CN1297778C - 一种分离器及利用其消除严重段塞流的分相输送方法 - Google Patents

Abstract

一种分离器及利用其消除严重段塞流的分相输送方法，分离器包括壳体，壳体上连接有来流管和气体上升管，壳体上设置液位传感器和压力传感器，壳体内插有上升管并伸到壳体底部，上升管伸出壳体的部分设置通过阀门与上升管连接的液相泵，气体上升管上靠近壳体出口处设置控制阀。在混输管路和上升管的结合部安装本发明的分离器，混输管路内的气液流体经来流管进入分离器的壳体，液位信号和压力信号用来调节控制阀的开度，使液位和压力稳定，气液在分离器内分离后，液体进入上升管，经液相泵的加压输送到岸上平台装置，气体经控制阀通过气体上升管进入岸上平台装置。本发明结构简单，能很方便地对气液的流动进行准确控制，达到消除严重段塞流的目的。

Description

一种分离器及利用其消除严重段塞流的分相输送方法

技术领域

本发明涉及一种分离器及利用其消除严重段塞流的方法，尤其涉及一种油气混输的分离器及利用其消除油气混输严重段塞流的海底分离分相输送方法。

背景技术

在海洋石油开采中，经常遇到气液同时输送的情况，当海底的多相集输管路到达海洋平台或岸上处理设施时，需要与上升管连接，在一定条件下，集输管路和上升管组成的***中会出现称为严重段塞流的有害流型。这种流型会产生数倍上升管高度的液塞，引起集输管路中压力周期性变化，从而影响井口压力，还会使上升管出口气液间歇流出，使气体在短时间内高速喷出，造成出口液塞高速进入分离器，严重段塞流现象给设计和生产带来许多问题。由于必须加大生产设施规模，一些分离器的额定容量远大于实际液体处理能力，造成浪费，流动的剧烈波动还造成分离器和下游处理设施的控制困难，有时甚至会引起生产中断。

中国专利CN1387617A《抑制和控制在多相流体流中的段塞流的方法和***》(公开日期：2002年12月25号)和美国专利US6390114B1《Method andapparatus for suppressing and controlling slug flow in a multi-phase fluid stream》(公开日期：2002年5月21号)公布了一种严重段塞流抑制方法，该方法采用容易实现的气液单相流量计量并结合液位和压力等多个控制变量来实现对严重段塞流的控制；英国专利GB2374161A《Gas injection controlling liquid slugs inpipeline riser》(公开日期：2002年10月9号)公布了一种在上升管底部注气的严重段塞流控制方法，但实验表明这种方法需要很大的注气量才能完全消除严重段塞流，在注气量小时仅能减弱严重段塞流。上述方法只是达到减弱严重段塞流的作用，都没有从根本上消除严重段塞流的产生条件。

发明内容

为了消除严重段塞流现象，本发明的目的是提供一种分离器，利用该分离器，能够很方便地对气液的流动进行准确控制，达到消除严重段塞流的目的。

本发明的另一目的是提供一种消除严重段塞流的分相输送方法。

本发明所采用的技术方案是：一种分离器，包括壳体，壳体上连接有来流管和气体上升管，壳体上设置液位传感器和压力传感器，上升管***壳体内并伸到壳体底部，上升管伸出壳体的部分设置阀门8，阀门8在上升管的两端处通过阀门9和阀门10与液相泵构成旁路，气体上升管上靠近壳体出口处设置控制阀。

本发明所采用的另一技术方案是：一种消除严重段塞流的分相输送方法，在混输管路和上升管的结合部安装分离器，使混输管路与分离器的来流管连通，混输管路内的气液流体经来流管进入分离器的壳体，用液位传感器和压力传感器传出的液位信号和压力信号来调节控制阀的开度，使液位和压力稳定，气液在分离器内分离后，使液体进入伸入分离器下部的上升管，经液相泵的加压输送到岸上平台装置，使气体经控制阀通过气体上升管进入岸上平台装置。

本发明较佳的技术方案可以采用切向离心分离的分离器，其容积为上升管容积的2～4倍，长径比为2。

本发明的有益效果是：本发明的分离器，结构简单，能够很方便地对气液的流动进行准确控制，达到消除严重段塞流的目的；利用本发明的分离器来消除严重段塞流的分相输送方法，是在混输管道和上升管的接头位置加装阻断前后互相作用的分离器并配合自动控制技术，通过对分离器液位的控制，实现气液分离并分别输送，同时液体也可以通过液相泵驱动从而降低管道压力。这种方法从根本上消除了严重段塞流的产生，而且来流基本为分层流，所以液位容易控制，可以得到气液的稳定流动，另外在液体上升管上加装液相泵来提供压头，流动可通过阀门进行切换，泵的流量可以通过变频调速技术由液位信号来控制，从而保证分离器液位和压力稳定。这种利用十分成熟的液相泵输送方案可以大大减小集输管路的进口压力，对于生产后期能量较低的油藏更为有利。

附图说明

图1是本发明的气液流动及控制***示意图；

图2是***在实现分离(调节控制阀门6)和停止分离(关闭控制阀门6)前后上升管中的持液率变化，图中横坐标是时间，纵坐标是持液率；

图3是***在实现分离输送和停止分离因此上升管混合输送，前后所对应的分离器压力传感器的信号变化，图中横坐标是时间，纵坐标是绝对压力。

图中，1来流管，2壳体，3上升管，4气体上升管，5液位传感器，6控制阀，7压力传感器，8阀门，9阀门，10阀门，11液相泵，12混输管路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，分离器包括壳体2，壳体2上连接有来流管1和气体上升管4，壳体2上设置液位传感器5和压力传感器7，上升管3***壳体2内并伸到壳体2底部，上升管3伸出壳体2的部分设置阀门8，阀门8在上升管3的两端处通过阀门9和阀门10与液相泵11构成旁路，气体上升管4上靠近壳体2出口处设置控制阀6。

消除严重段塞流的分相输送方法，在混输管路12和上升管3的结合部安装分离器，分离器采用切向离心分离，其容积为上升管3容积的2～4倍，长径比为2。使混输管路12与分离器的来流管1连通，混输管路12内的气液流体经来流管1进入分离器的壳体2，用液位传感器5和压力传感器7传出的液位信号和压力信号来调节控制阀6的开度，使液位和压力稳定，气液在分离器内分离后，使液体进入伸入分离器下部的上升管3，经液相泵11的加压输送到岸上平台装置，液体的流动通过阀门8、9、10进行切换，即关闭阀门8，开启阀门9和10，液体也可以不经过液相泵而直接经过阀门8流出，即阀门8开启，阀门9和10关闭，使气体经控制阀6通过气体上升管4进入岸上平台装置。

在流速较低的情况下，分离器压力大约等于上升管3出口背压与上升管3高度的液相重位压头之和，对于较浅的海域这个压力可以接受，而对于目前越来越多的深海油区，这个压力过高，会对油井造成负面影响，因此在上升管3上加装液相泵11来提供压头就可以很好地解决这一问题，液体的流动可通过阀门8、9、10切换，泵的流量可以通过变频调速技术由液位信号5来控制，从而保证分离器液位和压力稳定。

图2是实验对比图，其中阀门8打开，阀门9和10关闭。开始实验时调节控制阀6保持气液完全分离，可以看到上升管3持液率为1，表示满管；第195秒时关闭控制阀6，气液由上升管3流出，可以看到***中很快出现严重段塞流，上升管3的持液率剧烈波动，管道12有时全空有时全满，出口气液间歇流动。

图3中，阀门8打开，阀门9和10关闭。开始实验时调节控制阀6保持气液完全分离，上升管3持液率为1，表示满管，分离器的压力也一直恒定；第195秒时关闭控制阀6，气液由上升管3流出，***中很快出现严重段塞流，分离器的压力信号也周期性变化，振幅高达1.4bar，此时上游和下游生产设施工作状态都很难稳定，对正常生产非常不利。

从以上实验结果比较看出，本发明可以很好地消除严重段塞流现象。

Claims (3)

1.一种分离器，包括壳体(2)，壳体(2)上连接有来流管(1)和气体上升管(4)，其特征在于，所说的壳体(2)上设置液位传感器(5)和压力传感器(7)，上升管(3)***壳体(2)内并伸到壳体(2)底部，所说的上升管(3)伸出壳体(2)的部分设置阀门(8)，阀门(8)在上升管(3)的两端处通过阀门(9)和阀门(10)与液相泵(11)构成旁路，所说的气体上升管(4)上靠近壳体(2)出口处设置控制阀(6)，液位传感器(5)和压力传感器(7)传出的液位信号和压力信号来调节控制阀(6)的开度。

2.一种消除严重段塞流的分相输送方法，其特征在于，在混输管路(12)和上升管(3)的结合部安装分离器，使混输管路(12)与分离器的来流管(1)连通，混输管路(12)内的气液流体经来流管(1)进入分离器的壳体(2)，用液位传感器(5)和压力传感器(7)传出的液位信号和压力信号来调节控制阀(6)的开度，使液位和压力稳定，气液在分离器内分离后，使液体进入伸入分离器下部的上升管(3)，经液相泵(11)的加压输送到岸上平台装置，使气体经控制阀(6)通过气体上升管(4)进入岸上平台装置。

3.根据权利要求2所述的一种消除严重段塞流的分相输送方法，其特征在于，所说的分离器采用切向离心分离，其容积为上升管(3)容积的2～4倍，长径比为2。

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