[發(fā)明專利]多相流減阻劑組配器與組配方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010242545.5
• 申請日: 2010-08-02
• 公開（公告）號: CN101922612A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉磊
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: F17D1/16
• 分類號: F17D1/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多相流減阻劑組配器與組配方法，用于多相流減阻劑在不同流型條件下的在線組配，適合于油氣田生產(chǎn)管道、油氣輸送管道以及海底多相流管道的減阻。

背景技術(shù)

多相流(氣液兩相流與油氣水三相流)存在不同的流型，這是多相流減阻與單相流減阻的重要區(qū)別之一，必須針對多相流的不同流型組配復(fù)合減阻劑，這是本發(fā)明的基本出發(fā)點。

從工程背景來看，高摩擦與高能耗是兩相與多相流的基本特征，不利于油氣、氣液或者油氣水等多相流體的管道輸送。多相流減阻技術(shù)是為了解決管道多相流的高流動阻力問題，例如，海底油氣管線的多相流減阻，其主要目的有二：其一是通過減小管線的阻力損耗使油井的背壓損失降低，可以使油井提高產(chǎn)量；其二是隨著井數(shù)的增多和產(chǎn)能的提高，提升現(xiàn)有油氣管線的運力，這要比鋪設(shè)新管線來增加運力要經(jīng)濟得多。

多相流流型是相界面的幾何分布形態(tài)，通常分為泡狀流、間歇流、環(huán)狀流、分層流等多種流型。多相流管道，例如油氣田生產(chǎn)管道、油氣輸送管道以及海底油氣管道，通常是包含有泡狀流、間歇流、環(huán)狀流、分層流等多種流型的復(fù)雜管路系統(tǒng)，其中，間歇流又包含彈狀流(段塞流)、塞狀流和塊狀流；分層流又包含光滑分層流、波狀分層流。單純依賴于減少摩擦阻力的常規(guī)減阻方法并不能有效減小該系統(tǒng)中的流動阻力。多相流減阻技術(shù)不僅僅是要降低流動摩擦阻力，在一些流動工況下，多相流減阻的主要目的之一是降低管道持液率。在油氣生產(chǎn)與輸送系統(tǒng)中，持液是指管中積存的液體不能隨氣流排出而持續(xù)地在管道局部區(qū)域積留的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象也稱為積液。持液率定義為液體在管道中所占的體積與管道中的總體積之比。氣體管道中的持液現(xiàn)象往往是一種特殊的局部現(xiàn)象，此時持液區(qū)的流動狀態(tài)為含液率較高的氣液兩相流彈狀流或塊狀流，而非持液區(qū)則為含液量非常低的霧狀氣流。持液現(xiàn)象發(fā)生時，管道持液區(qū)域的含液率要比非持液區(qū)中的含液率大一個甚至幾個數(shù)量級，多相流的流動阻力顯著增大。

多相流減阻劑有兩大類，一類是聚合物減阻劑，這是一類可以抑制湍流脈動的高分子物質(zhì)，其作用機理是減小湍流摩擦阻力；一類是表面活性劑，其作用機理是減小表面張力，降低多相流的持液率。減阻劑在多相流中的減阻作用是摩擦阻力、持液率等因素的綜合效應(yīng)，要從總體上使多相流的減阻率最大，需要從降低摩擦阻力和減小持液率兩個方面著手。減阻復(fù)合制劑并不是簡單地加入多相流管道就可以進行有效地減阻，只有將減阻復(fù)合制劑的特性與多相流體動力學的基本規(guī)律相互匹配，針對多相流的不同流型進行科學地設(shè)計，才可獲得最佳減阻效應(yīng)。對于多相流的減阻，聚合物減阻劑和表面活性劑具有各自的優(yōu)點和不足。這就需要針對不同的多相流流型，對不同類型的減阻劑進行組配，得到適用于不同多相流動狀態(tài)的復(fù)合減阻劑，使管線的摩擦阻力和持液率都降低到一定水準，這樣的減阻技術(shù)對于多相流才具有實用性。針對不同的流型，組配復(fù)合型減阻劑，同時降低多相流的摩擦阻力和持液率，這是本發(fā)明的重要技術(shù)背景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明依據(jù)不同多相流體動力學條件下減阻復(fù)合制劑在管線中的擴散傳播及其減阻效應(yīng)，提供了一種多相流減阻劑組配器與組配方法來解決復(fù)合減阻劑(聚合物減阻劑和表面活性劑)的類型及其所適用的管道多相流工況，包括泡狀流、間歇流、環(huán)狀流、分層流等多相流流型，實現(xiàn)復(fù)合減阻劑的在線組配，使其用法用量與多相流流型之間協(xié)調(diào)匹配，將多相流的摩擦阻力和持液率降低到一定水準，獲得最佳減阻效應(yīng)。

為達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種多相流減阻劑組配器，其特征在于，包括儲劑器、組配混合器、通過法蘭與多相流管道連接的吸劑器，所述儲劑器由隔板分為聚合物減阻劑儲腔和表面活性劑儲腔，聚合物減阻劑儲腔和表面活性劑儲腔上端均通過引壓管及引壓閥與吸劑器的引壓口連通；聚合物減阻劑儲腔下端通過一個第一流型匹配器連接組配混合器，表面活性劑儲腔下端通過一個第二流型匹配器連接組配混合器，組配混合器通過組配閥與吸劑器的吸劑口連通；所述第一流型匹配器包括分成四路的第一注劑閥及第一注劑噴嘴、第二注劑閥及第二注劑噴嘴、第三注劑閥及第三注劑噴嘴、第四注劑及閥第四注劑噴嘴；所述第二流型匹配器包括分成四路的第五注劑閥及第五注劑噴嘴、第六注劑閥及第六注劑噴嘴、第七注劑閥及第七注劑噴嘴、第八注劑閥及第八注劑噴嘴；其中，第一注劑閥和第五注劑閥用于環(huán)狀流復(fù)合減阻劑組配；第二注劑閥和第六注劑閥用于間歇流復(fù)合減阻劑組配；第三注劑閥和第七注劑閥用于泡狀流復(fù)合減阻劑組配；第四注劑閥和第八注劑閥用于分層流復(fù)合減阻劑組配。