CN1156219A

CN1156219A - 带有串联式叶片的多相流体泵送或压缩装置

Info

Publication number: CN1156219A
Application number: CN 96117975
Authority: CN
Inventors: 雷吉斯·维尔拉金; 克里斯蒂安·布拉图; 弗洛朗·斯拜特
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1997-08-06

Abstract

一种多相流体泵送或压缩装置，它包括至少一个叶片组(G_j)，该叶片组包括串联设计的一第一叶片(A_1j)和一第二叶片(A_2j)，它们的几何特性经过一定的设计，因而可使包括至少一液相和至少一气相的多相流体的压缩和泵送的工作达到最优化。

Description

带有串联式叶片的多相流体泵送或压缩装置

本发明涉及一种用于压缩多相流体的装置，所述流体在被压缩前，在一定的压力和温度条件下是由一液相和一不溶解在该液相中的气相的混合物组成的，所述液体可以是，也可以不是被气体所饱和。

根据本发明的这一压缩装置或压缩单元特别适合于泵送一多相流体，例如(但并不排它)由水、油及气体，或者可能还有固体颗粒的混合物组成的多相原油流体。由于这种流体在被泵送之前在热力学条件下的气/液体积比的比值较高，所以泵送它会更加困难。

在下文中，气/液体积比将被缩称为“体积比”或GLR(气/液比率)。应注意的是，它实际上是定义为：气态下的流体体积相对液态下的流体体积的比值，这个比值主要取决于多相流体的热力学条件。

不管所用的泵采用的是何种设计(活塞泵、旋转泵或喇叭效应泵)，当流体的体积比非常小或甚至为零时都能获得很好的效果，这是因为流体这时表现为一液体的单相流体。这适用于这样的一些材料，即，它们在工作时不会让溶解在液体中的大部分气体蒸发，或在泵入口处的体积比不超过0.2。由经验可知，体积比在该值之上时，装置的效用会降低得很快。

为了改进现有装置的工作，现在有这样一种解决方案，它包括：在泵送之前将液相与气相分离，随后，在各自的压缩回路中分别压缩已分离的液、气两相，所述回路的压缩值分别适合于一主液相或一主气相的压缩值。不能总是用分开的回路，而且它通常会使泵送系统较大、昂贵和复杂。

这就是为什么需要研制既能增加多相流体的总能量，又能使多相流体在泵装置出口处的体积比低于其被泵送之前的体积比的泵装置的原因。

已有技术中揭示了能得到这种结果的各种叶片形状，特别是在本申请人的法国专利FR-2,157,437，FR-2,333,139，FR-2,471,501和FR-2,665,224中揭示了几种精密的叶片外形或几何形状，它们被选用于连续两个叶片所限定的流体流动部分。在任何情况下，与那些在一单个组中包括至少两个叶片的被称作“串联式叶片”的叶片不同，这些有关形状的设计只涉及包括一单件的各种简单叶片。

带有“简单”叶片的多相流体泵送装置是可以改进的。

已有技术中，例如1980年4月公开在《动力工程》杂志(Journal ofEngineering for Power)第102期369页上的题为“对轴流压缩机转子串联式叶片的最优化设计”中描述了包括串联式叶片的压缩装置的使用情况。

然而，该已有技术的教导仅仅是涉及单相流体，也就是在压缩装置的入口处主要是由液体或气体的单相所组成的流体的压缩情况。该文件中描述的串联式叶片的几何特性特别适用于单相流体的压缩，这种单相流体的压缩行为不能与具有几个相的流体，例如带有至少一个液相和至少一个气相的的流体相比，因此它们不适于用来泵送多相的流体。

业已发现，亦即本发明的一个目的在于，可以采用串联式的叶片或称“串联叶片”来改进多相流体的泵送，所述叶片的几何构造适于压缩包括至少一个液相和至少一个汽相或气相的多相流体，且这两个相的比例可能随时间变化。

在下文中，叶片的骨架被定义为：在任何一个点上对叶片的下表面和叶片的上表面都是等距离的那一个面。

考虑到叶片与围绕该叶片的流体流动面的相交，可以这样来限定叶片的形状：沿着叶片曲线的几何坐标，并且使叶片的厚度沿着该曲线变化。

下文中将使用以下标号：

A_ij：指的是j组叶片中编号是i的叶片，

a_ij：指的是一叶片A_ij的前缘，

f_ij：指的是一叶片A_ij的后缘，

G_j：指的是成组的叶片，

C_Tj：一叶片组的总弦长，它相应于一个形状等效于由该组所有叶片确定的形状的叶片所确定的弦长，

C_Fj：一组叶片中第一叶片的弦长，

C_Rj：一组叶片中第二叶片的弦长，该组叶片中包括两个叶片，但如果数量超过2，也不偏离本发明的范围，

h指的是切向偏移，它相应于在周边方向(垂直于旋转轴线)上距离(f_ij，a_ij)的投影，

α是被定义在大致同轴、等半径的圆柱面上的一个角，其轴线也在这些面上，α是周边方向(垂直于旋转轴线)和前述骨架所限定的曲线上任何一点的切线之间的夹角。

为了获得上述的改进，本发明的装置中采用了包括由一种或几种形状的叶片组合而成的串联式叶片。

例如，当叶轮或叶片组G_j包括两个叶片A_1j和A_2j时，第一叶片被称作主叶片，它首先接收流动的流体或流体颗粒，而第二叶片被称作辅助叶片。

这些叶片的特别的几何特性以及它们相对安置的方式可使对一多相流体的压缩达到最优化，并且能使从一第一叶片组来的液相的至少一部分与从上述叶片组来的气相的至少一部分重新混合。

形成一叶轮的各叶片总的是可互相分开的，或者可由一个设有诸开口或传送口的叶片来形成，由这些开口分开的每个部分可以被看作一个叶片。

因此，本发明提供了一种用于压缩或泵送一包括至少一个液相和至少一个气相之多相流体的装置，该装置包括：至少一个中空壳体，它具有用于所述流体的至少一个入口和至少一个出口；至少一个可在所述壳体内绕转动轴线O_x转动的转子，所述转子包括一毂件以及至少一个固定于该毂件的叶轮G_j，其特征是，所述叶轮G_j包括一第一叶片A_1j和一第二叶片A_2j，每个叶片均具有一前缘a_ij和一后缘f_ij，叶片骨架曲线的切线形成了角度α，所述角度是由至少所述第一和/或第二叶片(A_1j，A_2j)的所述前缘a_ij限定的，其大小在0°-45°之间。

应注意的是，在下文中，叶片的骨架被定义为：其上的任何一个点都等价于叶片内表面和叶片外表面的那一个面。考虑到叶片与围绕该叶片的流动流体之间的相交，可以用叶片曲线的几何坐标以及沿叶片曲线的厚度分布来描述叶片的形状。

根据本发明的一个实施例，所述装置包括至少一个推进器，该推进器包括至少两个叶轮或叶片组G₁，G₂，每个叶片组均包括一第一叶片A_1j和一第二叶片A_2j，每个叶片组G_j的第一和/或第二叶片的几何特性以及各叶片组相互之间的位置关系是按照下面四个参数中的至少一个参数来选择的，这些参数是：

参数1：切向偏移距离h与间距t的比值，它可用h/t的形式来表示，这里的间距t是叶片组G₁和G₂的第二叶片A₂₁和A₂₂的后缘f₂₁和f₂₂之间的距离，参数1的大小是在0.95-1.05之间，

参数2：轴向重叠值r_j相对一叶片组G_j的总弦长C_Tj的比值，其大小是在-0.01-0.15之间，

参数3：叶片组G_j的弦长比R_Cj＝(C_Fj/C_Rj)，它是一个叶片组中第一叶片的弦长值C_Fj相对第二叶片的弦长值C_Rj的比值，其大小在0.5-1.5之间，

参数4：腔室比Φ_j，它是同一叶片组中第一叶片的腔室值Φ_Fj与第二叶片的腔室值Φ_Rj的相对比值，其大小在0.10-1之间。

根据本发明的一个实施例，所述装置包括至少一个整流器，每个整流器均包括一第一叶片A_1j和一第二叶片A_2j，每个叶片组G_j的第一和/或第二叶片的几何特性以及各叶片组相互之间的位置关系是按照下面四个参数中的至少一个参数来选择的，这些参数是：

参数1：切向偏移距离h与间距t的比值，它可用h/t的形式来表示，这里的间距t是叶片组G₁和G₂的第二叶片A₂₁和A₂₂的后缘f₂₁和f₂₂之间的距离，参数1的大小是在0.60-0.80之间，

参数2：轴向重叠值r_j相对一叶片组G_j的总弦长C_Tj的比值，其大小是在-0.01-0.05之间，

参数3：叶片组G_j的弦长比R_Cj＝(C_Fj/C_Rj)，它是一个叶片组中第一叶片的弦长C_Fj相对第二叶片的弦长C_Rj的比值，其大小在0.5-1.5之间，

参数4：腔室比Φ_j，它是同一叶片组中第一叶片的腔室值Φ_Fj与第二叶片的腔室值Φ_Rj的比值，其大小在0.10-1之间。

所述装置可包括至少一个推进器和/或至少一个整流器或发散器，它们每个均包括至少两个叶片组G₁，G₂，这些叶片组均包括一第一叶片(A₁₁，A₁₂)和一第二叶片(A₂₁，A₂₂)，每个叶片组的所述第一和/或第二叶片的几何特性以及各叶片组相互之间的位置关系取决于权利要求2和/或3中给出的参数1、参数2和参数3，这些参数的范围也在权利要求2和/或3中给出了。

至少一个推进器和至少一个整流器的几何特性是由一第四参数来决定的，腔室比Φ_j的大小是结合前述的那三个参数值并且是按照一推进器或一整流器来进行选择的。

用于一推进器和/或一发散器的第一和/或第二叶片的最大厚度之比e₁/e₂应在0.5到1之间。

第一叶片的厚度e₁是在2到10mm之间，而第二叶片的厚度e₂是在2到20mm之间。

根据一实施例，一个叶轮可通过例如一机械装置连接于它的前一个叶轮或后一个叶轮。

所述装置包括至少一个推进器和至少一个整流器，考虑到流动方向，推进器被放置在所述发散器之前。

根据一实施例，所述装置包括至少一个推进器和至少两个整流器，所述推进器被放置在所述两个整流器之间。

本发明涉及一种用于压缩或泵送一包括至少一个液相和至少一个气相之多相流体的装置，该装置包括：至少一个中空壳体，它具有用于所述多相流体的至少一个入口和至少一个出口；至少一个可在所述壳体内绕转动轴线O_x转动的转子，所述转子包括一毂件以及至少一个固定于该毂件上的叶轮，所述叶轮包括一第一表面或称上表面以及一第二表面或称下表面。其特点是，所述叶轮沿其长度方向的至少一部分上设有一个或若干个开口，它们沟通了所述上、下表面，因而有利于在上表面一侧流动的气相的至少一部分与在下表面一侧流动的液相的至少一部分相遇。

本发明涉及一种用于泵送一多相原油流体的多相流体泵。该多相泵的特征是，它包括能体现一前述特性的至少一个推进器和/或至少一个整流器。

与包括“简单”叶片的装置相比，在一最优化结构下的串联式设计特别适用于泵送如原油流体之类的多相流体，它可为压缩装置带来下列好处：

-通过至少部分地重新混合多相流体的各个相，使得包含在该流体内的液相和气相的分离现象减至最小；

-水能的损失可减至最小，这是因为：

^*诸叶片更适于流体进入压缩装置，

^*流体的减速度被减至最小，而当叶片腔室较大时，流体的减速度很大，会增加水力损失并导致流动分离，以及

^*在定子级上，叶片的串联设计可改进流体的导向，因而可使流体的速度在出口管段处得以平稳下来。

通过下文中结合附图对压缩或泵送一原油型多相流体(包括至少一个液相、一个气相，还可能有一个固相)的非限制性实施例所作的描述，本发明的其它特征和优点将得以显现。

图1和1A轴向地剖示了一个根据本发明的、旨在泵送一多相流体的装置的实施例；

图2是推进器或叶轮的立体图；

图3是叶轮与一半径恒定的圆柱面相交而产生的交线的阴影图，示出了根据本发明限定的一串联式叶片几何形状的各参数；

图4示出了气相和液相的混合流的情况；

图5示出了本装置的一个实施例，其中，示出了一叶片组中的两叶片用一机械装置连接的情况；以及

图6是根据本发明的、设有使相混合最优化的开口之叶片的简单的实施例。

在下文中，“流体”这个词指的是一种多相流体，它包括一液相、一气相、以及可能还有以固体颗粒(例如砂，或水合物团块之类的粘性颗粒)形式存在的固相。液相可以由几中性质不同的液体组成，而气相则由性质不同的几种气体组成。

与在压缩装置内能经受变化的单相流体不同，该多相流体包括在压缩装置内外具有不同性质的若干相。

图1和1A轴向地剖示了一个根据本发明的、旨在泵送一多相原油流体的装置的特定但非限制性的实施例。

该泵送装置包括一中空壳体1，它可是圆筒形的，以便能方便地进入一油井内运行，用本发明的装置在产油井内泵送流体仅仅是一个非限制性的应用。壳体1上设有至少一个多相流体入口2，以及至少一个连通于泵送流体回路的排放口3。该回路是由一管线或管子4来表示的，在其端部可以用本技术领域的熟练人员都熟知的合适的装置，例如在图中由标号5表示的螺纹头来紧固壳体1。

在图1A所示的例子中，入口2是设置在壳体1之侧壁上的口子，在这些入口的水平线上，泵装置包括一固定在壳体1上的偏转器14，该偏转器在流体进入壳体后偏转流体，并且使流体的速度大致沿轴线的方向，也就是大致平行于泵之旋转轴线。

壳体1内设有一包括转轴6的转子，它通过一例如(但并不排它)电动机之类的驱动装置7(图1)，以及一可能有的、使电动机转轴的转速转变成转轴6之转速的传动装置8(图1)来带动旋转。

转轴6可以用例如本申请人的专利FR-2,471,501中描述的至少两个不同的轴承9和10来保持定位。

轴承10是通过诸径向臂11而紧固于壳体1的，因此，可使流体在箭头

所示的方向上穿过径向臂之间的间隙流动。

FR-2,471,501专利中清楚地示出了有关轴承9和10的安装情况，这种特别的安装可使装置的各部件之间获得密封，这对于本技术领域的熟练人员而言是无需详细描述的。

在泵装置的入口2和出口3之间、在壳体1内设有至少一个可增加流体总能量的元件或级段。

图1示出标号为17，18和19的三个能增加流体能量的元件。元件的数量没有什么限制，它取决于所需的压力增量。这些元件在下文中将被称作推进器。

图3中详细地示出了这些元件，它们可以是例如压配地固定于转轴6，各元件之间设有支柱20到23。

该装置最好是还包括一个或多个整流器。例如，在每个增压元件(17，18，19)的出口处可分别放置一整流器(24，25，26)，每个整流器均通过例如紧固螺丝27之类的装置固定于壳体1。

整流器对本发明的装置而言并不是必须的。然而，由于它可以引导流体通过压缩装置的各个级段，因此可以提供很大的好处。

诸增压元件和壳体之间的空隙以及增压元件和整流器之间的空隙当然可以通过本技术领域熟知的方法来降低到最小值，以与泵的工作相协调。

图2是一增压元件或推进器的非限制性实施例的立体图，所述增压元件主要包括一固定于转轴6的毂件28、它在装置工作过程中于箭头所示的方向上转动。毂件28包括至少一个叶轮30，它是由在下文中分别被称作第一叶片或主叶片以及第二叶片或辅助叶片的两叶片30a和30b组成的，图3中给出了它们的几何特性和相互之间的位置关系。叶轮29和30的数量是没有限制的，这里仅仅是为了举例说明。通常，这个数量应该是有所选择的，以利于转子的静平衡和动平衡。叶轮的高度定在当它们在转动过程中所确定的形状与孔是互补的，在该例子中孔是圆柱形。

串联式叶轮或叶片组的有效形状与由单件组成的叶片形状相对应，单个叶片的形状大致等同于本申请人的专利FR-2,157,437，FR-2,333,139，FR-2,471,501和FR-2,665,224中所揭示形状中的一个，后者限定了一种随着由两个连续叶片形成的一个正径向(orthoradial)通道的截面而变化的叶片形状。一串联叶轮的外形是由一第一叶片30a和一第二叶片30b构成的，该外形事实上可以看作是将该两叶片的各自外形综合起来的一个有效外形。因此，就可将一个正径向通道定义为由两个有效叶轮或叶片组所确定的通道。

类似的是，一串联叶轮的每个叶片都可根据这些专利中描述的形状来作出选择。

串联叶轮的数量，也就是互相串联的叶片组的数量最好是大于2。

叶轮的数量可以是3到8之间，最好是在4到6之间，特别是对外径较大(例如200到400mm之间)叶轮的推进器而言尤其如此，而这并不偏离本发明的范围。

为了进行多相流体的压缩并使之最优化，组成了一叶轮或叶片组的各叶片，以及在压缩装置中叶轮和/或叶片的相互位置均呈现出例如由图3中所示的至少一个参数所确定的几何性质。

在图3所示的例子中，每组叶片C_j均包括一个接一个设置的两个叶片A_1j和A_2j，但叶片组也可以包括两个以上的叶片，这并不偏离本发明的范围。

在图3中叶片组分别是由G₁和G₂来表示的，每个叶片组均包括一第一叶片或主叶片A_1j和一第二叶片或辅助叶片A_2j。

要在其展开面上确定叶轮几何轮廓时，叶轮可简单表示为相对于外径定位的圆柱形包迹线。

在图3中，线m表示旋转轴线，而线p则对应于压缩装置的外周或切向。箭头

对应于多相流体进入压缩装置的方向。

和通常一样，叶片A_ij包括一在图中由标号“a_ij”表示的前缘以及一后缘“f_ij”，这里的i是叶片A_ij在一由j表示的叶片组中的编号。

因此，由A_1j表示的第一叶片和由A_2j表示的第二叶片都属于叶片组G_j，例如，A₁₁对应于第一叶片组G₁的第一叶片，而A₂₁则对应于该叶片组的第二叶片。

一叶片的前缘a_ij和其后缘f_ij之间的距离就是该叶片的弦长。在线m上分别用C_Fj表示第一叶片A_1j的弦长，用C_Rj表示第二叶片A_2j的弦长。

在线m上还可以用C_Tj来表示一叶片组G_j的总弦长，也就是在同一叶片组G_j中从第一叶片的前缘a₁₁到第二叶片f₂₁之间的距离在线m上的投影。

例如，从针对叶片和针对叶片组位置的一组参数中选择至少一个参数，就可以确定压缩装置的特性。因而，这样的选择便可以确定压缩装置的最佳工作范围。

可选择特性的参数包括例如下面三个参数：-切向的偏移距离h，它对应于第一叶片组G₁的第二叶片A₂₁的前缘a₂₁和第二叶片组G₂的第一叶片A₁₂的后缘f₁₂之间的距离。这个参数值的大小可以表示为例如间距t的函数，即h/t。间距t对应于第一和第二叶片组G₁和G₂的辅助叶片组A₂₁和A₂₂的后缘f₂₁和f₂₂之间的距离。

-轴向重叠“r_j”，它对应于叶片组G_j的第一叶片A_1j和同一叶片组G_j的第二叶片A_2j之间在m方向上的重叠部分，把这个相对重叠值“r_j”相对于叶片组的第一叶片之弦长C_fj来限定是较为有利的。

-弦长比R_Cj＝(C_Fj/C_Rj)，它是叶片组G_j中第一叶片的弦长C_Fj相对第二叶片的弦长C_Rj的比值。

对上面三个参数中的至少一个作出选择就可以获得一个最优化的压缩装置。

根据该装置的较佳实施例，对这些参数中至少一个作出的选择最好落在下述范围内：

为了确定一个推进器，对三个参数中至少一个作出的选择最好落在下述范围内：

^*切向偏移h和间距t的比值应在0.95-1.05的范围内；

^*r_j/C_Tj的比值应在-0.00-0.15的范围内；

^*弦长比的范围应为0.5-1.5。

这样就可以限定一推进器的诸叶片的几何形状和包括至少两个叶片组之配置，以使一用来压缩多相流体的装置获得最佳的工作状况。

较佳的是，在上述三个范围中对三个参数作出选择，并且结合这三个参数选择一与压缩机工作的最优化也相关的第四参数。这第四参数可以是例如由一个叶片组所决定的腔室比Φ_j，它是某一叶片组中第一叶片A_1j的腔室值Φ_Fj与第二叶片A_2j的腔室值Φ_Rj的相对比值。

这个参数的大小最好是在0.5-1的范围内加以选择。

同样的是，可通过在下面范围内选择这些特性来确定一整流器或发散器。

^*切向偏移h和间距t的比值应在0.60-0.80的范围内；

^*r_j/C_Tj的比值应在-0.01-0.05的范围内；

^*弦长比R_Cj的范围应为0.5-1.5。

这样就可以确定一推进器的诸叶片的几何形状和包括至少两个叶片组之配置，以使一用来压缩多相流体的装置获得最佳的工作状况。

在这种情况下，对发散器来说，一个叶片组的腔室比Φ_j，即某一叶片组中第一叶片A_1j的腔室值Φ_Fj与第二叶片A_2j的腔室值Φ_Rj的比值最好是在0.10-1的范围内。

对一个推进器和/或一个整流器而言，供流体流动的面积是沿着垂直于压缩装置之旋转轴线的平面P₁的流体通道的整个面积，而这个P₁平面是位于压缩装置的入口和出口之间。

这个面积的大小是按照一个基本上恒定的方式来变化的，它并且被限制在一最小值和一最大值之间，这两个值是有选择的，以便使两个平面P₁的两个面积之比值最好是在2.2-0.45之间。

根据一个最佳的实施例，沿着出口平面的推进器的面积是根据内部平面的面积大小来确定的。

根据一实施例，用于一推进器的第一和/或第二叶片的最大厚度之比e₁/e₂应在0.6-1之间，而用于一整流器的最大厚度应为0.5-1。

根据一个较佳实施例，用于一推进器的叶片组的几何性质是通过选择这样一个比值来确定的，即，叶轮的外径(以mm表示)相对叶轮数量的比值，其大小是在40-60之间。

根据该装置的一个实施例，例如，在一个包括显示了前述特性的推进器的装置中，可以在不偏离本发明范围的情况下采用一个本技术领域熟知的整流器，该整流器的特性适合于前述的推进器。

在推进器的出口处，多相流体速度有至少一个轴向的分量和一个周向的分量。本技术领域的熟练人员都知道，用整流器可以抑制或者至少是减少流体流速的周向分量，因而可以增加静压力。

在不偏离本发明范围的情况下，特别是可以采用本申请人的专利FR-2,333,139，FR-2,471,501或FR-2,665,224中所描述的那些配置。

例如，一用于多级压缩的压缩装置，它包括若干个相连的压缩级段，每个压缩级段中均包括至少一个推进器和一个整流器，整流器是沿着流体流动的方向而放置在推进器之前或之后的。

因此，供流体流动的区域是以一个基本上连续的方式变化的，例如，沿着装置的旋转轴线来流动。

为了更好地理解在用一压缩装置来泵送多相流体的过程中所发生的现象，图4中示出了不同相的流体(液态和气态)在一泵或压缩装置中的流动情况，特别是它们流经两个串联叶片之间所形成之通道的情况。

图4以类似于图3的方式示出了两个叶片组G₁和G₂，在这两个叶片组的两侧设置了叶片组G₀和G₃。

在叶片组G₀和G₁、G₁和G₂、G₂和G₃之间分别形成了几个流体流动的通道E₀、E₁和E₂。

标号I_ij表示该叶片的下表面，而标号E_jj则表示该叶片的上表面。

对每个叶片组而言，在例如第一叶片的下表面I_1j和第二叶片的上表面E_2j之间形成了一流动通路。

因此，在图4中，标号P₁对应于第一叶片组的两个叶片A₁₁和A₁₂之间的流动通路，而P₂则对应于第二叶片组的叶片A₁₂和A₂₂之间的流动通路，该两通路的宽度各取决于一组叶片中两个叶片之间的相对位置。

这一流动通道可重新混合至少一部分从一流动通道来的液相以及至少一部分在一相邻通道中循环的气相。

实际上，当流体通过一增压器并且处于旋转作用之下时，可以观察到形成多相流体的相发生分离，特别是分别由标号l_k和g_k表示的液相和气相发生分离，这里的下标k相应于流体在其中循环的通道(E₀，E₁，E₂)。

在一横向压力梯度的作用下，液相l_k被驱向叶片的过压面或称下表面，而气相g_k则转移到叶片的欠压面或上表面。这种现象在仅包括简单叶片的压缩装置中也会发生。

如图4所示，带有一定能量的多相流体在两个连续的串联叶轮之间，例如通道E₁中沿着箭头E所示的方向循环流动。

在该通道内，流体分成一个朝叶片A₁₁之下表面I₁₁流动的液体分量l₁和一个朝着第二叶片组的第一叶片A₁₂的上表面流动的气体分量g₁。

朝下表面I₁₁流动的液体分量l₁流经通路p₁后流入通道E₀，连续地循环，直至它与在流动通道E₀中液相和气相分离出的至少一部分气体分量g₀相混合。

气相g₀和液相l₁的重新混合可至少部分地补偿在泵送多相流体的过程中产生的液相和气相分离的现象，而这种分离会降低泵送的效率。

这种现象发生在每个流动通路那一个水平高度上，因此，在每一叶片组的水平上，来自邻近通道的气体和液体得以重新混合。

较佳的是，相对于一由具有大致相同的等效表面和几何形状的单叶片组成的那种叶轮所获得的效率而言，在一叶片组的两个叶片之间设置一流动通路可大大提高压缩装置的效率。

流动通路的尺寸大小可以从例如上述的参数组中选取。

图5是藉至少一个机械装置而互相连接起来的一组叶片的立体图。这样，考虑到流动方向，一第一叶片可连接于下一个叶片和/或连接于前一个叶片。机械装置40可以设置在叶片长度方向和/或宽度方向上的任何一点上。有若干种几何形状可适合于这种机械装置，所有可能的几何形状都应对流体的流动不引进干扰。

较佳的是，该机械装置可以使叶片之间保持一定的距离，并且因而使叶片按照特定顺序互相连接起来。

它可获得一个机械的加强。

图6示出了根据本发明的一个变化型的实施例，其中构成叶片组的叶片上至少沿其长度部分分布了一个或多个开口。因此，由这些开口分隔开的叶片部分便形成了诸“子叶片”，它们的功能大致和图3中所示的叶片Aij相同。

沿叶片50分布的诸开口形成了分别在叶片的下表面附近和上表面附近循环流动、并且从邻近通道(如图3所示)来的液体和气体分量的通路。

图6示出了一气囊或一液囊可能具有的形状。

液体分量趋向于经过至少一个开口51，以与在上表面一侧循环流动的气体分量相混合而形成一个多相混合物。由于气体分量中掺入了一部分液体，所以GLR的比值显著降低，可通过结合图4描述的那种对在多相流体的分离级段造成的分离进行补偿而进一步改进对多相流体的压缩。

混合开口可具有不同的形状和尺寸，要根据形成流体的各相的性质来加以选择，以利于这些相相互之间的通连。

Claims

1.一种用于压缩或泵送一包括至少一个液相和至少一个气相之多相流体的装置，该装置包括：至少一个中空壳体(1)，它具有用于所述流体的至少一个入口(2)和至少一个出口(3)；至少一个可在所述壳体内绕转动轴线(O_x)转动的转子，所述转子包括一毂件(28)以及至少一个固定于该毂件的叶轮G_j，所述叶轮G_j包括一第一叶片A_1j和一第二叶片A_2j，每个叶片均具有一前缘a_ij和一后缘f_ij，叶片轮廓曲线的切线形成了角度α，所述角度是由至少所述第一和/或第二叶片A_1j，A_2j的所述前缘a_ij限定的，其大小在0°-45°。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，它包括至少一个推进器，该推进器包括至少两个叶轮或叶片组G₁，G₂，每个叶片组均包括一第一叶片A_1j和一第二叶片A_2j，每个叶片组G_j的第一和/或第二叶片的几何特性以及各叶片组相互之间的位置关系是按照下面四个参数中的至少一个参数来选择的，这些参数是：

参数2：轴向重叠值r_j相对一叶片组G_j的总弦长C_fj的比值，其大小是在0.01-0.15之间，

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，它包括至少一个整流器，每个整流器均包括一第一叶片A_1j和一第二叶片A_2j，每个叶片组G_j的第一和/或第二叶片的几何特性以及各叶片组相互之间的位置关系是按照下面四个参数中的至少一个参数来选择的，这些参数是：

4.如权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个推进器和至少一个整流器均包括至少两个叶片组G₁，G₂，它们均包括一第一叶片(A₁₁，A₁₂)和一第二叶片(A₂₁，A₂₂)，每个叶片组的所述第一和/或第二叶片的几何特性以及各叶片组相互之间的位置关系取决于权利要求2和/或3中给出的参数1、参数2和参数3，这些参数的范围也在权利要求2和/或3中给出了。

5.如权利要求2到4中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个推进器和至少一个整流器的几何特性是由一第四参数来决定的，腔室比Φ_j是结合权利要求2和/或3中的那三个参数值来进行选择的。

6.如权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，用于一推进器和/或一整流器的第一和/或第二叶片的最大厚度之比e₁/e₂应在0.5-1之间。

7.如权利要求5中所述的装置，其特征在于，第一叶片的厚度e₁是在2到10mm之间，而第二叶片的厚度是在2到20mm之间。

8.如前面任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，一个叶轮是通过一机械装置(40)而连接于它的前一个叶轮或后一个叶轮的。

9.如权利要求1到8中任一项所述的装置，其特征在于，它包括至少一个推进器和至少一个整流器，考虑到流动方向，所述推进器被放置在所述发散器之前。

10.如权利要求1到8中任一项所述的装置，其特征在于，它包括至少一个推进器和至少两个整流器，所述推进器被放置在所述两个整流器之间。

11.一种用于压缩或泵送一包括至少一个液相和至少一个气相之多相流体的装置，该装置包括：一个中空壳体，它具有用于所述多相流体的至少一个入口和至少一个出口；至少一个可在所述壳体内绕转动轴线Ox转动的转子，所述转子包括一中心毂件以及至少一个固定于该中心毂件的叶轮，所述叶轮包括一第一表面或称上表面以及一第二表面或称下表面，其中所述叶轮(50)沿其长度方向的至少一部分上设有一个或几个开口(51)，它们沟通了所述上、下表面，因而有利于在上表面一侧流动的气相的至少一部分和在下表面一侧流动的液相的至少一部分相遇。

12.可用如上述任何一项权利要求中所述的装置来泵送一多相的原油流体。