水下加熱組件及對水下部件進行加熱的方法

水下加熱組件及對水下部件進行加熱的方法
【專利摘要】一種水下加熱組件，包括與待加熱的水下部件(7＇)相關聯的部件接口電纜(9)。所述部件接口電纜從電源接收電力。所述電源包括：感應耦合器(100)，所述感應耦合器(100)具有芯環，所述芯環包圍交流載流源電纜(5)；以及繞所述芯環纏繞的繞組電纜(107)。所述繞組電纜連接到所述部件接口電纜。所述感應耦合器包括具有第一芯部(101a)的上部部分(100a)和具有第二芯部(101b)的下部部分(100b)。所述繞組電纜被布置在所述上部部分中。當所述上部部分落位在所述下部部分上時，所述第一芯部與所述第二芯部對準。所述上部部分能夠從所述下部部分移除。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種適合于對多種不同類型的水下部件進行加熱的水下加熱組件。具 體地，所述水下加熱組件適合于對石油和天然氣工業中使用的水下金屬部件進行加熱。 水下加熱組件及對水下部件進行加熱的方法

【背景技術】
[0002] 在水下油氣開采的領域中，水合物和/或蠟沉積物的形成是已知的問題。在低溫 下，碳氫化合物可凝固并限制或阻礙水下管線中的流動。一個已知的措施是將抑制劑（例 如，乙二醇（MEG))插入到自流井內液氣流中。
[0003] 另一種方法包括確保流動流體的一定溫度。這例如通過被稱為直接電加熱 (direct electrical heating, DEH)的方法來實現。所述方法涉及沿鋼管布置電纜并且在 兩個相距較遠的位置處將電纜連接到鋼管上。通過將交流電應用到電纜上并且因此還通過 所述鋼管，鋼管由于歐姆功率損耗和電感功率損耗而被加熱。所述DH1方法通常被采用，以 對數千米的長度的管線進行加熱。國際專利申請W02007011230描述了該方案。
[0004] 除了對超長的流輸線進行加熱以外，人們有時需要對例如采油樹的較小的水下部 件或較短的管線進行加熱。有時，人們還想要對管線的比具有安裝的DH1部件更廣闊的特 定部分進行加熱。專利出版物US6278095描述了一種方案，其中，電纜繞水下部件纏繞，所 述水下部件應當作為感應線圈（參考該出版物的圖5中的跳線27)被加熱。來自管線的受 熱段的壁中的電流或來自例如水下變壓器或水下機器人（R0V)的外電源的電力被供應給 所述感應線圈。
[0005] US6371693描述了一種環形變壓器，所述環形變壓器被用于提取用于小的電力負 載的電力，例如，對管線跳線進行加熱、操作設備或其它的水下目的。
[0006] 專利申請出版物US20100101663 A1描述了通過使用管線的導電部分的固有電阻 率對管線進行加熱。另外，它描述了將管線用作配電線以輔助將電力提供到遠程管線位置。
[0007] 德國出版物DE102008056089 A1描述了一種測量管線（例如，近海海底管線）的 情況的方法。


【發明內容】

[0008] 根據本發明的第一方面，提供了一種水下加熱組件，所述水下加熱組件包括部件 接口電纜，所述部件接口電纜被與待加熱的水下部件相關聯地布置，所述部件接口電纜從 電源接收電力。在此，術語"與……相關聯"應當意味著：所述部件接口電纜被布置，以便對 應當被加熱的水下部件進行加熱。因此，所述部件接口電纜可例如被放置在所述水下部件 的旁邊并靠近所述水下部件、繞所述部件纏繞或被布置為靠近所述部件的彎曲構造或與所 述部件接觸。所述電源包括感應耦合器，所述感應耦合器具有一個或多個芯環，所述芯環包 圍了交流載流源電纜，所述電源還包括繞所述芯環纏繞的繞組電纜。所述繞組電纜被連接 到所述部件接口電纜上。所述感應耦合器包括上部部分和下部部分，所述上部部分具有第 一數量的第一芯部，所述下部部分具有第二數量的第二芯部。所述繞組電纜被布置在所述 上部部分中。當所述上部部分安裝有所述下部部分時，所述第一芯部與所述第二芯部對準。 根據本發明的第一方面，所述上部部分能夠從所述下部部分移除。
[0009] 所述芯環具有能夠傳導磁通量的材料。根據所述芯環繞所述源電纜引導磁通量， 術語環應當被廣泛地解釋。因此，術語環包括例如正方形的形狀或其它多邊形的形狀或橢 圓形環的形狀或同心環的形狀。
[0010] 此外，術語"繞……纏繞"（如"繞所述芯環纏繞"）應當包括整圈、多圈或甚至不到 整圈。如本領域技術人員應當理解的，所述繞組電纜的纏繞的技術結果是在所述繞組電纜 中感應了電流。因此，提供所需的在所述繞組電纜中感應了電流的技術結果的任何數量的 匝數或全繞繞組的任何百分比應當被理解為被術語"繞……纏繞"所包含。
[0011] 所述源電纜起一次繞組的作用并且所述繞組電纜起二次繞組的作用。
[0012] 應當被加熱的水下部件能夠例如為井源或采油樹、管段或管節、或EffiH系統終端 和井源之間的管道接口部分。
[0013] 所述載流源電纜能夠為直接電加熱電纜，所述直接電加熱電纜被布置在水下管線 的旁邊，以便對該管線進行加熱。
[0014] 根據本發明的第一方面的一個實施例，包括所述兩個芯部的芯環適合于采取打開 狀態和關閉狀態，在所述關閉狀態，所述芯環包圍出適合于容納所述載流源電纜的空腔。此 夕卜，在所述打開狀態，所述芯環在所述芯環的兩個面對的端部部分之間呈現間隙，所述載流 源電纜可穿過所述間隙。
[0015] 有利地，所述感應耦合器可包括一個為一組或多個為一組的三組芯環。每組都適 合于與包括三相的電源電纜的一相相關聯。
[0016] 在一個實施例中，該第一數量小于所述第二數量。
[0017] 根據本發明的第二方面，提供了一種對水下部件進行加熱的方法。所述方法包 括：
[0018] a)布置與所述水下部件相關聯的部件接口電纜。當饋送電流流經所述部件接口電 纜時，所述部件接口電纜適合于在所述部件接口電纜中或在所述水下部件中產生感應損耗 或電阻損耗，由此對所述水下部件進行加熱；
[0019] b)繞電源電纜布置感應耦合器的一個或多個芯環；
[0020] c)將所述部件接口電纜連接到所述感應耦合器；以及
[0021] d)通過饋送交流電流經所述源電纜而由所述感應耦合器將交流電傳輸給所述部 件接口電纜；
[0022] 其中，步驟b)包括：
[0023] i)將所述感應耦合器的下部部分布置在所述電源電纜的一側；以及
[0024] ii)將所述感應耦合器的上部部分布置在所述電源電纜的另一側；
[0025] 這樣來使得所述感應耦合器的一個或多個芯環包圍所述電源電纜，其中所述下部 部分包括一個或多個第二芯部并且所述上部部分包括一個或多個第一芯部，所述第一芯部 與所述第二芯部一起組成了所述一個或多個芯環。根據本發明的第二方面，所述感應耦合 器的繞組電纜被直接地或間接地連接到所述部件接口電纜并且僅繞所述第一芯部和所述 第二芯部的第一芯部纏繞。
[0026] 根據本發明的第三方面，提供了一種對水下部件進行加熱的方法。該方法包括：
[0027] a)布置與所述水下部件相關聯的部件接口電纜，當饋送電流流經所述部件接口電 纜時，所述部件接口電纜適合于在所述部件接口電纜中或在所述水下部件中產生感應損耗 或電阻損耗，由此對所述水下部件進行加熱；
[0028] b)繞電源電纜布置感應稱合器的一個芯環或多個芯環；
[0029] c)將所述部件接口電纜連接到所述感應耦合器；以及
[0030] d)通過饋送交流電流經所述源電纜而由所述感應耦合器將交流電傳輸給所述部 件接口電纜，其中所述感應耦合器的繞組電纜被連接到所述部件接口電纜。根據本發明的 第三方面，所述感應耦合器的下部部分被布置在所述電源電纜的一側并且所述感應耦合器 的上部部分被布置在所述電源電纜的另一側。所述方法進一步包括以下步驟：
[0031] e)通過以下方式調節所述感應耦合器的特性：
[0032] i)將所述上部部分取回到水面；
[0033] ii)改變所述上部部分中的第一芯部的數量和/或改變繞組電纜繞一個或多個芯 部所纏繞的匝數，其中所述芯環由可分開的并且對準的所述上部部分中的第一芯部和所述 下部部分中的第二芯部組成；以及
[0034] iii)將所述上部部分重新布置到所述下部部分上，使得所述第一芯部與所述第二 芯部處于對準的位置以便組成一個或多個完整的芯環。
[0035] 通過該方法，所述物理構造和所述感應耦合器的特性因此能夠以適當的方式被改 變。
[0036] 根據本發明的第四方面，提供了一種水下感應耦合器，所述水下感應耦合器適合 于與交流載流水下源電纜相關聯地布置，以便將來自所述源電纜的電力耦合到繞所述感應 耦合器中的一個或多個芯環纏繞的繞組電纜。根據本發明的第四方面，所述水下感應耦合 器包括上部部分和下部部分，所述上部部分具有一個或多個第一芯部，所述下部部分具有 一個或多個第二芯部。所述上部部分和所述下部部分適合于以以下方式被組裝到一起：使 得所述一個或多個第一芯部和所述一個或多個第二芯部一起形成一個或多個芯環，所述芯 環包圍出能夠容納所述源電纜的通道。所述感應耦合器的繞組電纜僅繞所述第一芯部和所 述第二芯部的第一芯部纏繞。
[0037] 對于本發明的多個方面，在一些實施例中，載流源電纜能夠為直接電加熱（direct electric heating，DEH)電纜，所述直接電加熱電纜被布置在水下管線的旁邊，以便對該管 線進行加熱。所述DEH電纜能夠例如按照現有技術中已知的方式被布置為背負式類型。該 DEH電纜被使用，以利用管線中的鋼中的損耗來對所述管線進行加熱。這些損耗通常為感應 損耗和電阻損耗的組合。
[0038] 本領域技術人員應當理解，術語所述感應耦合器的上部部分和下部部分不應被理 解為限制性的意思。無論兩個不同的感應耦合器部分相對于堅直或水平的定向如何，寧愿 兩個不同的感應耦合器部分可以被一起組裝到完整的感應耦合器中是一種描述的方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039] 雖然本發明在上文已經概括地被描述，但是在下文中將參考附圖給出實施例的更 詳細的非限制性示例，在附圖中：
[0040] 圖1為根據本發明的與通過由浮動裝置供電的DH1電纜而加熱的水下管線相關聯 的水下加熱組件的原理視圖；
[0041] 圖2為感應耦合器的原理側視圖；
[0042] 圖3為繞交流載流電纜布置的感應耦合器的原理透視圖；
[0043] 圖4為具有背負式DEH電纜和管段分支的鋼管的原理俯視圖，所述管段分支利用 根據本發明的加熱組件而被加熱；
[0044] 圖5為根據本發明的加熱組件的局部的原理俯視圖；
[0045] 圖6為加熱組件的替代性實施例的原理俯視圖；
[0046] 圖7為加熱組件的感應耦合器的透視圖；
[0047] 圖8為圖7中示出的感應耦合器和應當被加熱的管段的透視圖；
[0048] 圖9為圖7中的感應稱合器的放大透視圖；
[0049] 圖10為圖7中不出的感應稱合器的橫截面視圖；
[0050] 圖11a至11c為根據本發明的加熱組件的特定實施例的原理視圖；
[0051] 圖12為感應稱合器的三相實施例的原理視圖；
[0052] 圖13為穿過圖12中示出的感應耦合器的芯環的原理橫截面視圖；
[0053] 圖14為連接到圖12中示出的三相感應耦合器上的部件接口電纜的可能布置的原 理視圖；以及
[0054] 圖15示出了布置在感應耦合器內并且具有疊片鐵芯設計的芯環的芯部的透視 圖。

【具體實施方式】
[0055] 圖1示出了浮動裝置1的原理視圖，浮動裝置1例如為浮在海面上的浮式產油儲 卸（floating production storage and offloading, FPS0)裝置。海底上布置有鋼制管道 3,鋼制管道3傳輸含有流體的碳氫化合物。因為該視圖僅為原理圖，因此對于鋼制管道3 沒有示出其終止端或相關聯的水下部件。
[0056] 管線或流送線在海底上的布置將與固定的基于重力的結構（gravity based structure，GBS)或基于導管架或水下的裝置類似。
[0057] 管道接口電纜5被布置到鋼制管道3上，管道接口電纜5通過饋電電纜2 (從浮動 裝置1延伸）而被提供交流電。在圖1中示出的實施例中，管道接口電纜5在與鋼制管線3 相接的一對電接口4之間延伸。管道接口電纜5可被綁扎到管線3上。在現有技術中這被 稱為"背負式"電纜。管道接口電纜5可沿管線3在所述電接口4之間延伸幾十千米。該 加熱技術被稱為直接電加熱（direct electrical heating, DEH)。通過該技術，交流電被 部分地經由鋼制管道引導并且部分地經由周圍的海水引導。鋼制管道3將部分地由于鋼材 中的感應損耗并且部分地由于鋼材中的電阻損耗而被加熱。
[0058] 也可以背負式地安裝其它類型的電力電纜以便進行加熱或用于其它目的。例如， 不僅用于流輸線加熱而且用于交流電機驅動的三相供電電纜。
[0059] 其它加熱技術對本領域技術人員來說也是已知的，例如，管套管技術。
[0060] 圖1的右側示意性地示出了感應耦合器100。在該實施例中，感應耦合器100與上 述的DH1系統相關聯地被安裝。如下文將進一步詳細描述的（圖2)，感應耦合器包括圍繞 管道接口電纜5的芯環101。此外，繞組電纜107繞芯環纏繞，使得當電流在管道接口電纜 中流動時，繞組電纜中將感應出電流。隨后該感應電流被用于加熱水下部件，例如圖1的最 右側處示意性地示出的采油樹7。
[0061] 圖2以示意性視圖示出了感應耦合器100,以便解釋感應耦合器100的功能。在該 實施例中，感應耦合器具有芯環101，芯環101被分成第一芯部l〇la和第二芯部101b。第 一芯部101a和第二芯部101b-起形成了包圍空腔103的環形形狀。感應耦合器100能夠 通過將芯部101a、101b分離并將管道接口電纜5布置在空腔103中來被安裝到管道接口電 纜5上。在該實施例中，芯部被附接在鉸接部105中。
[0062] 仍參考圖2,繞組電纜107繞第一芯部101a的一部分被纏繞。因此，當交流電流經 管道接口電纜5時，在芯環101中將感應出磁通量。磁通量將進一步在繞組電纜107中感 應出交流電。根據本發明，該感應電流將被用于加熱（通常通過感應）水下部件7,例如圖 1中示出的采油樹。
[0063] 圖3為感應耦合器100的另一原理示意圖。在該實施例中，感應耦合器100具有 芯環101，芯環101不具有第一芯部和第二芯部。相反地，芯環101被制成整塊。因此，管道 接口電纜5需要穿過空腔103。
[0064] 應注意，如本文中的實施例中描述的，管道接口電纜5可以是另一種交流載流源 電纜。因此，本發明于是并不限于用于對管線3加熱的源電纜5。
[0065] 圖4為示出了鋼制管線3的俯視圖。管道接口電纜5被（背負式地）綁扎在管線 之上。在該實施例中，管段7'從鋼制管道3分支。管段7'也是鋼制管道。然而，管道接 口電纜5不沿管段7'延伸，并且管段7'因此由其它構件加熱。為了提供對管段7'的加 熱，感應耦合器100被附接到鋼制管道3上并且感應耦合器100的芯環101包圍了管道接 口電纜5。從感應耦合器100延伸出的繞組電纜107被連接到部件接口電纜9上，部分接口 電纜9繞管段7'被纏繞。由于部件接口電纜9中流動的電流，熱量在管段7'中被感應。 在下文將進一步更詳細地說明類似的實施例。
[0066] 圖5不出了感應稱合器100的一個實施例的原理視圖。在該實施例中，感應f禹合 器1〇〇具有四個包圍了管道接口電纜5的芯環101。此外，在該實施例中，繞組電纜107繞 所有四個芯環101纏繞兩次。繞組電纜107以兩個繞組電纜觸點107a結束，部件接口電纜 9能夠被連接到兩個繞組電纜觸點107a上（參考圖4)。可以將電容器109布置在兩個繞 組電纜觸點107a之間，以便優化功能。電容器109將使繞組電纜107的電流-電壓關系改 善或適應部件接口電纜9的特性。所述特性將取決于部件接口電纜9如何被使用。例如， 如果繞管段7'纏繞（如圖4所示），部件接口電纜9將呈現感應特性。另外，圖5中示出 了繞管道接口電纜5的導體布置的隔離覆蓋物5a。
[0067] 類似的不同的實施例在圖6中示出。在該實施例中，感應耦合器100呈現了五個 繞管道接口電纜5延伸的芯環101。此外，電流計200被布置為與感應耦合器100相關聯。 電流計200具有中心單元203,至少一個電流測量設備205被耦合到中心單元203上。在該 實施例中布置有一個電纜測量設備205,電纜測量設備205通常為繞管道接口電纜5纏繞 的羅氏線圈（Rogowski coil)。隨著電流或電壓在該電流測量設備205中被感應，中心單 元203可讀取流經管道接口電纜5的電流的量。另外，可布置繞鋼制管道3纏繞的另一個 電流測量設備205'。通過該電流測量設備205'，中心單元203可讀取鋼制管道3中流動 的電流的量。為了提供電力以操作中心單元3,連接到中心單元203的供電電纜207繞一個 或多個芯環101纏繞。芯環101中的磁通量將在供電電纜207中感應電流。
[0068] 電流計200對操作者而言是有用的，以便監測流經電纜5和/或鋼制管道3的電 流。為了將測量的電流值傳輸給操作者，電流計200呈現為通訊構件。通訊構件可包括有 聲應答器209,有聲應答器209能夠在提出要求時穿過海水將聲頻信號發送給水面船舶或 R0V。在另一實施例中，人們能夠設想與布置在管道接口電纜5中的光學線纜209'連接的 發射器。從管道接口電纜的遠端的電流測量能夠對用于DH1系統的狀態監測的補充而有 用。
[0069] 圖7為感應耦合器100的更真實的實施例的透視圖。感應耦合器100具有上部部 分100a和下部部分100b。上部部分和下部部分都呈現了細長箱的構造。下部部分100b利 用帶條111被綁扎到鋼制管道3上。下部部分110b中布置有成行的五個第二芯部101b。 通道113沿第二芯部101b的行布置并且位于相應的第二芯部101b的端部之間，通道113 適合于容納管道接口電纜5。
[0070] 與下部部分100b相對應，上部部分100a以以下的方式布置的一行的五個第一芯 部101a :使得當上部部分100a落位在下部部分100b上時，五個第一芯部101a與五個第二 芯部101b對齊。因此，當上部部分100a已經落位時，第一芯部101a和第二芯部101b將構 成五個包圍管道接口電纜5的芯環101。
[0071] 當將下部部分l〇〇b安裝在鋼制管道3上時，管道接口電纜5必須首先被移開。管 道接口電纜例如能夠通過一對提升帶條被提升并被推開。為了使管道接口電纜5的一部分 提升，將管道接口電纜5連接到鋼制管道3上的帶條需要沿管道接口電纜5被移動足夠的 距離。此外，當安裝管道接口電纜5時，人們應當確保管道接口電纜5呈現足夠的間隙，以 使為隨后的下部部分l〇〇b的安裝讓位成為可能。
[0072] 當下部部分100b已經落位到鋼制管道3上時，R0V (未示出）將使兩個R0V接口 118旋轉，R0V接口 118在該實施例中成形為T形條。所述旋轉將導致一對附接元件120沿 鋼制管道3的方向運動。隨著附接元件120沿鋼制管道3的軸向方向移動，附接元件120 將被插入到帶條111的下方。一個帶條111被布置在下部部分ll〇b的每個軸向側部上。
[0073] 在將上部部分100a落位之前，管道接口電纜5被放置在通道113中。當將上部 部分100a落位時，上部部分100a能夠被懸置在來自起重機的線纜（未示出）上并且通過 R0V(未示出）被引導。所述線纜能夠被連接到兩個眼板115上。此外，當上部部分100a 已經落位到下部部分l〇〇b上時，上部部分100a通過使一組鎖定柄122被鎖定到下部部分 100b上。鎖定柄122能夠通過R0V來旋轉并且功能地接合鎖定構件（未示出），這確保了 上部部分l〇〇a被固接到下部部分100b上。
[0074] 為了防止海水被限于第一芯部101a和第二芯部101b的面對的端面之間，這些端 面位于的空間可在上部部分l〇〇a落位之后被清理。人們可使用例如惰性氣體或惰性液體。 防止海水存在的另一種方式是用膠體涂覆該端部，當端部相互接近時，迫使海水離開。優選 地，端部將在落位之后相互接觸，以便確保芯環中的磁通量盡可能少的損耗。
[0075] 為了減小感應耦合器100的上部部分100a和下部部分100b的有效重量，泡沫或 其它浮力元件能夠被布置在上部部分l〇〇a和下部部分100b內。
[0076] 圖8示出了圖7中示出的處于上部部分100a已經落位到下部部分100b上的狀態 下的感應耦合器1〇〇。為了說明的目的，感應耦合器1〇〇的外表面在圖8中未示出。在所描 述的實施例中，應當被加熱的水下部件為與圖4中示出的管段7'相應的管段7'。然而， 在該實施例中，部件接口電纜9沿管段7'的延伸部被綁扎到管段7'上，然而在圖4中示 出的實施例中，部件接口電纜9繞管段7'纏繞。部件接口電纜9中的交流電將通常通過感 應而對管段7'進行加熱。
[0077] 感應耦合器100的更詳細的視圖在圖9中示出。該附圖中示出了繞組電纜107繞 五個芯環101纏繞三次。還示出了濕式配合連接器119,所述連接器119適合于將繞組電纜 107連接到部件接口電纜9 (或可能地部件接口電纜和繞組電纜之間的電纜）上。然而，所 述連接件還在圖7中示出，其中，空塞被插入到連接器119中。
[0078] 圖10示出了以感應耦合器100和鋼制管道3沿橫向于鋼制管道3的軸向方向的 平面的橫截面視圖示出了特定實施例。從該視圖中，人們能看到繞組電纜107如何穿過芯 環101的空腔103 (參考圖2)延伸三次并沿空腔的外部延伸三次。匝數的數量可以適合于 上述應用。
[0079] 兩個在濕式配對連接器119和繞組電纜107之間延伸的鏈接電纜108位于芯環 101的外部上。當然，鏈接電纜108實際上能夠是與繞組電纜107相同的電纜。
[0080] 本領域技術人員應理解，感應耦合器100中的芯環101的數量能夠根據到繞組電 纜107所需的電力傳輸來被選擇。因此，人們可采用僅一個芯環101、兩個芯環或甚至十個 或更多芯環101。
[0081] 如通過圖10的橫截面視圖示出的實施例中示出的，繞組電纜107的線圈僅繞布置 在上部部分l〇〇a中的第一芯部101a纏繞。如果人們需要適應感應耦合器100的特性，該 特征使得可僅取回感應耦合器1〇〇的上部部分100a。例如，操作者可繞芯環101或第一芯 部101a以較少或較多的匝數纏繞所述繞組電纜107。此外，人們還能夠設想他僅需要繞僅 一些可用的芯環101 (例如，僅繞圖9中示出的五個芯環中的四個芯環）來纏繞所述繞組電 纜107。在這種情況下，操作者還可分別移除不需要的芯環101或第一芯部101a。在那種情 況下，他可例如將具有三個第一芯部l〇la的上部部分100a安裝到呈現五個第二芯部101b 的下部部分l〇〇b上。
[0082] 圖11a、圖lib和圖11c為根據本發明的水下加熱組件的一些特定實施例的示意 圖。在這些實施例中，部件接口線纜9繞管線3纏繞。如之前描述的實施例中的，管道接口 電纜5沿管線3延伸，以便對管線3進行加熱。在這些實施例中，待加熱的部件7"為管線 3的一部分。
[0083] 在圖11a中示出的實施例中，管道接口電纜5沿管線3延伸并且被綁扎到管線3 上。因此，管道接口電纜對相應長度的管線3進行加熱。在受熱的管線3的一個部分處通 過繞管線3的所述部分纏繞部件接口電纜9而提供了附加的加熱。由連接到管道接口電纜 5上的感應耦合器100來驗證到部件接口電纜9的電力。
[0084] 在圖lib中示出的實施例中，管道接口電纜5在通過部件接口電纜9加熱的部分 中遠離管線3,因此，沿該部分，管道接口電纜5不會有助于管線3的加熱。
[0085] 在圖11c中示出的實施例中，管道接口電纜5沿其整個長度被綁扎到管線3上。管 線3的位于該長度以外的部分通過部件接口電纜9來加熱。部件接口電纜9通過來自繞管 道接口電纜5布置的感應耦合器100的電力來被供應。
[0086] 雖然上文描述的實施例不出了適合于由一個管道接口電纜5傳遞電力的感應奉禹 合器100,圖12示出了適合于三相源電纜6的感應耦合器100'的下部部分100b'。三相 源電纜6的導體6'是分離的并且每個導體被布置在單獨的通道113'中。圖12中僅示出 了下部部分l〇〇b'。然而，三相感應耦合器100'不包括上部部分100a'(未示出）。
[0087] 圖13示意性地示出了三相管道接口電纜6的三個導體6'連同兩圈的纏繞線纜 107'如何穿過各自的芯環10Γ的空腔103'。
[0088] 圖14示意性地示出了部件接口電纜V的三相的每一個如何能夠被布置為對鋼 制管道3'的單獨部分（所述相繞所述部分纏繞）進行加熱。
[0089] 圖15示出了第二芯部101b。該透視圖示出了金屬疊片芯環101的橫截面如何具 有矩形形狀。疊片的芯環能夠具有通常用于變壓器鐵芯的不合理的形狀。圓形的突出部圍 繞矩形的橫截面，所述突出部通常繞芯部模塑。
[0090] 如本領域技術人員應理解的，部件接口電纜9能夠與應該以一些不同的方式被加 熱的水下部件7相關聯地布置。例如，部件接口電纜9可繞水下部件纏繞或在水下部件的 旁邊被平行地布置，或可被應用為具有彎曲的構造。這將取決于討論中的實施例。
[0091] 此外，如本領域技術人員應理解的，根據本發明的加熱組件并不限于與例如在以 上實施例中描述的DEH電纜的管道接口電纜相關聯地被使用。交流載流源電纜能夠實際上 為另一種交流（AC)載流電纜，所述交流載流電纜能夠延伸穿過感應耦合器的芯環。
[0092] 還應理解，可以采用根據本發明的水下加熱組件來對例如上文描述的管段和采油 樹的任何類型的水下設施進行加熱。此外，加熱組件能夠基于感應損耗和/或電阻損耗。
【權利要求】
1. 一種水下加熱組件，包括與待加熱的水下部件（7)相關聯地布置的部件接口電纜 (9)，所述部件接口電纜（9)從電源接收電力，其特征在于， 所述電源包括：感應耦合器（100)，所述感應耦合器（100)具有一個或多個芯環（101)， 所述芯環（101)包圍交流載流源電纜（5,6);以及繞所述芯環（101)纏繞的繞組電纜 (107)，所述繞組電纜（107)被連接到所述部件接口電纜（9); 所述感應耦合器（100)包括上部部分（l〇〇a)和下部部分（100b)，所述上部部分 (100a)具有第一數量的第一芯部（101a)，所述下部部分（100b)具有第二數量的第二芯部 (101b)，其中，所述繞組電纜（107)被布置在所述上部部分（100a)中，其中，當所述上部部 分（100a)落位在所述下部部分（100b)上時，所述第一芯部（101a)與所述第二芯部（101b) 對準；并且 所述上部部分（l〇〇a)能夠從所述下部部分（100b)移除。
2. 根據權利要求1所述的水下加熱組件，其特征在于，所述載流源電纜（5)為直接電 加熱電纜，所述直接電加熱電纜被布置在水下管線（3)的旁邊，以便對所述管線（3)進行加 熱。
3. 根據權利要求1或2所述的水下加熱組件，其特征在于，包括所述兩個芯部（101a， 101b)的芯環（101)適合于采取打開狀態和關閉狀態，其中 ： 在所述關閉狀態，所述芯環（101)包圍出適合于容納所述載流源電纜（5)的空腔 (103);并且 在所述打開狀態，所述芯環（101)在所述芯環（101)的兩個面對的端部部分之間呈現 間隙，所述載流源電纜（5)可以穿過所述間隙。
4. 根據前述權利要求中任一項所述的水下加熱組件，其特征在于，所述感應耦合器 (1〇(Γ )包括一個為一組或多個為一組的三組芯環（101)，其中，每組都適合于與包括三相 的電源電纜（6)的一相（6 7 )相關聯。
5. 根據權利要求1所述的水下加熱組件，其特征在于，所述第一數量小于所述第二數 量。
6. 對水下部件（7)進行加熱的方法，包括： a) 布置與所述水下部件（7)相關聯的部件接口電纜（9)，當饋送電流流經所述部件接 口電纜（9)時，所述部件接口電纜（9)適合于在所述部件接口電纜（9)中或在所述水下部 件（7)中產生感應損耗或電阻損耗； b) 繞電源電纜（5)布置感應耦合器（100)的一個或多個芯環（101); c) 將所述部件接口電纜（9)連接到所述感應耦合器（100);以及 d) 通過饋送交流電流經所述源電纜（5)而由所述感應耦合器（100)將交流電傳輸給所 述部件接口電纜（9); 其中，步驟b)包括： i) 將所述感應耦合器（100)的下部部分（l〇〇b)布置在所述電源電纜（5)的一側；以 及 ii) 將所述感應耦合器（100)的上部部分（l〇〇a)布置在所述電源電纜（5)的另一側； 這樣來使得所述感應耦合器（1〇〇)的一個或多個芯環（101)包圍所述電源電纜（5)，其 中所述下部部分（l〇〇b)包括一個或多個第二芯部（101b)并且所述上部部分（100a)包括 一個或多個第一芯部（l〇la)，所述第一芯部（101a)與所述第二芯部一起組成了所述一個 或多個芯環（101)，其特征在于，所述感應耦合器（100)的繞組電纜（107)被連接到所述部 件接口電纜（9)并且僅繞所述第一芯部（101a)和所述第二芯部（101b)的第一芯部（101a) 纏繞。
7. 對水下部件（7)進行加熱的方法，包括： a) 布置與所述水下部件（7)相關聯的部件接口電纜（9)，當饋送電流流經所述部件接 口電纜（9)時，所述部件接口電纜（9)適合于在所述部件接口電纜（9)中或在所述水下部 件（7)中產生感應損耗或電阻損耗； b) 繞電源電纜（5)布置感應耦合器（100)的一個芯環或多個芯環（101); c) 將所述部件接口電纜（9)連接到所述感應耦合器（100);以及 d) 通過饋送交流電流經所述源電纜（5)而由所述感應耦合器（100)將交流電傳輸給所 述部件接口電纜（9)，其中所述感應耦合器（100)的繞組電纜（107)被連接到所述部件接口 電纜（9); 其特征在于，所述感應耦合器（100)的下部部分（l〇〇b)被布置在所述電源電纜（5)的 一側并且所述感應耦合器（1〇〇)的上部部分（l〇〇a)被布置在所述電源電纜（5)的另一側， 其中，所述方法進一步包括以下步驟： e) 通過以下方式調節所述感應耦合器（100)的特性： i) 將所述上部部分（l〇〇a)取回到水面； ii) 改變所述上部部分（l〇〇a)中的第一芯部（101a)的數量和/或改變繞組電纜（107) 繞一個或多個芯部（l〇la)所纏繞的匝數，其中所述芯環（101)由可分開的并且對準的所述 上部部分（l〇〇a)中的第一芯部（101a)和所述下部部分（100b)中的第二芯部（101b)組成； 以及 iii) 將所述上部部分（l〇〇a)重新布置到所述下部部分（100b)上，使得所述第一芯部 (101a)與所述第二芯部（101b)處于對準的位置以便組成一個或多個完整的芯環（101)。
8. -種水下感應耦合器（100)，所述水下感應耦合器（100)適合于與交流載流水下源 電纜（5)相關聯地布置，以便將來自所述源電纜（5)的電力耦合到繞所述感應耦合器（100) 中的一個或多個芯環（101)纏繞的繞組電纜（107)，其特征在于， 所述水下感應耦合器（100)包括上部部分（l〇〇a)和下部部分（100b)，所述上部部分 (100a)具有一個或多個第一芯部（101a)，所述下部部分（100b)具有一個或多個第二芯部 (101b)，其中，所述上部部分（100a)和所述下部部分（100b)適合于以以下方式被組裝到 一起：使得所述一個或多個第一芯部（l〇la)和所述一個或多個第二芯部（101b) -起形成 一個或多個芯環（101)，所述芯環（101)包圍出能夠容納所述源電纜（5)的通道（113)，其 中，所述感應耦合器（100)的繞組電纜（107)僅繞所述第一芯部（101a)和所述第二芯部 (l〇lb)的第一芯部（101a)纏繞。
【文檔編號】F16L53/00GK104126092SQ201380009947
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年2月15日 優先權日:2012年2月17日
【發明者】奧利·A·海格達爾, 歐雷·約翰·比耶克內斯, 雅爾瑪·奈斯特龍 申請人:阿克海底公司