[實(shí)用新型]可控型段塞流發(fā)生裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820343519.3
• 申請(qǐng)日: 2018-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207944918U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐英;吳海濤;張濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21B43/00
• 分類(lèi)號(hào): E21B43/00;E21B43/01;F17D1/02;F17D3/01
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本實(shí)用新型涉及一種可控型段塞流發(fā)生裝置，包括段塞發(fā)生器和控制臺(tái)，段塞發(fā)生器包括接在氣相入口和段塞出口之間的氣相通道和氣液混合通道，氣相通道依次包括第一段塞腔室和第一帶有到位信號(hào)反饋的快速響應(yīng)閥門(mén)；氣液混合通道依次包括第二帶有到位信號(hào)反饋的快速響應(yīng)閥門(mén)、氣液混合器、第二段塞腔室、相互并聯(lián)的第三帶有到位信號(hào)反饋的快速響應(yīng)閥門(mén)和第四帶有到位信號(hào)反饋的快速響應(yīng)閥門(mén)，從第二帶有到位信號(hào)反饋的快速響應(yīng)閥門(mén)流出的氣體和從液相入口流入的液體在氣液混合器混合；在控制臺(tái)對(duì)各個(gè)快速響應(yīng)閥門(mén)及流量調(diào)節(jié)閥的控制下，形成段塞流。本實(shí)用新型能夠模擬實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工況的段塞流發(fā)生裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種可控型段塞流發(fā)生裝置。

背景技術(shù)

濕天然氣是氣相為連續(xù)相，液相為離散相的氣液兩相流。氣相攜帶液相在管道中流動(dòng)。在天然氣采集、輸送等工業(yè)過(guò)程中，管道內(nèi)常伴有凝析油及地層水等液態(tài)介質(zhì)。對(duì)于常規(guī)高壓氣田，井口產(chǎn)出物中在氣井開(kāi)采的生命周期內(nèi)，井下壓力逐漸降低，氣體攜液能力變差，井口產(chǎn)氣過(guò)程中很容易形成段塞流。海上平臺(tái)在開(kāi)采過(guò)程中由于海下立管的存在也會(huì)形成嚴(yán)重的段塞流。在天然氣的輸送過(guò)程中由于地勢(shì)的起伏亦會(huì)造成段塞流。

段塞流的發(fā)生會(huì)對(duì)井口的生產(chǎn)以及輸送設(shè)備造成嚴(yán)重危害甚至造成不可預(yù)期的安全事故，其主要表現(xiàn)在：(1)對(duì)采氣工藝流程影響。段塞流的出現(xiàn)極易造成現(xiàn)場(chǎng)分離器高壓或者高液位報(bào)警，使分離效率降低；嚴(yán)重的段塞流甚至?xí)沟梅蛛x器溢流從而導(dǎo)致液相直接流入氣路；(2)對(duì)輸送系統(tǒng)混輸泵的影響。很多場(chǎng)合中采用的是氣液混輸，由于頻繁產(chǎn)生的段塞流會(huì)使的混輸泵長(zhǎng)期工作在交變荷載狀態(tài)，干轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將導(dǎo)致嚙合螺桿過(guò)熱，降低混輸泵的使用壽命和工作效率；(3)對(duì)密封部件的影響。氣液兩相混輸流動(dòng)有別于單純的氣相輸送或者液相輸送，會(huì)對(duì)密封件提出一些特殊要求，段塞流所造成的沖擊載荷進(jìn)一步惡化了這些部件的工作條件，不僅影響密封件的壽命，而且會(huì)導(dǎo)致密封永久失效，密封液泄漏量增大，如不能及時(shí)處理甚至?xí)l(fā)安全事故；(4)段塞流的出現(xiàn)還會(huì)引起混輸泵及附屬管線、儀器儀表的振動(dòng)，從而影響設(shè)備的正常運(yùn)行；(5)對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確性的影響。由于段塞流的存在會(huì)使得管道內(nèi)的流動(dòng)極其不穩(wěn)，對(duì)于多相流量計(jì)而言在這種情況下無(wú)法保證測(cè)量精度；對(duì)于分離器而言無(wú)法保證分離干凈從而導(dǎo)致安裝在下游的單相流量計(jì)計(jì)量出現(xiàn)偏差，進(jìn)而影響貿(mào)易結(jié)算。

目前國(guó)內(nèi)外已有一些公司機(jī)構(gòu)研究段塞流測(cè)量、捕捉及段塞流發(fā)生。利用裝置產(chǎn)生段塞流的機(jī)理是基于自然流動(dòng)形成或者模擬地形液塞發(fā)生，需要的管道長(zhǎng)度動(dòng)輒幾十到上千米。如挪威的SINTEF試驗(yàn)環(huán)道室外管道總長(zhǎng)達(dá)1000米，其中一條管道水平管長(zhǎng)400米，豎直管高52米^[1]；美國(guó)Tulsa大學(xué)的TUFFP試驗(yàn)環(huán)道長(zhǎng)420米^[1]；英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院的WASP試驗(yàn)環(huán)道長(zhǎng)36米^[1]；中科院力學(xué)所的試驗(yàn)環(huán)道長(zhǎng)40米^[1]；中國(guó)石油大學(xué)的試驗(yàn)管道長(zhǎng)340米^[1]；法國(guó)石油研究院的試驗(yàn)管道長(zhǎng)50米^[2]；專(zhuān)利號(hào)CN2311758Y中提到了一種利用多個(gè)小型氣液分離器分時(shí)選通的原理來(lái)模擬段塞流的形成^[3]，專(zhuān)利中亦提到這種設(shè)計(jì)方式適用于豎直管的流動(dòng)并不適用于水平管；中國(guó)石油大學(xué)同樣利用單一分離器的原理進(jìn)行了人造段塞流的設(shè)計(jì)^[4]，分離器前有一段豎直爬升的過(guò)程就要求氣相有一定的攜液能力即氣相流速不能過(guò)小，同時(shí)液塞的形成是依靠液相的重力作用自行流下導(dǎo)致液塞并不是可控的。依靠自然流動(dòng)形成的段塞流裝置氣相流速一般在4m/s以下，當(dāng)氣相流速過(guò)高時(shí)就無(wú)法形成段塞流；依靠地形因素形成段塞流的裝置可以達(dá)到較大的氣相流速，但此類(lèi)裝置不僅需要較長(zhǎng)的直管段而且需要一定高度的立管，且在氣相流速較小時(shí)容易發(fā)生液相堵塞現(xiàn)象。綜上，基于一般設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置用于模擬現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的工況，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的消除或者計(jì)量段塞流的設(shè)備安裝到現(xiàn)場(chǎng)管路中無(wú)法達(dá)到預(yù)期的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳振瑜,何利民.段塞流試驗(yàn)研究進(jìn)展[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2000,19(12):32-38.