[发明专利]用于将电力供应到海上设施的系统、方法和组件

说明书

相关申请

本申请要求2011年3月11日提交的美国临时专利申请第61/451,649号和2011年11月3日提交的美国临时专利申请第61/555,325号的权益和优先权。

技术领域

本发明总体上涉及使用可再生能量为海上油气设施提供电力，并且具体地涉及使用低水头水-空气涡轮机从波浪引起的空气压力产生所述电力。

背景技术

海上油气平台具有巨大的电力需求。固定和浮式海上设施上的电负荷典型地由化石燃料驱动发电设备（例如，柴油发电机）供应。小于大约50kW的较小负荷常常由小型可再生能量发电机、例如太阳能面板或微型风力涡轮机供应。具有这样的功率要求的设施的例子是具有延伸到海底的腿部的固定平台、典型地用线固定到海底的浮式平台以及浮式生产储卸（FPSO）船。

考虑到前述情况，用于从可再生能源产生/生成较大（例如，大于50kW）电力负载方法和系统将是很有益的，特别地其中这样的方法/系统占用很小的空间和/或以不挑战在这样的海上平台上长期存在的空间限制的方式被使用/定位。

发明内容

本发明涉及使用波浪能来驱动与海上烃设施关联的一个或多个空气涡轮机的方法、系统和组件，其中这样的涡轮机可以生成电力以便用于海上设施和/或附近的勘探和生产（E&P）设施和设备。

在一些实施例中，本发明涉及用于利用或以另外方式捕获波浪能以便用于海上油和/或气平台的一种或多种方法，所述方法包括以下步骤：（1）将振荡水柱包含到海上油和/或气平台中，其中由波浪能驱动的水从结合到平台的结构中的入口/出口进入和离开，并且其中水的向内/向外流动升高和降低振荡水柱中的水平面，由此实现位于所述柱中的水之上的空气的压力变化；（2）使用在振荡水柱之上的空气的压力变化来驱动与发电装置（例如，旋转式交流发电机）联接的水-空气涡轮机（例如，韦尔斯（Wells）型涡轮机）从而生成电力；以及（3）使用（例如，经由电力输出缆线）电力为海上油/气平台上或附近的装置提供电力。

在一些其它实施例中，本发明涉及用于利用或以另外方式捕获波浪能以便用于海上油和/或气平台的一种或多种系统，所述系统包括以下部件：（1）具有支撑结构的海上油和/或气平台，其中所述支撑结构包括具有在水平面处的共同入口/出口的柱状体积；（2）在支撑结构的柱状体积内的振荡水柱，振荡水柱具有振荡（上升/下降）水平面，所述柱中的水平面由进出共同入口/出口的波浪引起的水流升高和降低；（3）在水平面之上的空气的可变体积；（4）容纳在水平面之上的支撑结构的柱状体积和空气的可变体积中的水-空气涡轮机（例如，韦尔斯型涡轮机），其中涡轮机响应在水平面之上的空气体积的变化旋转；（5）由涡轮机经由轴驱动的旋转式交流发电机（或其它类似装置）；（6）位于涡轮机之上的进气/排气口；以及（7）在一个端部连接到旋转式交流发电机并且在另一端部连接到一个或多个电气装置的电力输出缆线。

前述内容相当宽泛地概述本发明的特征以便可以更好地理解接下来的本发明的详细描述。将在下文中描述形成本发明的权利要求的主题的本发明的附加特征和优点。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，其中：

图1是根据本发明的一个或多个实施例的海上设施的示意性环境图；

图2是具有定位在根据本发明的一个或多个实施例的图1的设施的支撑结构内的空气涡轮机的发电组件和系统的示意图；以及

图3是图2的发电组件和系统的替代实施例的示意图。

具体实施方式

如前面的部分中所述，本发明涉及使用波浪能来驱动包含到海上设施中或以另外方式与海上设施关联的一个或多个空气涡轮机的过程、方法、组件和系统，其中这样的涡轮机可以生成电力以便在海上设施上或附近使用。

参考图1，海上设施11显示为它的操作区域在海13的表面之上。设施11示出为固定平台，但是不旨在限制本公开的范围，原因是其它类型的设施已被论述并且被预料。典型地，多个立管15从设施11延伸到定位在海底19上的水下井口17。立管15和井口17示出为生产立管和井口，但是本领域的技术人员将容易领会本公开的范围也包括与钻井操作关联的立管和水下组件。在图1所示的实施例中，多个腿部或支撑件21在设施11和海底19之间延伸以提供设施11的稳定性。在设施11的替代实施例中，支撑件21可以是锚固或系泊线。图1中所示的实施例的支撑件21优选地至少具有带中空内部的一部分。