CN112113142A - 一种油气混输系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油气混输系统，设有混合输入管，所述混合输入管输出端连接气液分离器的输入端，所述气液分离器上分别设有气体输出口和液体输出口，所述气体输出口上连接输气管的一端，所述输气管上设有气体调节阀，所述输气管另一端连接喷射器的进气口，所述液体输出口上连接输液管的一端，所述输液管上设有液体输送泵，所述输液管另一端连接喷射器的进液口，所述喷射器输出端通过混合输出管连接气液混输泵，本发明将原油和原气进液分离、混合、输送甚至加热等集成在一套设备上，实现功能多样化、一体化，同时实现了原油和原气的混合运输，不会发生定子干烧的现象，且提升了泵的使用寿命，节约了大量的成本。

Description

一种油气混输系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及石油运输相关技术领域，具体为一种油气混输系统及其工作方法。
背景技术
在现目前阶段，石油行业油气混输技术和设备处于非常矛盾的局面：一方面，市场需求巨大，各大油田都要使用油气混输设备输送原油和原气；另一方面，现在没有完美的稳定高效的油气混输技术和设备；
目前众多公司的螺杆泵可以实现油气混输，前提条件是泵的进液需要油和气均匀混合的情况，但在实际的输油作业中，泵的进液经常出现间歇性只有原气而没有原油，在没有原油润滑冷却定子的情况下，非常容易发生定子干烧，严重缩短了泵的使用寿命，甚至给用户的生产造成降产停产的不良后果；基于以上的情况，现考虑一种解决油气混输的实现方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能解决螺杆泵出现定子干烧、寿命较短的油气混输系统及其工作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种油气混输系统，设有混合输入管，所述混合输入管输出端连接气液分离器的输入端，所述气液分离器上分别设有气体输出口和液体输出口，所述气体输出口上连接输气管的一端，所述输气管上设有气体调节阀，所述输气管另一端连接喷射器的进气口，所述液体输出口上连接输液管的一端，所述输液管上设有液体输送泵，所述输液管另一端连接喷射器的进液口，所述喷射器输出端通过混合输出管连接气液混输泵。
优选的，所述喷射器包括壳体，所述壳体一端设有进液口，所述进液口内设有喷嘴，所述壳体上设有进气口，所述壳体另一端设有混合输出端，所述壳体内还设有文氏管分配器，所述喷嘴和所述文氏管分配器之间还设有混气室。
一种油气混输系统的工作方法，包括如下步骤：
S1：原油和原气混合进入气液分离器，实现气液分离；
S2：纯原油液通过输液管流入液体输送泵，经泵加压进入喷射器的喷头；
S3：纯原气通过输气管进入气体调节阀，调节后进入喷射器进气口；
S4：喷射器喷射实现原油和原气的均匀混合；
S5：油气混合进入气液混输泵，加压外输。
优选的，所述步骤S2具体为：气液分离器内还安装有液位变送器，检测罐内原油液位，根据此液位调节气液混输泵变频器的运行频率，保持罐内原油液位恒定；
所需设定液位值为SL(t)，罐内液位值为PL(t)，于是液位偏差就可计算为err(t)＝SL(t)-PL(t)；
Figure BDA0002605482710000021
其中：U(t)为PLC输出给液体混输泵变频器的控制信号；
Kp为比例带；
TI为积分时间；TD为微分时间；
f＝U(t)*100％*50，f为液体混输泵变频器频率。
优选的，所述步骤S3具体为：气液分离器上安装有压力变送器，检测罐内气体压力，PLC采集此压力后与所需设定压力值进行PID运算，运算结果通过PLC输出模块输出信号给气体调节阀以改变阀开度，保持罐内气体压力恒定；
以下为PLC内PID算法控制方法：
所需设定压力值为SP(t)，罐内气体压力值为PP(t)，于是压力偏差就可计算为err(t)＝SP(t)-PP(t)
Figure BDA0002605482710000031
其中：U(t)为PLC输出给气体调节阀的控制信号；
Kp为比例带；
TI为积分时间；
TD为微分时间；
FC＝U(t)*100％，FC为阀门开度。
优选的，所述气液混输泵运行后，液体输送泵才能运行，液体输送泵运行后，气体调节阀才能打开。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将原油和原气进液分离、混合、输送甚至加热等集成在一套设备上，实现功能多样化、一体化，同时实现了原油和原气的混合运输，不会发生定子干烧的现象，且提升了泵的使用寿命，节约了大量的成本。
附图说明
图1为本发明的工作流程图；
图2为本发明的喷射器剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示：一种油气混输系统，设有混合输入管1，所述混合输入管1 输出端连接气液分离器2的输入端，所述气液分离器2上分别设有气体输出口和液体输出口，所述气体输出口上连接输气管3的一端，所述输气管3上设有气体调节阀4，所述输气管3另一端连接喷射器5的进气口501，所述液体输出口上连接输液管6的一端，所述输液管6上设有液体输送泵7，所述输液管6另一端连接喷射器5的进液口502，所述喷射器5输出端通过混合输出管8连接气液混输泵9，如图2所示：所述喷射器5包括壳体503，所述壳体 503一端设有进液口502，所述进液口502内设有喷嘴504，所述壳体503上设有进气口501，所述壳体503另一端设有混合输出端505，所述壳体503内还设有文氏管分配器506，所述喷嘴504和所述文氏管分配器506之间还设有混气室507。
一种油气混输系统的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：原油和原气混合进入气液分离器，实现气液分离；
S2：纯原油液通过输液管流入液体输送泵，经泵加压进入喷射器喷射口；
S3：纯原气通过输气管进入气体调节阀，调节后进入喷射器进气口；
S4：喷射器喷射实现原油和原气的均匀混合；
S5：油气混合进入气液混输泵，加压外输。
工作原理：原油和原气混合进入气液分离器，实现气液分离，纯原油液流入液体输送泵，经泵加压进入喷射器喷射口，纯原气经气体调节阀调节后进入喷射器进气口，液体以高的速度从喷嘴喷出，高速流动的液体通过混气室时，会在混气室形成真空，由导气管吸入大量气体，气体进入混气室后，在喉管处与液体剧烈混合，形成均匀完全的气液混合体，液体中的气泡多而细腻，气液混合物最后由扩压室排出，喷射器实现喷射需要液体的高流速来带动气体吸入，既要满足低频运行小流量时的喷射吸气功能，又要满足满频运行高流量时不能憋压，满足正常输油量，可以由我们提供详细的相关参数；
气液分离器安装压力变送器，检测罐内气体压力，PLC采集此压力后与所需设定压力值进行PID运算，运算结果通过PLC输出模块输出信号给气体调节阀以改变阀开度，保持罐内气体压力恒定。
以下为PLC内PID算法控制方法：
所需设定压力值为SP(t)，罐内气体压力值为PP(t)，于是压力偏差就可计算为err(t)＝SP(t)-PP(t)
Figure BDA0002605482710000051
其中：U(t)为PLC输出给气体调节阀的控制信号；
Kp为比例带；
TI为积分时间；
TD为微分时间；
FC＝U(t)*100％；
FC为阀门开度。
气液分离器还安装液位变送器，检测罐内原油液位，根据此液位调节气液混输泵变频器的运行频率，保持罐内原油液位恒定；
所需设定液位值为SL(t)，罐内液位值为PL(t)，于是液位偏差就可计算为err(t)＝SL(t)-PL(t)；
Figure BDA0002605482710000061
其中：U(t)为PLC输出给液体混输泵变频器的控制信号；
Kp为比例带；
TI为积分时间；TD为微分时间；
f＝U(t)*100％*50；
f为液体混输泵变频器频率。
气液混输泵运行后，液体输送泵才能运行，防止喷射器堵塞；液体输送泵运行后，气体调节阀才能打开，防止喷射器只进气而没有进液，并且还要保证液体输送泵和气液混输泵之间的供需平衡，以下为液体输送泵和气液混输泵平衡算法：
Q2＝Q2e*f/50
Q1＝K*Q2
f1＝Q2*50/Q2e
其中：f为液体混输泵变频器频率；
Q2为气液混输泵实际流量；
Q2e为气液混输泵额定流量；
Q1为液体输送泵实际流量；
K为可调系数；
f1为液体输送泵频率；
Q2e为液体输送泵额定流量。
根据气液混输泵前端压力变送器负压状况微调K系数值，实现液体输送泵和气液混输泵之间的供需平衡。

Claims (6)

1.一种油气混输系统，其特征在于：设有混合输入管(1)，所述混合输入管(1)输出端连接气液分离器(2)的输入端，所述气液分离器(2)上分别设有气体输出口和液体输出口，所述气体输出口上连接输气管(3)的一端，所述输气管(3)上设有气体调节阀(4)，所述输气管(3)另一端连接喷射器(5)的进气口(501)，所述液体输出口上连接输液管(6)的一端，所述输液管(6)上设有液体输送泵(7)，所述输液管(6)另一端连接喷射器(5)的进液口(502)，所述喷射器(5)输出端通过混合输出管(8)连接气液混输泵(9)。
2.根据权利要求1所述一种油气混输系统，其特征在于：所述喷射器(5)包括壳体(503)，所述壳体(503)一端设有进液口(502)，所述进液口(502)内设有喷嘴(504)，所述壳体(503)上设有进气口(501)，所述壳体(503)另一端设有混合输出端(505)，所述壳体(503)内还设有文氏管分配器(506)，所述喷嘴(504)和所述文氏管分配器(506)之间还设有混气室(507)。
3.一种油气混输系统的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：原油和原气混合进入气液分离器，实现气液分离；
S2：纯原油液通过输液管流入液体输送泵，经泵加压进入喷射器的喷头；
S3：纯原气通过输气管进入气体调节阀，调节后进入喷射器进气口；
S4：喷射器喷射实现原油和原气的均匀混合；
S5：油气混合进入气液混输泵，加压外输。
4.根据权利要求3所述一种油气混输系统的工作方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：气液分离器内还安装有液位变送器，检测罐内原油液位，根据此液位调节气液混输泵变频器的运行频率，保持罐内原油液位恒定；
所需设定液位值为SL(t)，罐内液位值为PL(t)，于是液位偏差就可计算为err(t)＝SL(t)-PL(t)；
Figure FDA0002605482700000021
其中：U(t)为PLC输出给液体混输泵变频器的控制信号；
Kp为比例带；
TI为积分时间；TD为微分时间；
f＝U(t)*100％*50；
f为液体混输泵变频器频率。
5.根据权利要求3所述一种油气混输系统的工作方法，其特征在于：所述步骤S3具体为：气液分离器上安装有压力变送器，检测罐内气体压力，PLC采集此压力后与所需设定压力值进行PID运算，运算结果通过PLC输出模块输出信号给气体调节阀以改变阀开度，保持罐内气体压力恒定；
以下为PLC内PID算法控制方法：
所需设定压力值为SP(t)，罐内气体压力值为PP(t)，于是压力偏差就可计算为err(t)＝SP(t)-PP(t)
Figure FDA0002605482700000022
其中：U(t)为PLC输出给气体调节阀的控制信号；
Kp为比例带；
TI为积分时间；
TD为微分时间；
FC＝U(t)*100％；
FC为阀门开度。
6.根据权利要求3所述一种油气混输系统的工作方法，其特征在于：所述气液混输泵运行后，液体输送泵才能运行，液体输送泵运行后，气体调节阀才能打开。
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