CN102271072A - 电子模块 - Google Patents

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Abstract

一种水下井设备的电子模块，其包括外壳和第一和第二电子部件，所述第一和第二电子部件涉及不同种类的***并且位于该外壳内。

Description

电子模块
技术领域
本发明涉及水下井设备的电子模块和在水下井设备处容置不同种类的***的电子部件的方法，该水下井设备包括这样的模块。特别地本发明适合于海底烃类抽取井设备。
背景技术
海底井的控制和监测一般通过水面平台和井之间的通信实现，典型地经由脐带(umbilical)来实现。这在脐带终端组件(UTA)的海底端端接，脐带终端组件(UTA)可容置多种电子模块，例如安装在电力和通信分配模块(PCDM)内的通信电子模块(CEM)或海底电子模块(SEM)等路由器模块。不同的模块可与井***的不同方面、例如过程监测(数据采集)或安全和自动化(过程控制)***关联。这些***中的每个可纳入单独和独立网络，其可利用个体通信***。对于例如上文提到的方面，与过程监测关联的信号可经由脐带线缆内的光学线路发送到水面，同时安全和自动化信号可经由电力协议上的通信传送，即，叠加在相同的脐带内的铜导体上传送的电力信号上。
多井复合体的现有的井通信***的典型设置在图1中示出。位于例如岸上或在船只或钻井平台(rig)处的顶部控制中心1经由脐带线缆2与海床井场中央分配单元3通信。该通信可例如通过光纤或跨接铜连接，例如使用本领域内已知的电力上通信(COPS)或通信和电力(CAPS)***来进行。另外的备选项是对主通信使用光纤，且具有备用的COPS链路。单元3起到脐带终端组件(UTA)的作用并且容置电力和通信分配模块(PCDM)4和海底控制模块(SCM)6内容置的海底电子模块(SEM)5。SEM 5对于井树不是特定的，并且掌握多井复合体的电子控制功能。同时SCM 6使用容置在其内的方向控制阀来掌握井复合体的液压功能，该方向控制阀可使用由SEM 5提供的电信号而被打开和关闭。术语海底电子模块、海底控制模块和它们的一般功能性在本领域内都是众所周知的。PCDM 4容置例如经由铜连接分配通信到许多额外的SEM 8的通信电子模块(CEM)7等路由器模块，该SEM位于安装在每个井口的每个树处。CEM 7和SEM 5都容置在容器(未示出)中并且与能够承受海底环境压强的电和/或光纤连接器接口，使得需要每个容器的坚固封装和保护以用于该连接。目前任何其他的电子模块或包装件也将需要这样的封装和保护。这些措施牵涉可观的成本并且进一步增加电子模块的体积。
发明内容
本发明的目的是克服这些问题。该目的通过提供在公用外壳内包括至少两个不同种类的电子部件的电子模块实现。
采用如本文中使用的与电子部件和***相关的术语“不同种类的”表示相应电子部件和***在功能和控制上是单独和独立的意思，使得一个部件的操作不依赖其他部件的操作或没有直接对其他部件的操作产生影响。
在优选实施例中，可利用现代SEM内的可用空间来容置涉及不同种类的***的电子设备，例如通信电子模块(CEM)等路由器模块的电子部件等。采用该方式节省了由需要CEM的单独外壳引起的成本。此外也存在共享电源的选项，导致进一步的节省。
根据本发明的第一方面，提供有水下井设备的电子模块，其包括外壳和第一和第二电子部件，所述第一和第二电子部件涉及不同种类的***并且位于该外壳内。
根据本发明的第二方面，提供有在水下井设备处容置不同种类的***的电子部件的方法，其包括步骤：提供包括位于外壳内的第一电子部件的电子模块；和使第二电子部件位于电子模块内，该第一和第二电子部件涉及不同种类的***。
根据本发明的第三方面，提供有包括根据第一方面的模块的水下井设备。
附图说明
本发明现在将参照附图描述，其中：
图1示意地示出已知的井通信***；
图2示意地示出已知的井***结构，其可根据本发明适应；
图3示意地示出已知的井树SEM，其可根据本发明适应；
图4a和4b示意地示出根据本发明的电子模块；
图5示意地示出根据本发明的井通信***；和
图6示意地示出根据本发明的另一个井通信***。
具体实施方式
参照图2和3描述的示例示出本发明如何在已知的***结构中实现，例如在GB-A-2443237中公开的。
图2示出已知为“星”***的井***结构，其提供岸上主控制站(MCS)9和位于每个井树的许多SEM 8之间经由海底基盘(subseatemplate)的通信链路。该MCS 9包含以太网电路10以驱动光学以太网媒体转换器(OEMC)11。这将光调制数字化数据包传递到光纤线缆12。典型地该线缆12位于例如在图1中的2处示出的脐带内，其可是约600km长，具有以约10mbps运行的光纤线缆。在光纤线缆12的另一端是第二OEMC 13，其将电数字化数据包输出到主以太网集线器14。OEMC 13和以太网集线器14都典型地容置在如也在图1中示出的PCDM 4中。主以太网集线器14采用星形配置输出到适当的要求数量的次以太网集线器15，即基盘。这些集线器15中的四个在图2中通过示例示出。每个次以太网集线器15通向每个井树上的SEM 8。
图3示意地示出典型的SEM 8的LAN配置建立。提供SEM数据采集和控制电子设备16，其与以太网使能器(Ethernet enabler)17接口。提供以太网集线器18以经由使能器17将电子设备16链接到基盘次以太网集线器15(在图2中示出)以及将以太网链接到点对点协议(PPP)转换器19(例如RS-422或RS-485串行接口)，以与利用智能井接口标准(IWIS)的任何装置通信。OEMC 13、主以太网集线器14和次以太网集线器15通常将不得不以相当大的代价容置在例如通信电子模块(CEM)等单独的路由器模块中。
然而根据本发明的实施例，通信电子设备的这些部件反而位于SEM 5的备用间格(bay)内，该SEM 5位于井场中央分配单元3中。SEM 5继续为生产控制***提供它的标准本地的功能性。
图4a和4b图示现代多间格SEM，其适合于与本发明一起使用。示出的SEM具有用于容纳电子部件的三个间格20、21和22。在SEM的一端处提供一体式电源23。如在图4b的剖面图中示出的，每个间格可以容置许多电子卡24，其可以经由母板26或通过LAN配置部件27(其与在图3中示出的那些相似，安装在卡24的顶上)互相接口和/或接口到外部连接器25。
典型地仅要求一个或两个卡间格来控制井并且从而例如第三间格22可以放置通常容置在CEM内的通信电子部件。此外，SEM的一体式电源可向通信部件供电。到外部连接器25的连接(使LAN连接到其他井的SEM)可以通过母板26实现。模块可采用关于标准SEM相似的方式封装。
图5和6示出用于放置组合模块的两个可能的设置。在图5中，模块28容置在SCM 6内，例如处于关于SEM 5在图1中的相同的位置。该类型的配置对于利用是最实用的，其中SEM部件用于控制SCM功能。
图6示出备选的设置，其中组合模块29容置在PCDM 4内，例如处于关于CEM 7在图1中的相同的位置。该类型的配置对于利用是最实用的，其中不需要SEM的液压功能，例如具有“全电”***。
实际上，模块的位置是灵活的，并且它可位于井设备内任何便利的位置。
本发明使两个不同种类的***的部件能够容置在公用模块内。在上述的第一实施例中，这些是由本地SEM部件控制的生产控制***和由本地CEM部件控制的通信***。然而，本发明不限于此，其他的实施例是可能的。
根据本发明的备选实施例，公用模块可用于容置涉及两个不同种类的SEM的部件。换言之，本发明实现具有两个完全隔离的电力、通信和相关电子***、甚至具有容置在相同的模块内的相关的部件的双SEM结构。
根据本发明的另外的实施例，公用模块可用于容置涉及例如安全和自动化***等过程控制***和例如数据采集***等过程监测或优化***二者的部件，这样的***是不同类的。在该示例中，过程控制***部件可适应用于连接到铜通信网络，而过程监测部件可适应用于连接到光学通信网络。
上述实施例仅是示范性的，本发明范围内的其他可能性和备选项对于本领域内技术人员将是明显的。例如，当上述实施例涉及包含涉及公用部件内的两个不同种类的***的电子部件时，容置涉及两个以上不同种类的***的电子部件是可能的。
上述实施例利用标准SEM作为公用模块，然而设想了使用包括专门设计的电子模块的任何适合的电子模块。

Claims (22)

1.一种用于水下井设备的电子模块，其包括外壳和第一和第二电子部件，所述第一和第二电子部件涉及不同种类的***并且位于所述外壳内。
2.一种在水下井设备处容置不同种类的***的电子部件的方法，其包括步骤：
提供包括位于外壳内的第一电子部件的电子模块；以及
使第二电子部件位于所述电子模块内，所述第一和第二电子部件涉及不同种类的***。
3.如权利要求1和2中任一项所述的模块或方法，其中所述第一电子部件对于所述电子模块是本地的。
4.如权利要求1-3中任一项所述的模块或方法，其中所述第一和第二电子部件形成为电子板，其位于所述外壳中的间格中。
5.如权利要求4所述的模块或方法，当从属权利要求3时，其中所述第二电子部件位于所述电子模块中的备用间格中。
6.如权利要求1-5中任一项所述的模块或方法，进一步包括至少一个附加电子部件，其涉及与其他电子部件的***不同种类的***。
7.如权利要求1-6中任一项所述的模块或方法，其中所述第一电子部件包括海底电子模块部件。
8.如权利要求7所述的模块或方法，其中所述第二电子部件包括海底电子模块部件。
9.如权利要求1-7中任一项所述的模块或方法，其中所述第一和第二电子部件中的至少一个包括路由器模块电子部件。
10.如权利要求1-9中任一项所述的模块或方法，其中所述第一和第二电子部件中的至少一个包括过程控制***的部件。
11.如权利要求10所述的模块或方法，其中所述过程控制***部件适用于连接到铜通信网络。
12.如权利要求1-11中任一项所述的模块或方法，其中所述第一和第二电子部件中的至少一个包括过程监测***的部件。
13.如权利要求12所述的模块或方法，其中所述过程监测部件适用于连接到光学通信网络。
14.如权利要求1-13中任一项所述的模块或方法，所述电子模块是海底电子模块。
15.如权利要求1和3-14中任一项所述的模块，其中所述模块被封装。
16.如权利要求2-14中任一项所述的方法，进一步包括封装所述模块的步骤。
17.一种包括如权利要求1和3-15中任一项所述的模块的水下井设备。
18.如权利要求17所述的井设备，包括位于水下位置的分配单元，所述分配单元适用于收容脐带线缆，其中所述模块容置在所述分配单元内。
19.如权利要求18所述的井设备，其中所述分配单元包括海底控制模块，并且所述第一模块容置在所述海底控制模块内。
20.如权利要求18所述的井设备，其中所述分配单元包括电力和通信分配模块，并且所述第一模块容置在所述电力和通信分配模块内。
21.一种大致上如本文参照附图2至4描述的模块。
22.一种大致上如本文参照附图2至4描述的方法。
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