогичную операцию можно выполнять для очистки фильтра 306a.
На фиг. 3E схематично показана с увеличением система 300 подачи защитной текучей среды фиг. 3A, иллюстрирующая еще один пример режима работы. Показанное на фиг. 3E соответствует сценарию #14 Приложении. На фиг. 3E, текучая среда проходит через второй гидравлический контур 302b, как описано выше и показано на фиг. 3B. Текучая среда в первом гидравлическом контуре 302a, вместе с тем, подается насосом сразу в отводной проход 328a. При некоторых обстоятельствах вода вблизи верха камеры 356 осаждения твердых частиц может являться химически чистой. Химически чистая вода может являться коррозионной для различных компонентов системы 300 подачи защитной текучей среды или в других аспектах для подводной скважинной гидравлической системы 100. Отводной проход 328a можно применять для удаления химически чистой воды из камеры 356 осаждения твердых частиц с помощью направления обратно в окружающий водный объект и повторного ввода менее химически чистой воды в камеру 356 осаждения твердых частиц. На фиг. 3E, насос 310a действует, перемещая воду на впуск 304a текучей среды. Клапаны 330a, 332a, и 334a закрыты, а клапан 346a открыт. Вода при этом направляется через отводной клапан 328, выпускающий воду в окружающий водный объект.
На фиг. 3F схематично показана с увеличением система 300 подачи защитной текучей среды фиг. 3A, иллюстрирующая еще один пример режима работы. Показанное на фиг. 3F соответствует рабочему сценарию #24 Приложения. В некоторых вариантах реализации один или оба из первого упомянутого фильтра 306a и мембраны 312a первого гидравлического контура 302a могут являться неработоспособными (например, они могут являться слишком загрязненными для применения или могут являться разрушенными). В другом случае насосы 310b или 314b второго гидравлического контура 302b могут являться неработоспособными. Насосы 310a и 314a первого гидравлического контура 302a можно применять со вторым фильтром 306b и/или мембраной 312b второго гидравлического контура 302b. При работающем насосе 310a вода перемещается во впуск 304a. Вода направляется через перепускной проход 316, который гидравлически связывает первый гидравлический контур 302a со вторым гидравлическим контуром 302b. Вода перемещается через второй фильтр 306b и на мембрану 312b. Некоторый объем воды может отводиться и перенаправляться обратно в камеру 356 осаждения твердых частиц через отводной проход 324b. Воду, проходящую через мембрану 312b, можно направлять через перепускной проход 320 с открытыми клапанами 340a,b и 344, которые гидравлически связывают первый гидравлический контур 302a и второй гидравлический контур 302b ниже по потоку от мембраны 312a,b. Насос 314a высокого давления первого гидравлического контура 302a может затем перекачивать воду на выпуск текучей среды 308 (с открытыми клапанами 338a и 350). Аналогичную рабочую функциональность можно получить, если второй фильтр 306b и мембрана 312b второго гидравлического контура 302b являются неработоспособными и/или насосы первого гидравлического контура 302a являются неработоспособными, меняя ролями гидравлические контуры.
На фиг. 3G схематично показана с увеличением система 300 подачи защитной текучей среды фиг. 3A, где представлен другой пример режима работы. Показанное на фиг. 3G соответствует рабочему сценарию #20 приложения. В некоторый обстоятельствах вода в камере 356 осаждения твердых частиц может являться особенно загрязненной, и предпочтительным может являться многократный проход через фильтр грубой очистки. Рабочий сценарий, показанный на фиг. 3G, обеспечивает двукратную обработку воды фильтром грубой очистки перед направлением на мембрану. В примере, показанном на фиг. 3G, воду перекачивают в первый гидравлический контур 302a насосом 310a через впуск 304a. Вода перекачивается через первый упомянутый фильтр 306a. Когда клапан 334a закрыт и клапан 332a открыт, вода направляется через перепускной проход 318. Когда клапан 332b закрыт и клапан 330 открыт, вода перенаправляется через перепускной клапан 322 в перепускной проход 316 и во второй гидравлический контур 302b. Вода перекачивается (насосом 310a) через второй фильтр 306b. Воду можно затем направлять в выпуск 308 либо через второй гидравлический контур 302b (как показано) или через первый контур с использованием перепускного прохода 320.
Таблица 1 в Приложении к данному описанию представляет примеры сценариев работы, связанные с системой подачи защитной текучей среды фиг. 3A, некоторые из которых описаны выше.
В некоторых вариантах реализации система подачи защитной текучей среды 400 может включать в себя подводный расходный бак защитной текучей среды. На фиг. 4 схематично показана система подачи защитной текучей среды 400, которая включает в себя подводный расходный бак 402 защитной текучей среды. Подводный расходный бак 402 защитной текучей среды гидравлически сообщается с подводной скважинной гидравлической системой 100 и располагается под водой в водном объекте. Вариант осуществления, показанный на фиг. 4, включает в себя впуск защитной текучей среды, фильтр, который может являться многоступенчатым фильтром, и выпуск защитной текучей среды. Выпуск защитной текучей среды гидравлически связан с впуском 370 защитной текучей среды подводной скважинной гидравлической системы 100, в данном случае, фланцевым соединением 410. Клапан 412 с электронным управлением может открывать проход текучей среды между подводным расходным баком 402 защитной текучей среды и впуском 370 текучей среды. Насос может подавать защитную текучую среду на фильтр и на выпуск 408 защитной текучей среды. Защитная текучая среда, содержащаяся в подводном расходном баке 402 защитной текучей среды может включать в себя защитные текучие среды, известные специалисту в данной области техники, например минеральное масло или водно-гликолевую смесь.
Возвращаясь к рассмотрению фиг. 1C, 1D, и 3A, некоторые варианты реализации подводной скважинной гидравлической системы 100 могут включать в себя систему 160 управления давлением для обеспечения подачи на вращающиеся уплотнения 256 давления системы защитной текучей среды, которое больше давления технологической текучей среды на впуске гидравлической части 104. В данных условиях защитная текучая среда должна проникать на вращающихся уплотнениях 256 в направлении к технологической текучей среде и при этом предотвращать контакт технологической текучей среды, и любых захваченных твердых частиц, и т.д., с гидродинамическими подшипниками и другими чувствительными элементами гидравлической части, которые погружены в защитную текучую среду.
Система 160 управления давлением содержит сильфон 161 и пружину 162 для поджатия сильфона 161 в направлении к предпочтительному состоянию, либо расширенному или сжатому в зависимости от задач системы в целом и различных условий, например, чувствительности к попаданию отходов. Для вариантов применения, в виде примеров описанных в данном документе, сильфон 161 является обычной извилистой биметаллической конструкцией, которая не допускает значительного перепада давления. Сильфон 161 устанавливается для работы под воздействием технологического давления с одной стороны и давления защитной текучей среды с другой стороны, и сильфон 161 должен расширяться или сокращаться в ответ на любой перепад давления, действующего внутри и снаружи. Добавление пружины 162 с одной или другой стороны обеспечивает сильфон 161 механизмом противодействия чрезмерному расширению или сокращению, к которому иначе приводят даже весьма небольшие перепады давления, действующие на сильфон 161. Частное от деления силы пружины на площадь сильфона 161 в плане образует перепад давления, который может поддерживаться при наличии текучих сред с двух сторон сильфона 161.
На фиг. 1C показана пружина 162, установленная с технологической стороны и поджимающая сильфон 161 в направлении к расширенному состоянию, вместе с тем, устройство может также являться обратным, с пружиной 162, поджимающей сильфон 161 в сжатое состояние. В любом случае пружина 162 создает механизм перемещения сильфона 161 в направление выдавливания защитной текучей среды, результатом является давление защитной текучей среды, которое несколько больше технологического давления. Как показано на фиг. 1A, источником технологического давления, действующего на сильфоны 161, является труба 164, начинающаяся выше по потоку от гидравлической части 104 на буферном баке 110. Благодаря такому расположению источника, труба 164 в общем должна заполняться газом, если не оборудованы другие устройства. Преимущество отбора технологического давления из верхней части буферного бака 110 состоит в том, что твердые частицы, которые несет технологическая текучая среда, увлекаются в более плотную и вязкую жидкую фазу, которая быстро перемещается в нижнюю часть буферного бака 110. Поскольку требуется исключение твердых частиц из входящей трубы 164, откуда они могут пройти далее в сильфон 161 и привести к нежелательным последствиям, устройство 170 удаления твердых частиц можно интегрировать в буферный бак 110.
Вместо обеспечения заполнения трубы 164 газом, где может происходить конденсация воды, что в свою очередь может ускорять рост бактерий и/или образование гидратов в различных условиях, предпочтительным является заполнение трубы 164, например, химреагентами. Указанное можно получить, вводя химреагенты через манифольд 142 распределения химреагентов и подходящие клапаны и трубы (см. на фиг. 1D).
Как отмечено выше, поскольку пружина 162, действующая на сильфон 161, создает давление в защитной текучей среде больше технологического давления выше по потоку от гидравлической части 104, и такое более высокое давление обуславливает утечку на уплотнениях 256, требуется периодическая дозаправка системы 160 управления давлением защитной текучей средой. Датчики, осуществляющие мониторинг положения контрольной поверхности на сильфоне 161 должны передавать сигнал на систему управления, обеспечивая определение момента времени дозаправки системы 160 управления давлением. В варианте фильтрования воды для системы защитной текучей среды на подходящие клапаны должны подаваться команды открытия, и один или несколько насосов высокого давления должны активироваться для подачи воды, очищаемой с применением фильтров и/или мембран обратного осмоса в системе 160 управления давлением.
Защитная текучая среда внутри системы 160 управления давлением циркулирует, входя в гидравлическую часть 104 и выходя из нее, а также в полостях гидравлической части 104, по различным трубам 149, 150, 165, 166, 167, 168, 169, и также через теплообменник 148 по трубам 147 и 150.
На фиг. 5А схематично показан являющийся примером вариант осуществления 500 подводной скважинной гидравлической системы 100 на несущем каркасе 502. Подводная скважинная гидравлическая система для работы под водой в водном объекте может включать в себя каркас 502, выполненный с возможностью соединения с компоновкой оборудования устья скважины. Каркас 502 может нести электрическую машину 102, которая включает в себя ротор и статор, и гидравлическую часть 104, которая включает в себя лопастное рабочее колесо и связана с электрической машиной 102. Каркас 502 может также нести привод 120 с регулируемой скоростью для электрической машины 102. Термин «несет» означает опирание, прикрепление на промежуточные конструкции, и т.д. Каркас 502 можно выполнять с возможностью создания модуля подводной скважинной гидравлической системы 100 (с некоторыми или всеми составляющими компонентами), расположенного над дном водного объекта. В некоторых вариантах реализации каркас 502 выполнен с возможностью соединения с компоновкой оборудования устья скважины или связанными компоновками для поддержания подводной скважинной гидравлической системы над дном водного объекта. Соединительное устройство 106 впуска технологической текучей среды выполнено с возможностью соединения с выпуском 108 текучей среды для поддержания подводной скважинной гидравлической системы над дном водного объекта.
В некоторых вариантах реализации подводная скважинная гидравлическая система включает в себя каркас 502. Каркас может нести одно или несколько из следующего: электрическую машину 102, гидравлическую часть 104 и/или привод 120 с регулируемой скоростью. Каркас 502 может окружать электрическую машину 102, гидравлическую часть 104, и привод 120 с регулируемой скоростью. В некоторых вариантах реализации каркас 502 может нести систему 140 распределения химреагентов, либо одну или в соединении с одним или несколькими из следующего: электрической машиной 102, гидравлической частью104 и/или приводом 120 с регулируемой скоростью. В некоторых вариантах реализации подводная скважинная гидравлическая система включает в себя в каркасе 502 систему 300 подачи защитной текучей среды с одним или несколькими из следующего: электрической машиной 102, гидравлической частью 104 и/или приводом 120 с регулируемой скоростью.
Как упомянуто выше, подводная скважинная гидравлическая система может включать в себя буферный бак 110 в пути 107 прохождения текучей среды от впуска 105 технологической текучей среды. Буферный бак 110 установлен на несущем каркасе 502, например, с помощью несущего элемента 504. Подводная скважинная гидравлическая система 100 может включать в себя газожидкостный сепаратор 112 в пути прохождения текучей среды, выполненный с возможностью выхода на выпуск 114 технологической текучей среды. Газожидкостный сепаратор можно устанавливать на несущем каркасе 502, например, с помощью элемента 504 каркаса. Подводная скважинная гидравлическая система 100 может включать в себя рециркуляционный путь 116 текучей среды, связанный с газожидкостным сепаратором 112 и с путем текучей среды от впуска 105 технологической текучей среды до гидравлической части 104. Рециркуляционный путь 116 текучей среды можно устанавливать на несущем каркасе 502.
На фиг. 5B схематично показан являющийся примером вариант осуществления 550 подводной скважинной гидравлической системы 100 на несущем каркасе 502, который связан с главной компоновкой 506. Главная компоновка 506 может являться компоновкой оборудования устья скважины, например компоновкой устьевой фонтанной арматуры или компоновкой, связанной с компоновкой оборудования устья скважины и расположенной ниже по потоку от нее, например манифольдом, насосным модулем, подпорной насосной станцией, модулем промысловых трубопроводов, основанием райзера, и т.д. В некоторых вариантах реализации каркас 502 можно выполнять с возможностью связывания с компоновкой оборудования устья скважины или связанными компоновками для поддержания подводной скважинной гидравлической системы. Каркас 502 можно выполнять с возможностью поддержания подводной скважинной гидравлической системы 100 над дном водного объекта. Подводная скважинная гидравлическая система 100 может включать в себя соединительное устройство 106 впуска технологической текучей среды, гидравлически сообщающееся с гидравлической частью 104 и выполненное с возможностью соединения с выпуском 508 текучей среды, связанным с компоновкой оборудования устья скважины или компоновкой, связанной с оборудованием устья скважины. Соединительное устройство 106 впуска технологической текучей среды можно выполнять с возможностью соединения с выпуском 508 текучей среды для поддержания подводной скважинной гидравлической системы 100. Например, соединительное устройство 106 впуска технологической текучей среды выполнено с возможностью соединения с выпуском 508 текучей среды для поддержания подводной скважинной гидравлической системы 100 над дном водного объекта. Выпуск 508 текучей среды может являться одинаковым или аналогичным выпуску 108 текучей среды.
Аспект 1. Подводная скважинная гидравлическая система для работы под водой в водном объекте, включающая в себя:
электрическую машину, содержащую ротор и статор, размещенные в первом кожухе в заданных условиях эксплуатации;
гидравлическую часть, содержащую лопастное рабочее колесо и связанную с электрической машиной; и
привод с регулируемой скоростью для электрической машины во втором кожухе.
Аспект 2. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 1, где второй кожух гидравлически сообщается с первым кожухом.
Аспект 3. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 2, включающая в себя трубу между первым и вторым кожухами, обеспечивающую гидравлическое сообщение между первым и вторым кожухами.
Аспект 4. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 2, где текучая среда в заданных условиях эксплуатации содержит, по существу, газ.
Аспект 5. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 2, где текучая среда в заданных условиях эксплуатации находится, по существу, при атмосферном давлении.
Аспект 6. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 2, где текучая среда в заданных условиях эксплуатации включает в себя, по существу, жидкость.
Аспект 7. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 2, где подводная скважинная гидравлическая система выполнена для работы на заданной глубине в водном объекте, и
где текучая среда в заданных условиях эксплуатации находится под давлением внешней среды, когда подводная скважинная гидравлическая система находится в подводном положении на заданной глубине в водном объекте.
Аспект 8. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 1, где первый кожух прикреплен ко второму кожуху.
Аспект 9. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 1, где первый кожух и второй кожух являются одним интегрированным кожухом.
Аспект 10. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 1, содержащая каркас, несущий электрическую машину, гидравлическую часть и привод с регулируемой скоростью.
Аспект 11. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 10, где каркас окружает электрическую машину, гидравлическую часть и привод с регулируемой скоростью.
Аспект 12. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 10, где каркас выполнен с возможностью соединения с компоновкой оборудования устья скважины или связанной компоновкой для поддержания подводной скважинной гидравлической системы.
Аспект 13. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 12, где каркас выполнен с возможностью поддержания подводной скважинной гидравлической системы над дном водного объекта.
Аспект 14. Подводная скважинная гидравлическая система по п. 12, включающая в себя соединительное устройство впуска технологической текучей среды, гидравлически сообщающееся с гидравлической частью насоса и выполненное с возможностью соединения с выпуском текучей среды, связанным с компоновкой оборудования устья скважины.
Аспект 15. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 14, где соединительное устройство впуска технологической текучей среды выполнено с возможностью соединения с выпуском текучей среды для поддержания подводной скважинной гидравлической системы.
Аспект 16. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 15, где соединительное устройство впуска технологической текучей среды выполнено с возможностью соединения с выпуском текучей среды для поддержания подводной скважинной гидравлической системы над дном водного объекта.
Аспект 17. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 1, включающая в себя соединительное устройство впуска технологической текучей среды, гидравлически сообщающееся с гидравлической частью и выполненное с возможностью соединения с выпуском текучей среды, связанным с компоновкой оборудования устья скважины.
Аспект 18. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 17, где соединительное устройство впуска технологической текучей среды выполнено с возможностью соединения с выпуском текучей среды для поддержания подводной скважинной гидравлической системы над дном водного объекта.
Аспект 19. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 10, включающая в себя:
впуск технологической текучей среды, связанный с путем прохождения текучей среды на лопастное рабочее колесо; и
буферный бак в пути прохождения текучей среды, выполненный с возможностью смешивания несвязанной газообразной и жидкой технологической текучей среды и для подачи смешанных газа и жидкости на лопастное рабочее колесо; и
где буферный бак закреплен на несущем каркасе.
Аспект 20. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 19, включающая в себя:
выпуск технологической текучей среды, связанный с путем прохождения текучей среды от лопастного рабочего колеса;
и газожидкостный сепаратор, установленный в пути прохождения текучей среды, выполненный с возможностью выхода на выпуск технологической текучей среды; и
где газожидкостный сепаратор закреплен на несущем каркасе.
Аспект 21. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 20, включающая в себя рециркуляционный путь прохождения текучей среды, связанный с газожидкостным сепаратором и путем прохождения текучей среды от впуска технологической текучей среды до рециркуляционного пути прохождения текучей среды, опирающийся на несущий каркас; и
где газожидкостный сепаратор выполнен с возможностью избирательного выпуска жидкости в рециркуляционный путь прохождения текучей среды.
Аспект 22. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 21, где один или оба, буферный бак и/или газожидкостный сепаратор прикреплены к первому кожуху.
Аспект 23. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 1, включающая в себя:
впуск технологической текучей среды в подводную скважинную гидравлическую систему; и
байпасный путь прохождения текучей среды, выполненный с возможностью обеспечения прохода технологической текучей среды от места вблизи впуска технологической текучей среды вокруг гидравлической части.
Аспект 24. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 23, включающая в себя:
выпуск технологической текучей среды из подводной скважинной гидравлической системы;
где байпасный путь прохождения текучей среды является трубой между впуском технологической текучей среды и выпуском технологической текучей среды.
Аспект 25. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 1, где электрическая машина включает в себя синхронную машину с постоянным магнитом.
Аспект 26. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 1, где привод с регулируемой скоростью включает в себя активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель.
Аспект 27. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 25, где активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель включает в себя:
входной сетевой фильтр; и
активный корректирующий коэффициент мощности электрический вентиль, выполненный с возможностью переключения на частоте больше 60 Герц.
Аспект 28. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 25, где привод с регулируемой скоростью выполнен без входного трансформатора.
Аспект 29. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 25, где активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель содержит инвертер, выполненный с возможностью приема переменного тока и подачи на выход постоянного тока.
Аспект 30. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 1, где привод с регулируемой скоростью имеет только пассивное охлаждение.
Аспект 31. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 29, где привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью передачи теплоты, генерируемой во время работы, по существу, через компоновку кожуха в водный объект.
Аспект 32. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 29, где привод с регулируемой скоростью включает в себя электрические компоненты в контакте с внутренней частью компоновки кожуха.
Аспект 33. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 1, где подводная скважинная гидравлическая система выполнена с возможностью эксплуатации под водой на заданной глубине в водном объекте; и
привод с регулируемой скоростью содержит внутреннюю конструкцию, несущую электрические компоненты в кожухе привода и выполненную с возможностью обеспечения необходимого подкрепления кожуха привода, предотвращающей его разрушение на заданной глубине.
Аспект 34. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 8, включающая в себя силовой провод в трубе, причем силовой провод электрически связан с электрической машиной и приводом с регулируемой скоростью.
Аспект 35. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 8, включающая в себя линию передачи данных управления в трубе.
Аспект 36. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 1, включающая в себя:
выпуск технологической текучей среды, выполненный с возможностью выхода технологической текучей среды из подводной скважинной гидравлической системы; и
систему распределения химреагентов, выполненную с возможностью соединения с баком хранения химреагентов обработки и подачи химреагентов обработки из бака в технологическую текучую среду выше по потоку от выпуска технологической текучей среды.
Аспект 37. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 36, где система распределения химреагентов включает в себя манифольд, выполненный с возможностью направления химреагентов обработки, принимаемых из бака хранения химреагентов в одно или несколько мест выше по потоку от выпуска технологической текучей среды.
Аспект 38. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 36, включающая в себя каркас, несущий электрическую машину, гидравлическую часть, и систему распределения химреагентов.
Аспект 39. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 38, где каркас выполнен с возможностью соединения с компоновкой оборудования устья скважины или связанной компоновкой для поддержания подводной скважинной гидравлической системы над дном водного объекта.
Аспект 40. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 36, где бак хранения химреагента расположен под водой в водном объекте.
Аспект 41. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 36, где химреагенты обработки включают в себя одно или несколько из следующего: ингибитор образования гидратов, парафиновый ингибитор, ингибитор солеотложения, ингибитор пенообразования или ингибитор коррозии.
Аспект 42. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 36, включающая в себя систему подачи защитной текучей среды, выполненную с возможностью подачи защитной текучей среды в гидравлическую часть.
Аспект 43. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 1, включающая в себя систему подачи защитной текучей среды, выполненную с возможностью подачи защитной текучей среды в гидравлическую часть.
Аспект 44. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 43, где гидравлическая часть включает в себя гидродинамический подшипник и где система подачи защитной текучей среды выполнена с возможностью подачи защитной текучей среды на гидродинамический подшипник.
Аспект 45. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 43, включающая в себя подводный расходный бак защитной текучей среды.
Аспект 46. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 43, где система подачи защитной текучей среды включает в себя:
систему водоподготовки, содержащую впуск воды, выполненный с возможностью приема воды из водного объекта; и
фильтр, связанный с впуском и выполненный с возможностью фильтрования принятой воды.
Аспект 47. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 43, включающая в себя каркас, несущий электрическую машину, гидравлическую часть и систему подачи защитной текучей среды.
Аспект 48. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 47, где каркас выполнен с возможностью соединения с компоновкой оборудования устья скважины или связанной компоновкой для поддержания подводной скважинной гидравлической системы над дном водного объекта.
Аспект 49. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 43, где система подачи защитной текучей среды является интегрированной с подводной скважинной гидравлической системой.
Аспект 50. Подводная скважинная гидравлическая система для работы под водой в водном объекте, включающая в себя:
каркас, выполненный с возможностью соединения с компоновкой оборудования устья скважины;
электрическую машину, содержащую ротор и статор;
гидравлическую часть, содержащую лопастное рабочее колесо и связанную с электрической машиной; и
привод с регулируемой скоростью для электрической машины, который несет каркас.
Аспект 51. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 50, где электрическую машину и гидравлическую часть несет каркас.
Аспект 52. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 50, где каркас выполнен с возможностью поддержания привода с регулируемой скоростью над дном водного объекта.
Аспект 53. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 50, включающая в себя первый кожух, содержащий электрическую машину, и второй кожух, прикрепленный к первому кожуху и содержащий привод с регулируемой скоростью.
Аспект 54. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 50, включающая в себя соединительное устройство впуска технологической текучей среды, гидравлически сообщающееся с гидравлической частью и выполненное с возможностью соединения с выпуском текучей среды, связанным с компоновкой оборудования устья скважины.
Аспект 55. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 54, где соединительное устройство впуска технологической текучей среды выполнено с возможностью соединения с выпуском текучей среды для поддержания подводной скважинной гидравлической системы.
Аспект 56. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 55, где соединительное устройство впуска технологической текучей среды выполнено с возможностью соединения с выпуском текучей среды для поддержания подводной скважинной гидравлической системы над дном водного объекта.
Аспект 57. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 50, где каркас окружает привод с регулируемой скоростью.
Аспект 58. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 51, где каркас окружает электрическую машину, гидравлическую часть и привод с регулируемой скоростью.
Аспект 59. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 50, включающая в себя кожух, где электрическая машина размещена в кожухе;
и где привод с регулируемой скоростью прикреплен к кожуху.
Аспект 60. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 50, включающая в себя:
впуск технологической текучей среды, связанный с путем прохождения текучей среды в гидравлическую часть; и
буферный бак, установленный в пути прохождения текучей среды и выполненный с возможностью смешивания несвязанной газообразной и жидкой технологической текучей среды и подачи смешанных газа и жидкости на лопастное рабочее колесо; и
где буферный бак закреплен на несущем каркасе.
Аспект 61. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 60, включающая в себя:
выпуск технологической текучей среды, связанный с путем прохождения текучей среды от гидравлической части; и
газожидкостный сепаратор, установленный в пути прохождения текучей среды и выполненный с возможностью выхода на выпуск технологической текучей среды; и
где газожидкостный сепаратор закреплен на несущем каркасе.
Аспект 62. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 61, включающая в себя кожух, содержащий электрическую машину, где один или оба, буферный бак и/или газожидкостный сепаратор прикреплены к кожуху.
Аспект 63. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 61, включающая в себя рециркуляционный путь прохождения текучей среды, связанный с газожидкостным сепаратором и путем прохождения текучей среды от впуска технологической текучей среды в гидравлическую часть, причем рециркуляционный путь прохождения текучей среды закреплен на несущем каркасе; и
где газожидкостный сепаратор выполнен с возможностью избирательного выпуска жидкости в рециркуляционный путь прохождения текучей среды.
Аспект 64. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 63, включающая в себя байпасный путь прохождения текучей среды, связанный с впуском технологической текучей среды и выпуском технологической текучей среды для обхода гидравлической части.
Аспект 65. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 64, где байпасный путь прохождения текучей среды является трубой на несущем каркасе.
Аспект 66. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 50, где электрическая машина включает в себя синхронную машину с постоянным магнитом.
Аспект 67. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 50, где привод с регулируемой скоростью включает в себя активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель.
Аспект 68. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 66, где активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель включает в себя инвертер, выполненный с возможностью приема переменного тока и подачи на выход постоянного тока.
Аспект 69. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 66, где активный корректирующий коэффициент мощности выпрямитель включает в себя:
входной сетевой фильтр; и
активный корректирующий коэффициент мощности электрический вентиль, выполненный с возможностью переключения на частоту больше 60 Герц.
Аспект 70. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 67, где привод с регулируемой скоростью выполнен без входного трансформатора, электрически связанного с электрическим вентилем привода с регулируемой скоростью.
Аспект 71. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 50, где привод с регулируемой скоростью имеет только пассивное охлаждение.
Аспект 72. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 50, включающая в себя:
выпуск технологической текучей среды, выполненный с возможностью выхода технологической текучей среды из подводной скважинной гидравлической системы; и
систему распределения химреагентов, выполненную с возможностью соединения с подводным баком хранения химреагентов обработки и подачи химреагента обработки из бака в технологическую текучую среду выше по потоку от выпуска технологической текучей среды.
Аспект 73. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 72, где система распределения химреагентов закреплена на несущем каркасе.
Аспект 74. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 73, включающая в себя:
первый кожух, содержащий электрическую машину,; и
при этом система распределения химреагентов интегрирована в первый кожух.
Аспект 75. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 72, где химреагенты обработки включают в себя одно или несколько из следующего: ингибитор образования гидратов, парафиновый ингибитор, ингибитор солеотложения, ингибитор пенообразования или ингибитор коррозии.
Аспект 76. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 72, включающая в себя систему подачи защитной текучей среды, выполненную с возможностью подачи защитной текучей среды в гидравлическую часть.
Аспект 77. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 50, включающая в себя систему подачи защитной текучей среды, выполненную с возможностью подачи защитной текучей среды в гидравлическую часть.
Аспект 78. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 77, включающая в себя подводный расходный бак защитной текучей среды.
Аспект 79. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 77, в которой защитная текучая среда включает в себя нефильтрованную воду.
Аспект 80. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 77, где система подачи защитной текучей среды включает в себя:
систему водоподготовки, содержащую впуск воды, выполненный с возможностью приема воды из водного объекта; и
фильтр, связанный с впуском и выполненный с возможностью фильтрования принятой воды.
Аспект 81. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 77, где система подачи защитной текучей среды закреплена на несущем каркасе.
Аспект 82. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 81, включающая в себя:
первый кожух, содержащий электрическую машину; и
второй кожух, содержащий систему подачи защитной текучей среды, причем второй кожух, прикреплен к первому кожуху.
Аспект 83. Подводная скважинная гидравлическая система для работы под водой в водном объекте, включающая в себя:
электрическую машину, включающую в себя ротор и статор;
гидравлическую часть, включающую в себя лопастное рабочее колесо и связанную с электрической машиной; и
систему подачи защитной текучей среды, выполненную с возможностью подачи защитной текучей среды из подводного источника в гидравлическую часть.
Аспект 84. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 83, где гидравлическая часть включает в себя гидродинамический подшипник и где система подачи защитной текучей среды выполнена с возможностью подачи защитной текучей среды на гидродинамический подшипник.
Аспект 85. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 83, где подводный источник включает в себя расходный бак защитной текучей среды.
Аспект 86. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 83, где защитная текучая среда включает в себя нефильтрованную воду.
Аспект 87. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 83, где подводный источник включает в себя воду из водного объекта, и система подачи защитной текучей среды включает в себя:
систему водоподготовки, включающую в себя впуск воды, выполненный с возможностью приема воды из водного объекта; и
фильтр, связанный с впуском и выполненный с возможностью фильтрования принятой воды.
Аспект 88. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 83, включающая в себя каркас, несущий электрическую машину, гидравлическую часть и систему подачи защитной текучей среды.
Аспект 89. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 88, включающая в себя:
первый кожух, содержащий электрическую машину; и
второй кожух, содержащий систему подачи защитной текучей среды, причем второй кожух связан с первым кожухом подводной скважинной гидравлической системы.
Аспект 90. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 88, где каркас выполнен с возможностью соединения с компоновкой оборудования устья скважины или связанной компоновкой для поддержания подводной скважинной гидравлической системы над дном водного объекта.
Аспект 91. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 83, включающая в себя привод с регулируемой скоростью для электрической машины.
Аспект 92. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 83, включающая в себя:
выпуск технологической текучей среды, выполненный с возможностью выхода технологической текучей среды из подводной скважинной гидравлической системы; и
систему распределения химреагентов, выполненную с возможностью соединения с подводным баком хранения химреагентов обработки и подачи химреагентов обработки из бака в технологическую текучую среду выше по потоку от выпуска технологической текучей среды.
Аспект 93. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 92, включающая в себя каркас, выполненный с возможностью поддержания электрической машины, гидравлической части, системы подачи защитной текучей среды и системы распределения химреагентов.
Аспект 94. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 92, где химреагенты обработки включают в себя одно или несколько из следующего: ингибитор образования гидратов, парафиновый ингибитор, ингибитор солеотложения, ингибитор пенообразования или ингибитор коррозии.
Аспект 95. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 92, включающая в себя привод с регулируемой скоростью для электрической машины.
Аспект 96. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 95, включающая в себя каркас, выполненный с возможностью поддержания электрической машины, гидравлической части, системы подачи защитной текучей среды и системы распределения химреагентов.
Аспект 97. Подводная скважинная гидравлическая система для работы под водой в водном объекте, включающая в себя:
электрическую машину, включающую в себя ротор и статор;
гидравлическую часть, включающую в себя лопастное рабочее колесо и связанную с электрической машиной;
выпуск технологической текучей среды, выполненный с возможностью выхода технологической текучей среды из подводной скважинной гидравлической системы; и
систему распределения химреагентов, выполненную с возможностью соединения с подводным баком хранения химреагентов обработки и подачи химреагентов обработки в одно или несколько мест подводной скважинной гидравлической системы.
Аспект 98. Подводная скважинная гидравлическая система по п. 97, включающая в себя каркас, выполненный с возможностью поддержания электрической машины и системы распределения химреагентов.
Аспект 99. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 98, включающая в себя:
первый кожух, содержащий электрическую машину;
где система распределения химреагентов является интегрированной с первым кожухом.
Аспект 100. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 97, где химреагенты обработки включают в себя одно или несколько из следующего: ингибитор образования гидратов, парафиновый ингибитор, ингибитор солеотложения, ингибитор пенообразования или ингибитор коррозии.
Аспект 101. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 97, где система распределения химреагентов включает в себя манифольд, выполненный с возможностью приема химреагентов из подводного бака хранения химреагентов обработки и распределения химреагентов в одно или несколько мест подводной скважинной гидравлической системы.
Аспект 102. Подводная скважинная гидравлическая система аспекта 97, где одно или несколько мест подводной скважинной гидравлической системы включает в себя гидравлическую часть, систему управления давлением или позицию подводной скважинной гидравлической системы выше по потоку от выпуска технологической текучей среды.
Аспект 103. Подводная система подачи защитной текучей среды для подводной скважинной гидравлической системы для работы под водой в водном объекте, включающая в себя:
впуск, выполненный с возможностью приема защитной текучей среды;
фильтр, сообщающийся с впуском, выполненный с возможностью фильтрования защитной текучей среды;
выпуск защитной текучей среды, сообщающийся с фильтром, выполненный с возможностью соединения с впуском защитной текучей среды подводной гидравлической системы и для подачи фильтрованной защитной текучей среды на впуск защитной текучей среды подводной системы с текучими средами.
Аспект 104. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 103, включающая в себя подводный расходный бак защитной текучей среды, связанный с впуском и включающий в себя защитную текучую среду.
Аспект 105. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 103, где впуск включает в себя впуск воды, выполненный с возможностью приема воды из окружающего водного объекта.
Аспект 106. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 105, включающая в себя кожух, внутри образующий камеру осаждения твердых частиц, расположенную снаружи и вокруг впуска воды, причем кожух включает в себя впуск воды, выполненный с возможностью приема воды из окружающего водного объекта в камеру осаждения твердых частиц.
Аспект 107. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 106, где кожух выполнен с возможностью обуславливать придание воде в камере осаждения твердых частиц, по существу, большей статичности, чем в окружающем водном объекте.
Аспект 108. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 106, где боковые стенки кожуха являются сплошными и не имеют отверстий.
Аспект 109. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 103, где фильтр включает в себя многоступенчатый фильтр.
Аспект 110. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта. 109, где многоступенчатый фильтр включает в себя мембранный фильтр обратного осмоса ниже по потоку от фильтра грубой очистки.
Аспект 111. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 103, дополнительно включающая в себя насос, выполненный с возможностью перемещения текучей среды от впуска на выпуск защитной текучей среды и через фильтр.
Аспект 112. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 103, дополнительно включающая в себя мембрану ниже по потоку от фильтра, причем мембрана выполнена с возможностью дополнительного фильтрования защитной текучей среды.
Аспект 113. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 112, дополнительно включающая в себя насос, расположенный ниже по потоку от мембраны, выполненный с возможностью перемещения текучей среды, прошедшей через мембрану, на выпуск защитной текучей среды.
Аспект 114. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 112, дополнительно включающая в себя отводной проход, гидравлически сообщающийся с местом выше по потоку от мембраны и выполненный с возможностью направления текучей среды, не прошедшей через мембрану, в камеру осаждения твердых частиц.
Аспект 115. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 110, дополнительно включающая в себя возвратный проход, расположенный ниже по потоку от мембраны и выполненный с возможностью направления текучей среды, которая проходит через мембрану, в водный объект.
Аспект 116. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 103, включающая в себя:
первый гидравлический контур, включающий в себя первый упомянутый фильтр;
второй гидравлический контур, гидравлически параллельный первому контуру текучей среды, и включающий в себя второй фильтр.
Аспект 117. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 116, включающая в себя перепускной проход, гидравлически связывающий первый гидравлический контур и второй гидравлический контур.
Аспект 118. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 117, дополнительно включающая в себя мембрану, где перепускной проход расположен ниже по потоку от мембраны и выполнен с возможностью обеспечения прохода фильтрованной текучей среды из первого гидравлического контура во второй гидравлический контур.
Аспект 119. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 117, где перепускной проход выполнен с возможностью перемещения текучей среды в первом гидравлическом контуре на второй фильтр для фильтрования вторым фильтром.
Аспект 120. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 117 включающая в себя:
первый насос в первом гидравлическом контуре; и
где перепускной проход выполнен с возможностью перемещения текучей среды в первом гидравлическом контуре во второй гидравлический контур.
Аспект 121. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 116, где первый гидравлический контур включает в себя первый насос, и второй гидравлический контур включает в себя второй насос; и
где подводная система подачи защитной текучей среды включает в себя первый перепускной проход, гидравлически связывающий первый гидравлический контур и второй гидравлический контур ниже по потоку от первого и второго насосов, между насосами и первым упомянутым фильтром и вторым фильтром.
Аспект 122. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 116, где первый гидравлический контур включает в себя первый насос, и второй гидравлический контур включает в себя второй насос; и
где подводная система подачи защитной текучей среды включает в себя:
первый перепускной проход, гидравлически связывающий первый гидравлический контур и второй гидравлический контур ниже по потоку от первого и второго насосов, между насосами и первым упомянутым фильтром и вторым фильтром;
второй перепускной проход, гидравлически связывающий первый гидравлический контур и второй гидравлический контур на месте ниже по потоку от первого упомянутого фильтра и второго фильтра.
Аспект 123. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 116, включающая в себя контур очистки, включающий в себя:
байпасный перепускной проход, гидравлически связывающий первый гидравлический контур и второй гидравлический контур ниже по потоку от первого упомянутого фильтра и второго фильтра, причем байпасный перепускной проход выполнен с возможностью подачи обратного промывочного потока текучей среды на второй фильтр; и
отводной проход, гидравлически сообщающийся с проходом между впуском и вторым фильтром для приема обратного промывочного потока текучей среды из второго фильтра.
Аспект 124. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 123, в которой отводной проход выполнен с возможностью направления обратного промывочного потока в водный объект.
Аспект 125. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 117, где перепускной проход является первым перепускным проходом, гидравлически связывающим первый гидравлический контур и второй гидравлический контур выше по потоку от первого упомянутого фильтра и второго фильтра, причем подводная система подачи защитной текучей среды дополнительно включает в себя:
второй перепускной проход, гидравлически связывающий первый гидравлический контур и второй гидравлический контур ниже по потоку от первого упомянутого фильтра и второго фильтра; и перенаправляющий проход, гидравлически связывающий первый перепускной проход и второй перепускной проход, причем перенаправляющий проход выполнен с возможностью обеспечивать проход текучей среды между вторым перепускным проходом и первым перепускным проходом.
Аспект 126. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 116, где первый контур включает в себя насос низкого давления выше по потоку от первого упомянутого фильтра и насос высокого давления ниже по потоку от первого упомянутого фильтра.
Аспект 127. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 116, где второй контур включает в себя насос низкого давления выше по потоку от второго фильтра и насос высокого давления ниже по потоку от второго фильтра.
Аспект 128. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 103, дополнительно включающая в себя отводной проход, гидравлически сообщающийся с проходом между впуском и первым упомянутым фильтром для приема обратного промывочного потока текучей среды из первого упомянутого фильтра.
Аспект 129. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 103, дополнительно включающая в себя отводной проход, гидравлически сообщающийся с проходом между впуском и первым упомянутым фильтром для приема текучей среды от впуска и направления в водный объект.
Аспект 130. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 103, где подводная система подачи защитной текучей среды выполнена с возможностью подачи защитной текучей среды в одно или несколько уплотнений гидравлической части подводной скважинной гидравлической системы.
Аспект 131. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 130, где давление защитной текучей среды поддерживается выше давления технологической текучей среды на впуске технологической текучей среды в гидрочасть.
Аспект 132. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 103, включающая в себя контур очистки, включающий в себя:
байпас, гидравлически связывающий первый гидравлический контур и второй гидравлический контур ниже по потоку от первого упомянутого фильтра и второго фильтра, байпасный перепуск, выполненный с возможностью подачи обратного промывочного потока текучей среды на один или оба из первого упомянутого фильтра и второго фильтра; и
отводной проход, гидравлически сообщающийся с проходом между впуском и вторым фильтром, для приема обратного промывочного потока текучей среды из второго фильтра.
Аспект 133. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 103, где выпуск защитной текучей среды гидравлически сообщается с сильфонной камерой, причем сильфонная камера включает в себя сильфон, и где подводная система подачи защитной текучей среды выполнена с возможностью подачи защитной текучей среды в сильфонную камеру при расширении сильфона.
Аспект 134. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 133, включающая в себя перемещающую пружину, выполненную с возможностью перемещения сильфона для расширения.
Аспект 135. Подводная система подачи защитной текучей среды для подводной гидравлической системы для работы под водой в водном объекте, включающая в себя:
впуск, выполненный с возможностью приема защитной текучей среды из водного объекта;
выпуск защитной текучей среды, сообщающийся с впуском защитной текучей среды подводной системы с текучими средами и для подачи защитной текучей среды на впуск защитной текучей среды подводной системы с текучими средами.
Аспект 136. Подводная система подачи защитной текучей среды аспекта 135, включающая в себя фильтр ниже по потоку от впуска и выполненная с возможностью фильтрования защитной текучей среды.
Описан ряд вариантов осуществления. Тем не менее понятно, что можно выполнять различные модификации. Соответственно, другие варианты осуществления находятся в объеме следующей формулы изобретения.