[發明專利]一種模擬浮式晃動條件的裝置和方法

有效

• 申請號: 201510086782.X
• 申請日: 2015-02-17
• 公開（公告）號: CN104655443B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 尹全森;劉淼兒;李恩道;單彤文;謝彬;喻西崇;花亦懷;曾偉平;程昊;常心潔;許佳偉;王清
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油研究總院;中海石油氣電集團有限責任公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,關暢

技術領域

本發明涉及一種模擬浮式晃動條件的裝置和方法，屬于海上天然氣生產、處理和液化領域。

背景技術

近年來，我國正加大南海深海油氣田的勘探開發，對于遠離我國大陸的深海油氣田開發，迫切需求浮式油氣處理設施。浮式油氣處理裝置與陸上裝置相比，區別在于其處于晃動條件下運行。在開發浮式油氣處理裝置過程中，需要開展浮式晃動條件實驗，檢測裝置在浮式條件下運行的穩定性。浮式晃動條件主要影響氣液分離、產品儲存和液位波動引起的液體流速的變化以及換熱器的運行情況。

浮式油氣處理裝置在進行晃動實驗時，一般是依靠液壓晃動平臺或在船上進行實際測試，但是這兩種方法都存在有較大的不足。其中，液壓晃動平臺承重較小，適合用于實驗室規模的小型裝置實驗，但是實驗裝置太小對工業應用的指導意義不大，如果加大實驗裝置的規模，液壓晃動平臺的造價會呈幾何增長，使得投入到液壓晃動平臺上的成本過高；而在船上進行實驗時，雖然可以滿足承重要求，但是船本身造的價更高，也不利于新型油氣處理裝置的研發。

在浮式天然氣處理和液化裝置中，受晃動影響的主要包括天然氣輕烴回收系統的精餾塔、天然氣脫酸中的胺液吸收和再生塔、天然氣液化系統中的氣液冷劑的分離、混合制冷劑在換熱器中的均勻分布和混合冷劑液體流速波動對換熱性能的影響。由于單相的氣體或液體并不受晃動影響，因此浮式晃動的實質是兩相流狀態下液位的波動。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠檢測氣液分離器液位波動下液體分離的流速變化以及流速變化對換熱器的影響的模擬浮式晃動條件的裝置和方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種模擬浮式晃動條件的裝置，其特征在于：它包括一液體緩沖罐，所述液體緩沖罐的進口通過管路與冷卻器的一端相連，所述液體緩沖罐的出口通過兩條并聯管路分別與第一氣液分離器的第一進口和第二氣液分離器的進口相連；在位于所述液體緩沖罐與所述第一氣液分離器之間的連接管路上設置有第一調節閥；在位于所述液體緩沖罐與所述第二氣液分離器之間的連接管路上設置有第二調節閥；所述第二氣液分離器的底部出口通過管路和第三調節閥與所述第一氣液分離器的第二進口相連；所述第一氣液分離器的底部出口通過管路和流量計與換熱器的冷源進口相連；所述換熱器的冷源出口通過管路與所述第一氣液分離器的第三進口相連；所述換熱器的表面設置有多個溫度計；所述第二氣液分離器的頂部出口通過管路和第四調節閥與所述第一氣液分離器的頂部出口的管路匯合后與氣體壓縮機的一端相連；所述氣體壓縮機的另一端通過管路與所述冷卻器的另一端相連。

所述第二氣液分離器的底部出口管路上設置的所述第三調節閥的尺寸大于第一調節閥、第二調節閥和第四調節閥尺寸；所述第二氣液分離器的布置位置高于所述第一氣液分離器。

所述液體緩沖罐頂部設置有排氣口。

所述換熱器采用板翅式換熱器，所述換熱器的冷源為所述第一氣液分離器的底部出口流入到所述換熱器的冷源進口的液體氣化產生的冷量，所述換熱器的熱源為通過管路從熱源進口流入的熱源介質。

一種所述裝置的模擬浮式晃動條件的方法，其包括以下步驟：

1)首先打開液體緩沖罐的出口，將經液體緩沖罐中緩沖后的液體循環介質經出口的并聯管路分別引入到第一氣液分離器和第二氣液分離器內；流入第一氣液分離器內的液體循環介質流量由第一調節閥控制；流入第二氣液分離器內的液體循環介質流量由第二調節閥控制；

2)當流入第二氣液分離器內的液體循環介質達到設定的液位后，開始進行模擬浮式晃動實驗，首先打開第三調節閥，將第二氣液分離器內的液體循環介質經底部出口的第三調節閥快速引入到第一氣液分離器內，擾動第一氣液分離器內的液體循環介質產生液位波動，進而形成晃動條件；

3)打開第一氣液分離器的底部出口，將在晃動條件下的液體循環介質經第一氣液分離器的底部出口均勻引入到換熱器的冷源進口；

4)液體循環介質在換熱器內換熱后從冷源出口流回到第一氣液分離器中；

5)當流入第二氣液分離器內的液體循環介質的液位升高時，第二氣液分離器內的壓力也會逐漸提高，此時緩慢開啟第四調節閥，將第二氣液分離器內分離出的氣體循環介質經第二氣液分離器的頂部出口排放至壓縮機內；同時，經第一氣液分離器分離出的循環介質氣體經第一氣液分離器的頂部出口與第二氣液分離器頂部出口分離出的氣體循環介質匯合后進入氣體壓縮機中；