單泵泵送多相氣液混合物的方法

2023-08-07 21:00:36 1

專利名稱：單泵泵送多相氣液混合物的方法
技術領域：
本發明涉及用單泵作為壓送機向多相液氣混合物提供壓力能量的方法，特別適用於從油井中取出的多相流體。該系統也能處理含有少量固體顆粒的流體，這取決於泵所允許的固體通過量，本發明最適用於在無人看管和很少維修的條件下要求高度可靠性的情況。這些情況可以涉及海下應用，無人海上平臺，以及陸地上環境惡劣的場合，或者從後勤觀點看供應困難的地區。
近年可行的泵送多相氣液混合物的方法和系統歸納如下述兩類A)基於各相分離的方法和系統，用一部機器(一個泵)僅操作液相物，而另一部機械(一壓縮機)僅用於氣相物;
B)基於使用多相泵的方法和系統，能直接處理多相混合物。
(A)類系統需要使用兩種類型的機器，其中之一(壓縮機)的特徵在於它有相當的機械精密性，但可靠性差。
(B)類機器目前尚處於實驗階段。還需要進行大量的工作和實驗才能達到有效和可靠的工業水準。
本發明的目的是提供一種利用一個普通泵就能克服前面提到的現有技術缺陷的泵送多相氣液混合物方法。
本發明泵送多相氣液混合物的方法的特點是使用一個泵作為壓送機，並至少使用兩個泵送容器，此兩容器交替地實行吸入功能及壓縮和/或運送功能。
由於泵必然只用於液相物，因此可以從普通泵中選取，特別可以選用一個離心泵。
在僅使用兩個容器時，它們總是交替地實行吸入及壓縮/運送功能。
在使用兩個以上容器時，還可實行一輔助功能。
本方法披露出兩種操作法。
第一種操作方法僅用兩個泵送容器，交替行使吸入功能和壓縮/運送功能，如使用多於兩個容器，這些容器交替行使吸入功能、壓縮/運送功能和輔助功能。
上述第一種操作方法包括下述步驟(a)將多相混合物從一加壓吸入管道在所述吸入管道的壓力下輸入到一個充滿液體的第一容器中，在所述第一容器中將多相混合物分離成一氣相和一液相;
(b)在氣液分離的同時將所述第一容器內存在的液體和在第一容器內分離出的液體送到一個泵，藉助於該泵將液體泵入一其內充滿著在吸入管道壓力下之氣體的第二容器，使得在所述第二容器內含有的氣體被最初存在於所述第一容器內的所述液體壓縮，直到它到達等於運送管道之壓力的壓力，和(c)通過將更多的液體從所述第一容器經所述泵引入所述第二容器而使得被壓縮氣體和壓縮液體離開第二容器並進入運送管道，離開所述第二容器的液體數量與在第一容器內進入系統的液體數量相同。
在本方法中，在使用兩個以上容器的情況下，每個容器可以依次起吸入、輔助、壓縮/運送作用;或起吸入、壓縮/運送、輔助作用。
第二種操作方法僅適用於兩個以上的容器，這些容器交替實行吸入功用、壓縮/輔助功用和運送功用。
上述第二種操作方法包括下述步驟(a)將多相混合物從一加壓吸入管道在所述吸入管道壓力下輸入一充滿液體的第一容器中，在所述第一容器中將多相混合物分離成一氣相和一液相;
(b)在氣液分離的同時將所述第一容器內存在的液體和在第一容器內分離出的液體送至一個泵，藉助於該泵將液體泵入一其內充滿著在運送管道壓力下之氣體的第二容器;
(c)使得所述第二容器內在運送管道壓力下的一部分所述氣體流入在吸入管道壓力下的一第三容器，直到在所述第三容器內達到運送管道壓力，同時通過將液體從所述第一容器泵入所述第二容器而在所述第二容器內維持運送管道壓力，和
(d)通過將更多的液體從所述第一容器通過所述泵引入所述第二容器而使得被壓縮的氣體和壓縮液體離開第二容器並進入所述運送容器，離開所述第二容器的液體數量與在第一容器進入系統的液體數量相同。
在這種操作方法中，每個容器依次起吸入，壓縮/輔助，運送的功能。
在使用離心泵的情況下，為使泵的操作狀態儘可能穩定，使用(壓力或流速控制)調節閥是必要的。
參見

圖1、2、3能更好地了解本發明，其中圖1示出根據本發明的一個實施例，圖2示出了根據本發明的另一個實施例，和圖3示出了根據本發明的又一個實施例。
泵送容器(1、2、3)的狀態是由開關閥(4、5、6、7、8、9)的狀態決定的，而開關閥受一個專用電子邏輯控制系統操縱。
參看圖1，其中容器(1)是在其吸入階段，容器(2)處於其輔助階段，而容器(3)處於其壓縮/運送階段，在這種情況下，多相流體(10)通過閥(11)進入充滿液體的容器(1)，(而其他閥12、13、14、15、16關閉)，該容器起氣/液分離器的作用，而該「液體活塞」通過閥(4)進入離心泵(17)，然後通過流速調節或壓力調節閥(18)和閥(9)被送至容器(3)，(最初充滿著在吸入壓力下的氣體)。進入容器(3)的「液體活塞」壓縮容器中的氣體，使其達到運送管道的壓力。此時，將閥(16)打開，先將氣體然後將一定量的液體送入運送管道(19)，該液體量與進入本系統的液體量相同，當容器(1)內的液面達到適當的最低值時，控制邏輯線路轉換開關閥的狀態。容器(1)轉入輔助狀態(閥4關閉)，容器(3)轉入吸入狀態(閥8打開，閥9半閉)，容器(2)轉入壓縮/運送狀態(閥7打開)。這種程序多次重複，以使連續的液流流經泵(17)，該泵藉助於調節閥(18)在幾乎穩定的狀態下操作。在「液體活塞」和多相流體之間不需間隔或分離體。
此系統也可以根據不同操作程序工作，該程序可以成為吸入/壓縮-運送/輔助程序(對於每個容器來說)，以代替吸入/輔助/壓縮-運送程序。
圖1所示系統的另一種結構描述於圖2。
現參考容器(1)處於其吸入階段，容器(2)處於運送階段，容器(3)處於壓縮/輔助階段的情況。
多相流體(10)進入充滿液體的容器(1)(通過閥11，其他閥12、13、14、15和16關閉)，該容器起到氣/液分離器的作用而「液體活塞」通過閥(4)進入離心泵(17)，調節閥(20)，(21)和(22)使泵的運送壓力保持恆定，從而保證泵的正確操作。
壓縮步驟是這樣實現的將運送容器(2)的一部分氣體通過調節閥(21)運送到處於壓縮階段的容器(3)，直到在該容器內達到運送壓力。
「液體活塞」通過閥(7)被泵送入容器(2)，在該階段中該「液體活塞」將一部分壓縮氣體通過閥(21)送至容器(3)，先將其餘部分壓縮氣然後將數量等於進入本系統液體量相同的液體通過閥(14)送入運送管道(19)。
當容器(1)內的液面達到一個適當的最低值時，控制邏輯線路轉換開關閥狀態。容器(1)轉入壓縮/輔助狀態(閥4和11關閉);容器(2)轉入吸入狀態(閥13和6打開，閥14和7關閉);容器(3)轉入其運送狀態。
另一種可選擇的結構由圖3中的簡圖表示。
在該圖中，增加了一個氣液分離器(23)。
這樣就能只將氣體送入泵送容器的上入口，而將液體直接送入離心泵(17)的吸入口。
就其餘部分來說，圖3所示結構的操作與圖1所示近似。
圖3所示的結構將泵送容器(1、2和3)的相(氣/液)的分離功能轉給了分離器(23)。
另一種適用於圖1和圖3的可能作法是使用三個調節閥(每個泵送容器有一個閥)與開關閥(5、7、9)串聯設置，以代替單個調節閥。
可以看出，泵送容器可以取各種形式(水平的、垂直的容器等)，這要根據採用的本方法方案(同一容器所實行的功能)，以及所處理的流體的特性來選定，例如參見圖3中的示意圖，由於泵送容器並非同時用作相的分離器故可採用垂直容器的形式。
泵送容器的數量可以增加，也可以減少(減少至二個)，在減少的情況下，需允許較高的功能不均勻性。
權利要求
1.將一多相氣液混合物以一預定壓力泵送通過一系統的方法，包括以下步驟(a)將多相混合物從一加壓吸入管道在所述吸入管道壓力下輸入一充滿液體的氣液相分離器中，在所述第一氣液相分離器中將多相混合物分離成一氣相和一液相；(b)使氣相進入一空的第一容器直至壓力到達吸入管道壓力；(c)在氣液分離的同時，將存在於所述氣液相分離器中的液體和在氣液相分離器內分離的液體送至一泵，藉助於該泵液體被泵入一充滿吸入管道壓力下之氣體的第二容器，使得容納於所述第二容器內的氣體由最初存在於所述第一容器內的所述液體壓縮，直到到達一等於運送管道之壓力的壓力；(d)通過將更多的液體從所述氣液相分離器通過所述泵引入所述第二容器，使得被壓縮的氣體和壓縮液體離開第二容器並進入所述運送容器，離開所述第二容器的液體數量與在氣液相分離器內進入系統的液體數量相同。
全文摘要
使用一個泵作為壓送機以泵送多相氣液混合物的方法，其中至少使用兩個泵送容器，交替地起吸入和壓縮/運送的功能。
文檔編號F17D1/00GK1083182SQ9310104
公開日1994年3月2日 申請日期1993年2月16日 優先權日1988年10月28日
發明者格瓦尼·奧蘭德 申請人:斯南普羅吉蒂聯合股票公司, 阿吉普聯合股票公司