一種分離器及利用其消除嚴重段塞流的自氣舉方法
2023-10-11 04:58:49 1
專利名稱：一種分離器及利用其消除嚴重段塞流的自氣舉方法
技術領域：
本發明涉及一種分離器及利用其消除嚴重段塞流的方法，尤其涉及一種油氣混輸的分離器及利用其消除油氣混輸嚴重段塞流的海底分離自氣舉方法。
背景技術：
在海洋石油開採中，經常遇到氣液同時輸送的情況，當海底的多相集輸管路到達海洋平臺或岸上處理設施時，需要與上升管連接，在一定條件下，集輸管路和上升管組成的系統中會出現稱為嚴重段塞流的有害流型。這種流型會產生數倍上升管高度的液塞，引起集輸管路中壓力周期性變化，從而影響井口壓力，還會使上升管出口氣液間歇流出，使氣體在短時間內高速噴出，造成出口液塞高速進入分離器，嚴重段塞流現象給設計和生產帶來許多問題。由於必須加大生產設施規模，一些分離器的額定容量遠大於實際液體處理能力，造成浪費，流動的劇烈波動還造成分離器和下遊處理設施的控制困難，有時甚至會引起生產中斷。
英國專利GB2374161A《Gas injection controlling liquid slugs in pipelineriser》(
公開日期2002年10月9號)，公布了一種在上升管底部注氣的嚴重段塞流控制方法，這種方法需要注入大量氣體才能完全消除嚴重段塞流，在注氣量小時僅能減弱嚴重段塞流，而且注氣所需的壓縮機組等設備投資和空間需求往往限制了這一方法的應用，有時候現場也不具備足夠的氣源。美國專利US5478504《Method and apparatus for eliminating severe slug in multi-phase flowsubsea lines》(
公開日期1995年12月26號)公布了利用第二根上升管從主上升管前的下頃管上導出氣體然後注入主上升管來進行嚴重段塞流的控制，該方法還給出了幾種利用壓力、差壓或密度來控制氣體流量的方案，但該方法下頃管段高度較小，流動不易準確控制。
發明內容
為了解決消除嚴重段塞流的現象，本發明的目的是提供一種分離器，利用該分離器，能夠很方便地對氣液的流動進行準確控制，達到消除嚴重段塞流的目的。
本發明的另一目的是提供一種消除嚴重段塞流的自氣舉方法。
本發明所採用的技術方案是一種分離器，包括殼體，殼體上連接有來流管和出氣管，殼體上設置液位傳感器和壓力傳感器，上升管插入殼體並伸到殼體底部，出氣管上靠近殼體出口處設置控制閥，出氣管與上升管在殼體外連通。
本發明所採用的另一技術方案是一種消除嚴重段塞流的自氣舉方法，在混輸管路和上升管的結合部安裝分離器，使混輸管路與分離器的來流管連通，混輸管路內的氣液流體經來流管進入分離器的殼體，用液位傳感器和壓力傳感器傳出的液位信號和壓力信號來調節控制閥的開度，使液位和壓力穩定，氣液在分離器內分離後，使液體進入伸入分離器下部的上升管，使氣體經控制閥通過出氣管進入上升管，氣液在上升管內混合後流出進入岸上平臺裝置。
本發明較佳的技術方案可以採用切向離心分離的分離器，其容積為上升管容積的2～4倍，長徑比為2。
還可以控制出氣管與上升管的連通處到分離器底部的距離為分離器高度的3倍。
本發明的有益效果是本發明的分離器，結構簡單，能夠很方便地對氣液的流動進行準確控制，達到消除嚴重段塞流的目的；利用本發明的分離器來消除嚴重段塞流的自氣舉方法，該方法從海洋混輸管路上升管系統嚴重段塞流的發生機理入手，通過設置水下氣液分離器，消除傾斜管與上升管耦合作用產生嚴重段塞流的條件，從而實現消除嚴重段塞流現象；分離後的氣體注入上升管實現氣液混合流動，降低管內持液率從而減小系統壓力，進而可以提高油井產量。
圖1是本發明的氣液流動及控制系統圖；圖2是在實現分離後自氣舉(開啟並調節控制閥門)和停止分離(關閉控制閥門)兩種狀態上升管中的持液率變化，圖中，橫坐標是時間，縱坐標是持液率；圖3是在實現分離得到穩定流動和停止分離出現嚴重段塞流所對應的分離器壓力傳感器信號，圖中，橫坐標是時間，縱坐標是絕對壓力。
圖中，1來流管，2殼體，3上升管，4出氣管，5液位傳感器，6控制閥，7壓力傳感器，8混輸管路。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
參見圖1，分離器包括殼體2，殼體2上連接有來流管1和出氣管4，殼體2上設置液位傳感器5和壓力傳感器7，上升管3插入殼體2並伸到殼體2底部，出氣管4上靠近殼體2出口處設置控制閥6，出氣管4與上升管3在殼體2外連通。
消除嚴重段塞流的自氣舉方法，在混輸管路8和上升管3的結合部安裝分離器，分離器採用切向離心分離，其容積為上升管容積的2～4倍，長徑比為2，混輸管路8與分離器的來流管1連通，混輸管路8內的氣液流體經來流管1進入分離器的殼體2，液位傳感器5和壓力傳感器7傳出的液位信號和壓力信號來調節控制閥6的開度，使液位和壓力穩定，氣液在分離器內分離後，液體進入伸入分離器下部的上升管3，使氣體經控制閥6通過出氣管4進入上升管3，出氣管4與上升管3的連通處到分離器底部的距離為分離器高度的3倍，氣液在上升管3內混合後流出進入岸上平臺裝置。
參見圖2，可以看出本發明的實驗結果對比，開始實驗時調節控制閥6保持氣液完全分離，可以看到液體在上升管3的持液率變化很小且保持在較低值，這說明出口氣液流量穩定，由於上升管3中氣液混合流動，所以重位壓降較小，因此系統壓力較小，第260秒後關閉控制閥6，氣液直接由上升管3流出，可以看到系統中很快出現嚴重段塞流，上升管3的持液率劇烈波動，出口氣液間歇流動。
參見圖3，開始時調節控制閥6保持氣液完全分離，分離器內的壓力一直比較恆定，第260秒後關閉控制閥6，分離器內的壓力也周期性波動，幅度高達1.4bar(實驗裝置上升管高度僅15.8m)。此時上遊和下遊生產設施運行狀態都很難穩定，對安全生產非常不利。
以上實驗結果比較看出，本發明可以很好地消除嚴重段塞流現象。
權利要求
1.一種分離器，包括殼體(2)，殼體(2)上連接有來流管(1)和出氣管(4)，其特徵在於，所說的殼體(2)上設置液位傳感器(5)和壓力傳感器(7)，上升管(3)插入殼體(2)並伸到殼體(2)底部，所說的出氣管(4)上靠近殼體(2)出口處設置控制閥(6)，出氣管(4)與上升管(3)在殼體(2)外連通。
2.一種消除嚴重段塞流的自氣舉方法，其特徵在於，在混輸管路(8)和上升管(3)的結合部安裝分離器，使混輸管路(8)與分離器的來流管(1)連通，混輸管路(8)內的氣液流體經來流管(1)進入分離器的殼體(2)，用液位傳感器(5)和壓力傳感器(7)傳出的液位信號和壓力信號來調節控制閥(6)的開度，使液位和壓力穩定，氣液在分離器內分離後，使液體進入伸入分離器下部的上升管(3)，使氣體經控制閥(6)通過出氣管(4)進入上升管(3)，氣液在上升管(3)內混合後流出進入岸上平臺裝置。
3.根據權利要求2所述的一種消除嚴重段塞流的自氣舉方法，其特徵在於，所說的分離器採用切向離心分離，其容積為上升管(3)容積的2～4倍，長徑比為2。
4.根據權利要求2所述的一種消除嚴重段塞流的自氣舉方法，其特徵在於，出氣管(4)與上升管(3)的連通處到分離器底部的距離為分離器高度的3倍。
全文摘要
一種分離器及利用其消除嚴重段塞流的自氣舉方法，分離器包括殼體，殼體上連接有來流管和出氣管，殼體上設置液位傳感器和壓力傳感器，殼體插有上升管並伸到殼體底部，出氣管上靠近殼體出口處設置控制閥，出氣管與上升管在殼體外連通。將本發明的分離器安裝在氣液混輸管路和上升管的結合部，通過控制液位信號和壓力信號來調節控制閥的開度，使液位和壓力穩定，氣液在分離器內分離後，液體進入上升管，氣體經控制閥通過出氣管進入上升管，氣液在上升管內混合後流出進入岸上平臺裝置。本發明結構簡單，利用其能夠很方便地對氣液的流動進行準確控制，達到消除嚴重段塞流的目的。
文檔編號E21B43/34GK1632370SQ20041007349
公開日2005年6月29日 申請日期2004年12月27日 優先權日2004年12月27日
發明者郭烈錦, 王鑫, 張西民 申請人:西安交通大學