logo
專注油氣領域
與獨立思考者同行

海底配電系統将開啟海上油氣田新時代

海底配電系統将開啟海上油氣田新時代

長江後浪推前浪,海底配電系統憑借其諸多優勢,或許可成為未來海上油氣田的新選擇。

編譯丨TOM

挪威目前正在為海上生産設施的配電設備進行一項新設計。ABB公司正與合作夥伴們開發設計用于海底3000米深處的設備,确保該設備無需維護即可運行30年。海底配電系統可提供高達100兆瓦(MW)的電力,并可在600公裡的範圍内供電。聯合工業項目(JIP)是ABB公司與挪威國家石油公司、道達爾、雪佛龍之間的合作項目。

該項目旨在利用先進的模塊化海底設施,取代傳統平台與浮式生産系統,提高海上油氣田的采收率,延長現有資産的使用壽命。

在2013年ABB公司接到一項任務,提高挪威北海地區Asgard油田的采收率,這就為該項目播下了種子。作業者挪威國家石油公司發現盡管剩餘儲量相當可觀,但井内壓力卻正在以驚人的速度下降。ABB公司臨危受命,為人工增壓的海底氣體壓縮設備提供動力,這是業内首創。

最初,在海底沒有任何配電系統的情況下,每台壓縮機和泵都用一根電纜綁在浮式生産平台上。該問題随後得到了解決,如今所有處理設備都位于海床上,由模塊化配電的單一電纜供電。

新思路

為了讓這個概念走進現實,JIP應運而生。由于海底有配電基礎設施,未來的海上生産可能不需要任何傳統平台或浮式生産系統,這将帶來巨大的成本與安全效益。電力将由一根電纜提供,無需為每台設備單獨配備電纜。用于中壓配電、電源轉換、自動化輔助電源的所有設備都将安裝在水下密閉罩中。海底的模塊化配電系統将驅動泵、壓縮機以及其他工藝設備。

潛在的節省是相當可觀的。在一個有八種不同電力負載的項目中,例如泵或壓縮機,資本支出節省大約5億美元。由于這些負載離井口更近,效率将得到顯著提高。在30年的生命周期内,應該可以節省多達30%的資本支出與運營支出。

随着進一步的發展,該概念最終可形成一個自動化海底工廠,使用數字方案來實現智能化遠程無人操作。這将進一步降低資本支出與運營支出,同時提高采收率、提高安全性、提高可靠性、提高産量,并将環境影響降至最低。供電距離最遠可達600公裡。該概念幾乎可以适用于全球所有已知的油氣資源。

技術挑戰

盡管将配電設備安裝在海底已經有一個成功的商業案例,但這并不等同于擁有了一套技術解決方案。為了進行完整的原型測試,必須克服許多障礙。設計出能在3000米深處工作30年的供電基礎設施,意味着相當大的技術挑戰,因為海底運行條件極其苛刻,可靠性要求非常嚴格。以前從來沒有人做過這樣的事情,因此,在研發過程中獲得了許多新的見解。

該系統包括海底控制系統、低壓配電系統、海底中壓開關設備以及海底中壓變速驅動器。在項目伊始,大多數設備都不存在。2017年首次進行的淺水試驗,是中壓變速驅動器第一次在水下工作。

今年夏天将開始在淺水區進行3000小時的試驗,試驗将采用全尺寸原型,包括中壓開關設備、控制與低壓配電設備以及兩個并聯變速驅動器(VSD)。第一套商業系統預計将在2023年投入使用。

長時間測試

自2017年淺水試驗以來,該系統的各組件都經過了驗證、重新設計與優化。而且,針對這些組件的長期測試正處于有條不紊的進行中。

在環境開發與測試過程中,一個重要的挑戰是捕獲造成測試偏差(設備運行或組件參數值的變化)的精确條件,特别是當這些偏差是間歇性的,并且隻有在最苛刻的測試條件下才會明顯出現。這項工作通常在專門的測試設施中進行。

所有組件均基于現有設備,改裝後适用于水下作業。該項目的目标是,使基本設備構件符合海底處理作業中使用的常規電壓與額定功率,并可安全運行于苛刻的海底條件。所有組件均按照API 17F标準進行測試,包括溫度、振動、壓力測試,以及加速壽命測試。

該項目遵循了DNV RP-A203标準程序中提出的建議,并已達到了該标準的技術準備就緒級别(TRL)。因此,形成了一套系統化方法,确保該技術能夠在特定限制内可靠的運行。該項目的進程已發展到全尺寸原型測試,标志着它正從TRL3階段轉向TRL4階段。

應用于生産平台設備的現有要求,例如API17F标準,一般也适用于水下生産控制系統。利用這些标準與方法,該項目開發了封裝技術,可為海底應用提供穩健、經濟的配電與轉換系統。其目标是向業界提供有力證據,表明這項技術已經準備好投入使用。

強大的控制系統

雖然該控制系統是以現有産品為基礎,但該技術還需進行顯著的升級與修改。該系統還需要全新的外殼設計。雖然已有用于井控的海底電子模塊,但與現有解決方案相比,這裡設計的控制系統将提供更先進的功能。該系統比目前用于海底的任何先進系統都要強大得多。

海底VSD設計用于控制海底泵與壓縮機的泵速和扭矩,從而能夠控制海水注入、增壓、壓縮作業。它們也是收集診斷數據的工具。利用VSD收集的設備數據,通常比實際設備收集的數據更有用。因為,這些數據有助于預測設備行為、優化作業、跟蹤性能指标、構建系統的複原能力。

該項目現已進入最後階段。随着全尺寸原型的淺水試驗開始,業界可以展望一個新時代,在這個時代,海底設施将取代海上平台,顯著降低生産成本與風險。

For English, Please click here (展開/收縮)

未經允許,不得轉載本站任何文章:

評論 搶沙發