CN102661486A - 一种矿场多相流混输管线减阻装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿场多相流混输管线减阻装置及方法，其特征在于：混输流体经渐缩管加速后由切向入口管进入装置主体管道，并在装置主体管道与热水回流管之间的环形空间形成旋流。由于密度的不同，油气水三相在装置主体管道内形成分层环流。水相紧贴装置主体管道内壁，避免了油与管壁的直接接触，大大降低了运输阻力。油相在气水两相间，并在气水两相的带动下向下游运移。油气水三相混输旋流减阻装置一端连有热水循环系统，加热混输流体，一方面可降低混输管内的原油粘度；另一方面可适度膨胀气体，加快气流速度。本发明利用物理技术减阻，无毒无污染、造价费用低廉，运行可靠，减阻效果好，并可有效防止结蜡，具有较好的推广应用价值。

Description

一种矿场多相流混输管线减阻装置及方法

技术领域

本发明涉及一种利用物理技术减阻增输的矿场多相流混输管线减阻装置及方法，属于油气集输领域。

背景技术

为了节约运营成本和一定程度地降低流动阻力，现有矿场管路通常采用混输形式，常呈现油气水三相、油水两相或气水两相等情形。然而混输管径相对较大，且各油田区块的混输组分不同，流动阻力仍然较大。现常用减阻方法主要是向管内添加化学减阻剂来达到减阻降粘的效果，然而大多数减阻剂在多相混输过程中性能不稳定且持续性差，另外化学减阻剂具有毒性，易污染环境，同时也增加了后期处理难度。

若遇高含蜡、高凝点、高粘度原油，其运输过程中的摩擦阻力极大，严重影响了运输效率，当温度下降到析蜡点后，其中的蜡就会逐渐析出，不仅增加了管道运行的能耗，还可能造成凝管事故，影响管道的安全运营。当混输流体为油水两相时，可能会形成油水乳化液，增加了流动粘度，导致输送效率严重下降。当混输流体以天然气为主，但含有少量水相时，可能会形成水合物，从而导致管道、分离设备和仪表的堵塞。因此针对这些混输流体，有必要采用适当措施尽可能减少运输阻力，并避免上述弊端。

发明内容

为解决背景技术所存在的问题，本发明提出一种矿场多相流混输管线减阻装置及方法，利用物理技术实现减阻增输，无毒无污染、造价费用低廉，运行可靠，减阻效果好，并可有效防止结蜡，具有较好的推广应用价值。

本发明包括：流量计、压力表、阀门、渐缩管、油气水三相混输旋流减阻装置、加热炉、温度计及旁通管线。其核心结构为油气水三相混输旋流减阻装置是由装置主体管道、切向入口管、进热水管、热水回流管及封头组成。上游矿场混输管线通过渐缩管连接至油气水三相混输旋流减阻装置的切向入口管，在上游矿场混输管线与渐缩管间安装有流量计、压力表及阀门；油气水三相混输旋流减阻装置主体管道出口与下游混输管线相连接，中间安装有压力表；油气水三相混输旋流减阻装置一端连有热水循环系统，进热水管与加热炉底部出水口相连，中间安装有温度计，加热炉顶部进口与热水回流管相连。为方便清扫或维修油气水三相混输旋流减阻装置的时候给混输流体提供过流通道，故设有一与通过油气水三相混输旋流减阻装置管线并联的旁通管线，并在其首尾连接处分别安有阀门。

本发明核心结构为油气水三相混输旋流减阻装置，其切向入口管水平放置，与装置主体管道连接为一体，切向入口管轴线与装置主体管道轴线存有一定夹角；油气水三相混输旋流减阻装置一端的进热水管与热水回流管均为90°弯管，由封头将它们固定在装置主体管道的一端，它们在油气水三相混输旋流减阻装置内部的部分均与装置主体管道同轴，但长度均比装置主体管道稍短，且热水回流管末端封闭；在油气水三相混输旋流减阻装置外部的部分则为垂直放置，进热水管铅直段开口方向朝下，热水回流管铅直段开口方向朝上。

矿场多相流混输管线减阻方法为：通过渐缩管连接本油气水三相混输旋流减阻装置至矿场混输管道，多相流体经渐缩管加速后由切向入口管进入装置主体管道，并在装置主体管道与热水回流管之间的环形空间形成旋流。由于密度的不同，油气水三相在装置主体管道内形成分层环流。水相紧贴装置主体管道内壁，避免了油与管壁的直接接触，大大降低了运输阻力。气相临近热水回流管，油相则在气水两相间，在气水两相的带动下向下游运移。油气水三相混输旋流减阻装置一端连有热水循环系统，水经加热炉加热后由进热水管流入，由热水回流管流出。循环水对混输流体加热，一方面可降低混输管内的原油粘度，减缓石蜡析出；另一方面，可适度膨胀气体，加快气流速度，提高输送速度。该矿场多相流混输管线减阻装置及方法不仅适用于油气水三相混输管线，还适用于油水两相、气水两相混输管线。

本发明的效果主要包括：

1、矿场多相流混输管线减阻装置有热水循环系统，可对混输管线中的流体加热，有利于抑制天然气水合物的形成（针对气水两相流），缓解原油石蜡的析出（针对含蜡、高凝、高粘原油），加快油水乳化液的破乳（针对油水两相流），降低原油粘度，减少流动阻力，同时还可适度膨胀气体，加快气流速度，提高输送效率；

2、多相流体由切向入口进入装置主体管道，由于密度的不同，油气水三相在装置主体管道内形成分层环流，水相紧贴主体管道内壁，避免了油与管壁的直接接触，大大降低了运输阻力，而气相临近热水回流管，油相则在气水两相之间，在气水两相的带动下向下游运移，大大提高了运输效率；

3、通过渐缩管连接上游混输管道和油气水三相混输旋流减阻装置，可以有效提高混输流体进入油气水三相混输旋流减阻装置的入流速度，有利于形成稳定旋流，旋流不仅可以减少管道中石蜡的沉积（针对含蜡、高凝、高粘原油），减少清管的次数，还降低管线冰堵（针对气水两相流）的可能。

附图说明

图1是本矿场多相流混输管线减阻装置结构示意图；

图2是本油气水三相混输旋流减阻装置立体示意图；

图3是本油气水三相混输旋流减阻装置剖视图；

图4是本油气水三相混输旋流减阻装置侧视图。

其中：1.上游混输管线、2.流量计、3.压力表一、4.阀门一、5.阀门二、6.渐缩管、7.油气水三相混输旋流减阻装置、8.温度计、9.加热炉、10.压力表二、11.阀门三、12.旁通管线、13.阀门四、14.下游混输管线、15.装置主体管道、16.切向入口管、17.进热水管、18.热水回流管、19.封头。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本发明。

如图1、图2，本矿场多相流混输管线减阻装置包括两条并联管路。第一条管路：上游矿场混输管线1通过渐缩管6连接至油气水三相混输旋流减阻装置7的切向入口管16，在上游矿场混输管线1与渐缩管6间安装有流量计2、压力表一3、阀门一4及阀门二5；油气水三相混输旋流减阻装置7的装置主体管道15出口与下游矿场混输管线14相连接，中间安装有压力表二10；油气水三相混输旋流减阻装置7一端连有热水循环系统，进热水管17与加热炉9底部出水口相连，中间安装有温度计8，加热炉9顶部进口与热水回流管18相连。第二条管路：旁通管线12与通过油气水三相混输旋流减阻装置7的管线并联，首尾连接处分别安装阀门三11及阀门四13，方便清扫或维修油气水三相混输旋流减阻装置7的时候给混输流体提供过流通道，并为不需要减阻的混输流体提供了旁通支路。

如图3，本发明核心结构为油气水三相混输旋流减阻装置7，其切向入口管16水平放置，与装置主体管道15连接为一体，切向入口管16轴线与装置主体管道15轴线的夹角θ为45°~60°；油气水三相混输旋流减阻装置一端的进热水管17与热水回流管18均为90°弯管，进热水管17的水平段从热水回流管18弯管段的开孔进入到其内部，由封头19将它们固定在装置主体管道15的一端，它们在油气水三相混输旋流减阻装置装置内部的部分均与装置主体管道15同轴，但长度均比装置主体管道15稍短，且热水回流管18末端封闭；在油气水三相混输旋流减阻装置外部的部分则为垂直放置，进热水管17铅直段开口方向朝下，热水回流管18铅直段开口方向朝上。

矿场多相流混输管线减阻方法为：通过渐缩管6连接本油气水三相混输旋流减阻装置7至上游矿场混输管线1，多相流体经渐缩管6加速后由切向入口管16进入装置主体管道15，并在装置主体管道15与热水回流管18之间的环形空间形成旋流。由于密度的不同，油气水三相在装置主体管道15内形成分层环流。水相紧贴装置主体管道15内壁，避免了油与管壁的直接接触，大大降低了运输阻力，而气相临近热水回流管18，油相则在气水两相间，在气水两相的带动下向下游运移。油气水三相混输旋流减阻装置7一端连有热水循环系统，水经加热炉9加热后由进热水管17流入，由热水回流管18流出。循环水对混输流体加热，一方面可降低混输管内的原油粘度，减缓石蜡析出；另一方面，可适度膨胀气体，加快气流速度，提高输送速度。

当管线需要清蜡时，关闭阀门二5，开启阀门一4、阀门三11和阀门四13，清蜡球就可以越过该油气水三相混输旋流减阻装置从旁通管线12通过，对管线进行清蜡处理。

实施例1：混输管内流体为油气水三相时，流体由上游混输管线1通过流量计2、压力表一3、阀门一4及阀门二5流入渐缩管6，加速后由切向入口管16进入装置主体管道15，并在装置主体管道15与热水回流管18之间的环形空间形成旋流。由于密度的不同，油气水三相在装置主体管道15内形成分层环流。水相紧贴装置主体管道15内壁，避免了油与管壁的直接接触，大大降低了运输阻力，而气相临近热水回流管18，油相则在气水两相间，在气水两相的带动下向下游运移。油气水三相混输旋流减阻装置7一端有热水循环系统，水经加热炉9加热后由进热水管17流入，由热水回流管18流出。循环水对混输流体加热，一方面可降低混输管内的原油粘度，减缓石蜡析出；另一方面，可适度膨胀气体，加快气流速度，提高输送速度。

实施例2：混输管内流体为油水两相时，流体由上游混输管线1通过流量计2、压力表一3、阀门一4及阀门二5流入渐缩管6，加速后由切向入口管16进入装置主体管道15，并在装置主体管道15与热水回流管18之间的环形空间形成旋流。由于密度的不同，油水两相在装置主体管道15内形成分层环流。油相临近热水回流管18，水相紧贴装置主体管道15内壁，避免了油与管壁的直接接触，大大降低了运输阻力。油气水三相混输旋流减阻装置7一端有热水循环系统，水经加热炉9加热后由进热水管17流入，由热水回流管18流出。循环水对混输流体加热，可降低混输管内的原油粘度，加速油水乳化液分解，减缓石蜡的析出，减少运输过程中的流动阻力，提高运输效率。

实施例3：混输管内流体为气水两相时，流体由上游混输管线1通过流量计2、压力表一3、阀门一4及阀门二5流入渐缩管6，加速后由切向入口管16进入装置主体管道15，并在装置主体管道15与热水回流管18之间的环形空间形成旋流。由于密度的不同，气水两相在装置主体管道15内形成分层环流，水相紧贴装置主体管道15内壁，气相临近热水回流管18。油气水三相混输旋流减阻装置7一端有热水循环系统，水经加热炉9加热后由进热水管17流入，由热水回流管18流出。循环水对混输流体加热，一方面可抑制天然气水合物的形成，避免天然气水合物形成导致管道、分离设备及仪表的堵塞；另一方面，可适度膨胀气体，加快气流速度，提高输送速度。

Claims (2)

1.一种矿场多相混输减阻装置，包括：流量计（2）、压力表一（3）、阀门一（4）、阀门二（5）、渐缩管（6）、油气水三相混输旋流减阻装置（7）、温度计（8）、加热炉（9）、压力表二（10）、阀门三（11）、旁通管线（12）及阀门四（13）；其核心结构为油气水三相混输旋流减阻装置（7）是由装置主体管道（15）、切向入口管（16）、进热水管（17）、热水回流管（18）及封头（19）组成；矿场多相混输减阻装置包括两条并联管路，第一条管路：上游矿场混输管线（1）通过渐缩管（6）连接至油气水三相混输旋流减阻装置（7）的切向入口管（16），在上游矿场混输管线（1）与渐缩管（6）间安装有流量计（2）、压力表一（3）、阀门一（4）及阀门二（5）；油气水三相混输旋流减阻装置（7）的装置主体管道（15）出口与下游矿场混输管线（14）相连接，中间安装有压力表二（10）；油气水三相混输旋流减阻装置（7）一端连有热水循环系统，进热水管（17）与加热炉（9）底部出水口相连，中间安装有温度计（8），加热炉（9）顶部进口与热水回流管（18）相连；第二条管路：旁通管线（12）与通过油气水三相混输旋流减阻装置（7）的管线并联，首尾连接处分别安装阀门三（11）及阀门四（13），方便清扫或维修油气水三相混输旋流减阻装置（7）的时候给混输流体提供过流通道，并也为不需要减阻的混输流体提供了旁通支路；其核心结构油气水三相混输旋流减阻装置（7）的切向入口管（16）水平放置，与装置主体管道（15）连接为一体，切向入口管（16）轴线与装置主体管道（15）轴线的夹角θ为45°~60°；油气水三相混输旋流减阻装置（7）一端的进热水管（17）与热水回流管（18）均为90°弯管，进热水管（17）的水平段从热水回流管（18）弯管段的开孔进入到其内部，由封头（19）将进热水管（17）和热水回流管（18）固定在装置主体管道（15）的一端，它们在油气水三相混输旋流减阻装置内部的部分均与装置主体管道（15）同轴，但长度均比装置主体管道（15）稍短，且热水回流管（18）末端封闭；它们在油气水三相混输旋流减阻装置外部的部分则为垂直放置，进热水管（17）铅直段开口方向朝下，热水回流管（18）铅直段开口方向朝上。

2.矿场多相流混输管线减阻的方法：上游矿场混输管线（1）与渐缩管（6）间安装有流量计（2）和压力表一（3），实时监测管输流量及压力；流体经渐缩管（6）加速后由切向入口管（16）进入装置主体管道（15），并在装置主体管道（15）与热水回流管（18）之间的环形空间形成旋流；由于密度的不同，油气水三相流在装置主体管道（15）内形成分层环流；水相紧贴装置主体管道（15）内壁，避免了油与管壁的直接接触，大大降低了运输阻力；气相临近热水回流管（18），油相则在气水两相之间，在气水两相的带动下向下游运移；油气水三相混输旋流减阻装置（7）一端连有热水循环系统，水经加热炉（9）加热后由进热水管（17）流入，由热水回流管（18）流出；循环水对混输流体加热，一方面可降低混输管内的原油粘度，减缓石蜡析出；另一方面，可适度膨胀气体，加快气流速度，提高输送速度；当管线需要清蜡时，关闭阀门二（5），开启阀门一（4）、阀门三（11）和阀门四（13），清蜡球就可以越过油气水三相混输旋流减阻装置（7）而从旁通管线（12）通过，对管线进行清蜡处理。

Images