长步出直接电加热组件的制作方法
【专利摘要】一种海底直接电加热组件，适于加热在海底布置的传导碳氢化合物的钢管道(1)。该组件包括沿所述钢管道(1)延伸并且被连接到钢管道的直接电加热电缆(3)，以及从被布置在岸上或离岸的表面的电源(5)接收电力并且向直接电加热电缆(3)馈电的电力传输电缆(7)。该海底直接电加热组件包括布置在海底位置处的电力调控装置(100)，其位于电力传输电缆(7)和直接电加热电缆(3)之间的位置中。电力传输电缆(7)从离岸的或岸上的电源(5)延伸直至电力调控装置(100)。
【专利说明】长步出直接电加热组件
[0001]本发明涉及通过海底线缆电缆加热传导碳氢化合物的长海底流送管和通过海底电缆的长距离电力供给。特别地，本发明涉及本领域中已知的直接电加热方法，其中电力被用来加热管道以便防止水合物的形成。该组件尤其适合于通过在例如60-300km或以上的范围内直接电加热例如10英寸(10”)至30英寸的碳管道的长步出(st印out)流送管内的水合物/蜡的防止。
【背景技术】
[0002]与其它的方法相比较，长流送管和大输出管道的直接电加热(DHiDirectElectric Heating)提供了许多的优点。在过去十年DEH已经被积极应用来阻止水合物生成并且现在开创了之前不认为是可行的新领域。通过使用合格的技术和现有的设计模型，可以间歇地或连续地加热更长和更大的管道。
[0003]管道内直接电加热管道(DEHPIP,Direct Electrical Heated Pipe in Pipe)是与该相同问题稍微不同的技术方法，DEH和DEHPIP对驱动它们的电力供给系统有非常相似的要求，因而大部分电力供给系统拓扑结构可以被用于向DHl和DEHPIP系统供电，而不依赖于端部馈电或中点馈电拓扑结构。两种系统的共性是电流轴向流动通过管壁促使直接加热管道。
[0004]湿绝缘的:开环系统
[0005]端部馈电管
[0006]中心馈电管
[0007]干绝缘的:闭环系统
[0008]端部馈电的管套管
[0009]中心馈电的管套管
[0010]因为传统上将电流送管加热(EFH,Electrical Flowline Heating)系统与干绝缘(管套管)的流送管加热系统技术关联，所以DEHPIP系统有时被描述成电流送管加热系统，但是该术语也可以被用作对使用电的任何流送管加热的统称。
[0011]因为相比于化学制品的使用DHl操作成本显著降低，所以对短步出和长步出的管道的电加热是有吸引力的。该技术是唯一的并且在商业上和技术上是有吸引力的。该技术允许将DHl用于具有大约6英寸至30英寸以及以上的直径的内场(infield)流送管、回接和输出管道。已经估计了用于世界各地的石油和天然气领域或者工程开发概念的DHl组件的增加的数量，并且该新技术的推广将为在计划的或未计划的关闭期间的这些领域的操作广泛地提供更高的灵活性。由于高温和水压导致的材料老化和其他故障机制也非常重要。设计和分析的准确性以及工业经验在解决长DHl系统中的工程具体的水合物或蜡的问题中非常重要。
[0012]使用EffiH可以包括沿钢管道布置DEH电缆。通过DEH电缆沿一个方向引导电流，并且通过管道的钢沿返回方向返回电流。由于电流是交流电，故部分由于钢内的欧姆电阻，并且部分由于感应的热量，在管道的钢内产生了热量。因为DHl电缆和管道的钢之间的接触点没有与环绕的海水绝缘，所以部分电流还会通过海水流动并且不在管道中。
[0013]专利申请公开EP2166637 (Siemens Aktiengesellschaft)描述了用于管道系统的DEH(直接电加热)的电力供给装置。该电力供给装置具有三相变压器和包括电容器装置的补偿单元，并且适于将电力馈入到单相负载。
[0014]W02007011230 (Aker Kv&rner Engineering&Technology)描述了用于对流送管加热电路进行电力供给的系统。配电电缆(3)与该系统连接，其延伸至要被加热的位于海底的管道(4)。在海底位置，布置有3至2相变压器，其将来自供给电缆的电力连接至被绑到加热的管道上的“背负”电缆段。
[0015]W02006075913描述了用于对海底装置进行电力供给的系统，该系统包括用于管道的DEH的电力供给电缆。该系统可被配置成在不加热管道时将3相电力供给提供给在海底布置的电动机。
【发明内容】
[0016]根据本发明，提供了一种海底直接电加热组件，其适于加热被布置在海底的传导碳氢化合物的钢(管壁通常具有铁磁的或类似的材料属性)管道。所述组件包括沿钢管道延伸并且被连接到钢管道的直接电加热电缆(DEH电缆)，以及适于从被布置在岸上或离岸的表面的电源接收电力并且适于向直接电加热电缆馈电的电力传输电缆。根据本发明，海底直接电加热组件还包括被布置在海底位置处、位于电力传输电缆和直接电加热电缆之间的位置中的电力调控装置，其中所述电力传输电缆从离岸的或岸上的电源延伸直至电力调控装置。
[0017]电力传输电缆应该被理解为表示将来自离岸的上面或岸上位置的电力传送至电力调控装置的海底位置的任何电缆或多个电缆。应当理解，电力传输电缆也可以通过另一个海底单元接收电力，例如在海底布置的配电单元。
[0018]电力调控装置可以有益地包括海底电容器装置。由于与将被加热的管道结合的DEH电缆构成感应负载，故电容器装置的使用将调节被输送的电力以适合负载。也就是说，将调节电力因子以平衡感应负载与电力供给。结果，相对于现有技术解决方案，其可以减小电力传输电缆的横截面，在现有技术解决方案中，电力调控在远离负载的岸上或漂浮装置上执行。
[0019]电力调控装置还可以包括变压器。该电力调控装置还可以包括电抗器(reactor)。
[0020]直接电加热电缆优选地沿着管道进行布置并且被连接到管道。本领域技术人员将这个方法称作背负式方案。
[0021 ] 背负式方案还可以独立于DHl或EHl被用于海底电力电缆，即电力电缆可以在管铺放或挖沟之前被绑到碳氢化合物或产出的水的或注入的水的传送管，以在两个离岸装置之间或在岸上的装置和离岸装置之间建立电互联。对于没有DEH的这种类型的或相似的长的互连，海底电抗器适于克服与关键的电缆和高电压交流电力电缆的传输损耗关联的电抗电力流动挑战中的一些挑战。
[0022]在根据本发明的实施方式中，海底直接电加热组件适于加热多个管道段，其中每一个管道段构成较长管道的一部分。在这个实施方式中，所述组件包括沿管道段和/或接近管道段进行布置的多条DEH电缆。对于每个管道段，所述电力调控装置被布置在电力传输电缆和与每个管道段关联的段加热电缆之间。
[0023]在一个实施方式中，通过海底电力调控装置，来自电力传输电缆的电力被馈入到适于加热在海底井和海底压缩设施之间延伸的管道的直接电加热电缆。
[0024]海底电容器装置可以在千伏和千伏安的范围内或超过此范围。优选地，电容器装置包括被布置在箱内的电容器元件，该箱防止海水进入箱并且防止海水与电容器装置接触。所述箱优选地是压力平衡的并且注入压力补偿液体。
[0025]可以结合磁齿轮布置开关负载抽头转换器或调节装置，以便使能操作而没有海底电容器单元的箱或罩的含金属的水屏障的穿透。
[0026]另外，变压器优选地被布置在相同的箱内。
[0027]可以通过通常被用于海底阀操作的ROV操作或电致动器或液压致动器来调节开关负载抽头转换器或调节装置。
[0028]电容器装置优选地是可变电容器装置。那么优选地通过在所述箱内布置的驱动器，电容是可在上限值和下限值之间进行调节的。在这个实施方式中，在安装电力调控装置后，操作者可以调控向负载输送的电力，即调节DHl环或增强的电力电平控制。
[0029]相应地，变压器可以是用于调节DHl环或增强的电力电平控制的可调的变压器。
[0030]可调的变压器的一个实施方式是装配有优选地能够有+/-30 %或以上的电压控制范围的开关负载抽头转换器布置的变压器。
[0031 ] 可调的变压器的第二个实施方式是装配有优选地能够有+/-30 %或以上的电压控制范围的有负载磁场控制装置的变压器，即可调空隙的或可控制的感应变压器。
[0032]可选地，变压器输出终端中的一个或多个可以装配有串联电抗器，其可以被抽头或被短路，以便逐步输出电流。
[0033]可替换可调节的变压器的，使用基于半导体的电力电子技术的解决方案可以被用来限制应用于具有DHl或EHl的段上的电压，即一般的半导体闸流管，其在可以以与连续操作的软启动器相似的方式被操作的反并行晶体管或其他装置中。该半导体可以在一个气压控制腔中被加压或位于一个气压控制腔中，所述气压控制腔与压力补偿变压器箱/罩或者电力调控装置的箱关联，或者其在压力补偿变压器箱/罩或者电力调控装置的箱内。
[0034]用于调节DHl环或增强的EHl电力电平控制的上述方法通常可以被应用于具有单相变压器、3至2相变压器(通常Scott或Le Blanc连接的)、或3至4相变压器的电力调控实施方式，但是某些将会比其他的更适合于特定方案。
[0035]在有优势的实施方式中，电力传输电缆包括三个相位，并且三个段加热电缆各自在电力传输电缆的两个不同的相位对之间进行连接。在这个实施方式的一个变形中，组件包括三组段加热电缆，其中每组包括两个或两个以上的段电缆。段加热电缆是适于加热管道段的DEH电缆。这点将在下面参考附图进行描述。
[0036]并行管道或U型回猪能(return-pig-able)流送管或内场线可以具有并行管段，并且分别在每个并行管段上使用专用背负式电缆应用了 DEH，所述并行管段通过三至二相变压器或三至四相变压器供电。
[0037]在端部馈电实施方式中，电力调控装置可以在电力传输电缆和端部馈电管道段之间进行连接。一个变压器相位通过贯穿接头离开箱并且被连接到所述管道段的各个远端。另外，第二变压器终端被连接到段近端连接电缆，其与所述各个端之间的管道段上的近端连接。段近端连接电缆被短路到电力调控装置的钢结构，第二变压器终端也是如此。钢结构可以例如为箱结构。
[0038]在中点实施方式中，电力调控装置可以在电力传输电缆和中点馈电管道段之间进行连接。两个变压器相位通过贯穿接头离开箱并且被连接到所述管道段的各个端。另外，第三变压器终端被连接到段中点连接电缆，其与所述各个端之间的管道段上的中点连接。所述段中点连接电缆被短路到电力调控装置的钢结构，第三变压器终端也是如此。该钢结构可以例如是箱结构。
[0039]在一个【具体实施方式】中，电力调控装置被连接到沿不同管道布置的多条DEH电缆。
[0040]在另一个但是有点相似的实施方式中，电力调控装置被连接到多组多条DEH电缆，其中每组DEH电缆被布置成加热多个独立的管道。
[0041]在根据本发明的实施方式中，电力传输电缆可以在电源和所述电力调控装置之间延伸例如至少30km。
[0042]关于术语直接电加热电缆(DHl电缆)意思是装配有交流电流以便加热适于承载碳氢化合物的海底管道的电缆。在本领域中，这包括被称作直接电加热的解决方案。
[0043]实施方式的例子
[0044]虽然上面已经以通用术语描述了本发明，但下面将结合附图提供实施方式的更加详细的例子，其中，
[0045]图1是利用从漂浮的表面装置供电的直接电加热组件加热的海底管道的原理图；
[0046]图2是其上捆绑有直接电加热电缆和两个电力传输电缆的热绝缘的钢管的透视图；
[0047]图3是示出根据现有技术的示出在表面或岸上位置布置的电源装置的装备的示意图；
[0048]图4是与图3示出的特征相同的特征的示意图，但是在海底电容器装置和电源装置的剩余组件之间布置了电力传输电缆；
[0049]图5是根据本发明的端部馈电DHl组件的示意图；
[0050]图6是根据本发明的中点馈电DEH组件的示意图；
[0051]图7是包括多个加热电缆段的端部馈电DHl组件的示意图；
[0052]图8是包括多个加热电缆段的中点馈电DHl组件的示意图；
[0053]图9是结合端部馈电和中点馈电的DEH组件的示意图；
[0054]图10是结合端部馈电和中点馈电的另一个EffiH组件的示意图；
[0055]图11是根据本发明的利用了 DHl组件的可能的电力调控装置的示意图；
[0056]图12是图11中示出的电力调控装置的透视图；
[0057]图13是图11中示出的电力调控装置中的可变电容器元件的原理透视图；
[0058]图14是图13示出的在调节后的位置处的可变电容器元件的原理透视图；
[0059]图15是图14示出的可变电容器元件的侧视图；
[0060]图16是根据本发明的实施方式的示意图；
[0061]图17是根据本发明的没有电容器装置的另一个实施方式的DHl组件的示意图；
[0062]图18是根据本发明的DHl组件的示意图，其中利用从相同的电力调控装置供电的DEH电缆加热了不同的管；以及
[0063]图19是根据本发明的DHl组件的示意图，其中具有并行延伸管道的多组管道装备有从共用的电力调控装置供电的DEH电缆。
[0064]图1示出在海床上布置的碳氢化合物传导管道I的一部分。沿着管道I的段是直接电加热电缆(DEH电缆)3。DEH电缆3在两个位置连接的管道I的所述段，并且规定交流电流流经所述位置之间的管道I的钢。在DEH电缆3和管道I的钢之间的电接触的位置处，也存在与周围海水的接触点。这样，一些电流会通过海水沿着管道流动。
[0065]电力传输电缆7在DEH电缆3和布置在漂浮装置5上的电源之间延伸。从岸上位置通过电力传输电缆7提供电力也是公知的。
[0066]图2是管道I的透视截面图。在管道I上捆绑了一个DEH电缆3和两个电力传输电缆7。在本领域中该技术被称作背负式电缆布线。应当注意，在图2中示出的被捆绑在管道I上的电力传输电缆7不是必须用于向DEH电缆3馈入电力，即，它们可以被用于向除示出的那个之外的其他DEH电缆馈电，或者向其他海底设备馈电。
[0067]在管道I的钢段上布置有布置的热绝缘物。这减少了当钢被加热时到周围海水中的热量损失。
[0068]图3是示出现有技术即专利申请公开EP2166637中的装备的示意图。该图示出适于向在海底布置的DEH电缆，例如DEH电缆3提供电流的电力供给装置。
[0069]图4是根据本发明的实施方式的图3中示出的图的修改。在本实施方式中，布置在DHl电缆3之前的电容器装置被布置在海底位置，接近DHl电缆3。这样的结果是，电力传输电缆7被布置在DEH电缆3和电源的其他部件之间。如图1中所示，电力传输电缆7从表面位置(或者岸上位置)向下延伸至DEH电缆3。
[0070]图5和图6示出根据本发明的、用于DHl组件的两种类型的装备。在这些实施方式、以及将在后续结合附图描述的额外的实施方式中，假设了 30英寸的碳钢管道和52千伏的电力传输电缆52。但是，本领域技术人员应当清楚，本发明不限于这些约束条件。因而管道的直径可以更小或更大，可以使用更高的或更低的例如312千伏的电压的电力传输电缆。在2011年，行业内认可的用于海底电连接器或贯穿接头的上限是132(145)千伏，参考Mecon DM145千伏。另外，本文描述的实施方式不限于在深水例如1000至2000米的深水中的用途。但是，根据本发明的描述的实施方式很好地适用于这种深度。
[0071]在图5示出的实施方式中，根据本发明利用DHl组件加热了大约50千米的热绝缘的管道I。根据未示出的、可以被布置在漂浮装置或岸上设施上的电源，通过电力传输电缆7供给了电力。电力传输电缆7具有三个分离的导体或相位(如利用跨越电力传输电缆7的三条斜线示意性地标示的)。
[0072]三相电力传输电缆7连接电力调控装置100。在本实施方式中，电力调控装置100包括电容装置110和变压器120。DEH电缆3被连接到电力调控装置100，并且沿管道I延伸。在海底位置可以修改和/或补偿通过电力传输电缆7输送的电力，以适应DEH电缆3 (即DEH电缆和连接的管道)的感应负载。也就是说，在本实施方式中，在电力调控装置100中从电力传输电缆7输送的电力被转换为单相负载，其中电压电平被降低(电流增加)并且电力因子(cosct)被调整为适合感应负载。
[0073]依然参见图5，跳线从电力调节装置100连接到第一连接点9至管道I (图5的左手侧)。在考虑中的管道I的相反端，DEH电缆3连接至50km之外的第二连接点9。连接点9被布置在电流转换区域11 (CTZ)，其配置有阳极13。在电流转换区域11之间，尤其是在涂层/热绝缘破裂的情况下，还布置有用于管道的阴极保护的中间阳极15。中间阳极15也作为管道的接地点起作用。图5中示出的实施方式被称为端点馈电系统，其中两个单相终端被连接到管段的两个相反端。
[0074]图6示意性地示出了本发明的另一个实施方式。在这个实施方式中应用了中点馈电系统。在这个实施方式中，使用了两个相位，一个被连接至大约10km的管道段的各个端。利用两个相位加热的管道I的长度因而是以图5示出的实施方式(应用端点馈电系统)加热的长度的两倍。虽然未在图6中示出，但是人们还可以将两个远离的连接点9之间的点接地(从变压器上的电容器到管道中点的第三导体)。
[0075]如图6所示，从电力调控装置100延伸出两个DEH电缆3。DHl电缆3沿着要被DHl组件加热的管道I在相反的方向上延伸。与图5示出的实施方式的特征相对应，DHl电缆3连接至在电流转换区域11内布置的各个连接点9 (距离100km)。
[0076]在本实施方式中，如图6所示，电力调控系统100将电力传输电缆7中的三个相位转换成为两个相位，其中一个被应用在相应的DEH电缆3中的每一个电缆上。
[0077]在图5和图6示出的实施方式中，因为DEH电缆3结合将要被加热的管道I构成了感应负载，所以电容器装置110将调节向DHl电缆3输送的电力。结果，较少的电流在电力传输电缆7内流动，并且因此可以安装具有较小的导体(铜)横截面的较小的电缆。所需要的导体横截面可以被减小到相似的现有技术解决方案中的横截面的大约1/2至1/4，并且所述解决方案没有海底电容器装置110。
[0078]图7和图8示意性地示出DHl布局，其中管道I被划分成三个被加热的管道段la。在两个实施方式中，都是通过52千伏的电力传输电缆7输送电力。在图7不出的实施方式中，DEH电缆3(未标示出)在三个管道段Ia的每一个的每一侧上的两个连接点9之间延伸。在三个DEH电缆3的每一个与电力传输电缆7之间连接了电力调控装置100，其包括电容器装置110 (参见图5)。在本实施方式中，每一个管道段Ia是大约50km长。因而示出的DEH组件加热大约150km的长度的管道I。
[0079]图8示出的实施方式与图7示出的实施方式相似，但是应用了中点馈电系统，例如上面参考图6描述的实施方式。在本实施方式中还呈现了三个管道段la，但是因为中点馈电系统被应用，所以每一个管道段Ia可以更长，比如例如50至10km长。每一个管道段Ia和关联的电力调控装置100可以对应于图6示出的实施方式。
[0080]图9示出根据本发明的DHl组件的另一个实施方式。在这个实施方式中，利用中点馈电系统加热80km的两个管段la，其中利用端点馈电系统加热40km的第三馈电管段la。40km的端点馈电管段Ia邻近电源并且可以部分位于海面上方。因此，在通常的两芯电力传输电缆7和DEH电缆3之间不存在与这个管道段Ia关联的电力调控装置100。因为管道I构成了沿着海床的长距离，例如至海底碳水化合物井(未示出)，故其他两个管道段利用根据本发明的DHl组件进行加热。在三相电力传输电缆7和DHl电缆3之间的接近管道I的海底位置中布置电力调控装置100。在本实施方式中，电力调控装置100包括三至二相变压器120。电力调控装置100还包括具有电容器元件115的电容器装置110，其被布置在到中点处的管道的段中点连接点4和变压器120之间，其中所述中点位于各个管道段Ia的连接点9之间。变压器120提供在经由三相电力传输电缆7供给的初始侧和经由DHl电缆3和中点连接点4电连接到管道的次生侧之间的电隔离。参看图16，如同后文将解释的，在所述管道段中点和变压器120之间的段中点连接点4可以被连接到变压器120的底盘或外箱/壳。
[0081]图10示出具体的实施方式，其呈现了三个大致相等的60km的长管道段Ia和大约20km的较短管道段。如同图9示出的实施方式，独立的、短的、通常双芯的电力传输电缆7从岸上电源延伸至20km的短管道段la。对于该管道段la，没有在海底或者在电力传输电缆7和DEH电缆3之间布置的电力调控装置100。然而与后续的三个管道段Ia的每一个关联，布置有电力调控装置100。另外，在本实施方式中，在变压器120和管道I之间没有布置任何段中点连接点4。在本实施方式中，变压器120是单相变压器(即，用于每个电力调控装置100的单相变压器120)。变压器120提供在经由三相电力传输电缆7供给的初始侧和经由DEH电缆3电连接到管道的次生侧之间的电隔离。
[0082]在图10示出的实施方式中，与三个最长管道段Ia关联的DHl组件被耦合到三相电力传输电缆7的唯一的两相电力传输电缆对。也就是说，与三个长(60km)管道段Ia关联的三个相应的变压器120分别连接到传输电缆相位L1+L3、L2+L3以及L1+L2。在每个变压器120和DHl电缆3之间，耦合了电容器装置110。通过这种耦合布局，当每个管段Ia的长度或负载相同时实现电力传输电缆7的相位L1、L2和L3的负载平衡。
[0083]图11示出适于安装在海底环境中的电力调控装置100的示意图。电力调控装置100具有在刚性箱105内布置的电容器装置110。箱5被注入液体，例如油。电容器装置110还可以在相同的箱105内布置变压器装置120。与一对贯穿接头130连接的一对电缆103电连接到电容器装置110和/或变压器装置120。通过海底环境中的到贯穿接头130的连接可以将电缆103连接到电容器装置110。因而电力调控装置100可以被添加到现有的海底电力系统和/或可以出于维护或替换的目的而断开。电缆103可以被连接到DEH电缆3，或者可以实际上是DEH电缆3自身。
[0084]为了使得海底电力调控装置100适于在可能有大的周围压力的海底环境中的安装，在箱105内的液体被压力平衡。压力平衡设置有压力平衡单元135。通过压力平衡液体线140，压力平衡单元135被功能连接到箱5的内部。
[0085]压力平衡液体线140在箱105的内部和可以注入油的主金属囊145之间延伸。主囊145是可压缩的。因而当电力调控装置100被降低进入海中时，周围压力会挤压主囊145。这导致在主囊145和箱105内存在与周围水压大致相同的压力。为了在主囊145和箱105内提供稍微更大的压力，以对囊145预先加载或挤压的方式将重物150布置在主囊17上。这样箱105内的压力会总是稍微高于周围的水的压力。这阻止了海水漏入箱105。为了使可能将液体注入主囊145(例如利用R0V)或者释放到主囊145之外，布置了与主囊145关联的连接线和阀147。
[0086]在主囊145之外可以布置辅囊155。辅囊155与底板一起将主囊145封闭起来。辅囊155，即辅囊155和主囊145之间的体积还可以被注入油或其他合适的屏障液体。以这种方式，主囊145被与海水隔离。与主囊145对应，辅囊155也布置有连接线和阀157。除了辅囊155以外还设置有从辅囊155的顶部向上延伸的指示柱159。指示柱159指示辅囊155的顶部的竖直位置，并且从而告知操作者辅囊155内的液体量是否需要被增加或减少。
[0087]本领域技术人员应当理解，还提供压力平衡功能而不需辅囊155。另外，没有辅囊155，在主囊145上可以布置指示柱159。
[0088]在主囊145和辅囊155周围是刚性外壳160，其保护囊145、155例如不受下垂物体或与ROV的碰撞的影响。
[0089]当以根据本发明的各种实施方式应用电力调控装置100时，可以在相同的箱105内布置电容器装置110和变压器装置120。还可以在分离的箱内布置它们。但是，然后将必须利用电跳线和其他湿配对连接器连接它们。根据本发明，还可以存在不利用变压器的实施方式(参看图17)。
[0090]图12示出海底电力调控装置100的更加现实的透视图。在该视图中，压力平衡单元135还包括一些囊状补偿器165。这些没有呈现在图11示出的实施方式中。囊状补偿器165被连接到辅囊状物155而不是图11中示出的连接线和阀157。每个囊状补偿器165具有容纳气体体积和液体体积的刚性容器，其中这些体积与灵活的囊状物分离。在囊状补偿物165和辅囊状物155的内部之间延伸的液体线(未示出)可以具有阀，其适于将液体(例如油)注入到囊状补偿器165和辅囊155内和/或将液体释放到囊状补偿器165和辅囊155之外。
[0091]现在参见图13、图14和图15的图。这些图示出可能的可变电容器装置110的原理图。电容器装置110包括一组第一盘111和一组第二盘113。如未被示出但是本领域技术人员应当理解的，这组第一盘111被功能连接到电缆103中的一个，然而这组第二盘113被功能连接到其他电缆103 (参看图11)。另外，这组第二盘113被连接到枢轴杆115，其适于通过箱105内的电致动器(未示出)进行转动。当这组第二盘113相对静止的这组第一盘111转动时，电容改变。
[0092]图13示出第一盘111与第二盘113对齐的情况。图14示出第二盘113已经相对于图13示出的对齐的位置旋转大约90度的情况。在该位置，第一和第二盘的重叠区域少于在对齐位置的重叠区域，因而减少电容器装置110的电容。至于这组第二盘113的其他转动，它们可以被移动进入大体上在第一和第二盘111、113之间不存在重叠的位置。电容器装置的电容然后可以实际上是零。图15以侧视图示出与图14中相同的情况。
[0093]在更加真实的环境中，电容器装置110将具有更多盘111、113，并且这些盘可以被布置成更接近彼此。另外，除了具有如图13示出的一个电容器元件之外，电容器装置110还可以包括多个电容器元件，也就是说，如图13示出的多个组件。这些可以被并联并且它们中的一些或全部可以是可变的类型。在箱105内的盘111、113之间的间隙可以注入液体，优选为油。
[0094]图16示意性地示出与中点馈电管道I或管道段Ia关联的电力调控装置100。在这个实施方式中，电力调控装置100包括变压器120和电容器装置110。从变压器120输出的相位中的两个与电容器装置110并联。在电容器装置110之后，两个相位通过贯穿接头130离开箱105。一个相位被连接到管道段Ia的一端，并且终止在管道I。在这个实施方式中，从贯穿接头130离开的电缆103是与管道I上背负的DEH电缆3相同的电缆。第二相位被连接到管道段Ib的另一端并且终止在管道I。离开变压器120的第三相位被功能连接到段中点连接电缆4，其连接管道段Ib的中点。
[0095]为了减少贯穿接头的数量并且从而降低成本和复杂度，与管道段Ib连接的段中点连接点4在电力调控装置100的钢结构处，例如在箱105的外部表面上被短路。这可以以不同的方式实现。例如，通过将段中点连接点4电缆连接到钢套管并且然后将这个钢套管焊接到箱105的钢结构。在箱105的内侧，可以接着利用铜电缆将第三相位连接到变压器120，即短路到箱105的内侧。通过这种处理，不需要电缆通过电容器组件并且因而需要的贯穿接头减少一个。
[0096]本领域技术人员应当理解，电力调控装置100被连接到未示出的电力传输电缆7，如同上面描述的实施方式所示出的。
[0097]图17示出根据本发明的海底DHl组件的另外的实施方式。该实施方式在许多方面对应于参考图10描述的实施方式。但是，在图17示出的实施方式中，电力调控装置100不包括变压器，因而利用DEH的多个部分不具有电隔离。对于相邻的系统，通过该馈入变压器和可选的在远端的接收变压器(如果安装了)提供电隔离。
[0098]图18示出根据本发明的【具体实施方式】。在海床上布置了多个不同的管道3。每一个管道布置有DEH电缆3。在这个实施方式中，利用端点馈电系统加热每个管道，其中利用通用的电力调控装置100为每个分离的DEH电缆3馈电。如同上面的实施方式，在海底布置的电力调控装置100通过电力传输电缆7接收电力。
[0099]图19是与参考图18示出的实施方式相似的实施方式。但是，在图19示出的实施方式中，每个DEH电缆3被布置在配置中，以加热多个(三个)管道I。也就是说，每个DEH电缆3与在相同位置之间延伸的三个管道段关联。进一步地，对于图19示出的实施方式，一个电力调控装置100向三组的三个EffiH电缆3提供电力。如同本领域技术人员应当理解的，关于图19示出的装备，将管道I彼此接近是有益的以便减少DEH电缆3和连接每个管道(或者分别为不同管道I的每个管道段Ia)的跳线的必要长度。
[0100]本领域普通技术人员应当理解，本发明适于上面示出的之外的其他实施方式，例如假设本领域技术人员知晓的管套管技术。
[0101]上述实施方式通常可以应用于具有在例如20英寸至30英寸的范围内的直径并且具有在例如10km以上的长度的管道。如同示出的，将被加热的管道I划分为多个段la，可以加热远远长于10km的管道。
[0102]为了说明本发明带来的技术优势，给出了下面的例子。当使用根据本发明的直接电加热组件时，人们可以例如去除从漂浮平台(通常用于具有2-10个被加热的流送管的场地)向下延伸的2-10个DHl上升管(参见图1的电力传输电缆7)，其中每个上升管通常包括两个具有1200-1600mm2的铜横截面的导体。所有这些上升管可以被具有三个200mm2至SOOmm2的导体的一个3芯上升管替换。
【权利要求】
1.一种海底直接电加热组件，所述海底直接电加热组件适于加热在海底布置的传导碳氢化合物的钢管道(I)，所述海底直接电加热组件包括直接电加热电缆(3)以及电力传输电缆(7)，所述直接电加热电缆(3)沿所述钢管道(I)延伸并且被连接到所述钢管道(1)，所述电力传输电缆(X)从被布置在岸上或离岸的表面的电源(5)接收电力并且向所述直接电加热电缆(3)馈电，其特征在于，所述海底直接电加热组件还包括布置在海底位置的电力调控装置(100)，所述电力调控装置(100)位于所述电力传输电缆(7)和所述直接电加热电缆⑶之间的位置中，其中所述电力传输电缆(7)从离岸的或岸上的电源(5)延伸直至所述电力调控装置(100)。
2.根据权利要求1所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述电力调控装置(100)包括海底电容器装置。
3.根据权利要求1或2所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述电力调控装置(100)包括变压器(120)。
4.根据前述权利要求中的一个所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述直接电加热电缆(3)沿着所述管道(I)进行布置并且被连接到所述管道(I)。
5.根据前述权利要求中的一个所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述直接电加热组件适于加热多个管道段(Ia)，每个管道段(Ia)构成较长管道(I)的一部分，同时所述直接电加热组件包括沿着所述管道段(Ia)和/或接近所述管道段(Ia)布置的多条直接电加热电缆(3)，并且对于每个管道段(la)，所述电力调控装置(100)被布置在所述电力传输电缆(7)和与每个管道段(Ia)关联的段加热电缆(3)之间。
6.根据前述权利要求中的一个所述的海底直接电加热组件，其特征在于，通过所述海底电力调控装置(100)，来自所述电力传输电缆(7)的电力被馈入到适于加热在海底井和压缩设施之间延伸的管道的直接电加热电缆(3)。
7.根据权利要求2至6中的一个所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述海底电容器装置(110)在千伏和千伏安的范围内或以上，包括在箱(105)内布置的电容器元件(111、113)，所述箱(105)防止海水进入所述箱(105)，其中所述箱(105)被压力平衡并且被注入压力补偿液体。
8.根据权利要求3和权利要求7所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述变压器(120)被布置在所述箱(105)内。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述电容器装置(110)是可变化的电容器装置(110)，通过在所述箱(105)内布置的致动器，所述电容器装置(110)的电容在上限值和下限值之间是可调节的。
10.根据权利要求3至9中的一个所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述变压器(120)是可调变压器。
11.根据前述权利要求中的一个所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述电力传输电缆(7)包括三个相位(L1、L2、L3)，并且三个段加热电缆(3)的每一个连接在不同对的相位(L1、L2、L3)之间。
12.根据权利要求11所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述海底直接电加热组件包括三组段加热电缆(3)，其中每组段加热电缆(3)包括两个或两个以上的段电缆⑶。
13.根据权利要求8所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述电力调控装置(100)被连接在所述电力传输电缆(7)和中点馈电管道段(Ia)之间，其中两个变压器终端通过贯穿接头离开所述箱(105)并且被连接到所述管道段(Ia)的各个端，并且第三变压器终端被连接到段中点连接(4)电缆，所述段中点连接(4)电缆连接在所述各个端之间的所述管道段(Ia)上的中点，其中所述段中点连接⑷电缆被短路到所述电力调控装置(100)的钢结构，所述第三变压器终端也是如此。
14.根据前述权利要求中的任一个所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述电力传输电缆(7)在所述电源(5)和所述电力调控装置(100)之间延伸至少30km。
15.根据前述权利要求中的任一个所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述电力调控装置(100)被连接到沿不同管道(I)布置的多条DEH电缆(3)。
16.根据前述权利要求中的任一个所述的海底直接电加热组件，其特征在于，所述电力调控装置(100)被连接到多组多条DEH电缆(3)，其中每组多条DEH电缆(3)被布置为加热多个并行管道(I)。
【文档编号】H05B3/02GK104170522SQ201380010132
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年2月19日 优先权日:2012年2月21日
【发明者】欧雷·约翰·比耶克内斯, 奥利·A·海格达尔 申请人:阿克海底公司