NO20093154A1 - An underwater dress - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en kjøleanordning for undersjøiske anvendelser. Kjøleanordningen omfatter en varmeveksler av mantel- og rørtypen. En opphentbar pumpemodul (15) med et tettet pumpemodulhus (41) er plassert tilstøtende var me vekslere n, og inkluderer en motor (33) og en pumpe (35) drevet av motoren (33) for tilveiebringelse av kjølevæskesirkulasjon gjennom varmeveksleren. Pumpemodulen (15) er plassert i et mottakshus (41) for pumpemodulen i fluidkommunikasjon med varmeveksleren for løsbar og opphentbar forbindelse av pumpemodulen (15) til kjøleanordningen. En bæreramme kan bære varmeveksleren og mottakshuset (41) for pumpemodulen.The present invention relates to a cooling device for subsea applications. The cooling device comprises a jacket and pipe type heat exchanger. A retrievable pump module (15) with a sealed pump module housing (41) is located adjacent to each of the exchangers, and includes a motor (33) and a pump (35) driven by the motor (33) for providing coolant circulation through the heat exchanger. The pump module (15) is located in a receiving body (41) for the pump module in fluid communication with the heat exchanger for releasable and retrievable connection of the pump module (15) to the cooling device. A support frame can support the heat exchanger and the receiving housing (41) for the pump module.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en kjøleanordning for benyttelse under vann, omfattende en varmeveksler av mantel- og rørtypen. The present invention relates to a cooling device for use under water, comprising a heat exchanger of the shell and tube type.

Prosesser basert på offshore-plattformer/overstell bruker i stor utstrekning kjølere. Disse er typisk basert på bruk av sjøvann som et kjølemiddel, ofte ved bruk av en kjøler av "mantel- og rørtypen". En slik kjøler omfatter i sin basis en ytre mantel, et rør med stor diameter som virker som en ledningskanal for sjøvannet, og rør med små diameter i kort innbyrdes avstand som fører det produserte fluid gjennom kjølemiddelet. Sjøvannet for kjølingen trekkes vanligvis fra plattformens sjøvannsystem og følgelig er det ikke nødvendig med dedikerte pumper. Teknologien relatert til varmevekslere av mantel- og rørtypen og det tilknyttede pumpearrangement er godt etablert, og har få usikkerheter. Processes based on offshore platforms/superstructures largely use coolers. These are typically based on the use of seawater as a coolant, often using a "shell and tube" type cooler. Such a cooler basically comprises an outer jacket, a pipe with a large diameter which acts as a conduit for the seawater, and pipes with a small diameter at a short distance from each other which lead the produced fluid through the coolant. The seawater for cooling is usually drawn from the platform's seawater system and consequently dedicated pumps are not required. The technology related to shell and tube type heat exchangers and the associated pump arrangement is well established, and has few uncertainties.

Undersjøisk olje- og gassutbygging kan kreve kjøling for å redusere driftstemperaturen til det produserte fluid. Olje- og gassrørledninger har typisk en design-temperatur som ikke bør overskrides. Tilkoplingen av en utbygging med høy temperatur til en slik rørledning vil kreve kjøling. For en ny rørledning/ forbindelsesledning kan innføring av kjøling for å holde designtemperaturen lav gi driftsmessige og kostnadsmessige fordeler. Subsea oil and gas development may require cooling to reduce the operating temperature of the produced fluid. Oil and gas pipelines typically have a design temperature that should not be exceeded. The connection of a development with a high temperature to such a pipeline will require cooling. For a new pipeline/connector, introducing cooling to keep the design temperature low can provide operational and cost benefits.

For det inneværende brukes undersjøisk kjøling således med henblikk på forbindelsesledninger/rørledninger, og kjølere for dette formål er basert på naturlig konveksjon av sjøvann. De benevnes passive kjølere og omfatter en serie av rør (typisk fra 1"-6" utvendig diameter eller 2,54 cm-15,24 cm) blottlagt for sjøvann som tillates å sirkulere fritt. For the present, underwater cooling is thus used with a view to connection lines/pipelines, and coolers for this purpose are based on natural convection of seawater. They are called passive coolers and comprise a series of tubes (typically from 1"-6" outside diameter or 2.54 cm-15.24 cm) exposed to seawater that is allowed to circulate freely.

Med utviklingen av undersjøisk gasskompresjon har det blitt definert ytterligere typiske undersjøiske kjølekrav. Disse kravene inkluderer kjøling av kompressorens innløp for å øke yteevnen, hvor produsert fluid kjøles før det kommer inn i kompressoren. Undersjøisk produsert fluid vil typisk forlate et brønnhode med en temperatur fra 60 °C til 120 °C. Noe kjøling vil skje i forbindelsesledningene mellom brønnene og kompresjonsstasjonen, men dedikerte innløpskjølere kan være påkrevet. Videre kan utløpskjøling være påkrevet, ettersom kompresjons-prosessen varmer opp det produserte fluid og fluidet kanskje må kjøles før det kommer inn i forbindelsesledningen/rørledningen. Videre kan mellomtrinnskjøling brukes i forbindelse med en flertrinns-kompressor for å øke kompressorens virkningsgrad. Kjølingen blir da innført mellom kompressortrinn. Til slutt, en antipumpesløyfe for en kompressor vil vanligvis kreve kjøling. Andre undersjøiske kjøleanvendelser er også tenkelige. With the development of subsea gas compression, further typical subsea cooling requirements have been defined. These requirements include cooling the compressor inlet to increase performance, where produced fluid is cooled before entering the compressor. Subsea produced fluid will typically leave a wellhead at a temperature of 60 °C to 120 °C. Some cooling will take place in the connecting lines between the wells and the compression station, but dedicated inlet coolers may be required. Furthermore, outlet cooling may be required, as the compression process heats the produced fluid and the fluid may need to be cooled before entering the connecting line/pipeline. Furthermore, intermediate cooling can be used in connection with a multi-stage compressor to increase the efficiency of the compressor. The cooling is then introduced between compressor stages. Finally, an anti-pumping loop for a compressor will usually require refrigeration. Other subsea cooling applications are also conceivable.

Passive kjølere har som nevnt blitt utviklet for slik kjøling. Selv om passive konveksjonskjølere er enkle, har de sine begrensninger. De er store, tunge og deres kjøleyteevne er vanskelig å bestemme med analytiske verktøy. Yteevnen til en passiv kjøler er også følsom for variasjoner i eksterne og ikke-kontrollbare parametere, så som f.eks. havbunnsstrøm og avsetning av silt. Videre, dersom overflatetemperaturen i kjølerørene skulle bli høy, kan det dannes avleiringer på rørene. En oppbygging av avleiringervil redusere yteevnen til kjøleren, og slike avleiringer kan være vanskelig og kostbar å fjerne. En passiv kjøler mangler også muligheten for å styre kjølingen og dens utløpstemperatur. Det kan typisk være ønskelig å holde utløpstemperaturen over 25 °C for å hindre dannelse av hydratplugger. As mentioned, passive coolers have been developed for such cooling. Although simple, passive convection coolers have their limitations. They are large, heavy and their cooling capacity is difficult to determine with analytical tools. The performance of a passive cooler is also sensitive to variations in external and non-controllable parameters, such as e.g. seabed flow and deposition of silt. Furthermore, if the surface temperature in the cooling pipes should become high, deposits can form on the pipes. A build-up of deposits will reduce the performance of the cooler, and such deposits can be difficult and expensive to remove. A passive cooler also lacks the ability to control the cooling and its outlet temperature. It may typically be desirable to keep the outlet temperature above 25 °C to prevent the formation of hydrate plugs.

I et prosessanlegg på et overstell vil pumping og fordeling av sjøvann vanligvis være sentralisert ved bruk av et arrangement av røropplegg og ventiler. For en undersjøisk anvendelse kan dette i henhold til den foreliggende oppfinnelse forenkles og baseres på en innløpssil pr. varmeveksler; (kun grovfiltrering), og en pumpemodul pr. varmeveksler. In a process plant on a superstructure, the pumping and distribution of seawater will usually be centralized using an arrangement of piping and valves. For an underwater application, this can be simplified according to the present invention and based on an inlet strainer per heat exchanger; (coarse filtration only), and one pump module per heat exchanger.

Det er tenkelig å modifisere en typisk passiv kjøler ved å anordne en kanal rundt rørene og tilføye en propell for å øke sirkulasjonen. Et slikt arrangement vil avhjelpe noen av ulempene ved den passive kjøler, men representerer en uutprøvd design uten de fulle fordeler ved å bruke en konvensjonell design av mantel- og rørtypen under vann, som skissert nedenfor. It is conceivable to modify a typical passive cooler by arranging a channel around the pipes and adding a propeller to increase circulation. Such an arrangement would remedy some of the disadvantages of the passive cooler, but represents an unproven design without the full advantages of using a conventional underwater shell and tube design, as outlined below.

En slik løsning har blitt foreslått i patentsøknad WO 2008/147219 A2. Denne søknaden vedrører en undersjøisk kjøleenhet for en strøm av varmt fluid fra én eller flere undersjøiske brønner, med kveiler blottlagt mot sjøvann og en propell for generering av strøm av sjøvann forbi kveilene. Propellen og kveilene er anordnet i en kanal. Such a solution has been proposed in patent application WO 2008/147219 A2. This application relates to a subsea cooling unit for a flow of hot fluid from one or more subsea wells, with coils exposed to seawater and a propeller for generating a flow of seawater past the coils. The propeller and the coils are arranged in a channel.

Kjøleren ifølge den foreliggende oppfinnelses kjøler er designet til å løse de undersjøiske kjølekrav, særlig i forbindelse med undersjøisk gasskompresjon. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer videre en løsning for tilveiebringelse av mer forutsigbar kjøle-yteevne, bedre styring av utløpstemperaturene, enkelt vedlikehold og opphenting av essensielle komponenter, forutsigbar ytelse, bedre styring av dannelse av avleiringer, enklere fjerning av avleiringer, vekst og urenheter, osv. Ytelsen til en varmeveksler av mantel- og rørtypen som brukes i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse er utprøvd, forutsigbar og pålitelig. Deres design er fullstendig etablert, med kun små usikkerheter relatert til deres design og drift. En varmeveksler av mantel- og rørtypen er følgelig et kostnadseffektivt "hyllevare"-produkt som kan kjøpes for anvendelser på land/et overstell, og som kan konverteres til bruk til forbindelse med den foreliggende anvendelse. The cooler according to the present invention's cooler is designed to solve the subsea cooling requirements, particularly in connection with subsea gas compression. The present invention further provides a solution for providing more predictable cooling performance, better control of outlet temperatures, easy maintenance and retrieval of essential components, predictable performance, better control of scale formation, easier removal of scale, growth and impurities, etc. The performance of a shell and tube type heat exchanger used in connection with the present invention is proven, predictable and reliable. Their design is fully established, with only small uncertainties related to their design and operation. A shell and tube type heat exchanger is therefore a cost-effective "off the shelf" product that can be purchased for land/superstructure applications and can be converted for use in conjunction with the present application.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på en overstellbasert "kjøler av mantel- og rørtypen" eller "varmeveksler av mantel- og rørtypen" som bruker sjøvann som et kjølemedium, tilpasset til undersjøisk bruk. Det er flere fordeler ved å bruke en allerede kjent design for formålet med den foreliggende oppfinnelse. Enkelte av de viktigste fordeler inkluderer benyttelse av en design som er fullstendig etablert, med kun små usikkerheter relatert til ytelse og drift. Tvungen kjøling tilveiebringer en mer kompakt design for den samme ytelse sammenlignet med en passiv kjøler. Kjøleren kan følgelig lages mindre og lettere. På grunn av den høye hastighet av vannstrømmen over rørene som fører det produserte fluid, vil overflatetemperaturen bli holdt lav, slik at man unngår enhver dannelse av avleiringer. Av den samme årsak vil ikke silt avsette seg på rørene. I tillegg kan kjøletemperaturen styres ved å regulere pumpens kapasitet/ strømningsmengde, og rengjøring kan passende gjennomføres ved bruk av kjemikalier i det lukkede rom mellom mantelen og rørene. The present invention is based on a gear-based "shell-and-tube-type cooler" or "shell-and-tube-type heat exchanger" that uses seawater as a cooling medium, adapted for underwater use. There are several advantages to using an already known design for the purpose of the present invention. Some of the most important advantages include the use of a design that is fully established, with only small uncertainties related to performance and operation. Forced cooling provides a more compact design for the same performance compared to a passive cooler. The cooler can therefore be made smaller and lighter. Due to the high velocity of the water flow over the pipes carrying the produced fluid, the surface temperature will be kept low, thus avoiding any formation of deposits. For the same reason, silt will not settle on the pipes. In addition, the cooling temperature can be controlled by regulating the pump's capacity/flow rate, and cleaning can conveniently be carried out using chemicals in the closed space between the jacket and the pipes.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører tilpassing av en varmeveksler som beskrevet ovenfor for undersjøisk bruk. The present invention relates to the adaptation of a heat exchanger as described above for underwater use.

En varmeveksler av mantel- og rørtypen i henhold til oppfinnelsen, inkluderer en mantel med en langsgående senterseksjon, et første endeparti og et annet endeparti. Mantelen og endepartiene danner et hulrom. Mantelen er typisk sylindrisk, og endepartiene er typisk flate, hemisfæriske eller elliptiske. A shell and tube type heat exchanger according to the invention includes a shell with a longitudinal center section, a first end portion and a second end portion. The mantle and the end portions form a cavity. The mantle is typically cylindrical, and the end portions are typically flat, hemispherical or elliptical.

Minst to skillevegger som tetter mot mantelen av senterseksjonen av den langsgående mantel deler hulrommet i et innløpskammer med en innløpsport for fluid som skal kjøles, et senterkammer med en innløpsport og en utløpsport for en kjølevæske, og et utløpskammer med en utløpsport for kjølt fluid. Hvis mantelen er sylindrisk, så bør skilleveggene være runde for å tilveiebringe en ordentlig opp-deling mellom de forskjellige kamre og hulrom. Det er klart mulig å tenke seg bruk av flere enn to skillevegger hvis f.eks. flere hulrom for kjolevæske er ønskelig. En rørsats strekker seg mellom skilleveggene, gjennom den langsgående senterseksjon, for tilveiebringelse av fluidkommunikasjon mellom innløpskammeret og utløpskammeret, og varmeveksling mellom kjølevæsken i senterseksjonen og fluidet som skal kjøles. Rørene er i kontakt med hull i skilleveggene og er festet til skilleveggene med velkjente metoder, så som sveising, osv. At least two partitions sealing against the mantle of the center section of the longitudinal mantle divide the cavity into an inlet chamber with an inlet port for fluid to be cooled, a center chamber with an inlet port and an outlet port for a coolant, and an outlet chamber with an outlet port for cooled fluid. If the mantle is cylindrical, then the partitions should be round to provide a proper division between the different chambers and cavities. It is clearly possible to imagine the use of more than two partitions if e.g. several cavities for dressing fluid are desirable. A set of tubes extends between the partitions, through the longitudinal center section, to provide fluid communication between the inlet chamber and the outlet chamber, and heat exchange between the coolant in the center section and the fluid to be cooled. The pipes are in contact with holes in the partitions and are attached to the partitions by well-known methods, such as welding, etc.

På grunn av en forventet lavere pålitelighet og kortere utbyttingstid enn varmeveksleren, er pumpemodulen designet til å være separat utbyttbar. En opphentbar pumpemodul med tettet pumpemodulhus er følgelig plassert tilstøtende varmeveksleren. Tilstøtende i denne sammenheng er også ment å vekke integrert i ett av kamrene i varmeveksleren eller i en forlengelse av den ytre mantel. Pumpemodulen inkluderer en motor og en pumpe drevet av motoren for tilveiebringelse av sirkulasjon av kjølevæske gjennom senterseksjonen. Due to an expected lower reliability and shorter replacement time than the heat exchanger, the pump module is designed to be separately replaceable. A retrievable pump module with a sealed pump module housing is therefore located adjacent to the heat exchanger. Adjacent in this context is also meant to wake integrated in one of the chambers in the heat exchanger or in an extension of the outer mantle. The pump module includes a motor and a pump driven by the motor for providing circulation of coolant through the center section.

Pumpemodulen er kompakt og designet til å være enkel å bytte ut. The pump module is compact and designed to be easy to replace.

Pumpemodulen kan trekke effekt fra en utvendig kilde ved bruk av konven-sjonelle elektriske strømtilførselsledninger/forbindelsesledninger og undersjøiske elektriske konnektorer. The pump module can draw power from an external source using conventional electrical power supply lines/connection lines and subsea electrical connectors.

Motoren vil vanligvis være en oljefylt (eller væskefylt) undersjøisk elektrisk induksjonsmotor ("burvikling"). Motoren kan være forbundet til pumpen eller løpehjulet ved bruk av en magnetisk kopling. En slik magnetisk kopling tillater at den elektriske motor er i et hermetisk tettet miljø, uten noe lekkasjeløp til sjøvann. For tillate termisk ekspansjon, er den forbundet til en akkumulator som også er anordnet inne i pumpemodulen. En mekanisk tetning som isolerer motoren fra omgivelsene kan brukes som et alternativ, men slike tetninger kan lekke, hvilket fører til redusert driftslevetid for motoren. The motor will usually be an oil-filled (or liquid-filled) subsea electric induction ("cage winding") motor. The motor can be connected to the pump or impeller using a magnetic coupling. Such a magnetic coupling allows the electric motor to be in a hermetically sealed environment, without any leakage path to seawater. To allow thermal expansion, it is connected to an accumulator which is also arranged inside the pump module. A mechanical seal that isolates the motor from the environment can be used as an alternative, but such seals can leak, leading to a reduced service life of the motor.

Et mottakshus for pumpemodulen er i flytkommunikasjon med senterkammeret for løsbar og opphentbar forbindelse av pumpemodulen til varmeveksleren. Lokaliseringen av mottakshus for pumpemodulen dikterer lokaliseringen av pumpemodulen. Denne designen tilveiebringer en pålitelig og lett utbyttbar pumpemodul. På denne måte er pumpemodulen designet til pålitelig og enkelt å kunne byttes ut. A receiving housing for the pump module is in fluid communication with the center chamber for releasable and retrievable connection of the pump module to the heat exchanger. The location of the pump module receiving housing dictates the location of the pump module. This design provides a reliable and easily replaceable pump module. In this way, the pump module is designed to be reliable and easily replaceable.

En bæreramme eller skliramme bærer varmeveksleren og mottakshus for pumpemodulen. Formålet med denne rammen er å beskytte anordningen under transport og installasjon og å tilveiebringe styring når den løsgjøres fra, eller lander på, et fundament. Videre kan støtdempere være inkorporert for å minimere og styre støtlaster ved landing. A support frame or skid frame carries the heat exchanger and receiving housing for the pump module. The purpose of this frame is to protect the device during transport and installation and to provide control when it is detached from, or lands on, a foundation. Furthermore, shock absorbers can be incorporated to minimize and control shock loads on landing.

Anordningen kan være plassert oppstrøms eller nedstrøms av f.eks. en kompressorstasjon. The device can be located upstream or downstream of e.g. a compressor station.

Anordningen kan være integrert med en rørlednings-manifoldstruktur som leder strømmen og forbinder et rørledningsnettverk til en kompressorstasjon. Anordningen kan også være integrert med en kompressorstasjon. Kan, integrert med én eller flere spoler, brukes til tilkoplingen til kompressorstasjonen. The device may be integrated with a pipeline manifold structure that conducts the flow and connects a pipeline network to a compressor station. The device can also be integrated with a compressor station. Can, integrated with one or more coils, be used for the connection to the compressor station.

Bærerammen eller sklirammen med alle komponentene i anordningen danner en opphentbar modul. Den vil vanligvis være anordnet til å tillate produsert fluid å omgå varmeveksleren. Varmeveksleren vil således være anordnet i en undersjøisk modul, slik at bærerammen eller sklirammen passer sammen med et fundament på en mottakende struktur. Varmeveksleren av mantel- og rørtypen er vanligvis anordnet horisontalt, men kan også være anordnet vertikalt (eller i enhver vinkel derimellom). The support frame or sliding frame with all the components of the device forms a retrievable module. It will usually be arranged to allow produced fluid to bypass the heat exchanger. The heat exchanger will thus be arranged in an underwater module, so that the support frame or sliding frame fits together with a foundation on a receiving structure. The shell and tube type heat exchanger is usually arranged horizontally, but can also be arranged vertically (or at any angle in between).

Mottakshus for pumpemodulen kan kommunisere med utløpsporten for kjølevæsken, og en sjøvanns-innløpssil er tilveiebrakt for å begrense partikkelstørrelse som suges inn i innløpsporten når sjøvann brukes som kjølevæske. Anordningen kan også danne en del av et flerkrets kjølesystem hvor andre væsker enn sjøvann brukes i anordningen ifølge oppfinnelsen. The pump module receiving housing can communicate with the coolant outlet port, and a seawater inlet strainer is provided to limit particle size drawn into the inlet port when seawater is used as coolant. The device can also form part of a multi-circuit cooling system where liquids other than seawater are used in the device according to the invention.

Pumpemodulen er tilpasset til å bli separat, dykkerløst opphentbart installert i mottakshus for pumpemodulen. The pump module is adapted to be installed separately, retrievably without a diver, in the receiving housing for the pump module.

Pumpemodulen kan være forbundet til mottakshus for pumpemodulen med en ROV-operert låsemekanisme. The pump module can be connected to the receiving housing for the pump module with an ROV-operated locking mechanism.

Mottakshus for pumpemodulen kan, som tidligere nevnt, være integrert i varmeveksleren. As previously mentioned, the receiving housing for the pump module can be integrated into the heat exchanger.

En styringsenhet for styring av pumpemodulen kan være integrert i modulen. Styringsenheten kan inkludere en enhet for variabel hastighet (frekvensomformer) og sensorer. Den elektriske motor kan drives av redundante (doble) frekvensomformere (enheter for variabel hastighet) for motorstyring. Disse kan være integrert i pumpemodulen. Slik styring kan være nødvendig for sikker oppstart av den elektriske motor og for å styre pumpen. Vannstrømmen kan således settes til å oppnå en forhåndsbestemt temperatur for den kjølte prosess-strømmen. Prosessgass-temperatursensorer kan være anordnet inne i varme-vekslermodulen eller utenfor, eksempelvis ved kompressorens innløp. A control unit for controlling the pump module can be integrated into the module. The control unit may include a variable speed unit (frequency converter) and sensors. The electric motor can be driven by redundant (double) frequency converters (variable speed units) for motor control. These can be integrated into the pump module. Such control may be necessary for safe start-up of the electric motor and to control the pump. The water flow can thus be set to achieve a predetermined temperature for the cooled process flow. Process gas temperature sensors can be arranged inside the heat exchanger module or outside, for example at the compressor inlet.

Kjøleanordningen kan videre inkludere dykkerløse brønnfluidkonnektorer, normalt vertikale for å lette opphenting. The cooling device can further include diverless well fluid connectors, normally vertical to facilitate retrieval.

Kjøleanordningen kan videre inkludere en ROV-port av "hot stab"-typen for injeksjon av eksempelvis rensende kjemikalier i hulrommet mellom mantelen og rørene. The cooling device can also include an ROV port of the "hot stab" type for injection of, for example, cleaning chemicals into the cavity between the mantle and the pipes.

Innløpssilen kan være anordnet nedenfor varmeveksleren for å minimere mengden av forurensninger som går inn i silen. The inlet strainer can be arranged below the heat exchanger to minimize the amount of contaminants entering the strainer.

Utvendig korrosjonsbeskyttelse av anordningen kan være vital, og i tillegg til å male de utvendige overflater kan offeranoder være påkrevet. External corrosion protection of the device may be vital, and in addition to painting the external surfaces, sacrificial anodes may be required.

Pumpemodulen vil som nevnt vanligvis bli montert på utløpssiden av varmeveksleren, med en mottaker som pumpemodulen kan settes inn i. Fordelen med et arrangement på utløpssiden er at sug kan brukes til å hjelpe til med et å tette mellom pumpemodulen og varmeveksleren. Ulempen er at dens drifts-temperatur vil være høyere enn den omgivende sjøvannstemperatur, hvilket gjør kjøling av pumpemodulens elektronikk og motor mer omfattende. Alternativt kan pumpemodulen være anordnet på innløpssiden. Pumpemodulen kan da integrere innløpssiden og omfatte en tettende og låsende mekanisme som kan håndtere det fulle deltatrykket for pumpen/løpehjulet. As mentioned, the pump module will usually be mounted on the outlet side of the heat exchanger, with a receiver that the pump module can be inserted into. The advantage of an arrangement on the outlet side is that suction can be used to help seal between the pump module and the heat exchanger. The disadvantage is that its operating temperature will be higher than the surrounding seawater temperature, which makes the cooling of the pump module's electronics and motor more extensive. Alternatively, the pump module can be arranged on the inlet side. The pump module can then integrate the inlet side and include a sealing and locking mechanism that can handle the full delta pressure for the pump/impeller.

Designen kan tillate opphenting av anordningen til overflaten for reparasjon og vedlikehold. Dette vil kreve dykkerløse prosessrør-konnektorer for kjølerens innløp og utløp. Vanligvis brukes det vertikale konnektorer, hvilket gjør det mulig å trekke kjøleren opp vertikalt. The design may allow retrieval of the device to the surface for repair and maintenance. This will require diverless process pipe connectors for the cooler's inlet and outlet. Usually vertical connectors are used, which makes it possible to pull the cooler up vertically.

Varmeveksleren kan isoleres termisk for å forbedre strømnings-sikringsaspekter. The heat exchanger can be thermally insulated to improve flow protection aspects.

En fordel ved kjøleren av "mantel- og rørtypen" er at dens ytre mantel i en nedstengingssituasjon og med pumpen slått av vil ha fordel av det innstengte vann for å tilveiebringe en forlenget nedkjølingstid. Forlenget nedkjølingstid er fordelaktig, ettersom det øker den tid det tar for prosessfluidet å nå en hydratdannelses-temperatur. Også under en oppstart fra en kald tilstand, ved å utsette pumpe-motorens oppstart, vil det initialt kalde produserte fluid i kjøleren raskere varmes opp. Det produserte fluid vil så tidligere nå temperaturen utover den hvor hydrater ikke vil dannes. Denne effekten er fordelaktig for å unngå hydratdannelse, og kan videre forbedres ved å påføre termisk isolasjon på kjølerens mantel. Det innvendige volum mellom kjølerens mante og rørene kan også fylles med et passende kjemikalie for rengjøringsformål. Slike kjemikalier kan fylles ved bruk av en ROV eller en passende linje i en navlestreng An advantage of the "shell and tube" type cooler is that in a shutdown situation and with the pump off, its outer shell will benefit from the trapped water to provide an extended cooling time. Extended cooling time is beneficial, as it increases the time it takes for the process fluid to reach a hydrate formation temperature. Also during a start-up from a cold state, by postponing the start-up of the pump motor, the initially cold produced fluid in the cooler will heat up more quickly. The produced fluid will then earlier reach the temperature beyond that at which hydrates will not form. This effect is beneficial to avoid hydrate formation, and can be further improved by applying thermal insulation to the cooler's jacket. The internal volume between the cooler mantle and the pipes can also be filled with a suitable chemical for cleaning purposes. Such chemicals can be filled using an ROV or a suitable line in an umbilical

Kort beskrivelse av de vedlagte figurer: Brief description of the attached figures:

Fig. 1a er et sideriss av en kjøleanordning i henhold til oppfinnelsen; Fig. 1b er et grunnriss av kjøleanordningen vist på fig. 1a; Fig. 1c er et tverrsnitt B-B av en pumpemodul og en pumpemodul-mottaker som vist på fig. 1b; Fig. 2 er et tverrsnitt av en varmeveksler av mantel- og rørtypen brukt i forbindelse med oppfinnelsen; Fig. 3a er et sideriss av en pumpemodul i henhold til oppfinnelsen; Fig. 3b er et tverrsnitt A-A av pumpemodulen vist på fig. 3a; Fig. 3c er et tverrsnitt B-B av pumpemodulen vist på fig. 3b; Fig. 4a er et tverrsnitt av et motormodul-mottakshus og en pumpemodul installert i motormodul-mottakshuset; Fig. 4b er et sideriss av motormodul-mottakshuset vist på fig. 4a; Fig. 5a er et sideriss av en ROV-opereret låsemekanisme; Fig. 1a is a side view of a cooling device according to the invention; Fig. 1b is a plan view of the cooling device shown in fig. 1a; Fig. 1c is a cross section B-B of a pump module and a pump module receiver as shown in fig. 1b; Fig. 2 is a cross-section of a shell and tube type heat exchanger used in connection with the invention; Fig. 3a is a side view of a pump module according to the invention; Fig. 3b is a cross section A-A of the pump module shown in fig. 3a; Fig. 3c is a cross-section B-B of the pump module shown in fig. 3b; Fig. 4a is a cross-section of a motor module receiving housing and a pump module installed in the motor module receiving housing; Fig. 4b is a side view of the engine module receiving housing shown in Fig. 4a; Fig. 5a is a side view of an ROV-operated locking mechanism;

Fig. 5b er et grunnriss av den ROV-operererte låsemekanisme vist på Fig. 5b is a plan view of the ROV-operated locking mechanism shown

fig. 5a; og fig. 5a; and

Fig. 6 er et grunnriss av en dykkerløs prosessrør-klemmekonnektor som kan brukes til å forbinde varmeveksleren til brønnstrøm-røropplegget. Fig. 1 viser et generelt arrangement av en utførelse av en undersjøisk kjøler i henhold til oppfinnelsen. En varmeveksler 10 av mantel- og rørtypen er tilknyttet to vertikalt anordnede dykkerløse prosessrør-konnektorer 11. En bæreramme 13 rommer varmeveksleren 10 og en pumpemodul 15. Rammen 13 er tilveiebrakt for beskyttelse, enkelhet ved transport, installasjon og gjenfinning/opphenting. Pumpemodul 15, er installert i et hus 14, og er vist i snitt B-B. Pumpemodulen 15 inkluderer videre en ROV-operert låsemekanisme 16. Ekstern effekt og signaler kan være forbundet til pumpemodulen ved bruk av én eller flere dykkerløse konnektorer. Pumpemodulen kan være fastgjort til kjøleanordningen kun med en ROV-operert låsemekanisme. Pumpen er vist forbundet til utløpet, på den motsatte side av innløpssilen, men den kunne ha vært plassert på innløpssiden av varmeveksleren. Innløpssilen 27 bør deretter forbindes til pumpen. Fig. 6 is a plan view of a diverless process tubing clamp connector that can be used to connect the heat exchanger to the well stream piping. Fig. 1 shows a general arrangement of an embodiment of an underwater cooler according to the invention. A heat exchanger 10 of the shell and tube type is connected to two vertically arranged diverless process tube connectors 11. A support frame 13 houses the heat exchanger 10 and a pump module 15. The frame 13 is provided for protection, ease of transport, installation and retrieval/retrieval. Pump module 15 is installed in a housing 14, and is shown in section B-B. The pump module 15 further includes an ROV-operated locking mechanism 16. External power and signals can be connected to the pump module using one or more diverless connectors. The pump module can be attached to the cooling device only with an ROV-operated locking mechanism. The pump is shown connected to the outlet, on the opposite side of the inlet strainer, but it could have been located on the inlet side of the heat exchanger. The inlet strainer 27 should then be connected to the pump.

Huset 14 er integrert med varmeveksleren 10 av mantel- og rørtypen med røropplegg. Et arrangement- og setteverktøy for utbytting av pumpemodulen, som kan være påkrevet, er ikke vist. Utvendig røropplegg og konnektorer for kjøle-middel/kjølevæske (sjøvann) er ikke nødvendig, The housing 14 is integrated with the heat exchanger 10 of the shell and tube type with piping. An arrangement and setting tool for replacing the pump module, which may be required, is not shown. External piping and connectors for coolant/coolant (seawater) are not necessary,

(nevnt nedenfor) (mentioned below)

Slike kjølere er basert på tvungen konveksjon, idet de bruker en pumpe til å sirkulere sjøvannet. Innvendige ledeplater 25 brukes til å lede sjøvannet over rørene, hvilket øker varmeoverføringen. Such coolers are based on forced convection, using a pump to circulate the seawater. Internal guide plates 25 are used to guide the seawater over the pipes, which increases the heat transfer.

Fig. 2 viser en varmeveksler av mantel- og rørtypen som består av en mantel (en stor rørformet trykkbeholder), med en rørsats inne i den (ikke vist). Rørene går fra et innløpskammer 21 til et utløpskammer 22. Disse kamrene er dannet av mantelen 23 og to innvendige skillevegger 23 og 24. Både varmt produsert fluid som skal kjøles og det kalde sjøvannet strømmer gjennom varmeveksleren. Det varme produserte fluidet strømmer gjennom rørene (innsiden) og sjøvannet strømmer på utsiden av rørene, men inne i mantelen (mantelsiden). Varme overføres fra det produserte fluid til sjøvannet gjennom rørveggene. Et stort varmoverføringsareal er foretrukket for å overføre varme effektivt, hvilket i alminnelighet fører til et stort antall av rør. Dykkerløse prosess-røroppleggforbindelsesboss 26 for det produserte fluid er vist forbundet til Fig. 2 shows a shell and tube type heat exchanger consisting of a shell (a large tubular pressure vessel), with a set of tubes inside it (not shown). The pipes run from an inlet chamber 21 to an outlet chamber 22. These chambers are formed by the mantle 23 and two internal partitions 23 and 24. Both hot produced fluid to be cooled and the cold seawater flow through the heat exchanger. The hot produced fluid flows through the pipes (inside) and the seawater flows on the outside of the pipes, but inside the mantle (mantle side). Heat is transferred from the produced fluid to the seawater through the pipe walls. A large heat transfer area is preferred to transfer heat efficiently, which generally leads to a large number of tubes. Diverless process piping connection boss 26 for the produced fluid is shown connected to

innløpskammeret 21 og utløpskammeret 22. En innløpssil 27 er anordnet nedenfor mantelen for å minimere effekten av eksempelvis silt som avsetter seg. Silen 27 er grov, for å unngå tilstopping. Et utløp 28 er forsynt med en flens for forbindelse av pumpemodulhuset 14 på fig. 1. Varmeveksleren kan inkludere innvendige ledeplater 26 for å lede sjøvannet over rørene, hvilket øker varmeoverføringen. the inlet chamber 21 and the outlet chamber 22. An inlet strainer 27 is arranged below the mantle to minimize the effect of, for example, silt that settles. The strainer 27 is coarse, to avoid clogging. An outlet 28 is provided with a flange for connecting the pump module housing 14 in fig. 1. The heat exchanger may include internal baffles 26 to direct the seawater over the tubes, increasing heat transfer.

Fig. 3 viser en pumpemodul med et hus 31, typisk laget i et metallisk materiale eller glassfibermateriale. Formålet med huset 31 er å gi mekanisk beskyttelse og å lede vann som er avgitt fra pumpen 35 forbi elektroniske beholdere 32, hvilket tilveiebringer kjøling. Én eller flere elektriske konnektorer og grensesnitt til et gjenfinnings- og installasjonsarrangement er ikke vist. En under- sjøisk elektrisk induksjonsmotor 33 befinner seg i et hermetisk tettet hus 38. Dreiemomentet fra motoren 33 til pumpen 35 overføres via en magnetisk kopling 34. To elektroniske beholdere 32 er inkludert, den ene redundant forden andre. Beholderne 32 rommer enheter for variabel hastighet (frekvensomformere) og styreelektronikk i eksempelvis nitrogen og ved én atmosfære. En tredje beholder 37 inkluderer en væskekompensator for den elektriske motor. Ikke vist er de dykkerløse elektriske konnektorer, dens kabling til de elektroniske beholdere 32 og fordeling mellom konnektoren/konnektorene, beholdere og motor. En nedre flens 36 på pumpemodulen lander på en korresponderende flat flate 42 av et mottakshus 41 vist på fig. 4. Fig. 3 shows a pump module with a housing 31, typically made of a metallic material or glass fiber material. The purpose of housing 31 is to provide mechanical protection and to direct water discharged from pump 35 past electronic containers 32, which provides cooling. One or more electrical connectors and interfaces to a retrieval and installation arrangement are not shown. An underwater electric induction motor 33 is located in a hermetically sealed housing 38. The torque from the motor 33 to the pump 35 is transmitted via a magnetic coupling 34. Two electronic containers 32 are included, one redundant for the other. The containers 32 accommodate units for variable speed (frequency converters) and control electronics in, for example, nitrogen and at one atmosphere. A third container 37 includes a liquid compensator for the electric motor. Not shown are the diverless electrical connectors, its wiring to the electronic containers 32 and distribution between the connector(s), containers and motor. A lower flange 36 of the pump module lands on a corresponding flat surface 42 of a receiving housing 41 shown in fig. 4.

Fig. 4 viser mottakshus for pumpemodulen 41, som er forbundet til varmeveksleren av mantel- og rørtypen med røropplegg. Røropplegget 18 er vist på fig. 1. Huset 41 integrerer en typisk ROV-operert låsemekanisme som er vist i nærmere detalj på fig. 5. En myk pakning, ikke vist, mellom disse overflater 36, 42 kan brukes til å tilveiebringe ytterligere tetting, hvis det er påkrevet. Fig. 5 viser en ROV-operert låsemekanisme med to halvklemmer 51 som er hengslet i hengsler 53, til en felles skinne. Klemmene 51 er drevet av et ROV-dreiemoment-verktøy som går i inngrep i en standard ROV-bøtte 55. Et dreie-moment overføres fra dreiemomentverktøyet gjennom en dreiemomentstang 56 og inn i en girkasse 57. Denne girkassen 57 driver en dobbel snekkeskrue 58, som åpner og stenger klemmene 51. Den grensesnittdannende tetningsring, som er faststående og en del av motorhuset 52, er vist inne i halvklemmene 51. (For klarhets skyld er det fulle huset ikke vist). Fig. 6 viser et eksempel på dykkerløs prosessrør-klemmekonnektor som kan brukes til å forbinde kjøleren til brønnstrøm-røropplegg. En slik konnektor vil normalt ha to eller tre (som vist) halvklemmer som går i inngrep rundt prosessrør-flenser 61, som er hengslet sammen i hengsler 62. Disse klemmene trekkes sammen ved bruk av en dobbel/motstående skruebolt 63. Fig. 6 viser videre en tilknyttet tetningsring 64. Fig. 4 shows the receiving housing for the pump module 41, which is connected to the heat exchanger of the shell and tube type with piping. The pipe arrangement 18 is shown in fig. 1. The housing 41 integrates a typical ROV-operated locking mechanism which is shown in more detail in fig. 5. A soft gasket, not shown, between these surfaces 36, 42 may be used to provide additional sealing, if required. Fig. 5 shows an ROV-operated locking mechanism with two half clamps 51 which are hinged in hinges 53 to a common rail. The clamps 51 are driven by an ROV torque tool which engages a standard ROV bucket 55. A torque is transmitted from the torque tool through a torque rod 56 and into a gearbox 57. This gearbox 57 drives a double worm screw 58, which open and close the clamps 51. The interfacing sealing ring, which is stationary and part of the motor housing 52, is shown inside the half clamps 51. (For clarity, the full housing is not shown). Fig. 6 shows an example of a diverless process tube clamp connector that can be used to connect the cooler to well stream piping. Such a connector will normally have two or three (as shown) half-clamps that engage around process tube flanges 61, which are hinged together in hinges 62. These clamps are pulled together using a double/opposed screw bolt 63. Fig. 6 shows further an associated sealing ring 64.

Claims (11)

1. Kjøleanordning for benyttelse under vann, med en varmeveksler av mantel-og rørtypen, med en mantel (20) omfattende en langsgående senterseksjon, et første endeparti og et annet endeparti, hvor mantelen danner et hulrom; minst to skillevegger (23, 24) som tetter mot mantelen av den langsgående senterseksjon av mantelen, som deler hulrommet i et innløpskammer (21) med en innløpsport for fluid som skal kjøles, et senterkammer med en innløpsport og en utløpsport (28) for en kjølevæske, og et utløpskammer (22) med en utløpsport for kjølt fluid; en rørsats som strekker seg mellom skilleveggene (23, 24), gjennom den langsgående senterseksjon, for tilveiebringelse avfluidkommunikasjon mellom innløpskammeret (21) og utløpskammeret (22) og varmeveksling mellom kjølevæsken i senterseksjonen og fluidet som skal kjøles, hvor kjøleanordningen videre omfatter: en opphentbar pumpemodul (15) med et tettet pumpemodulhus (14), tilstøtende varmeveksleren med en motor (33) og en pumpe (35) drever av motoren (33) for tilveiebringelse av kjølevæskesirkulasjon gjennom senterseksjonen; og et mottakshus (41) for pumpemodulen i fluidkommunikasjon med senterkammeret for løsbar og opphentbar forbindelse av pumpemodulen til varmeveksleren.1. Cooling device for use under water, with a heat exchanger of the shell and tube type, with a shell (20) comprising a longitudinal center section, a first end part and a second end part, where the shell forms a cavity; at least two partitions (23, 24) sealing against the mantle of the longitudinal center section of the mantle, dividing the cavity into an inlet chamber (21) with an inlet port for fluid to be cooled, a center chamber with an inlet port and an outlet port (28) for a coolant, and an outlet chamber (22) with an outlet port for cooled fluid; a tube set extending between the partitions (23, 24), through the longitudinal center section, for providing fluid communication between the inlet chamber (21) and the outlet chamber (22) and heat exchange between the coolant in the center section and the fluid to be cooled, the cooling device further comprising: a retrievable pump module (15) with a sealed pump module housing (14), adjacent the heat exchanger with a motor (33) and a pump (35) driven by the motor (33) to provide coolant circulation through the center section; and a receiving housing (41) for the pump module in fluid communication with the center chamber for releasable and retrievable connection of the pump module to the heat exchanger. 2. Kjøleanordning som angitt i krav 1, hvor mottakshuset (41) for pumpemodulen kommuniserer med utløpsporten (28) for kjølevæsken, og en sjøvanns-innløpssil (27) er tilveiebrakt for å begrense partikkelstørrelse som suges inn i innløpsporten, hvorved sjøvann brukes som kjølevæske.2. A cooling device as set forth in claim 1, wherein the receiving housing (41) for the pump module communicates with the outlet port (28) for the coolant, and a seawater inlet strainer (27) is provided to limit particle size sucked into the inlet port, whereby seawater is used as coolant . 3. Kjøleanordning som angitt i krav 1, hvor pumpemodulen (15) er tilpasset til å bli separat, dykkerløst, opphentbart installert i mottakshuset (41) for pumpen.3. Cooling device as stated in claim 1, where the pump module (15) is adapted to be separately, diver-less, retrievably installed in the receiving housing (41) for the pump. 4. Kjøleanordning som angitt i krav 1, hvor pumpemodulen (15) er forbundet til mottakshuset (41) for pumpemodulen med en ROV-operert låsemekanisme.4. Cooling device as stated in claim 1, where the pump module (15) is connected to the receiving housing (41) for the pump module with an ROV-operated locking mechanism. 5. Kjøleanordning som angitt i krav 1, hvor mottakshuset (41) for pumpemodulen er integrert i varmeveksleren.5. Cooling device as specified in claim 1, where the receiving housing (41) for the pump module is integrated in the heat exchanger. 6. Kjøleanordning som angitt i krav 1, hvor en styringsenhet for styring av pumpemodulen (15) er integrert i modulen, inkludert en enhet for variabelhastighet (frekvensomformer) og sensorer.6. Cooling device as stated in claim 1, where a control unit for controlling the pump module (15) is integrated into the module, including a unit for variable speed (frequency converter) and sensors. 7. Kjøleanordning som angitt i krav 1, videre omfattende dykkerløse brønnfluid-konnektorer, normalt vertikale for å lette opphenting.7. Cooling device as stated in claim 1, further comprising diverless well fluid connectors, normally vertical to facilitate retrieval. 8. Kjøleanordning som angitt i krav 1, videre omfattende en ROV-port av "hot stab"-typen for injeksjon av eksempelvis rensende kjemikalier inn i hulrommet mellom mantelen og rørene.8. Cooling device as stated in claim 1, further comprising an ROV port of the "hot stab" type for injection of, for example, cleaning chemicals into the cavity between the mantle and the pipes. 9. Kjøleanordning som angitt i krav 2, hvor innløpssilen (27) er anordnet nedenfor varmeveksleren for å minimere mengden av forurensninger som går inn i silen (27).9. Cooling device as stated in claim 2, where the inlet strainer (27) is arranged below the heat exchanger to minimize the amount of contaminants that enter the strainer (27). 10. Kjøleanordning som angitt i krav, hvor varmeveksleren er termisk isolert for å forbedre strømnings-sikringsaspekter.10. Cooling device as stated in claim, where the heat exchanger is thermally insulated to improve flow-protection aspects. 11. Kjøleanordning som angitt i krav 1, videre omfattende en bæreramme for bæring av varmeveksleren og mottakshuset for pumpemodulen.11. Cooling device as specified in claim 1, further comprising a support frame for carrying the heat exchanger and the receiving housing for the pump module.