專利名稱:電子模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及水下井設(shè)備的電子模塊和在水下井設(shè)備處容置不同種類的系統(tǒng)的電子部件的方法,該水下井設(shè)備包括這樣的模塊。特別地本發(fā)明適合于海底烴類抽取井設(shè)備。
背景技術(shù):
海底井的控制和監(jiān)測一般通過水面平臺(tái)和井之間的通信實(shí)現(xiàn),典型地經(jīng)由臍帶 (umbilical)來實(shí)現(xiàn)。這在臍帶終端組件(UTA)的海底端端接,臍帶終端組件(UTA)可容置多種電子模塊,例如安裝在電力和通信分配模塊(PCDM)內(nèi)的通信電子模塊(CEM)或海底電子模塊(SEM)等路由器模塊。不同的模塊可與井系統(tǒng)的不同方面、例如過程監(jiān)測(數(shù)據(jù)采集)或安全和自動(dòng)化(過程控制)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。這些系統(tǒng)中的每個(gè)可納入單獨(dú)和獨(dú)立網(wǎng)絡(luò), 其可利用個(gè)體通信系統(tǒng)。對(duì)于例如上文提到的方面,與過程監(jiān)測關(guān)聯(lián)的信號(hào)可經(jīng)由臍帶線纜內(nèi)的光學(xué)線路發(fā)送到水面,同時(shí)安全和自動(dòng)化信號(hào)可經(jīng)由電力協(xié)議上的通信傳送,即,疊加在相同的臍帶內(nèi)的銅導(dǎo)體上傳送的電力信號(hào)上。多井復(fù)合體的現(xiàn)有的井通信系統(tǒng)的典型設(shè)置在圖1中示出。位于例如岸上或在船只或鉆井平臺(tái)(rig)處的頂部控制中心1經(jīng)由臍帶線纜2與海床井場中央分配單元3通信。該通信可例如通過光纖或跨接銅連接,例如使用本領(lǐng)域內(nèi)已知的電力上通信(COPS)或通信和電力(CAPQ系統(tǒng)來進(jìn)行。另外的備選項(xiàng)是對(duì)主通信使用光纖,且具有備用的COPS 鏈路。單元3起到臍帶終端組件(UTA)的作用并且容置電力和通信分配模塊(PCDM)4和海底控制模塊(SCM) 6內(nèi)容置的海底電子模塊(SEM) 5。SEM 5對(duì)于井樹不是特定的,并且掌握多井復(fù)合體的電子控制功能。同時(shí)SCM 6使用容置在其內(nèi)的方向控制閥來掌握井復(fù)合體的液壓功能,該方向控制閥可使用由SEM 5提供的電信號(hào)而被打開和關(guān)閉。術(shù)語海底電子模塊、海底控制模塊和它們的一般功能性在本領(lǐng)域內(nèi)都是眾所周知的。PCDM 4容置例如經(jīng)由銅連接分配通信到許多額外的SEM 8的通信電子模塊(CEM)7等路由器模塊,該SEM位于安裝在每個(gè)井口的每個(gè)樹處。CEM 7和SEM 5都容置在容器(未示出)中并且與能夠承受海底環(huán)境壓強(qiáng)的電和/或光纖連接器接口,使得需要每個(gè)容器的堅(jiān)固封裝和保護(hù)以用于該連接。目前任何其他的電子模塊或包裝件也將需要這樣的封裝和保護(hù)。這些措施牽涉可觀的成本并且進(jìn)一步增加電子模塊的體積。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服這些問題。該目的通過提供在公用外殼內(nèi)包括至少兩個(gè)不同種類的電子部件的電子模塊實(shí)現(xiàn)。采用如本文中使用的與電子部件和系統(tǒng)相關(guān)的術(shù)語“不同種類的”表示相應(yīng)電子部件和系統(tǒng)在功能和控制上是單獨(dú)和獨(dú)立的意思,使得一個(gè)部件的操作不依賴其他部件的操作或沒有直接對(duì)其他部件的操作產(chǎn)生影響。在優(yōu)選實(shí)施例中,可利用現(xiàn)代SEM內(nèi)的可用空間來容置涉及不同種類的系統(tǒng)的電子設(shè)備,例如通信電子模塊(CEM)等路由器模塊的電子部件等。采用該方式節(jié)省了由需要
3CEM的單獨(dú)外殼引起的成本。此外也存在共享電源的選項(xiàng),導(dǎo)致進(jìn)一步的節(jié)省。根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供有水下井設(shè)備的電子模塊,其包括外殼和第一和第二電子部件,所述第一和第二電子部件涉及不同種類的系統(tǒng)并且位于該外殼內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供有在水下井設(shè)備處容置不同種類的系統(tǒng)的電子部件的方法,其包括步驟提供包括位于外殼內(nèi)的第一電子部件的電子模塊;和使第二電子部件位于電子模塊內(nèi),該第一和第二電子部件涉及不同種類的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的第三方面,提供有包括根據(jù)第一方面的模塊的水下井設(shè)備。
本發(fā)明現(xiàn)在將參照附圖描述,其中圖1示意地示出已知的井通信系統(tǒng);圖2示意地示出已知的井系統(tǒng)結(jié)構(gòu),其可根據(jù)本發(fā)明適應(yīng);圖3示意地示出已知的井樹SEM,其可根據(jù)本發(fā)明適應(yīng);圖如和4b示意地示出根據(jù)本發(fā)明的電子模塊;圖5示意地示出根據(jù)本發(fā)明的井通信系統(tǒng);和圖6示意地示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)井通信系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D2和3描述的示例示出本發(fā)明如何在已知的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn),例如在 GB-A-2443237 中公開的。圖2示出已知為“星”系統(tǒng)的井系統(tǒng)結(jié)構(gòu),其提供岸上主控制站(MCS)9和位于每個(gè)井樹的許多SEM 8之間經(jīng)由海底基盤(subseatemplate)的通信鏈路。該MCS 9包含以太網(wǎng)電路10以驅(qū)動(dòng)光學(xué)以太網(wǎng)媒體轉(zhuǎn)換器(OEMC) 11。這將光調(diào)制數(shù)字化數(shù)據(jù)包傳遞到光纖線纜12。典型地該線纜12位于例如在圖1中的2處示出的臍帶內(nèi),其可是約600km長, 具有以約IOmbps運(yùn)行的光纖線纜。在光纖線纜12的另一端是第二 OEMC 13,其將電數(shù)字化數(shù)據(jù)包輸出到主以太網(wǎng)集線器14。OEMC 13和以太網(wǎng)集線器14都典型地容置在如也在圖 1中示出的PCDM 4中。主以太網(wǎng)集線器14采用星形配置輸出到適當(dāng)?shù)囊髷?shù)量的次以太網(wǎng)集線器15,即基盤。這些集線器15中的四個(gè)在圖2中通過示例示出。每個(gè)次以太網(wǎng)集線器15通向每個(gè)井樹上的SEM 8。圖3示意地示出典型的SEM 8的LAN配置建立。提供SEM數(shù)據(jù)采集和控制電子設(shè)備16,其與以太網(wǎng)使能器(Ethernet enabler) 17接口。提供以太網(wǎng)集線器18以經(jīng)由使能器17將電子設(shè)備16鏈接到基盤次以太網(wǎng)集線器15 (在圖2中示出)以及將以太網(wǎng)鏈接到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議(PPP)轉(zhuǎn)換器19(例如RS-422或RS-485串行接口),以與利用智能井接口標(biāo)準(zhǔn)(IWIQ的任何裝置通信。OEMC 13、主以太網(wǎng)集線器14和次以太網(wǎng)集線器15通常將不得不以相當(dāng)大的代價(jià)容置在例如通信電子模塊(CEM)等單獨(dú)的路由器模塊中。然而根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,通信電子設(shè)備的這些部件反而位于SEM 5的備用間格 (bay)內(nèi),該SEM 5位于井場中央分配單元3中。SEM 5繼續(xù)為生產(chǎn)控制系統(tǒng)提供它的標(biāo)準(zhǔn)本地的功能性。圖如和仙圖示現(xiàn)代多間格SEM,其適合于與本發(fā)明一起使用。示出的SEM具有用于容納電子部件的三個(gè)間格20、21和22。在SEM的一端處提供一體式電源23。如在圖4b 的剖面圖中示出的,每個(gè)間格可以容置許多電子卡對(duì),其可以經(jīng)由母板沈或通過LAN配置部件27 (其與在圖3中示出的那些相似,安裝在卡M的頂上)互相接口和/或接口到外部連接器25。典型地僅要求一個(gè)或兩個(gè)卡間格來控制井并且從而例如第三間格22可以放置通常容置在CEM內(nèi)的通信電子部件。此外,SEM的一體式電源可向通信部件供電。到外部連接器25的連接(使LAN連接到其他井的SEM)可以通過母板沈?qū)崿F(xiàn)。模塊可采用關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)SEM相似的方式封裝。圖5和6示出用于放置組合模塊的兩個(gè)可能的設(shè)置。在圖5中,模塊28容置在SCM 6內(nèi),例如處于關(guān)于SEM 5在圖1中的相同的位置。該類型的配置對(duì)于利用是最實(shí)用的,其中SEM部件用于控制SCM功能。圖6示出備選的設(shè)置,其中組合模塊四容置在PCDM 4內(nèi),例如處于關(guān)于CEM 7在圖1中的相同的位置。該類型的配置對(duì)于利用是最實(shí)用的,其中不需要SEM的液壓功能,例如具有“全電”系統(tǒng)。實(shí)際上,模塊的位置是靈活的,并且它可位于井設(shè)備內(nèi)任何便利的位置。本發(fā)明使兩個(gè)不同種類的系統(tǒng)的部件能夠容置在公用模塊內(nèi)。在上述的第一實(shí)施例中,這些是由本地SEM部件控制的生產(chǎn)控制系統(tǒng)和由本地CEM部件控制的通信系統(tǒng)。然而,本發(fā)明不限于此,其他的實(shí)施例是可能的。根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例,公用模塊可用于容置涉及兩個(gè)不同種類的SEM的部件。換言之,本發(fā)明實(shí)現(xiàn)具有兩個(gè)完全隔離的電力、通信和相關(guān)電子系統(tǒng)、甚至具有容置在相同的模塊內(nèi)的相關(guān)的部件的雙SEM結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例,公用模塊可用于容置涉及例如安全和自動(dòng)化系統(tǒng)等過程控制系統(tǒng)和例如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等過程監(jiān)測或優(yōu)化系統(tǒng)二者的部件,這樣的系統(tǒng)是不同類的。在該示例中,過程控制系統(tǒng)部件可適應(yīng)用于連接到銅通信網(wǎng)絡(luò),而過程監(jiān)測部件可適應(yīng)用于連接到光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)。上述實(shí)施例僅是示范性的,本發(fā)明范圍內(nèi)的其他可能性和備選項(xiàng)對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將是明顯的。例如,當(dāng)上述實(shí)施例涉及包含涉及公用部件內(nèi)的兩個(gè)不同種類的系統(tǒng)的電子部件時(shí),容置涉及兩個(gè)以上不同種類的系統(tǒng)的電子部件是可能的。上述實(shí)施例利用標(biāo)準(zhǔn)SEM作為公用模塊,然而設(shè)想了使用包括專門設(shè)計(jì)的電子模塊的任何適合的電子模塊。
權(quán)利要求
1.一種用于水下井設(shè)備的電子模塊,其包括外殼和第一和第二電子部件,所述第一和第二電子部件涉及不同種類的系統(tǒng)并且位于所述外殼內(nèi)。
2.一種在水下井設(shè)備處容置不同種類的系統(tǒng)的電子部件的方法,其包括步驟提供包括位于外殼內(nèi)的第一電子部件的電子模塊;以及使第二電子部件位于所述電子模塊內(nèi),所述第一和第二電子部件涉及不同種類的系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的模塊或方法,其中所述第一電子部件對(duì)于所述電子模塊是本地的。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的模塊或方法,其中所述第一和第二電子部件形成為電子板,其位于所述外殼中的間格中。
5.如權(quán)利要求4所述的模塊或方法,當(dāng)從屬權(quán)利要求3時(shí),其中所述第二電子部件位于所述電子模塊中的備用間格中。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的模塊或方法,進(jìn)一步包括至少一個(gè)附加電子部件, 其涉及與其他電子部件的系統(tǒng)不同種類的系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的模塊或方法,其中所述第一電子部件包括海底電子模塊部件。
8.如權(quán)利要求7所述的模塊或方法,其中所述第二電子部件包括海底電子模塊部件。
9.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的模塊或方法,其中所述第一和第二電子部件中的至少一個(gè)包括路由器模塊電子部件。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的模塊或方法,其中所述第一和第二電子部件中的至少一個(gè)包括過程控制系統(tǒng)的部件。
11.如權(quán)利要求10所述的模塊或方法,其中所述過程控制系統(tǒng)部件適用于連接到銅通信網(wǎng)絡(luò)。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的模塊或方法,其中所述第一和第二電子部件中的至少一個(gè)包括過程監(jiān)測系統(tǒng)的部件。
13.如權(quán)利要求12所述的模塊或方法,其中所述過程監(jiān)測部件適用于連接到光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的模塊或方法,所述電子模塊是海底電子模塊。
15.如權(quán)利要求1和3-14中任一項(xiàng)所述的模塊,其中所述模塊被封裝。
16.如權(quán)利要求2-14中任一項(xiàng)所述的方法,進(jìn)一步包括封裝所述模塊的步驟。
17.—種包括如權(quán)利要求1和3-15中任一項(xiàng)所述的模塊的水下井設(shè)備。
18.如權(quán)利要求17所述的井設(shè)備,包括位于水下位置的分配單元,所述分配單元適用于收容臍帶線纜,其中所述模塊容置在所述分配單元內(nèi)。
19.如權(quán)利要求18所述的井設(shè)備,其中所述分配單元包括海底控制模塊,并且所述第一模塊容置在所述海底控制模塊內(nèi)。
20.如權(quán)利要求18所述的井設(shè)備,其中所述分配單元包括電力和通信分配模塊,并且所述第一模塊容置在所述電力和通信分配模塊內(nèi)。
21.一種大致上如本文參照附圖2至4描述的模塊。
22.—種大致上如本文參照附圖2至4描述的方法。
全文摘要
一種水下井設(shè)備的電子模塊,其包括外殼和第一和第二電子部件,所述第一和第二電子部件涉及不同種類的系統(tǒng)并且位于該外殼內(nèi)。
文檔編號(hào)H04B10/12GK102271072SQ201110037300
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者S·辛普森, S·霍利 申請(qǐng)人:韋特柯格雷控制系統(tǒng)有限公司