CN1042227A - 单泵泵多送相气液混合物的方法 - Google Patents

Abstract

使用一个泵作为压送机以泵送多相气液混合物的方法，其中至少使用两个泵送容器，交替地起吸入和压缩/运送的功能。

Description

本发明涉及用单泵作为压送机向多相液气混合物提供压力能量的方法，特别适用于从油井中取出的多相流体。该***也能处理含有少量固体颗粒的流体，这取决于泵所允许的固体通过量。本发明最适用于在无人看管和很少维修的条件下要求高度可靠性的情况。这些情况可以涉及海下应用，无人海上平台，以及陆地上环境劣的场合，或者从后勤观点看供应困难的地区。

近年可行的泵送多相气液混合物的方法和***可归纳如下述两类：

A）基于各相分离的方法和***，用一部机器（一个泵）仅操作液相物，而另一部机械（一压缩机）仅用于气相物;

B）基于使用多相泵的方法和***，能直接处理多相混合物。

（A）类***需要使用两种类型的机器，其中之一（压缩机）的特征在于它有相当的机械精密性，但可靠性差。

（B）类机器目前尚处于实验阶段。还需要进行大量的工作和实验才能达到有效和可靠的工业水准。

我们发现一种利用一个普通泵就能克服前面提到的现有技术缺陷的泵送方法。

本发明泵送多相气液混合物的方法的特征在于使用一个泵作为压送机，并至少使用两个泵送容器，此两容器交替地实行吸入功能及压缩和/或运送功能。

由于泵必然只用于液相物，因此可以从普通泵中选取，特别可以选用一个离心泵。

在仅使用两个容器时，它们总是交替地实行吸入及压缩/运送功能。

在使用两个以上容器时，还可实行另一辅助功能。

本方法披露出两种特殊操作的方式。

第一种操作方式仅使用两个泵送容器，交替行使吸入功能和压缩/运送功能，如使用多余两个容器，这些容器交替行使吸入功能、压缩/运送功能和辅助功能。

上述第一种操作方式包括下述步骤：

a）在吸入管线的压力下将多相混合物送入实行吸入功能的容器中，此容器起气液相分离器的作用。

b）将在实行吸入功能的容器中分离出的液体送至泵内，并通过泵将其送入充满着在吸入压力下的气体并实行压缩/运送功能的容器内，从而将此容器内的气体压缩到与运送管线压力相同的压力。

c）先使压缩气体，然后使数量与进入本***液体量相同的液体离开实行压缩/运送功能的容器并进入运送管线内。

在本方法中，在使用两个以上容器的情况下，每个容器可以依次起吸入、辅助、压缩/运送作用;或起吸入、压缩/运送、辅助作用。

第二种操作方式仅适用于两个以上的容器，这些容器交替地实行吸入功用，压缩/辅助功用和运送功用。

上述第二种操作方式包括下述步骤：

a）在吸入管的压力下，将多相混合物送入实行吸入功能的容器中，该容器用作气液相分离器;

b）将在实行吸入功能的容器中分离出的液体送至泵内，在通过泵送至充满着在运送压力下的压缩气体并实行运送功能的容器中，从而先使此容器中的压缩气体然后使数量与进入本***的液体量相同的液体，在将一部分压缩器抽出并送进实行压缩/辅助功能的容器后进入运送管线内。

c）将一部分已压缩的气体从实行运送功能的容器中抽出，并将其送入充满着在吸入压力下的气体并实行压缩/辅助功能的容器内，从而压缩在此容器内的气体使其压力达到运送管线的压力。

在这种操作方式中，每个容器依次起吸入，压缩/辅助，运送的功能。

在使用离心泵的情况下，为使泵的操作状态尽可能稳定，使用（压力或流速控制）调节阀是必要的。

参见图1、2、3能更好地了解本发明，该图表示最佳实施例，其中使用了三个泵送容器，和一个离心泵，但这些都不能限制本发明。

泵送容器（1、2、3）的状态是由开关阀（4、5、6、7、8、9）的状态决定的，而开关阀受一个专用电子逻辑控制***操纵。

参看图1，其中容器（1）是在其吸入阶段，容器（2）处于其辅助阶段，而容器（3）处于其压缩/运送阶段。在这种情况下，多相流体（10）通过阀（11）进入容器（1），（而其他阀12、13、14、15、16关闭），该容器起气/液分离器的作用，而该“液体活塞”通过阀（4）进入离心泵（17），然后通过流速调节或压力调节阀（18）和阀（19）被泵送至容器（3），（最初充满着在吸入压力下的气体）。进入容器（3）的“液体活塞”压缩容器中的气体，使其达到运送管线的压力。此时，将阀（16）打开，先将气体然后将一定量的液体送入运送管线（19），该液体量与进入本***的液体量相同当容器（1）内的液面达到适当的最低值时，控制逻辑线路转换开关阀的状态。容器（1）转入辅助状态（阀4关闭），容器（3）转入吸入状态（阀8打开，阀9关闭），容器（2）转入压缩/运送状态（阀7打开）。这种程序多次重复，以使连续的液流流经泵（17），该泵借助于调节阀（18）在几乎稳定的状态下操作。在“液体活塞”和多相流体之间不需间隔或分离体。

此***也可以根据不同操作程序工作，该程序可以成为吸入/压缩-运送/辅助程序（对于每个容器来说），以代替吸入/辅助/压缩-运送程序。

图1所示***的另一种结构描述于图2。

现参考容器（1）处于其吸入阶段，容器（2）处于运送阶段容器（3）处于压缩/辅助阶段的情况。

多相流体（10）进入容器（1）（通过阀11，其他阀12、13、14、15和16关闭，该容器起到气/液分离器的作用而“液体活塞”通过阀（4）进入离心泵（17），调节阀（20）、（21）和（22）使泵的运送压力保持恒定，从而保证泵的正确操作。

压缩步骤是这样实现的：将运送容器（2）的一部分气体通过调节阀（21）运送到处于压缩阶段的容器（3），直到在该容器内达到运送压力。

“液体活塞”通过阀（7）被泵送入容器（2），在该阶段中该“液体活塞”将一部分压缩气通过阀（21）送至容器（3）先将其余部分压缩气然后将数量等于进入本***液体量相同的液体通过阀（14）送入转送管线（19）。

当容器（1）内的液面达到一个适当的最低值时，控制逻辑线路转换开关阀的状态。容器（1）传入压缩/辅助状态（阀4和11关闭）;容器（2）转入吸入状态（阀13和6打开，阀14和7关闭）;容器（3）转入其运送状态。

另一种可选择的结构由图3中的简图表示。

在该图中，增加了一个气液分离器（23）。

这样就能只将气体送入泵送容器的上入口，而将液体直接送入离心泵（17）的吸入口。

就其余部分来说，图3所示结构的操作与图1所示近似。

图3所示的结构将泵送容器（1、2和3）的相（气/液）的分离功能转给了分离器（23）。

另一种适用于图1和图3的可能作法是使用三个调节阀（每个泵送容器有一个阀）与开关阀（5、7、9）串联设置，以代替单个调节阀。

可以看出：泵送容器可以取各种形式（水平的、垂直的容器等），这要根据采用的本方法方案（同一容器所实行的功能），以及所处理的流体的特性来选定。例如参见图3中的示意图，由于泵送容器并非同时用作相的分离器可采用垂直容器的形式。

泵送容器的数量可以增加，也可以减少（减少至二个），在减少的情况下，需允许较高的功能不均匀性

Claims (9)

1、泵送多相气液混合物的方法，其特征在于它可以使用一个泵作为压送机器，并至少使用两个泵送容器，此容器交替地实行吸入功能，以及压缩和/或运送功能。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于使用两个泵送容器，此两容器交替地实行吸入功能以及压缩/运送功能。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于使用两个以上的泵送容器能交替地依次实行吸入功能，辅助功能以及压缩/运送功能。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于使用两个以上的泵送容器能交替地依次实行吸入功能，压缩/运送功能，以及辅助功能。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于使用两个以上的泵送容器，能交替地依次实行吸入功能，压缩/辅助功能和运送功能。

6、根据权利要求2、3或4所述的方法，包括下述步骤：

a）在吸入管线的压力下，将多相混合物送入实行吸入功能的容器中，该容器用作气液相分离器;

b）将在实行吸入功能的容器内分离出的液体送至泵内，通过泵将此流体泵送进充满着在吸入压力下的气体并实行压缩/运送功能的容器内，从而压缩在此容器中的气体，直到它达到与运送管线压力相同的压力。

c）先使压缩气体然后使数量与进入本***的液体量相同的液体离开实行压缩/运送功能的容器，并将它们送入运送管线。

7、根据权利要求5所述的方法包括以下步骤：

a）在吸入管线压力下将多相混合物送至实行吸入功能的容器中，该容器起气液相分离器的作用。

b）将在实行吸入功能的容器中分离出的液体送至泵内，通过泵将此液体送进充满着在运送压力下压缩的气体并实行运送功能的容器内，从而先将在此容器内的压缩气体然后将数量与进入本***液体量相同的液体在抽去一部分压缩气体并将其送入实行压缩/辅助功能的容器后送入运送管线内。

c）将一部分从实行运送功能的容器中抽出的已压缩的气体送进充满着在吸入压力下的气体，并实行压缩/辅助功能的容器内，从而将在此容器中的气体压缩到与运送管线相同的压力。

8、根据权利要求2-6中任一项所述的方法，其特征在于在各泵送容器的上游增加一个气液分离器，这样，就将实行吸入功能的容器所起相的分离器作用转给了该分离器，可使此分离器仅将气体送至实行吸入功能的容器，而将液体直接送至泵内。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于泵是离心泵，并使用调节阀，以此泵的操作条件尽可能稳定。

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