CN111744276A - 一种起伏管路低点的凝析液排除装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起伏管路低点的凝析液排除装置与方法。装置设有中心转动件(10)、内筒(11)、外筒(1)以及排气排液筒(12)。中心转动件的两端分别设有支撑轴(2)，外筒两端的端板上分别设有入口管(3)和出口管(5)。中心转动件外表面与内筒内表面之间的环形空间内设有直流管(60)、第一旋流管(61)、第二旋流管和第三旋流管(63)，三个旋流管内均沿轴向设有螺旋板(7)。在一个旋流管直径的长度上，三个旋流管内螺旋板的圈数各不相同。对于上述的任一个管子，入口管和出口管都可以同时与同一个管子的入口和出口分别相通。本发明公开了采用上述装置排除凝析液的方法。本发明主要用于输送天然气的起伏管路上。

Description

一种起伏管路低点的凝析液排除装置与方法

技术领域

本发明属于多相流动以及流动保障技术领域，涉及一种起伏管路低点的凝析液排除装置与方法。

背景技术

长距离输送天然气的管路，会随着地形的起伏而存在高点和低点，形成起伏管路。在起伏管路的低点，由于重力作用会造成凝析液聚集，凝析液的主要成分是油和水。凝析液少量聚集时会减少起伏管路流通截面的面积、增加流动阻力。凝析液中含有的水分与天然气中的硫化氢、二氧化碳相互作用，会对管路造成强烈腐蚀。当起伏管路沿线突然出现降温等工况时，会发生大量凝析液在短时间内析出的情况。此时大量凝析液会在后方气流推动下在下游的上伏管路中形成桥接以及段塞流。由于天然气管路中气体流速较高，这种段塞流会对下游管路以及油气处理设备造成强烈冲击。

发明内容

本发明的目的是提供一种起伏管路低点的凝析液排除装置与方法，以解决起伏管路中的凝析液会减少管路流通截面的面积、增加流动阻力、造成强烈腐蚀和段塞流冲击等问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种起伏管路低点的凝析液排除装置，其特征在于：它自内向外设有中心转动件、内筒和外筒，中心转动件的两端分别设有支撑轴，支撑轴由外筒两端的端板上的开孔支撑，外筒两端的端板上分别设有入口管和出口管，中心转动件外表面与内筒内表面之间形成环形空间，环形空间内设有直流管、第一旋流管、第二旋流管和第三旋流管，三个旋流管内均沿轴向设有螺旋板，螺旋板的内侧边与杆件的外表面相连，外侧边与旋流管的内表面相连，相邻两圈螺旋板、杆件的外表面与旋流管的内表面之间形成螺旋流道，沿旋流管的轴向，在一个旋流管直径的长度上，三个旋流管内螺旋板的圈数各不相同，中心转动件、内筒、直流管和三个旋流管可绕中心转动件和支撑轴的轴心线转动，对于上述的任一个管子，入口管和出口管都可以同时与同一个管子的入口和出口分别相通，起伏管路低点的凝析液排除装置还设有排气排液筒，排气排液筒的内腔与外筒的内腔相通，排气排液筒上设有排气口和凝析液排放口。

一种起伏管路低点的凝析液排除方法，其特征在于采用上述的装置，装置安装在起伏管路的低点处，入口管的入口通过法兰与上游起伏管路相连，出口管的出口通过法兰与下游起伏管路相连，当起伏管路的低点有凝析液时，天然气和凝析液流经第一旋流管、第二旋流管或第三旋流管，气液流速和混合程度得到提高，气液从上述旋流管流出再进入下游起伏管路，冲击下游起伏管路的凝析液，将凝析液冲散后携带着离开起伏管路的低点。

采用本发明，具有如下的有益效果：当起伏管路的低点有凝析液时，本发明使天然气和凝析液流经三个旋流管，将凝析液从起伏管路的低点排除。当起伏管路的低点没有凝析液时，使上游起伏管路通过直流管与下游起伏管路连通，起伏管路正常输送天然气。详细工作过程，见本发明说明书具体实施方式部分的说明。本发明主要用于输送天然气的起伏管路上，可以消除起伏管路低点处凝析液聚集的条件，避免凝析液聚集造成的种种危害，确保起伏管路的平稳运行。本发明的装置易于安装、操作简单方便、无需多余附加的维护设施，工作时不影响起伏管路的运行。

与输送天然气类似的输送其它气体的起伏管路，存在凝析液低点聚集造成的问题时，也可以采用本发明方案加以解决。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是本发明起伏管路低点的凝析液排除装置的结构示意图。

图2是图1中的A—A剖视图。

图3是本发明起伏管路低点的凝析液排除装置主要部分的立体结构示意图。

图1至图3中，相同附图标记表示相同的技术特征。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本发明的起伏管路低点的凝析液排除装置自内向外设有中心转动件10、内筒11和外筒1。中心转动件10的两端分别设有支撑轴2，支撑轴2由外筒1两端的端板上的开孔支撑，支撑轴2与开孔之间设有密封件4。支撑轴2的外端部为正六棱柱形，以便用扳手或其它装置转动支撑轴2。外筒1两端的端板上分别设有入口管3和出口管5。中心转动件10外表面与内筒11内表面之间形成环形空间，环形空间内设有直流管60、第一旋流管61、第二旋流管62和第三旋流管63。直流管60为光管，起伏管路正常输送时天然气走直流管60。三个旋流管内均沿轴向设有螺旋板7，螺旋板7的内侧边与杆件8的外表面相连，外侧边与旋流管的内表面相连。相邻两圈螺旋板7、杆件8的外表面与旋流管的内表面之间形成螺旋流道。螺旋板7一般为正螺旋面形，杆件8一般为圆柱形钢棒。

直流管60和三个旋流管(第一旋流管61、第二旋流管62和第三旋流管63)的直径相同，都等于起伏管路的直径，本发明提到的管子直径均是指内直径。沿旋流管的轴向，在一个旋流管直径的长度上，三个旋流管内螺旋板7的圈数各不相同。

中心转动件10、内筒11、直流管60和三个旋流管可绕中心转动件10和支撑轴2的轴心线转动。对于上述的任一个管子，入口管3和出口管5都可以同时与同一个管子的入口和出口分别相通。

起伏管路低点的凝析液排除装置还设有排气排液筒12，排气排液筒12的内腔与外筒1的内腔相通。排气排液筒12上设有排气口13和凝析液排放口14，排气口13和凝析液排放口14在本发明装置正常工作时封闭，排放气体和凝析液时打开。

中心转动件10一般为圆筒形筒体或圆柱体，圆筒形筒体的两端设有端板。内筒11和各种管子(直流管60、第一旋流管61、第二旋流管62、第三旋流管63、入口管3、出口管5和起伏管路)的横截面形状为圆形，外筒1和排气排液筒12的横截面形状为圆形或其它形状。中心转动件10、内筒11和两个支撑轴2同轴设置，入口管3和出口管5同轴设置，直流管60和三个旋流管的轴心线与中心转动件10和支撑轴2的轴心线平行。直流管60和三个旋流管最好是绕中心转动件10和支撑轴2的轴心线均匀布置。直流管60和三个旋流管的外表面分别与中心转动件10的外表面和内筒11的内表面固定连接，内筒11的外表面与外筒1的内表面之间留有间隙。中心转动件10、内筒11、外筒1、直流管60和三个旋流管均卧式设置，排气排液筒12立式设置。

本发明的一种优先方案是，第一旋流管61、第二旋流管62和第三旋流管63均在入口附近设有节流孔板9，节流孔板9一般为标准件。

沿旋流管的轴向，在一个旋流管直径的长度上，第一旋流管61内螺旋板7的圈数一般为1～2圈，对气液的旋流作用最弱。第二旋流管62内螺旋板7的圈数一般为3～4圈，对气液的旋流作用中等。第三旋流管63内螺旋板7的圈数一般为5～6圈，对气液的旋流作用最强。所述气液指的是天然气和凝析液。为将螺旋板7表示清楚，图1中第三旋流管63内的螺旋板7未按精确比例绘制。节流孔板9上节流孔的直径(最小直径)一般为旋流管直径的1/4～1/3。

参见图2以及图1和图3，外筒1与排气排液筒12相互之间部分贯穿。在外筒1内表面与排气排液筒12内表面的相贯线围成的区域内，外筒1和排气排液筒12的筒壁均切掉，形成贯穿孔15。贯穿孔15将排气排液筒12的内腔与外筒1的内腔连通。

本发明装置在使用时，安装在输送天然气的起伏管路的低点处。入口管3的入口通过法兰与上游起伏管路相连，出口管5的出口通过法兰与下游起伏管路相连。用凝析液检测仪检测起伏管路的低点是否有凝析液(起伏管路的低点包括本发明装置及其附近的上下游起伏管路)。检测点一般位于本发明装置的出口管5上，凝析液检测仪例如可以是超声波式的。当没有凝析液时，转动支撑轴2，使直流管60和三个旋流管绕中心转动件10和支撑轴2的轴心线转动。当入口管3的出口与直流管60的入口贴合、直流管60的出口与出口管5的入口贴合时停止转动，此时入口管3和出口管5分别与直流管60的入口和出口相通。上游起伏管路中的天然气从入口管3进入直流管60，再从直流管60流出，经出口管5进入下游起伏管路。

当检测到起伏管路的低点有凝析液时，转动支撑轴2，使直流管60和三个旋流管绕中心转动件10和支撑轴2的轴心线转动。当入口管3的出口与第一旋流管61的入口贴合、第一旋流管61的出口与出口管5的入口贴合时停止转动，此时入口管3和出口管5分别与第一旋流管61的入口和出口相通。上游起伏管路中的天然气和凝析液从入口管3进入第一旋流管61，流经节流孔板9上的节流孔时气液流速以及气液混合程度得到提高。之后气液进入螺旋流道内螺旋流动，进一步充分混合。气液混合物从第一旋流管61流出后，经出口管5进入下游起伏管路，冲击下游起伏管路中的凝析液，将凝析液冲散后携带着离开起伏管路的低点。当检测到起伏管路的低点没有凝析液时，转动支撑轴2，重新使入口管3和出口管5分别与直流管60的入口和出口相通，起伏管路重新正常输送天然气。直流管60相当于一段正常的起伏管路，对流经的天然气不加速。

当检测到起伏管路的低点还有凝析液时，说明使用第一旋流管61不能将凝析液完全排除。再次转动支撑轴2，当入口管3的出口与第二旋流管62的入口贴合、第二旋流管62的出口与出口管5的入口贴合时停止转动，此时入口管3和出口管5分别与第二旋流管62的入口和出口相通。上游起伏管路中的天然气和凝析液从入口管3进入第二旋流管62，流经节流孔板9上的节流孔、再进入螺旋流道内螺旋流动，加速并混合后从第二旋流管62流出、进入下游起伏管路，按与上述使用第一旋流管61基本相同的过程排除起伏管路低点的凝析液。不同之处是，第二旋流管62内的螺旋流道对气液具有更强的混合作用。当检测到起伏管路的低点没有凝析液时，转动支撑轴2，重新使入口管3和出口管5分别与直流管60的入口和出口相通，起伏管路重新正常输送天然气。

当检测到起伏管路的低点还有凝析液时，说明使用第二旋流管62仍然不能将凝析液完全排除。再次转动支撑轴2，当入口管3的出口与第三旋流管63的入口贴合、第三旋流管63的出口与出口管5的入口贴合时停止转动，此时入口管3和出口管5分别与第三旋流管63的入口和出口相通。上游起伏管路中的天然气和凝析液从入口管3进入第三旋流管63，流经节流孔板9上的节流孔、再进入螺旋流道内螺旋流动，加速并混合后从第三旋流管63流出、进入下游起伏管路，按与上述使用第一旋流管61基本相同的过程排除起伏管路低点的凝析液。不同之处是，第三旋流管63内的螺旋流道对气液具有最强的混合作用。当检测到起伏管路的低点没有凝析液时，转动支撑轴2，重新使入口管3和出口管5分别与直流管60的入口和出口相通，起伏管路重新正常输送天然气。

上述工作过程中，在入口管3和出口管5与直流管60和三个旋流管通断切换的过程中，从入口管3流出的天然气和凝析液以及从直流管60和三个旋流管流出的剩余天然气和凝析液进入外筒1的内腔；入口管3的出口与直流管60和三个旋流管的入口贴合、直流管60和三个旋流管的出口与出口管5的入口贴合时，从贴合面处泄漏出来的天然气和凝析液进入外筒1的内腔。外筒1内腔中的天然气和凝析液从贯穿孔15进入排气排液筒12的内腔。本发明装置停工检修时，将排气口13和凝析液排放口14打开，从排气口13排出天然气，从凝析液排放口14排出凝析液。

Claims (7)

1.一种起伏管路低点的凝析液排除装置，其特征在于：它自内向外设有中心转动件(10)、内筒(11)和外筒(1)，中心转动件(10)的两端分别设有支撑轴(2)，支撑轴(2)由外筒(1)两端的端板上的开孔支撑，外筒(1)两端的端板上分别设有入口管(3)和出口管(5)，中心转动件(10)外表面与内筒(11)内表面之间形成环形空间，环形空间内设有直流管(60)、第一旋流管(61)、第二旋流管(62)和第三旋流管(63)，三个旋流管内均沿轴向设有螺旋板(7)，螺旋板(7)的内侧边与杆件(8)的外表面相连，外侧边与旋流管的内表面相连，相邻两圈螺旋板(7)、杆件(8)的外表面与旋流管的内表面之间形成螺旋流道，沿旋流管的轴向，在一个旋流管直径的长度上，三个旋流管内螺旋板(7)的圈数各不相同，中心转动件(10)、内筒(11)、直流管(60)和三个旋流管可绕中心转动件(10)和支撑轴(2)的轴心线转动，对于上述的任一个管子，入口管(3)和出口管(5)都可以同时与同一个管子的入口和出口分别相通，起伏管路低点的凝析液排除装置还设有排气排液筒(12)，排气排液筒(12)的内腔与外筒(1)的内腔相通，排气排液筒(12)上设有排气口(13)和凝析液排放口(14)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：第一旋流管(61)、第二旋流管(62)和第三旋流管(63)均在入口附近设有节流孔板(9)。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：沿旋流管的轴向，在一个旋流管直径的长度上，第一旋流管(61)内螺旋板(7)的圈数为1～2圈，第二旋流管(62)内螺旋板(7)的圈数为3～4圈，第三旋流管(63)内螺旋板(7)的圈数为5～6圈。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：节流孔板(9)上节流孔的直径为旋流管直径的1/4～1/3。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：中心转动件(10)为圆筒形筒体或圆柱体。

6.根据权利要求1至5中任何一项所述的装置，其特征在于：外筒(1)与排气排液筒(12)相互之间部分贯穿，形成贯穿孔(15)。

7.一种起伏管路低点的凝析液排除方法，其特征在于采用权利要求1所述的装置。装置安装在起伏管路的低点处，入口管3的入口通过法兰与上游起伏管路相连，出口管(5)的出口通过法兰与下游起伏管路相连，当起伏管路的低点有凝析液时，天然气和凝析液流经第一旋流管(61)、第二旋流管(62)或第三旋流管(63)，气液流速和混合程度得到提高，气液从上述旋流管流出再进入下游起伏管路，冲击下游起伏管路的凝析液，将凝析液冲散后携带着离开起伏管路的低点。

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