[发明专利]用于控制盒、辅助海底系统和海面控件之间的接口的电力和通信集中器

说明书

本申请公开了一种用于石油天然气作业的电力和通信集中器(PCH)(204，206)。所述PCH包括：能够操作以将电力提供至用于石油天然气作业中的装置的端口；能够操作以提供用于石油天然气作业中的电通信的端口；用于连接至MUX电缆的多路复用器(MUX)接口(214，216)；用于连接至至少一个附加PCH(210，212)的PCH连接接口；以及PCH主体。所述PCH主体能够操作以邻近防喷器(BOP)组设置，并且，所述PCH主体物理设置成远离所述BOP组上的至少一个控制盒但与其电通信。

相关申请交叉引用

本申请是正式申请，要求于2014年12月17日提交的美国临时申请号62/093,029的优先权，其通过引用被全部并入本文中。

技术领域

本公开一般涉及石油天然气设备，并涉及用在石油天然气设备中的电力和通信集中器(PCH)。具体地，本公开提供在防喷器(BOP)海底应用中利用一个或多个PCH分配电力和通信的系统和方法。

背景技术

BOP系统是用来防止海底油井和气井喷发的液压控制系统。海底BOP设备通常包括两个或更多个冗余控制系统的组合，用分开的液压路径操作BOP组(BOP stack)上的指定的BOP功能。冗余控制系统通常被称作蓝黄控制盒。在已知系统中，通信和电力电缆向特定地址的致动器发送信息和电力。致动器又使液压阀移动，从而开放流体路径通向控制BOP的一部分的一系列其它阀门/管道。

以往，电力和通信连接一直集中在海底的BOP控制盒。然而，海底安全标准变得更加严格，包括对海底条件监测有更高的要求。这些安全和工业标准的提高增加了涉及与子系统、海面系统和海底控制盒接口的复杂性，因此提高了复杂程度。

发明内容

通过将BOP组上的BOP电力接口需求与海底控制盒分开，本公开提供了两个或更多个分开的PCH的模块化设计。在某些实施例中，PCH的这种模块化设计可以降低对控制盒的需求，使得控制盒只控制液压功能。因此，根据本公开的实施例从控制盒分出接口系统提高了当前和未来设计的设计可扩展性和灵活性。在一些实施例中，模块化设计可以避免重新设计复杂的控制盒消耗的时间，其中，新设计需求可以由PCH处理，诸如由于增加新条件监测子系统的需求带来的设计需求。

在一些实施例中，PCH包括四个对象：多路复用器(MUX)接口；电力分配；通信分配；以及组合的电力/通信分配。PCH吸收了来自控制盒需求的这些接口，因此，降低了控制盒的复杂性。此外，通过将接口与控制盒分开，PCH能够实现设计的灵活性，提高系统可靠性。

在某些实施例中，PCH与MUX电缆分开装置相接，并用作海底控件的中央电力和通信系统。通信链路可以从MUX输出终止，并链接至其适当的接口。PCH包括电力系统和通信系统。在某些实施例中，PCH电力系统将60Hz的三角形三相480伏交流电(VAC)转换成24伏直流(VDC)，以用作BOP海底控件的主要电压。在某些实施例中，PCH通信系统用作海底通信的网关。PCH通信系统可以提供与重合的PCH往返的通信交叉。通信交叉可以用作冗余通信链路的手段。在某些实施例中，PCH可以提供光纤(FO)监测，其中，光信号的恶化可能触发自动切换到冗余光纤通信路径。

在一些实施例中，PCH可以允许从下部BOP组到海面系统的多路复用器(MUX)通信，使之前设计产生显著的简化。在一些实施例中，具有冗余PCH可以实现交叉电力的分配，从两个MUX电缆给控制盒提供冗余电力，此冗余电力可以提高可靠性。本公开的技术能够降低控制盒对非关键子系统故障的脆弱性，以及对由于只有控制盒的系统需要的下游改变对大的重新设计的需要。