[发明专利]一种化学药剂水下存储与注入系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种化学药剂水下存储与注入系统及控制方法，该系统包括罐体、运输管、化学药剂注入接头、电磁阀、压力测定仪和控制器，将存储有化学药剂的罐体设置于水下，通过运输管和化学药剂注入接头可将化学药剂输送至钻井装置，并用电磁阀控制水下化学药剂的注入流速，通过压力测定仪检测化学药剂注入接头与钻井装置的对接处的液压，进而实现了化学药剂水下存储与注入。本发明公开的化学药剂水下存储与注入系统及控制方法，减少脐带缆内化学药剂管线的数量，节省了海洋工程平台面积，提高深远海油气田和边际油气田开发经济性。

技术领域

本发明涉及海上油气田开发技术领域，具体涉及一种化学药剂水下存储与注入系统及控制方法。

背景技术

海上油气田开发中，为了防止水下生产系统水合物生成、腐蚀、结垢等，需要注入甲醇、乙二醇、水合物低剂量抑制剂、缓蚀剂、阻垢剂等化学药剂。目前常规方案为在海洋工程平台上设置化学药剂系统，通过脐带缆或海管输送到水下生产系统注入点。常规方案面临着以下问题：脐带缆的制造和安装成本随着水下生产系统回接距离的增加而迅速攀升，当回接距离过长时，随之增加的脐带缆成本会增高油气田开发成本。对于深远海油气田来说，脐带缆的巨大成本可能成为限制油气田开发的主要因素。

归根结底，这是由于现有的化学药剂系统设置海洋工程平台上而不能实现化学药剂水下就地存储与注入造成的，致使脐带缆内化学药剂管线数量大、占据了海洋工程平台，不仅压缩了海洋工程平台的存放空间，还降低了深远海油气田和边际油气田开发的经济性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化学药剂水下存储与注入系统及控制方法，用以现有化学药剂不能水下存储与注入，脐带缆内化学药剂管线数量耗费大，占据海洋工程平台面积多等问题。

本发明提供一种化学药剂水下存储与注入系统，包括罐体、运输管、化学药剂注入接头、电磁阀、压力测定仪和控制器，所述罐体设置于水下；所述化学药剂注入接头用于与钻井装置的水下部分对接，所述压力测定仪用于设置于所述化学药剂注入接头与钻井装置的对接处，用于监控钻井装置内的液压；所述罐体与所述化学药剂注入接头通过所述运输管连通；所述电磁阀设置于所述运输管上；所述控制器设置于水上，所述电磁阀与所述压力测定仪均通过信号线与所述控制器连接。

优选地，所述罐体的上部设置有活塞，所述活塞上设置有药剂入口，所述罐体的底部设置有药剂出口，所述罐体的底面配置有底座。

优选地，还包括水下基础，所述底座设置于所述水下基础上。

优选地，所述运输管的两端分别通过第一水下接头与药剂出口对接和通过第二水下接头与化学药剂注入接头对接。

本发明公开了一种化学药剂水下存储与注入的控制方法，采用上述的化学药剂水下存储与注入系统，包括以下步骤：

步骤S1：通过实验获取电磁阀的阀门局部阻力系数ζ和阀门开度K的关系ζ＝f(K)；

步骤S2：控制器获取压力测定仪的液压值，并计算电磁阀的阀门局部阻力系数ζ；

步骤S3：控制器根据计算得到电磁阀的阀门开度K向电磁阀发送控制开启程度的指令；

步骤S4：电磁阀开启后，罐体存储的化学药剂通过运输管注入至化学药剂注入接头。

进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：计算电磁阀的阀门局部阻力系数，其计算表达式如下：

式中：ρ为海水密度；g为重力加速度；h为化学药剂注入接头处的水深；ΔP为活塞的海水侧与罐内侧的压力差；v为化学药剂注入流速；h_f为化学药剂在管中流动过程的沿程阻力损失；h_j为阀门局部阻力损失；P为压力测定仪检测的液压值；