CN104832789A - 多种化学制品供应管线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多种化学制品供应管线。在供应管线中供应多种化学制品的方法，其中化学制品作为不连续的块而供应，即不在供应管线中混合。化学制品可以这样的顺序供应，相邻化学制品之间不相混合也不相互反应。备选地，不活泼隔离件可以用于每一化学制品之间。在供应管线的远端，化学制品可存储在相应化学制品罐中，且不活泼隔离件被送到废弃罐。
Description
技术领域
本发明涉及在供应管线中供应化学制品的设备和方法。特别地，其涉及向单个供应管线提供多种化学制品的设备和方法，特别地从表面位置向水下烃提取设施。
背景技术
油气工业日益走向全电气布置的水下烃提取设施(海底控制、例如采油树和致动器)，因为例如管道中液压管线的消除而使得管道中成本减少。不能轻易从管道移除的部件是化学制品供应管线，因为它们在设施的整个使用寿命中通常都需要，且化学制品必须以常速供应，各种化学制品中的每一种都需要一个专用的化学制品供应管线。
本发明的目的在于减少所需的化学制品供应管线的数量。这个目的通过使用单个化学制品管线来输送多种化学制品特别是液体形式的化学制品到需要它们的水下区域而达成，水下区域例如烃提取设施的井口。
作为现有技术，可能提及GB2480427，其公开了海床上化学制品的存储系统。
作为另外的现有技术，可能提及EP0169723，其公开了向灌装设备中的不同区域供应处理液的方法。其显示了用于多种化学制品的单个管线。然而，处理液与载液混合(见图4)。
发明内容
本发明用于不具有液压的未来石油和天然气领域，且仅有电力和通信从表面传送到海底。然而，为了生产流体，海底仍然需要化学制品。如果该领域中不使用化学制品供应管线，本发明减少了填充大型海底存储罐所需的介入容器。
本发明使用单个管线来为水下设施供应多种化学制品。
本发明通过一次将多种化学制品传送到单个供应管线中而实施。不活泼“块(slug)”或者隔离件可以在每一种化学制品之间使用，以分开它们或者在它们之间保持分离，且这些块或者隔离件可以是，例如，固体PIG(管道检测仪)、不活泼化学制品块或凝胶块、冰塞、或者一定体积的不活泼气体(优选地为相对于每一种化学制品来说具有较低反应力的气体，像，例如，不活泼气体或者空气)，像不活泼气体的泡或者气囊，在一种所需化学制品和下一个化学制品之间传送。这种情况下，两种化学制品的混合得以避免或者大大减少。
作为备选，例如，如果不期望使用这种隔离件，化学制品可以以这样的顺序送到供应管线：相邻化学制品不相混合且不相互反应。在某些实施方式中，某些混合是可以允许的，且在这些情况下混合后的流体部分可以作为废弃物丢弃。
如果使用了物理块或者不活泼物质，可以针对这些而使用返回系统。这样的返回系统位于适当位置，这样任意不活泼化学制品，如使用，或者混合的部分，如存在，都通过水下设施的可操作部件传送到废弃物存储罐中。废弃物可继而经由靠近立管的分离管线返回到表面，或者本身清除到生产流体中。
化学块体积和存储尺寸之间的平衡受到冲击，从而寻求优化方案来减少从任意发生的混合化学制品部分、管道检测仪和不活泼化学制品中产生的废弃物。
在另一个实施方式中，本发明使得在单个流中具有不连续的化学制品到达块，并控制它到各种海底位置(像存储、注入点或返回/废弃系统)。这可以通过一组传感器来检测流而实现，然后基于这些测量引导这个流。
本发明通过减少的该领域中所用的化学制品管线数量、减少的材料需求以及减少的安装成本而减少了领域成本。其消除了过度存储的需要(与在领域设计中包含的较小但是专用的化学制品管线相比)。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供了通过供应管线供应化学制品的方法，该方法包括以下步骤：
向供应管线供应第一化学制品；及
向供应管线供应不同于第一化学制品的第二化学制品，其中
第一化学制品和第二化学制品作为不连续的块依次供应。
根据本发明的第二个方面，提供了供应化学制品的设备，包括：
供应管线；
第一化学制品供应装置，用于将第一化学制品供应至供应管线；及
第二化学制品供应装置，用于将不同于第一化学制品的第二化学制品供应至供应管线，其中
第一化学制品供应装置和第二化学制品供应装置适于依次将作为不连续的块的第一化学制品和第二化学制品供应到供应管线。
第三化学制品可以在供应管线中供应，其中第三化学制品不同于第一化学制品和第二化学制品中每一个，且第一化学制品、第二化学制品和第三化学制品作为不连续的块依次供应。
在本发明的理解中，“不连续”的意思是指，化学制品开始的时候以非混合形式供应，并在它们通过供应管线传输时也保持实质上不混合。
第一化学制品和第二化学制品之间可提供至少一个不活泼隔离件。第二化学制品和第三化学制品之间也可存在至少一种不活泼隔离件。
每一种不活泼隔离件可以包括以下中的一个：固体管道检测仪、不活泼流体、不活泼凝胶、一定体积的不活泼气体以及冰。
供应管线具有第一端部和第二端部，化学制品从第一端部供应到第二端部，且化学制品可以在所述第二端部处存储在相应化学制品存储器中。每一种化学制品的特征在其到达供应管线的第二端部时被感应出来，且到达的化学制品可以基于其所被感应到的特征存储。所述感应可以包括如下感应之一：电容、电感、电阻率、伽马射线密度计、超声波、计算断层摄影(CT)、pH测量、光学测量、放射性测量、和荧光测量。
当不活泼隔离件使用之时，它们每一种都可以存储在第二端部处的废弃物存储器之中。每一种不活泼隔离件的特性在它们到达第二端部时被感应到，且到达的不活泼隔离件可以基于其所感应到的特性而存储。所述感应可以包括以下感应之一：电容、电感、电阻率、伽马射线密度计、超声波、计算断层摄影(CT)、pH测量、光学测量、放射性测量、和荧光测量。
供应管线可以在表面位置和水下烃提取设施之间行进。
方案1：一种通过供应管线供应化学制品的方法，方法包括以下步骤：
向供应管线供应第一化学制品；以及
向供应管线供应不同于第一化学制品的第二化学制品，其中
第一化学制品和第二化学制品作为不连续的块依次供应。
方案2：根据方案1的供应化学制品的方法，其中，进一步包括以下步骤：
在供应管线中供应第三化学制品，其中
第三化学制品不同于第一化学制品和第二化学制品中的每一种，及
第一化学制品、第二化学制品和第三化学制品作为不连续的块依次供应。
方案3：根据方案1或2的供应化学制品的方法，其中，该方法进一步包括在第一化学制品和第二化学制品之间提供至少一个不活泼隔离件的步骤。
方案4：根据方案2或3的供应化学制品的方法，其中，该方法进一步包括在第二化学制品和第三化学制品之间提供至少一个不活泼隔离件的步骤。
方案5：根据方案3的供应化学制品方法，其中，至少一个不活泼隔离件包括以下中的一个：固体管道检测仪、不活泼流体、不活泼凝胶、一定体积的不活泼气体以及冰。
方案6：根据方案4的供应化学制品的方法，其中，至少一个不活泼隔离件包括以下中的一个：固体管道检测仪、不活泼流体、不活泼凝胶、不活泼气体泡以及冰。
方案7：根据任一项前述方案的供应化学制品的方法，其中，
供应管线具有第一端部和第二端部，且
化学制品从第一端部供应到第二端部；
方法进一步包括以下步骤：
将每一种化学制品存储在第二端部处的相应化学制品存储器中。
方案8：根据方案7的供应化学制品的方法，其中，方法进一步包括以下步骤：
在每一种化学制品到达第二端部时辨识该化学制品，及
将每一种化学制品存储在第二端部处的相应化学制品存储器中包括基于到达的化学制品的特性将每一种化学制品存储在第二端部处的相应化学制品存储器中。
方案9：根据方案8的供应化学制品的方法，其中，辨识每一种化学制品的步骤包括如下感应之一：电容、电感、电阻率、伽马射线密度计、超声波、计算断层摄影(CT)、pH测量、光学测量、放射性测量、和荧光测量。
方案10：根据方案3到6以及基于方案3到6的方案7到9中任一项的供应化学制品的方法，其中，进一步包括以下步骤：
在第二端部处的废弃物存储器中存储每一种不活泼隔离件。
方案11：根据方案10的供应化学制品的方法，其中，方法进一步包括以下步骤：
在每一种不活泼隔离件到达第二端部时对其感应，以感应出所到达的不活泼隔离件的特性，且其中包括以下步骤
将每一种不活泼隔离件存储在第二端部处的废弃物存储器中包括基于到达的不活泼隔离件的感应的特性将每一种不活泼隔离件存储在第二端部处的废弃物存储器中。
方案12：根据方案11的供应化学制品的方法，其中，感应每一种不活泼隔离件的步骤包括如下感应之一：电容、电感、电阻率、伽马射线密度计、超声波、计算断层摄影(CT)、pH测量、光学测量、放射性测量、和荧光测量。
方案13：根据任一项前述方案的供应化学制品的方法，其中，供应管线在表面位置和水下烃提取设施之间行进。
方案14：一种化学制品供应设备，包括：
供应管线；
第一化学制品供应装置，用以将第一化学制品供应到供应管线；及
第二化学制品供应装置，用以将不同于第一化学制品的第二化学制品供应到供应管线，其中
第一化学制品供应装置和第二化学制品供应装置适于依次将作为不连续的块的第一化学制品和第二化学制品供应到供应管线。
方案15：根据方案14的化学制品供应设备，其中，进一步包括：
第三化学制品供应装置，用以将第三化学制品供应到供应管线，其中
第三化学制品为不同于第一化学制品和第二化学制品的化学制品，及
第三化学制品供应装置适于供应作为不连续的块的第三化学制品。
方案16：根据方案14或15的化学制品供应设备，其中，该设备进一步包括在供应管线中第一化学制品和第二化学制品之间的至少一个不活泼隔离件。
方案17：根据方案16的化学制品供应设备，其中，该设备进一步包括在供应管线中第二化学制品和第三化学制品之间的至少一个不活泼隔离件。
方案18：根据方案16的化学制品供应设备，其中，至少一个不活泼隔离件包括以下中的一个：固体管道检测仪、不活泼流体、不活泼凝胶、不活泼气体泡以及冰。
方案19：根据方案17的化学制品供应设备，其中，至少一个不活泼隔离件包括以下中的一个：固体管道检测仪、不活泼流体、不活泼凝胶、不活泼气体泡以及冰。
方案20：根据方案14到20中任一项的化学制品供应设备，其中，
供应管线具有第一端部和第二端部，且
使用中，化学制品从第一端部供应到第二端部，
设备进一步包括：
存储装置，其包括相应化学制品存储器用以在第二端部处存储每一种化学制品。
方案21：根据方案20的化学制品供应设备，其中，设备进一步包括：
感应装置，当每一种化学制品到达第二端部的时候对每一种化学制品进行辨识，且其中
存储装置基于所到达的化学制品的被感应到的特性将每一种化学制品存储在第二端部处的相应化学制品存储器中。
方案22：根据方案21的化学制品供应装置，其中，感应装置包括以下中的一个：电容/电感传感器、电阻率传感器、伽马射线密度传感器、超声波传感器、计算断层摄影(CT)传感器、pH测量传感器、光学测量传感器、放射性测量传感器、和荧光测量传感器。
方案23：根据方案16到19、基于方案16到19的方案20到22之中任一项的化学制品供应设备，其中，进一步包括：
废弃存储装置，用以在第二端部的废弃物存储器中存储每一种不活泼隔离件。
方案24：根据方案23的化学制品供应设备，方法进一步包括：
感应装置，用于在每一种不活泼隔离件到达第二端部时感应每一种不活泼隔离件以感应出所到达的不活泼隔离件的特性，且其中
废弃存储装置基于所到达的不活泼隔离件的所感应到的特性而将每一种不活泼隔离件存储在第二端部处的废弃物存储器中。
方案25：根据方案24的化学制品供应设备，其中，感应装置包括以下中的一个：电容传感器、电感传感器、电阻率传感器、伽马射线密度传感器、超声波传感器、计算断层摄影(CT)传感器、pH测量传感器、光学测量传感器、放射性测量传感器、和荧光测量传感器。
方案26：根据方案14到25任一项的化学制品供应设备，其中，供应管线在表面位置和水下烃提取设施之间行进。
方案27：一种化学制品供应设备，实质上在下文中参考图1和2说明。
方案28：一种供应化学制品的方法，其实质上在下文中参考图1和2说明。
附图说明
本发明将参考附图作出说明，其中：
图1示意性地示出了根据本发明第一实施方式的设备；及
图2示意性地示出了根据本发明第二实施方式的设备。
具体实施方式
图1示出了根据本发明第一实施方式的在供应管线中供应化学制品的方法。供应管线1从表面(顶侧)位置的第一端部行进至水下设施3(如水下烃提取设施)处的第二端部。
供应管线的详细截面在2处示出。第一化学制品A已经在供应管线1中供应。不同于第一化学制品A的第二化学制品B也已经在供应管线1中供应。不同于第一化学制品A和第二化学制品B中每一种的第三化学制品C也已经在供应管线1中供应。如箭头S所示，所有的化学制品都从供应管线1的第一端部向着供应管线1的第二端部流动。
不活泼隔离件P已经在每一化学制品A，B，C之间提供。在备选的实施方式中，不活泼隔离件可包括固体PIG(管道检测仪)、或不活泼流体/凝胶，或冰，或它们的组合。应该注意到的是，在又一个实施方式中，如果化学制品A，B，C选择并定序为供应管线中相邻化学制品之间不相混合且不会相互反应，隔离件P可以省略。在又一个实施方式中，相邻化学制品可以允许在有限程度上混合，混合的部分作为废弃物丢弃。
供应管线1在此为标准的化学制品管线，直径d为2英寸(5.08cm)，而实际上d可以为任意可工作直径。化学制品块的长度(例如，第二化学制品B的长度z，如图1所示)可以为几百米到几十万米的范围，取决于特定的化学制品及应用。不活泼隔离件的长度y可以为最小长度，其可以通过流体分析确定，且将取决于供应管线的直径d、所用化学制品及其相应的块长度。
一旦化学制品到达供应管线的第二端部，它们可以按照需要被用于水下设施3的操作中。已用或者多余的化学制品借助清除管线4清除到主要生产管线5中，即将提取的烃从水下位置传输到表面的管线。备选地，已用或者多余的化学制品可以简单地清除到周围海水中，尽管这并不是优选的方案。不活泼隔离件可以绕开水下设施3的可操作部件，并直接清除到清除管线4，或者它们可以分开到水下设施3中的废弃物存储器中以稍后处理。已用化学制品/隔离件可以从表面位置处的生产流体中移除而不会有严重的问题。
如果，例如，由于失误，化学制品在供应管线1中混合或者反应，化学制品进入到水下设施4是可以感应到的，且混合后/反应后的化学制品可以分离以绕过水下设施3的可操作部件，或者它们可以分离到水下设施3的废弃物存储器中以稍后处理。
根据本发明第二实施方式的方法在图2中示出。相同的附图标记已经尽可能保留。
供应管线1从表面(顶侧)位置的第一端部处行进到海床上的化学制品存储器处的第二端部。化学制品存储器包括三个化学制品存储罐6，7，8以及废弃物存储器9。化学制品存储器可与本领域已知的其他水下设备具有类似的特征，像，例如，拖网保护、安装和回收/取回点、以及检查接入点。
与第一实施方式类似，化学制品在供应管线中供应。当化学制品到达供应管线1的第二端部处的时候，传感器被用于辨识(通过，例如，感应化学制品的密度、导电性等)当时存在于供应管线第二端部处的化学制品。这种情况下，使用了两个传感器10，11，每一个感应不同的参数，且处理装置(未示出)可以用于结合每一个传感器的输出以提供加强的辨识。控制阀12，13，14，15，16被操作为基于传感器10，11以及相关的处理装置的输出将化学制品引导到其相应的化学制品存储罐-如化学制品A可存储在化学制品存储罐6中，化学制品B可存储在化学制品存储罐7中，而化学制品C可存储在化学制品存储罐8中。
由于化学制品是分离的，且存储在其相应的化学制品存储罐中，它们可以在水下领域的操作中使用，如箭头F所示。流体可以输送到海底环境中的一个或多个输送点，像，例如，采油树、歧管、以及海底工厂部件，如泵和分离器。
如果使用了不活泼隔离件，传感器10，11可用于检测不活泼隔离件何时到达供应管线1的第二端部，以及对应于引导不活泼隔离件到废弃存储罐9而操作的阀13，15，17。传感器10，11也可以检测例如，因为失误，已混合或者反应的化学制品何时到达供应管线1的第二端部，以及对应于引导混合后/反应后的化学制品到废弃存储罐9而操作的阀13，15，17。
废弃存储罐9的内容物可通过清除管线4清除到生产管线5中，以使它们返回表面，或者内容物可以保持在废弃存储罐9中以稍后处理。
尽管在上述示例中只示出了三种化学制品，清楚的是，对于多少种不同化学制品可以使用本发明的方法和设备来提供是没有上限的。实际上，所供应的不同化学制品的数量取决于近前的特定应用。
实施
供应管线适宜的内壁材料包括PTFE或者其他非反应性塑料材料、疏水性材料、不锈材料如不锈钢或者陶瓷。疏水型化学制品也可以涂覆到供应管线的内壁上以帮助防止管道污染。如果使用了不活泼隔离件，所述不活泼隔离件可以设计为在其移动穿过供应管线时清洁供应管线的内壁。
通常，水下设施中所用的体积流体包括乙二醇(MEG)以及甲醇(MeOH)。这些化学制品需要以大体积提供，因此它们的块将具有很多千米长度。
较小体积需要的流体包括水垢抑制剂、水合物抑制剂等。
注入速率可以基于化学制品的需求在低流量和高流量之间变动。低流量通常被视为每小时0.3升到每小时100升，高流量通常在每小时100到9000升，压力通常从5kPsi(34.47MPa)到15kPsi(103.42MPa)。
如上所述，如果使用了不活泼隔离件，这些可以是固体塞，或者不活泼流体/凝胶或者冰。作为固体塞，可以使用管道检测仪(PIG)。这些会需要从海床上收集，或者如果由生物降解材料制成则可以留在海底上。在所有的情况下，不活泼隔离件可以设计为在其移动穿过供应管线时清洁或者检测供应管线的内壁。
不活泼隔离件和化学制品之间的一定量的混合是可以接受的，且每一种的尺寸可以改变为允许此情况发生。传感器将继而确定这种改变何时完成，从一个向着另一个缩减。
当感应到分散到海底使用或者海底存储器的不活泼隔离件和化学制品的时候，感应系统应该确定：
i.何时发生从化学制品到不活泼隔离件的改变，反之亦然；
ii.何时穿过的流体足够纯以被海底系统的剩余部分所接受；及
iii.何时PIG到达供应管线的第二端部，如果这是针对化学制品分离而选择的方案。
感应系统可以使用以下已经在海底中采用的传感器中任一种，像：
i.电容/电感
ii.电阻率
iii.伽马射线密度计
iv.超声波
v.计算断层摄影(CT)
vi.pH测量
vii.光学测量
viii.放射性测量
ix.荧光测量。
不同感应技术的组合可以传送出所穿过化学制品或者隔离件的更为有效的确定。任意传感器可以提供关联的处理装置，以使用传感器所产生的数据以供辨识。
化学制品存储器可借助相应固定的体积存储容器(具有或者不具有压力补偿)而单独存储流体，或者借助可变体积存储容器单独存储，像，例如，可膨胀存储装置或者膨胀的刚性装置。化学制品存储器也可以将多种流体存储在单个存储容器中，它们通过不活泼流体或者固体内部分离器分离，或者混合起来。如果化学制品以混合形式存储，它们可以在使用的时候分离。
当化学制品需要在水下设施的某点处使用的时候，化学制品可以使用来自存储容器压力补偿的内置压力输送，或者它们可以使用来自系统另一个部分的压力输送，像来自检查系统、局部液压系统或者局部压力存储系统。化学制品也可简单地泵送到所需目的地。
返回系统应该保证，任意混合的部分通过感应系统“排斥”，且任意检测到的不活泼部分，得以分离，从而绕过水下设施的操作部件。如果使用了PIG，应该提供收集管道检测仪的收集方法、管道检测回路、或者管道检测仪发射器。
废弃流体可以排放到生产管线中(假定体积并不大)。废弃物可以暂时保留在废弃存储罐(如标准的，或者在传感器失误的情况下)中且如果需要的时候被清除到生产管线中。用于清洁或者冲洗供应管线的任意流体应该被引导到生产管线中，或者保持在废弃存储罐中稍后处理。
整个效率的提高和废弃物的减少会导致最为经济有效的方案。这会包括优化不活泼隔离件/化学制品块尺寸比例、优化化学制品以及不活泼部分流率/紊流/混合到允许水平，并优化化学制品之间(大的块较少出现，或者很多较小的块，基于水下设施的需求)的转换时间。
备选布置
本发明不限于上述的特定实施方式，且其他可能将对本领域技术人员来说是清楚的。
例如，可以使用两个或更多的供应管线以给与系统余量。尽管这会增加系统的成本，但其将可能仍然比每一种化学制品具有一条管线(通常会形成五条或更多的管线)的现有技术更便宜。
完全省去传感器并替换为使用简单的流量计的控制系统的布置是可能的。可以得知，什么级别以及体积的化学制品已经注入到表面位置处的供应管线第一端部之中，第二端部处的控制系统可以接收来自第一端部的数据以简单地基于有多少流体已流经流量计来操作阀并引导化学制品到它们相应的化学制品存储罐中。这也可以基于从化学制品在第一端部注入经过的时间来完成。
海底化学制品存储器可在某些实施方式中完全省去，且化学制品在按需的基础上从表面直接输送到其使用点。备选地，化学制品存储器可以在紧急情况下或者紧急需要期间绕过，且所需化学制品直接供应到其使用点。
Claims (10)
1.一种通过供应管线供应化学制品的方法，所述方法包括以下步骤：
向所述供应管线供应第一化学制品；以及
向所述供应管线供应不同于所述第一化学制品的第二化学制品，其中
所述第一化学制品和第二化学制品作为不连续的块依次供应。
2.根据权利要求1所述的供应化学制品的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
在供应管线中供应第三化学制品，其中
第三化学制品不同于第一化学制品和第二化学制品中的每一种，及
第一化学制品、第二化学制品和第三化学制品作为不连续的块依次供应。
3.根据权利要求1或2所述的供应化学制品的方法，其特征在于，该方法进一步包括在第一化学制品和第二化学制品之间提供至少一个不活泼隔离件的步骤。
4.根据权利要求2或3所述的供应化学制品的方法，其特征在于，该方法进一步包括在第二化学制品和第三化学制品之间提供至少一个不活泼隔离件的步骤。
5.根据权利要求3所述的供应化学制品方法，其特征在于，至少一个不活泼隔离件包括以下中的一个：固体管道检测仪、不活泼流体、不活泼凝胶、一定体积的不活泼气体以及冰。
6.根据权利要求4所述的供应化学制品的方法，其特征在于，至少一个不活泼隔离件包括以下中的一个：固体管道检测仪、不活泼流体、不活泼凝胶、不活泼气体泡以及冰。
7.根据任一项前述权利要求所述的供应化学制品的方法，其特征在于，
供应管线具有第一端部和第二端部，且
化学制品从第一端部供应到第二端部；
所述方法进一步包括以下步骤：
将每一种化学制品存储在所述第二端部处的相应化学制品存储器中。
8.根据权利要求7所述的供应化学制品的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：
在每一种化学制品到达所述第二端部时辨识该化学制品，及
将每一种化学制品存储在所述第二端部处的相应化学制品存储器中包括基于到达的化学制品的特性将每一种化学制品存储在所述第二端部处的相应化学制品存储器中。
9.根据权利要求8所述的供应化学制品的方法，其特征在于，辨识每一种化学制品的步骤包括如下感应之一：电容、电感、电阻率、伽马射线密度计、超声波、计算断层摄影(CT)、pH测量、光学测量、放射性测量、和荧光测量。
10.根据权利要求3到6以及基于权利要求3到6的权利要求7到9中任一项所述的供应化学制品的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
在所述第二端部处的废弃物存储器中存储每一种不活泼隔离件。
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