CN101310091B - 控制节涌的装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于抑制多相流体流内的剧烈节涌流的装置，所述多相流体流流动通过海底管线并进入到提升管内，其中：所述装置直接定位在提升管的上游并包括至少一个单元，所述至少一个单元包括(i)具有下端和上端的向上倾斜的管部，和(ii)具有第一端部和第二端部的大致水平的管部，或者具有上端和下端的向下倾斜的管部，其中：向上倾斜的管部的下端直接或间接地与管线连接，向上倾斜的管部的上端直接或间接地与水平管部的第一端部或与向下倾斜的管部的上端连接，并且水平管部的第二端部或向下倾斜的管部的下端直接或间接地与提升管连接，而且，向上倾斜的管部的倾斜角相对于水平面在5-90度的范围内，并且向上倾斜的管部的长度在1-30英尺的范围内。
Description
本发明涉及一种用于控制提升管内的剧烈节涌发生的方法和装置，所述提升管用于从海底管线向水面生产设施输送包括气相和液相的多相流体流。
多相管线在石油和天然气生产工业中用于从海上生产井向附近的水面生产设施运输包括液相(一般包括石油和/或天然气冷凝物及产生的水)和气相的多相流体流。
一般地，位于海床上的管线可连接于上升的水下流送管路，公知为“提升管”，其将产出的流体一直输送到水面生产设施，优选输送到气液分离器以分离气相和液相。
在某些管线/提升管的构造中可发生“节涌”流。该条件是指这样的情况：从提升管的顶部分离出来的气相和液相的流速不稳定且在大部分(或全部)气体和大部分(或全部)液体之间振荡。该情况可导致三个严重的问题，一般是：
1)由于到达液体的很大“节涌”产生的进口气/液分离容器的溢流，到达液体的体积大于该容器内可用的液体容量。这可能导致紧急停工。
2)在上层设备内的不稳定的操作条件。这可导致不能满足产品规格；一般是不能满足对污染产生的排水的石油量的调节，而且不能满足规定的输出石油中的水含量，这都归因于难以实现稳定的石油/水界面。另外，这可导致控制水面生产设施的气体压缩机的问题，这是因为供给气体从气/液分离器向上述生产设施的不稳定的流动，这可造成天然气的一些突然燃烧。
3)高压负载可被施加在提升管上(提升管连接于管线和生产设施)，这是因为液体节涌以其趋向于加速离开管线的高速度到达所述设施。
当达到三个条件时发生剧烈节涌的标准范例，所述条件是：
(i)向下倾斜的管线；
(ii)通向层状流体流的多相流的低速度，和
(iii)水下管线连接于提升管。
因此，管线的倾斜度和多相流体流的速度产生这样的条件：在所述条件下，流动管路中的物流采用层式流型，气体在液体之上流动。这个使气体进入到倾斜管线的上部之中的分离是建立剧烈节涌现象的决定因素。
剧烈节涌的特征在于循环的四阶段过程，如下所述：
阶段I：多相流不具有足够的能量以将液体运输到提升管，并且液体因此积聚在提升管的底部。经过一段时间后，形成了液体的节涌，从而阻塞气体的通过。在阻塞的液体节涌的上游的气压增大，迫使形成的液体节涌进入到提升管内，使得液体压头上升通过提升管。液柱产生静水压力，所述静水压力随液柱变长而增大，这个静水压力大致等于液体节涌的管线上游内增大的气压。液体节涌的长度在极端情况下可达1至多个提升管的长度。
阶段II：液体节涌的上液面到达提升管的顶部，而且液体开始流动到分离器之内。在这一点上，静水压力处于最大值。
阶段III：在液体节涌后面增大的气压变得足以克服液体的静水压头，而且气窝或气泡被迫使进入到提升管的下端并开始沿提升管上移。在这个阶段，作用在渐小压头上的是大致固定的气压。气压超过静水压力的超出量促使节涌以高速射出提升管。然后已经在液体节涌后面累积起来的气体排放到分离器成为突然的气体巨涌(气体爆发)。
阶段IV：一旦气体巨涌已经排放到分离器之内，多相流就具有足够的能量沿提升管向上运送液体(如阶段I)。液体下落到提升管壁并开始积聚在提升管的底部，从而进入新的循环。
跟随有气体巨涌的液体的节涌会威胁淹没生产设施。气体爆发通常被检测为分离器内的高压，并且压力检测装置操作使得阀装置关闭，从而切断提升管和生产设施而且也关闭对设施的操作。这意味生产被停止，同时处理剧烈节涌的影响，而且在至少几个小时内可能无法恢复生产，从而造成可能由恢复的生产的可能性加重的经济损失，所述恢复的生产必须从最开始处于低水平并然后逐渐增大到正常速率。
已经采用多种手段来减小或消除剧烈节涌的影响。参考《石油与天然气》(“Oil and Gas”)杂志1979年11月12日刊，第230-238页，使用一种节流阀来控制剧烈节涌。因此，通过在提升管的顶部引入由节流阀产生的对流动的局部压降(压头损失)可以获得流动的稳定性。由节流阀在表面施加的背压与经过它的流速成比例。这样，节涌被中断而且可以使流动稳定。
考虑到实现管路内的压力降低并保持液体在提升管之内流动，已经利用气升装置来减小提升管内的液柱的静水压力。这通过在提升管的底部注射气体来实现。然而，由于剧烈节涌的现象不能被轻易地控制，通常需要注射大量的气体，这要求相当大的压缩装置。此外，大量气体的注射基本上改变了气体和石油的比例，这使得在水面生产设施上的相分离操作复杂化。
GB2280460涉及一种用于插入到例如提升管这样的管道内的设备。所述设备包括管形构件，所述管形构件具有的外部宽度小于管道的内部宽度，并具有安装装置以将管形构件安装在管道之内。所述设备的优点在于，通过减小管道的流动量，特别是与气升装置结合使用时，可以减少并大体上减轻节涌问题。
US6041803涉及一种在包括提升管的流动管路内用于消除物流的剧烈节涌的装置，所述装置包括具有渐缩喷嘴部分的本体，所述渐缩喷嘴部分定位在流动管路内，在所述流动管路内，物流将要进入提升管。所述本体还包括分流扩散器部分，渐缩喷嘴部分和分流扩散器部分以一定的几何结构限定本体的内部通道，使其引入促进多相流中的相重组的压降，从而将层状流型转变为非层状流型以便多相流沿提升管向上流动。
US6716268涉及一种控制提升管内的剧烈节涌的发生的方法，所述提升管从管线向分离容器输送多相流体系统，所述分离容器用于流体系统的气相和液相的分离。分离容器装置设置有气体出口，气体出口包括阀装置以至少在提升管的下端的附近调节气体沿管线朝提升管的流动速度。所述方法包括在邻接于所述提升管的位置观察管线内的压力，并且改变阀装置打开的程度以使管线内的气体速度改变到相反于或阻止提升管内的剧烈节涌的数值。
然而，仍然需要进一步的装置和方法以控制剧烈节涌流通的发生。
本发明提出一种装置，使用所述装置通过减小液体节涌的长度并增大离散的液体节涌的频率来抑制连接于提升管的多相管线内的剧烈节涌流，使得在离散的液体节涌后面的气相压力高到足以沿提升管向上运送节涌。
因此，根据本发明，提供一种用于抑制多相流体流内的剧烈节涌流的装置，所述多相流体流流动通过海底管线并进入到提升管内，其中：所述装置直接定位在提升管的上游并包括至少一个单元，所述至少一个单元包括(i)具有下端和上端的向上倾斜的管部，和(ii)具有第一端部和第二端部的大致水平的管部，或者具有上端和下端的向下倾斜的管部，其中：
向上倾斜的管部的下端直接或间接地与管线连接，向上倾斜的管部的上端直接或间接地与水平管部的第一端部或与向下倾斜的管部的上端连接，并且水平管部的第二端部或向下倾斜的管部的下端直接或间接地与提升管连接，而且，向上倾斜的管部的倾斜角相对于水平面在5-90°的范围内，并且向上倾斜的管部的长度在1-30英尺的范围内。
因此，所述单元在向下倾斜的管部或水平管部的上游包括向上倾斜的管部。
大致水平的管部的长度或向下倾斜的管部(“下坡”部)的长度应当足够短以避免流态从活塞流(或间歇流)回到层状流。优选地，大致水平的管部的长度或向下倾斜的管部的长度小于30英尺，优选小于20英尺。
当管线例如通过支撑在支柱上而从海床升起时，所述装置的所述单元可另外在向上倾斜的管部的上游包括向下倾斜的管部。因此，这个可选择的向下倾斜的管部的上端连接于升起的管线，并且所述可选择的向下倾斜的管部的下端直接或间接地连接于向上倾斜的管部的下端。
当所述装置的所述单元包括向下倾斜的管部时(在向上倾斜的管部的上游和/或下游)，向下倾斜的管部的倾斜角相对于水平面适合在5-90°的范围内。一般地，向下倾斜的管部具有的长度在1-30英尺的范围内。向下倾斜的管部的倾斜角可与向上倾斜的管部(“上坡”部)的倾斜角相同或不同。在所述装置的所述单元在向上倾斜的管部的上游和下游包括向下倾斜的管部时，向下倾斜的管部的倾斜角可以相同或不同。
所述装置的所述单元可以由直管部形成。优选地，所述单元的直管部之间的连接部、所述单元和管线之间的连接部以及所述单元和提升管之间的连接部具有至少3倍管径的弯曲半径，优选具有至少5倍管径的弯曲半径以避免损坏管道并允许对管线、装置和提升管的清管作业。在所述装置的所述单元包括向下倾斜的管部时，优选所述单元设置有连接直管部，所述连接直管部连接向上和向下倾斜的直管部。优选地，连接直管部大体上是基本水平的。一般地，连接管部的长度在1-20英尺的范围内，优选1-10英尺。因此，所述单元可包括上坡-水平、上坡-水平-下坡或下坡-水平-上坡-水平的布置。
当所述单元由直管部形成时，向上倾斜的管部、连接管部和向下倾斜的管部可以基本上在同一垂直平面内。可替代地，连接管部的纵轴可以相对于向上和向下倾斜的管部的纵轴成一定角度。特别地，连接管部的纵轴可以大致垂直于向上和向下倾斜的管部的纵轴，使得在沿多相流体流的流动方向中有突变。
可替代地，所述单元可包括弯曲管部。因此，所述单元可以是倒U形的，或者当管线在支柱上升起时是U形的或S形的。在管部是弯曲的时候，通过作弯曲管部的最陡部分的切线来确定向上和向下倾斜的管部的倾斜角。
所述装置的管部优选被预成形。管部可以在地面上连接在一起，并且装配好的装置随后被放下到海床上的位置中，或者预成形的管道可在海床上连接在一起。适宜地，可通过焊接连接所述装置的管部。所述装置也可通过焊接连接到管线和提升管。如有必要，可通过海底支撑结构，例如，框架或脚手架来支撑所述装置的管系。
在提升管的上游对所述装置的正确定位和对所述单元的正确的尺寸设计(例如，向上倾斜的管部的长度和/或向上倾斜的管部的倾斜角)抑制多相流体流内的剧烈节涌流。不希望被任何理论所束缚，可以确信，本发明的装置通过建立短液体节涌来抑制剧烈节涌流的现象，所述短液体节涌能够在气相压力的影响下沿提升器向上流动，所述气相压力积累在每个离散的短液体节涌的后面。因此，流态从剧烈节涌流变为活塞流或间歇流。较小的节涌在多相提升管内是可以接受的，并且不对水面生产设施造成操作上的问题。本发明的装置消除了压力和流速的显著波动，从而使流动正常并使水面生产设施的运转稳定。
在本发明的进一步的实施例中，提供一种抑制多相流体流内的剧烈节涌流的方法，所述多相流体流流动通过管线并进入到提升管内，其中，所述多相流体流包括气相和液相，所述方法包括：
a)提供一种直接位于提升管的上游的装置，所述装置包括至少一个单元，所述至少一个单元包括(i)具有下端和上端的向上倾斜的管部，和(ii)具有第一端部和第二端部的大致水平的管部，或者具有上端和下端的向下倾斜的管部，其中：向上倾斜的管部的下端直接或间接地与管线连接，向上倾斜的管部的上端直接或间接地与水平管部的第一端部或与向下倾斜的管部的上端连接，并且水平管部的第二端部或向下倾斜的管部的下端直接或间接地与提升管连接，而且，向上倾斜的管部的倾斜角相对于水平面在5-90°的范围内，并且向上倾斜的管部的长度在1-30英尺的范围内；
b)使多相流体流从管线流动通过所述装置并进入到提升管内，所述装置引起流态从剧烈节涌流转变向离散的活塞流，其中：由所述装置产生被气相的隔离层分离的液相的离散节涌，并且液相的每个离散节涌的体积足够小，使得在液相的每个离散节涌后面的气相的隔离层的压力足以沿提升管向上运送液相的离散节涌。
在本发明的一个优选的方面中，提供一种抑制多相流体流内的剧烈节涌流的方法，所述多相流体流流动通过管线并进入到提升管内，其中，所述多相流体流包括气相和液相，所述方法包括：
a)提供一种直接位于提升管的上游的装置，所述装置包括至少一个单元，所述至少一个单元包括(i)具有下端和上端的向上倾斜的管部，和(ii)具有第一端部和第二端部的大致水平的管部，或者具有上端和下端的向下倾斜的管部，其中：向上倾斜的管部的下端直接或间接地与管线连接，向上倾斜的管部的上端直接或间接地与水平管部的第一端部或与向下倾斜的管部的上端连接，并且水平管部的第二端部或向下倾斜的管部的下端直接或间接地与提升管连接，而且，向上倾斜的管部的倾斜角相对于水平面在5-90°的范围内，并且向上倾斜的管部的长度在1-30英尺的范围内；
b)使多相流体流从管线流动通过所述装置，使得液体积聚在向上倾斜的管部的底部，从而形成阻塞向上倾斜的管部的液体节涌；
c)允许气相的压力在液体节涌的后面增大到足够的程度，使得液体节涌被驱使通过所述装置的大致水平的管部或向下倾斜的管部，并向上通过提升管到达水面生产设施。
本发明的优点包括：
1)水面生产设施可具有较小的气液分离容器，因为不太可能有很长的节涌淹没分离容器的危险；
2)可以使油井在停工之间保持较长周期的生产；
3)由于较低的提升管背压和背压变化的减小，所述装置可允许产量的增大；
4)水面生产设施内的气液分离器不会经受这种伴随剧烈节涌发生的剧烈的压力波动；和
5)对水面生产设施的设备的机械磨损的减少，以及对提升管和提升管“停滞”的应力连接部的应变的减小。
管线是水下管线，用于把多相流体流从海底碳氢化合物生产井运送到提升管。多相流体流包括液相和气相。适宜地，多相流体流的液相包括石油和/或天然气冷凝物和产生的水。适宜地，多相流体流的气相包括天然气。一般地，管线内的多相流体流的流态是层状流。管线可以是向下倾斜的。然而，这不是本发明的必要特征。
适宜地，管线具有6-30英寸的内径，优选12-28英寸，更优选14-20英寸。管线可以是裸钢管、绝缘管或套管。优选地，所述装置由具有与管线相同结构的管部形成。
当提升管连接于“固定”平台时，提升管一般是垂直提升管。大体上，这样的垂直提升管由钢形成并具有可达500米的长度，例如，30-400米。垂直提升管一般具有12-24英寸的内径，优选16-20英寸。当提升管连接于浮动采油船(FPV)时，提升管一般由呈“S”形或垂曲线形的软管形成。一般地，这样的软管提升管具有可达4000米的长度，例如1000-2500米。软管提升管一般具有4-12英寸的内径，优选6-10英寸，例如8英寸。
适宜地，所述装置的向上倾斜的管部具有至少3倍提升管直径的长度，优选至少6倍提升管直径，使得由装置产生的液体节涌形成横穿提升管的稳定密封。大体上，向上倾斜的管部具有至少2英尺的长度，优选至少3英尺，例如至少5英尺。优选地，向上倾斜的管部具有5-30英尺的长度，优选5-20英尺。
优选地，所述单元向上倾斜的管部的倾斜角和向下倾斜的管部的倾斜角在5-85°的范围内，更优选10-75°，例如相对于水平面在25-50°的范围内。当向上倾斜的管部的上端连接向下倾斜的管部时，向下倾斜的管部的倾斜角可比向上倾斜的管部的倾斜角更陡。例如，向下倾斜的管部可以在相对于水平面的75-90°的角度之间，而向上倾斜的管部可以在相对于水平面的25-50°的角度之间。较陡的向下倾斜的管部将有助于阻止活塞(或间歇)流回到层状流。
大体上，输出到提升管的较短的液体节涌的长度大约等于装置的向上倾斜的管部的长度。适宜地，所述节涌比缺少所述装置时形成的节涌的长度短至少5倍，优选至少10倍。优选地，所述装置被构造成使得较短节涌的容量可被水面生产设施的气液分离器更容易地处理。适宜地，节涌的频率比缺少所述装置时的节涌的频率高至少30倍，例如，至少50倍。例如，节涌的频率可从每天一次增大到每半小时一次或者从每15分钟一次增大到每30秒一次。
优选地，所述装置包括多个串联布置的单元，使管线连接串联单元中的第一个单元，并且提升管连接串联单元中的最后一个单元。优选地，串联地布置2-10个，例如3-7个单元。
所述串联的单元可以通过连接直管部连接在一起。优选地，连接直管部是大致水平的。然而，也可以想到，连接管部可以具有弯曲的结构。例如，所述装置可以包括多个通过连接直管部或连接弯管部连在一起的倒U形弯管。当管线在支柱上升起时，所述装置可包括多个通过连接直管部或连接弯管部连在一起的U形弯管。当所述装置包括多个通过连接管部连在一起的单元时，所述单元可呈手风琴状的方式连在一起，从而允许所述装置在管线和提升管之间占用较短的距离。
可替代地，所述装置可包括多个单元，其中每个单元包括连接于大致水平管部的向上倾斜的管部。例如，所述装置可具有“上坡-水平-上坡-水平”或者“上坡-水平-上坡-水平-上坡-水平”的布置。
适宜地，所述装置的管系的内径大致与提升管的内径相同。然而，也可想到，所述装置的管系的内径可大于或小于提升管的内径。当所述装置的管系的内径大于提升管的内径时，多相流体流通过所述装置的速度将小于其通过提升管的速度。这意味着在缺少所述装置时，在本来预期剧烈的节涌流出现在提升管内之前，液体节涌将累积在装置的垂直倾斜部内。当所述装置的管系的内径小于提升管的内径时，多相流体流通过所述装置的速度将大于其通过提升管的速度。这意味着在液体节涌开始累积在装置的向上倾斜部之前，剧烈节涌流可能出现在提升管内。因此，管系的内径应当被正确地设计尺寸，使得在装置内开始产生液体节涌之前避免在提升管内开始剧烈的节涌流。
有利地，本发明的装置可结合气升装置一起使用。可以想到，可以在所述装置的上游或下游注入气体以辅助沿提升管向上运送短液体节涌。
所述装置也可具有将涡流或湍流引入到流中的几何结构，从而有助于将流分解成能沿提升管向上运送的短液体节涌。例如，所述几何结构可允许气泡分散在液体节涌中，从而有助于使液体节涌提升通过提升管。
适宜地，所述装置的向上倾斜的管部和/或任何向下倾斜的管部的内壁可设置有凹槽或鳍状构型以在流中产生涡流。适宜地，凹槽或鳍状构型呈螺旋的形式，例如，沿着向上倾斜的管部和/或任何向下倾斜的管部的纵轴布置的单个螺旋或多个螺旋。可替代地，向上倾斜的管部和/或任何向下倾斜的管部可以由绞合管形成。例如，管道可具有椭圆形横截面并围绕其纵轴扭曲，从而在流中产生涡流。
虽然在上文就相关的提升管对本发明进行了描述，但是本发明也可适用于陡倾管线，所述装置被定位在所述陡倾管线的上游。
本发明的装置具有简单的结构，制造成本低廉，并易于安装在管线内，特别地，易于安装在提升管的附近。本发明也具有提供一种相对简单、便宜且可靠的改进方案以减轻提升管内的剧烈节涌的优点。
而本发明的进一步的优点在于，当装置处于适当的位置时，清管器能穿过管线和提升管。因此，所述装置被构造成(特别地，管系的直径以及弯曲半径)允许清管器容易从管线移动通过所述装置进入到提升管内，反之亦然。
本发明的装置的进一步的优点是，当生产被关闭且流动停止时，液相将预期积聚在装置的下部之内，并且气相积聚在装置的上部之内。因此，装置的上部内的气体分解多相流的液相。这就允许生产的平稳重启动。
现在将参考附图描述本发明。
图1示出根据本发明的装置1，其被定位在下降管线2和水下提升管3之间。作为示例，水下提升管3连接于分离容器4。装置1包括向上倾斜的管部5、向下倾斜的管部6和连接管部7。在向上倾斜的管部5内示出液体节涌8。
图2示出一个阶段：在液体节涌8后面的气压累积已驱使液体节涌8通过连接管部7和向下倾斜的管部6并进入到提升管3之内。
图3-10示出根据本发明的优选装置的结构。
Claims (23)
1.一种用于抑制多相流体流内的剧烈节涌流的装置，所述多相流体流流动通过海底管线并进入到提升管内，其中：所述装置直接定位在提升管的上游并包括至少一个单元，所述至少一个单元包括(i)具有下端和上端的向上倾斜的管部，和(ii)具有第一端部和第二端部的大致水平的管部，或者具有上端和下端的向下倾斜的管部，其中：
向上倾斜的管部的下端直接或间接地与管线连接，向上倾斜的管部的上端直接或间接地与水平管部的第一端部或与向下倾斜的管部的上端连接，并且水平管部的第二端部或向下倾斜的管部的下端直接或间接地与提升管连接，而且，向上倾斜的管部的倾斜角相对于水平面在5-90°的范围内，并且向上倾斜的管部的长度在1-30英尺的范围内。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述单元的大致水平的管部的长度或向下倾斜的管部的长度小于30英尺。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于：向上倾斜的管部的上端直接或间接地连接于向下倾斜的管部的上端，所述向下倾斜的管部具有相对于水平面在5-90°范围内的倾斜角。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述单元的向上倾斜的管部和/或任何向下倾斜的管部的内壁设置有螺旋形的凹槽或鳍状构型。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述单元的向上倾斜的管部和/或任何向下倾斜的管部由围绕纵轴扭曲的管道形成。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置的所述单元由直管部形成，并且直管部之间的连接部、所述装置和管线之间的连接部以及所述装置和提升管之间的连接部具有至少3倍直管部管径的弯曲半径。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述装置另外包括连接直管部，所述连接直管部具有连接向上和向下倾斜的直管部的1-20英尺之间的长度。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述连接直管部的纵轴大致垂直于所述单元的向上和向下倾斜的直管部的纵轴。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于：所述装置的所述单元由弯曲的管部形成。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述装置的所述单元是倒U形的或S形的。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：通过焊接连接所述单元的管部，并且通过焊接将所述装置连接到管线和提升管。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置连接于具有6-30英寸的内径的管线，并且所述装置由具有与所述管线相同结构的管道形成。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置连接于垂直提升管，所述垂直提升管具有长达500米的长度和12-24英寸的内径。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置连接于由软管形成的提升管，所述软管具有“S”形或垂曲线形、长达4000米的长度和4-12英寸的内径。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置包括多个串联布置的单元，使所述管线连接串联单元中的第一个单元，并且所述提升管连接串联单元中的最后一个单元。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于：所述装置包括2-10个串联布置的单元。
17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述单元的大致水平的管部的长度或向下倾斜的管部的长度小于20英尺。
18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置的所述单元由直管部形成，并且直管部之间的连接部、所述装置和管线之间的连接部以及所述装置和提升管之间的连接部具有至少5倍直管部管径的弯曲半径。
19.一种抑制多相流体流内的剧烈节涌流的方法，所述多相流体流流动通过管线并进入到提升管内，其中，所述多相流体流包括气相和液相，所述方法包括：
a)提供一种直接位于提升管的上游的装置，所述装置包括至少一个单元，所述至少一个单元包括(i)具有下端和上端的向上倾斜的管部，和(ii)具有第一端部和第二端部的大致水平的管部，或者具有上端和下端的向下倾斜的管部，其中：向上倾斜的管部的下端直接或间接地与管线连接，向上倾斜的管部的上端直接或间接地与水平管部的第一端部或与向下倾斜的管部的上端连接，并且水平管部的第二端部或向下倾斜的管部的下端直接或间接地与提升管连接，而且，向上倾斜的管部的倾斜角相对于水平面在5-90°的范围内，并且向上倾斜的管部的长度在1-30英尺的范围内；
b)使多相流体流从所述管线流动通过所述装置并进入到所述提升管内，所述装置引起流态从剧烈节涌流转变向离散的活塞流，其中：由所述装置产生被气相的隔离层分离的液相的离散节涌，并且液相的每个离散节涌的体积足够小，使得在液相的每个离散节涌后面的气相的隔离层的压力足以沿提升管向上运送液相的离散节涌。
20.一种抑制多相流体流内的剧烈节涌流的方法，所述多相流体流流动通过管线并进入到提升管内，其中，所述多相流体流包括气相和液相，所述方法包括：
a)提供一种直接位于提升管的上游的装置，所述装置包括至少一个单元，所述至少一个单元包括(i)具有下端和上端的向上倾斜的管部，和(ii)具有第一端部和第二端部的大致水平的管部，或者具有上端和下端的向下倾斜的管部，其中：向上倾斜的管部的下端直接或间接地与管线连接，向上倾斜的管部的上端直接或间接地与水平管部的第一端部或与向下倾斜的管部的上端连接，并且水平管部的第二端部或向下倾斜的管部的下端直接或间接地与提升管连接，而且，向上倾斜的管部的倾斜角相对于水平面在5-90°的范围内，并且向上倾斜的管部的长度在1-30英尺的范围内；
b)使多相流体流从管线流动通过所述装置，使得液体积聚在向上倾斜的管部的底部，从而形成阻塞向上倾斜的管部的液体节涌；
c)允许气相的压力在液体节涌的后面增大到足够的程度，使得液体节涌被驱使通过所述装置的大致水平的管部或向下倾斜的管部，并向上通过提升管到达水面生产设施。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于：(a)所述多相流体流的液相包括石油和/或天然气冷凝物和产生的水，和(b)所述多相流体流的气相包括天然气。
22.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于：所述管线内的所述多相流体流的流态是层状流。
23.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于：气体被注入到所述装置的上游的管线内或注入到所述装置的下游的提升管内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110518 Termination date: 20200912 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |