[发明专利]模拟脐带电缆

说明书

技术领域

本发明涉及模拟与海底流体抽取井一起使用的脐带电缆(umbilical)的方法、测试海底流体抽取井的控制设备的方法以及用于模拟与海底流体抽取井一起使用的脐带电缆的装置。

背景技术

与例如烃类抽取井等海底流体抽取井一起的可以长达几十千米的脐带电缆用于在水面上的井控制站和海底控制设备(其位于海底，用于控制井操作)之间传递通信(用于控制和监测)、电功率、液压和化学品。脐带电缆的类型和复杂度取决于受控的井的数目和该海底控制设备的供应范围。因此对每个应用具体地设计脐带电缆。由于脐带电缆的长度和特性，它可以引起对通过它传送的信号和电力的有害影响(例如电力损耗、信号的衰减和可以引起过电压的反射等)。在整个系统的设计中必须考虑这些方面。

当海底控制设备在安装之前集合在一起并且采用它的系统配置组装以用于测试(例如在工厂或在系统测试场所)时，因为利用实际的脐带电缆本身是不可行的，存在模拟脐带电缆的需要以便当测试时提供在它的终端处的预期的信号和电力特性。

需要测试的海底控制设备的主要电气方面是包括对要安装在海床上的各种设备的电功率的控制和分布以及水面设备和海底设备之间的通信的电气方面。通常采用的通信方法称为电力上通信(COP)，其中通信信号叠加在电功率供应上。必须模拟由于长脐带电缆的特别电特性造成的由该长脐带电缆的使用引起的任何电效应，来确保施加于采用测试配置的海底控制设备的电功率与当在海床上安装和操作时相同，并且通信(例如，COP)的方法和特性是相同。

目前，采用的测试方法使用采用特别设计的电气电路(无源部件的设置)的形式的脐带电缆的硬件表示，该电气电路连接在主电力供应和测试中的海底控制设备之间。必须对每个测试配置设计并且建立新的脐带电缆模拟器，这是昂贵且耗时的。

作为背景，可提及电缆/传输线模拟方法，WO 2010/018544、WO2009/026971、US 2009/185609，以及“Rapid prototyping tool for electrical load emulation using power electronic converters(使用功率电子转换器用于电负载仿真的快速原型制作工具)”Industrial Electronics & Applications，2009，ISBM：978-1-4244-468-0。

发明内容

从一个方面根据本发明，提供模拟与海底流体抽取井一起使用的脐带电缆的方法，该方法包括使用已编程的处理单元来调节输入电信号，用于产生表征已经通过这样的脐带电缆的信号的输出信号。

从另一个方面根据本发明，提供测试海底流体抽取井的控制设备的方法，该方法包括模拟脐带电缆，其中使用已编程处理单元来调节输入电信号以便产生表征已经通过这样的脐带电缆的信号的输出信号，以及包括将该信号供应给该控制设备。

在每个这样的方法中，输入电信号可以是DC，并且该DC输入电信号由DC-AC转换器调节。该转换器可使用脉冲宽度调制调节该输入电信号。该DC-AC转换器可包括H桥路，并且例如包括多个开关，这些开关的操作时序由已编程的处理单元控制来实现该调节。

从另外的方面根据本发明，提供用于模拟与海底流体抽取井一起使用的脐带电缆的装置，该装置包括处理单元，其可编程或已经编程成用于调节输入电信号以便产生表征已经通过这样的脐带电缆的信号的输出信号。

这样的装置可以包括用于调节输入电信号的DC-AC转换器。该转换器可使用脉冲宽度调制调节该输入电信号。该DC-AC转换器可包括H桥路，并且例如包括多个开关，这些开关的操作时序由已编程的处理单元控制来实现该调节。

本发明实现新颖的一般或通用可编程脐带电缆模拟器的设计，其可以容易地适应于在测试所有海底控制设备中使用。这通过在模拟器中包括可编程处理单元使得仅软件需要适应于根据要求改变该模拟器的特性而实现。

附图说明

图1是典型的海底流体抽取井控制系统的示意图；

图2是根据本发明的模拟器的实施例的示意图；以及

图3是图2的模拟器的部件的更详细的示意图。

具体实施方式