CN1026026C - 单泵泵送多相气液混合物的方法 - Google Patents

Abstract

使用一个泵作为压送机以泵送多相气液混合物的方法，其中至少使用两个泵送容器，交替地起吸入和压缩/运送的功能。

Description

本发明涉及用单泵作为压送机向多相液气混合物提供压力能量的方法，特别适用于从油井中取出的多相流体。该系统也能处理含有少量固体颗粒的流体，这取决于泵所允许的固体通过量，本发明最适用于在无人看管和很少维修的条件下要求高度可靠性的情况。这些情况可以涉及海下应用，无人海上平台，以及陆地上环境恶劣的场合，或者从后勤观点看供应困难的地区。

近年可行的泵送多相气液混合物的方法和系统归纳如下述两类：

A）基于各相分离的方法和系统，用一部机器（一个泵）仅操作液相物，而另一部机械（一压缩机）仅用于气相物;

B）基于使用多相泵的方法和系统，能直接处理多相混合物。

（A）类系统需要使用两种类型的机器，其中之一（压缩机）的特征在于它有相当的机械精密性，但可靠性差。

（B）类机器目前尚处于实验阶段。还需要进行大量的工作和实验才能达到有效和可靠的工业水准。

本发明的目的是提供一种利用一个普通泵就能克服前面提到的现有技术缺陷的泵送多相气液混合物方法。

本发明泵送多相气液混合物的方法的特点是使用一个泵作为压送机，并至少使用两个泵送容器，此两容器交替地实行吸入功能及压缩和/或运送功能。

由于泵必然只用于液相物，因此可以从普通泵中选取，特别可以选用一个离心泵。

在仅使用两个容器时，它们总是交替地实行吸入及压缩/运送功能。

在使用两个以上容器时，还可实行一辅助功能。

本方法披露出两种操作法。

第一种操作方法仅用两个泵送容器，交替行使吸入功能和压缩/运送功能，如使用多于两个容器，这些容器交替行使吸入功能、压缩/运送功能和辅助功能。

上述第一种操作方法包括下述步骤：

（a）将多相混合物从一加压吸入管道在所述吸入管道的压力下输入到一个充满液体的第一容器中，在所述第一容器中将多相混合物分离成一气相和一液相;

（b）在气液分离的同时将所述第一容器内存在的液体和在第一容器内分离出的液体送到一个泵，借助于该泵将液体泵入一其内充满着在吸入管道压力下之气体的第二容器，使得在所述第二容器内含有的气体被最初存在于所述第一容器内的所述液体压缩，直到它到达等于运送管道之压力的压力，和

（c）通过将更多的液体从所述第一容器经所述泵引入所述第二容器而使得被压缩气体和压缩液体离开第二容器并进入运送管道，离开所述第二容器的液体数量与在第一容器内进入系统的液体数量相同。

在本方法中，在使用两个以上容器的情况下，每个容器可以依次起吸入、辅助、压缩/运送作用;或起吸入、压缩/运送、辅助作用。

第二种操作方法仅适用于两个以上的容器，这些容器交替实行吸入功用、压缩/辅助功用和运送功用。

上述第二种操作方法包括下述步骤：

（a）将多相混合物从一加压吸入管道在所述吸入管道压力下输入一充满液体的第一容器中，在所述第一容器中将多相混合物分离成一气相和一液相;

（b）在气液分离的同时将所述第一容器内存在的液体和在第一容器内分离出的液体送至一个泵，借助于该泵将液体泵入一其内充满着在运送管道压力下之气体的第二容器;

（c）使得所述第二容器内在运送管道压力下的一部分所述气体流入在吸入管道压力下的一第三容器，直到在所述第三容器内达到运送管道压力，同时通过将液体从所述第一容器泵入所述第二容器而在所述第二容器内维持运送管道压力，和

（d）通过将更多的液体从所述第一容器通过所述泵引入所述第二容器而使得被压缩的气体和压缩液体离开第二容器并进入所述运送容器，离开所述第二容器的液体数量与在第一容器进入系统的液体数量相同。

在这种操作方法中，每个容器依次起吸入，压缩/辅助，运送的功能。

在使用离心泵的情况下，为使泵的操作状态尽可能稳定，使用（压力或流速控制）调节阀是必要的。

参见图1、2、3能更好地了解本发明，其中：

图1示出根据本发明的一个实施例，

图2示出了根据本发明的另一个实施例，和

图3示出了根据本发明的又一个实施例。

泵送容器（1、2、3）的状态是由开关阀（4、5、6、7、8、9）的状态决定的，而开关阀受一个专用电子逻辑控制系统操纵。

参看图1，其中容器（1）是在其吸入阶段，容器（2）处于其辅助阶段，而容器（3）处于其压缩/运送阶段，在这种情况下，多相流体（10）通过阀（11）进入充满液体的容器（1），（而其他阀12、13、14、15、16关闭），该容器起气/液分离器的作用，而该“液体活塞”通过阀（4）进入离心泵（17），然后通过流速调节或压力调节阀（18）和阀（9）被送至容器（3），（最初充满着在吸入压力下的气体）。进入容器（3）的“液体活塞”压缩容器中的气体，使其达到运送管道的压力。此时，将阀（16）打开，先将气体然后将一定量的液体送入运送管道（19），该液体量与进入本系统的液体量相同，当容器（1）内的液面达到适当的最低值时，控制逻辑线路转换开关阀的状态。容器（1）转入辅助状态（阀4关闭），容器（3）转入吸入状态（阀8打开，阀9半闭），容器（2）转入压缩/运送状态（阀7打开）。这种程序多次重复，以使连续的液流流经泵（17），该泵借助于调节阀（18）在几乎稳定的状态下操作。在“液体活塞”和多相流体之间不需间隔或分离体。

此系统也可以根据不同操作程序工作，该程序可以成为吸入/压缩-运送/辅助程序（对于每个容器来说），以代替吸入/辅助/压缩-运送程序。

图1所示系统的另一种结构描述于图2。

现参考容器（1）处于其吸入阶段，容器（2）处于运送阶段，容器（3）处于压缩/辅助阶段的情况。

多相流体（10）进入充满液体的容器（1）（通过阀11，其他阀12、13、14、15和16关闭），该容器起到气/液分离器的作用而“液体活塞”通过阀（4）进入离心泵（17），调节阀（20），（21）和（22）使泵的运送压力保持恒定，从而保证泵的正确操作。

压缩步骤是这样实现的：将运送容器（2）的一部分气体通过调节阀（21）运送到处于压缩阶段的容器（3），直到在该容器内达到运送压力。

“液体活塞”通过阀（7）被泵送入容器（2），在该阶段中该“液体活塞”将一部分压缩气体通过阀（21）送至容器（3），先将其余部分压缩气然后将数量等于进入本系统液体量相同的液体通过阀（14）送入运送管道（19）。

当容器（1）内的液面达到一个适当的最低值时，控制逻辑线路转换开关阀状态。容器（1）转入压缩/辅助状态（阀4和11关闭）;容器（2） 转入吸入状态（阀13和6打开，阀14和7关闭）;容器（3）转入其运送状态。

另一种可选择的结构由图3中的简图表示。

在该图中，增加了一个气液分离器（23）。

这样就能只将气体送入泵送容器的上入口，而将液体直接送入离心泵（17）的吸入口。

就其余部分来说，图3所示结构的操作与图1所示近似。

图3所示的结构将泵送容器（1、2和3）的相（气/液）的分离功能转给了分离器（23）。

另一种适用于图1和图3的可能作法是使用三个调节阀（每个泵送容器有一个阀）与开关阀（5、7、9）串联设置，以代替单个调节阀。

可以看出，泵送容器可以取各种形式（水平的、垂直的容器等），这要根据采用的本方法方案（同一容器所实行的功能），以及所处理的流体的特性来选定，例如参见图3中的示意图，由于泵送容器并非同时用作相的分离器故可采用垂直容器的形式。

泵送容器的数量可以增加，也可以减少（减少至二个），在减少的情况下，需允许较高的功能不均匀性。

Claims (2)

1、一种将一多相气液混合物以一预定压力泵送通过一系统的方法，包括的步骤为：

(a)将多相混合物从一加压吸入管道在所述吸入管道压力下输入一充满液体的第一容器中，在所述第一容器中将多相混合物分离成一气相和一液相；

(b)在气液分离的同时将所述第一容器内存在的液体和在第一容器内分离出的液体送至一个泵，借助于该泵将液体泵入其内充满着在运送管道压力下之气体的第二容器；

(c)使得所述第二容器内在运送管道压力下的一部分所述气体流入在吸入管道压力下的第三容器，直到在所述第三容器内达到运送管道压力，同时通过将液体从所述第一容器泵入所述第二容器而在所述第二容器内维持运送管道压力，和

(d)通过将更多的液体从所述第一容器通过所述泵引入所述第二容器而使得被压缩的气体和压缩液体离开第二容器并进入所述运送管道，离开所述第二容器的液体数量与在第一容器内进入系统的液体数量相同。

2、根据权利要求1所述的方法，其中各容器连续地完成吸入和分离多相混合物，利用其内在运送管道压力下的气体进行辅助，和将气体和液体在运送管道压力下运送至运送管道的功能。

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