CN1029637C - 混合液减压法及减压设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出将油在旋转容器形成的一个腔内，径向向里流动，腔中仅部分充注旋转石油，从而油中压力减低较为缓慢。腔中保持一个自由液面，在腔的无液部分中保持某种气压，蒸发烃化物通过中央气体出口排出。利用一个特殊的进口装置，当石油通过槽道在容器中径向向外流动并达到开始径向向里流动的高度的途中，防止其增压。

Description

本发明与降低烃化合物混合液压力的方法及减压设备有关。由于在油井中上升的过压油常非常高，例如约为75-100巴，这种方法可用于石油生产中。油的成分因油矿不同而有不同。例如，油中可能存在下列较易挥发的烃化合物：如甲烷，乙烷，丙烷，丁烷，异丁烷，戊烷，异戊烷及己烷。

如果刚生产的石油中的压力短时要下降到接近大气压，则其中易挥发的烃化合物的很大部分将蒸发。出于若干理由，一般不希望这样做。但已经证实，假如减压分级进行，则与降低油压相关的烃化合物蒸发量有很大的下降。因此，在实践中采用了一种方法，让减压在3-5个步骤中进行。减压时间很短暂，油从节流阀中通过，在两次减压之间油流经一个容器，油在里面有一个自由表面，朝向一个含有压力确定的蒸发烃化合物的空间。将蒸发烃化物持续从相应的容器中取出，而不使容器中压力下降到预定压强以下。

考虑到假如油的减压可按上述方式，在更多和更小的步骤中进行，那么便可保持有更多的液态油。然而考虑到作3-5个以上步骤的减压，增加设备的费用会高于可能取得的利润。

本发明的目的是提出一种刚出井石油，即烃化物混合液的减压新方法和设备，在可接受的成本下使较大部分的石油保持液态。

根据本发明可用一种方法达此目的，即将混合液向由一个旋转容器形成的腔室的第一径向高度供给，所述混合液在预定压力下在向容器旋转轴线附近的区域被供给所述容器，再将混合液引导通过在容器 内径向外伸的槽道，流到上述第一径向高度，而使混合液的压力不会明显低于上述压力下，当混合液达到该第一径向高度时，其压力显著低于让其在槽道中自由流动同时又完全由容器的旋转带动的混合液的压力;供给腔室的混合液，在里面由容器带动旋转;在腔室内该第一高度的径向内侧的第二高度上，保持旋转混合液的自由液面;在腔室的无液部分中，保持低于该预定压强的气压;在该第一高度径向内侧的一个高度上，从腔室内取出液体;将气体从腔室的无液部分中取出。

利用本发明可以避免混合液受到瞬时的压降。相反，混合液的减压可以相当缓慢，而同时可保持混合液的无液表面，在所要求的压力和温度下和蒸发烃化物接触。在本发明的范围内，可有若干上述类型的腔室互相串联，保持腔室内气压逐步降低。

在本发明中，混合液的减压通过将混合液在旋转容器中径向向内流动来完成的，即使之承受逐步降低的离心力。此外，根据本发明，混合液在流向容器中的处理腔室的途中，避免与已在腔室内的混合液受到容器旋转的影响相似的影响。也就是，当混合液在容器中沿径向向外流的途中，要防止液压的增高，这不同于让其自由流动而同时完全由容器旋转携带共同旋转增压情况。为了防止混合液在进入容器处理腔的途中，也就是在进入腔室的该第一径向高度以前受离心力的影响，可将混合液按不同方式供给。

在进行本发明的方法的一个实例中，混合液通过一个静止件上的一个槽道而引入腔室，槽道从中心处伸入旋转容器，经过腔室的无液部分径向外伸，进入在腔室中旋转的液体中。

在进行本发明方法的另一实例中，混合液被引导通过随容器旋转并形成基本为环形槽道的装置，进入处理腔室，环形道始于容器旋转轴线附近的一个区域，伸入腔中的该第一径向高度，容器旋转时，在槽中流动的混合液，仅极少部分被容器的旋转携带转动。

下文中将参照附图对本发明作较详细的叙述，图1所示的旋转容器为本发明装置的一部分，图2为图1中旋转容器的改进进口装置，图3简示本发明的全部装置。

图1示有旋转对称形的容器1，容器1有周壁2和两个端壁3及4。容器依靠轴承5及6，用两个静止支承件7及8支承作旋转。容器利用一个传动装置9，和驱动电机10连接作旋转（图3）。

用容器1内的一个环形隔板11，将容器内部分隔成两个腔室12及13。腔12中放置一个环形静止进口件14，进口件14有若干分离的进口槽道15，从容器的旋转轴线伸到容器周壁2的附近，继而通到腔室12。进口件14的中心有一个圆柱形部分，从容器1中伸出，并有中心进口槽道16，全部槽道15与槽道16接通。

容器1在腔室12中中央支撑一叠与容器同心放置的圆锥形盘17，互相有一定轴向距离。盘17包围一个自由空间18，空间18通过盘间空间和腔12接通，通过一个第一气体出口槽道19，和静止支承件8中的一个第一气体出口20接通。

容器1在腔室13中中央支撑另一叠与腔室12中盘17相似的锥形圆盘21。盘21包围一个自由空间22，空间22通过盘间空间和腔室13接通，通过一个第二气体出口槽道23，和静止支承件8中的一个第二气体出口24接通。

腔室12通过在容器周壁2和隔板11间形成的环形间隙（槽孔）25，和腔室13接通。槽孔25处在容器1腔室12内的进口槽道15径向内侧的一个高度上。

在腔室12的内侧上，周壁2支承一个环形阈件26。这阈件的径向最内部靠近腔12及13之间的连接槽孔25，并在径向上位于这槽孔25的内侧一点。在阈件26和隔板11之间，有一个环形通道27形成。

在腔13内，容器周壁2支承另一环形阈件28。这阈件的径向最内 部处在槽孔25径向内侧的一个高度上。阈件28和容器端壁4之间形成一个环形槽29，其径向向内开口。有一个和容器1同心放置的环形静止出口件30，一直伸到槽29内。出口件30和支承件8连接，有一个或多个出口槽道31。这些出口件30的槽道31在槽29的区域中有一个或多个朝内的开口，还伸出容器1，到达支承件8的出口腔32中。有一个出口导管33和支承件8连接。

在腔12中，支承锥形盘17的元件由容器周壁2，通过若干径向和轴向伸展的翅片34，在径向上支承。翅片围绕容器旋转轴线平均分布这些翅片还形成腔室12中的卷液件，从而向供入腔中的混合液，给予容器的旋转动作。腔13中也有相似的翅片35。

为将腔12及13和容器周壁密封，在支承件7和端壁3间设有密封件36，支承件8和端壁4间有密封件37，支承件8和中心管39之间有密封件38，中心管39形成腔12的上述气体出口槽道19。

在图2中示出了混合液容器1进口装置的另一实施方案。图2中与图1相似的部件的细部，用与图1相同的标图号。图2的细部凡与图1中有相同作用，而形式稍有修改的，则用图1中的标图号而附加字母a。

图2中的进口装置有一个锥形隔板40，通过翅片34a，和容器的周壁2连接，藉以随容器1旋转。在容器端壁3a和隔板40之间形成一条环形槽道41。槽道41在容器轴线上，和端壁3a圆柱形部分形成的中心槽道42接通，后者和支承件7a形成的进口槽道16a接通。

图3简示本发明的一个装置，图示旋转容器1有传动装置9，10，混合液进口槽道16，气体出口20及24，以及混合液出口导管33。

气体出口20有一个传统类型的控制器43，保持容器腔12内气体的某一预定过压。气体出口24有相似的控制器44，保持容器另一腔13中气体的较低预定过压。

液体出口导管33有一个反压装置45，对从出口件30流出的液体，可用这装置调定需要的压力。

本发明的装置的运转方式如下。其中容器1的进口装置的形式如图1所示。假定容器1旋转，进口槽道16和烃化物混合液的过压源连接。

在进口槽道16中的压力下，将混合液继续引导，通过径向槽道15，进入容器周壁2附近的腔12。在腔12的这部分中，用翅片34给予混合液与容器1相同的转速。混合液在翅片34之间径向向里流，并在腔12内轴向流动，越过阈件26，通过槽孔27流出腔12。混合液进入腔13后，继续在翅片35之间径向内流，然后轴向流向出口件30。阈件28在腔13中形成混合液进入槽29前的溢流出口。混合液在静止件30中通过槽道31流出腔13。利用反压装置45（图3）调定出口导管33中的反压，使全部流入槽道29的混合液通过出口件30排出，而不使槽29中的自由液面径向流入阈件28的内部。

因此，阈件28将腔13中的自由液面，保持与其径向最内部分有相同的高度。腔13内的腔12及13间的连接槽孔25的径向内侧，有液柱中的压力，这压力和存在于腔13中、并在其自由液面上作用的气体（蒸发烃化物）过压，决定在腔12中形成的自由液面的位置。槽孔25中来自腔12的反压，由腔12的无液部分中的气体（蒸发烃化物）的过压，和在腔12的自由液面及槽孔25之间的腔12中形成的液柱压力构成。

通过进口槽道16供给容器1的混合液，当通过槽道15流入腔12时，基本保持其压力。因此需将腔12中槽道15开口附近的旋转液体的压力调节，使之基本和进口槽道16中的混合液的压力一致。假如该旋转液的压力过高，则混合液不能流入腔12。如压力过低，则从槽道15中通过的混合液，便会在中途产生压降，造成这些槽道中的烃化物的不合理蒸发。

混合液进入腔12后，便径向向内并在轴向上流到通道27。在这过程中，混合液承受一个渐缓的压降，其组分的一部分蒸发，通过腔12的中心部脱离容器。可能携带的液滴在锥形盘17之间的通道中分离，抛回到腔12中的自由液面上。

由在通道27中均匀伸入的翅片34的旋转携带的混合液继续从通道27和槽孔25中通过，进入腔13的径向最外部分。混合液在槽孔27中时压力略有增高，但当径向向内并在轴向上流向出口件30时，在腔13中再次下降。于是又一部分混合液在腔13中蒸发，通过容器1的无液部分排出。

混合液通过阈件28后，由伸入槽一部分中的翅片25携带，继续在槽29中旋转旋转。混合液中的压力和腔13中的气压促使液体在静止出口件30的槽道31中径向向内转移，并使之通过出口件32和出口导管33流出。出口件30在槽29中可以是削取件（paring    member）的形式，从而甚至可利用混合液在槽的周边方向上的运动，使液体通过出口槽道31转移。

图2中的进口装置的运转如下：

通过槽道16a进入的混合液有预定的过压，继续通过环形槽道41，进入腔12a。在槽道41中有一个混合液的薄附面层，由容器的端壁3a和隔板40将其旋转，而对液体的主要部分没有赋予很大的旋转运动。因此，甚至用这进口装置，便可以在混合液从中心进口槽道16a进入腔12a并在腔12a中随容器1旋转时保持混合液有基本相同的过压。

为尽可能达到最好的流动状态，当混合液分别流入腔12或12a时，可采取不同的安排。例如在图1的进口装置处，进口槽道16通入腔12的开口可转到容器1的旋转方向上。在图2的进口装置处，在槽道41的径向最外侧部分，可安排若干锥形环形盘，和容器1同心并随容器旋转，盘间形成接受进入的混合液的较窄的环形通道。这种盘的作用 是逐次扩大混合液和容器旋转表面之间的接触表面，防止在混合液加速到最高旋转速度时，在槽道41和腔12a之间的转移有过大的堵塞。

上述的旋转容器有两个腔12及13，在里面的各自由液面上保持不同的气压。作为本发明基本实施方案的进一步发展，容器仅有一个腔室，一个蒸发烃化物的出口。由于腔12及13通过通道27及槽孔25连接，然而对处理的液体而言，两腔室可视为同一腔室。只有当考虑蒸发烃化物时才需将腔12及13当作分别的腔室。

当然在本发明范围内，也可以这样将容器内部分隔成甚至更多的腔室，保持里面有逐渐降低的气体压力。

在本发明中还将上述类型的容器的两个或多个串联，即将一个容器的出液口33和下一个容器的进液口16连接。例如，可将在第一容器中按某一速度旋转的混合液的压力，从60巴减到15巴，在同尺寸的第二容器中以较低速度旋转的混合液，压力可从15巴下降到5巴。

这里所述类型的减压容器还可作离心分离器用，例如从烃化物混合液中分离出水和/或固体。这种容器可配备锥形分离盘，和传统离心分离器相似，有组件连续或间歇排出分离物质。

如本发明权利要求书所界定，本发明防止混合液在容器中径向向外地通过槽道以第一径向高度进入处理腔时，不会产生若使这液体在槽道中自由流动时的压力增高的现象，而同时完全由容器携带旋转。在图中未示的本发明的一个特殊的实施方案中，上述目的可通过下文中的另一方式达到。

在图2所示的一个安排中，可将若干截头圆锥形盘在环形槽道41中同心放置，与容器1连接，随同旋转，可使这些盘间的距离很小，从中心上引入盘间隔中的混合液由盘完全携带，但不会在其中自由流动混合液在流向容器的周壁2的途中经历很大的动压降。这种动压降还可用一种不同形式的组件取得。

Claims (9)

1、一种降低烃化物混合液压力的方法，其特征在于：

在腔室(12)的一个第一径向高度上向该腔室供应混合液，所述腔室(12)设在一旋转容器内，该混合液在所述容器旋转轴线附近的区域以预定压力被供给容器，并以下述的方式在容器中经径向向外的槽道(15；14)流向上述第一径向高度，即混合液的压力不会显著低于上述预定压力，当混合液到达该第一径向高度时，其压力则显著低于让其在槽道中自由流动而同时基本由容器旋转带动的混合液的压力；

所述供到腔室(2)的混合液由容器带动而转动；

保持在腔室(2)中旋转的混合液在该第一高度的径向内侧的第二高度上有一个自由液面；

腔室(12)的无液部分中的气体压力低于所述的预定压力；

在该第一高度的径向内侧的一个高度上排出液体；

从腔室(12)的无液部分排出气体。

2、如权利要求1之方法，其特征为：用一个通过腔室（12）无液部的静止件（14），将混合液向腔室（12）里的第一径向高度供给。

3、如权利要求1之方法，其特征为：将混合液从容器旋转轴线附近的一个区域引导，通过随容器旋转的组件（3a，40）形成的一个环形槽道（41），流至第一径向高度。

4、如权利要求1-3的之方法，其特征为：用一个溢流出口（28），在该第二高度上保持腔室中的自由液面。

5、将混合液的压力从一预定压力降低的设备，包括：

一个由旋转容器（1）限定的腔室（12），

支承旋转容器（1）的装置（7，8），

将容器（1）旋转的装置（9，10），

其特征在于还包括：

将混合液供到腔室（12）中的第一径向高度上的装置（14，3a，40），该装置形成至少一条槽道（15;41），从容器（1）旋转轴线附近的区域延伸至该第一径向高度，防止因为允许混合液在槽道中自由流动并同时全部由容器携带作旋转运动而造成混合液在槽道中的增压，

和容器（1）连接并用于在容器旋转时将腔室（12）中混合液携带旋转的装置（34），

在该第一高度径向内侧的一个第二高度上保持腔室（12）中混合液自由液面的装置，

在该第一高度径向内侧的一个高度上排出腔室（12）内的混合液的装置（25，27，30），

从腔室（12）无液部分中排出气体的装置（20），

保持腔室（12）无液部分中气体压力低于该预定压力的设备（43）。

6、如权利要求5之装置，其特征为：进口装置有一个在旋转轴线处轴向伸入容器（1）的静止件（14），在容器中径向外伸，达到腔室（12）内的该第一高度。

7、如权利要求5之装置，其特征为：进口装置有随容器（1）旋转的装置（3a，40），形成基本为环形的槽道（41），从容器旋转轴线附近的一个区域，伸展到腔室（12）中的该第一径向高度，槽道基本没有携流元件，因此当容器旋转时，通过槽道（41）的混合液仅有极少量被携带旋转。

8、如权利要求5之装置，其特征为：用装置（28）形成腔室的溢流出口，并构成该液体排出装置的一部分和保持腔内自由液面的装置的一部分。

9、如权利要求5之装置，其特征如下：

由容器限定的出腔室（12，13），

一个腔室（12）在第一径向高度有一个混合液进口，在第一高度径向内侧的一个高度上，有混合液出口（27），还有一个出口（18），用于当容器旋转时从腔室（12）的无液部分排出气体，

另一腔室（13）有一个混合液进口（25），一个在进口（25）高度径向内侧一个高度上的混合液出口，还有一个出口（22），当容器旋转时从腔室（13）的无液部分排出气体，

腔室（12）的混合液出口与另一腔的进口（25）接通，

一个第一设备（43）保持第一腔室（12）无液部分中气体的预定第一过压，

一个第二设备（44）保持另一腔室（13）无液部分中气体的预定较低的第二过压，

至少保持两腔室中的一个有预定高度的自由液面的装置（28）。

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