CN209294804U - 一种集输管道进厂防偏流系统 - Google Patents

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谌贵宇
汤晓勇
杨帆
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Abstract

本实用新型公开了一种集输管道进厂防偏流系统,包括管汇系统、一级分支系统和二级分支系统,其中:所述管汇系统包括多路集气管道、管汇和管汇出口整流管路;所述一级分支系统包括进气四通、一级分支短节、出气三通和一级分支出气管道;所述二级分支系统包括二级分支进气三通、二级分支短节、二级分支弯管和二级分支出气管道;在多路集气管道末端安装入口温度变送器,在各路二级分支出气管道上安装分支温度变送器和分支流量变送器;在各路二级分支出气管道的分支流量变送器上游安装分支调节阀。本实用新型通过设置合理的管汇系统和调节系统,起到输量均分和组分均分的作用,减缓质量偏流和组分偏流问题,同时预留分支,以进一步满足列数调整功能。

Description

一种集输管道进厂防偏流系统
技术领域
本实用新型涉及一种集输管道进厂防偏流系统。
背景技术
气田集输系统连通了单井、集气站和处理厂,将分布于气田各处的单井介质集中输送至天然气处理厂。原料气通过多条集气干线进入天然气处理厂,一般采用集气管汇汇集后,平均分配给各列分离、处理厂装置,以满足装备负荷和总体处理规模要求。随着集输系统规模扩大,其作业半径可达数十公里,因此各处来气在温度、组分和产量上可能存在较大差别,这对集气管汇的设计提出了防偏流的要求,要求对进气进行组分、产量汇合,并按照下游列数进行平均分配。一旦管汇无法提供足够的均匀分配能力,则可能造成下游各列装置的进料在组分和流量上出现较大偏差,进而影响使用和处理性能。目前,部分处理厂已经出现了由于上游进气物性差别较大、管汇分配性能不佳而引起的偏流问题,引起下游各列装置出现进料量、进料物性偏差较大。
现有的管汇系统一般采用多进多出(多条进气管道汇集于一条管汇,并在管汇上直接平均安装多条出气管道)的方式进行配管,同时在下游各列管道上安装调节阀,旨在控制偏流。这种方式具有空间紧凑,节省材料的优点,同时可通过调节阀调整各列装置的进气量,解决质量偏流的问题,但对组分偏流控制效果较差。其原因是:1)各路进气汇集于管汇后,在管汇的中部某点可能形成压力平衡点,引起介质无法有效混合,通过与进气口临近的出口输往对应的处理装置;2)各路进气组分不同,含重组分较多的进气管路,重组分运动惯性较大,选择与进气口临近的出口输往对应的处理装置。由此可见,虽然各列装置进料可能在调节阀的控制下,进料输量接近,但进料组成可能存在偏差。因此,有必要重视管汇系统对偏流问题的影响,重点考虑组分偏流问题,优化管汇系统配置。
发明内容
为了克服现有技术的缺点,本实用新型提供了一种集输管道进厂防偏流系统,基于管汇介质偏流原理,综合考虑管道布置、来气性质对偏流的影响,通过设置合理的管汇系统和调节系统,起到输量均分和组分均分的作用,减缓质量偏流和组分偏流问题,同时预留分支,以进一步满足列数调整功能。本实用新型的方案原理清晰、易于实施。
本实用新型所采用的技术方案是:一种集输管道进厂防偏流系统,包括管汇系统、一级分支系统和二级分支系统,其中:所述管汇系统包括多路集气管道、管汇和管汇出口整流管路;所述一级分支系统包括进气四通、一级分支短节、出气三通和一级分支出气管道;所述二级分支系统包括二级分支进气三通、二级分支短节、二级分支弯管和二级分支出气管道;在多路集气管道末端安装入口温度变送器,在各路二级分支出气管道上安装分支温度变送器和分支流量变送器;在各路二级分支出气管道的分支流量变送器上游安装分支调节阀。
与现有技术相比,本实用新型的积极效果是:
(1)设置科学
本实用新型采用管汇与分支分离的形式,促使各路来气充分混合后再进行分流,避免分支管路中出现介质流量和组成偏流。具体地,在管汇系统中实现“多进一出”,保证介质水平方向混合;连接管道设置竖向“π型管”,实现介质竖直方向混合;各级分支采用“一进二出”,且在一级分支中考虑利用四通、三通等作为转向管件,以借助流体自身流动,减小冲蚀与偏流。
(2)监控完备
本实用新型中设置了温度监测和流量监测系统,通过对比各路分支管道、各路进气管道中的介质温度,监控并判断是否发生组分偏流(若充分混合,则各路的组分、温度应保持一致);通过对比各路分支管道中的介质流量,监控并判断是否发生流量偏流。
(3)增加/减少列数灵活
本实用新型中设置了二级分支系统末端预留支管,便于具体工程中从总共4路出气管道上提取、收集介质,增加/减小列数,满足可能需要的5列或3列装置供气需求,且能够保证各路介质在流量和组分质量远高于常规的直接分配方式。
(4)推动技术
本实用新型中的偏流缓解系统,是基于目前在运项目已经发生的处理装置来料偏流问题而提出的,且进一步综合考虑流量偏流和组分偏流问题。本文提出的一些措施,可在一定程度上推动集输管道进厂防偏流技术,也可借鉴到化工行业其他领域使用。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1为一种集输管道进厂防偏流系统的示意图。
具体实施方式
一种集输管道进厂防偏流系统,如图1所示,包括:包括:多路集气管道1、管汇2、管汇出口整流管路3、进气四通4、一级分支短节5、出气三通6、一级分支出气管道7、二级分支进气三通8、二级分支短节9、二级分支弯管10、二级分支出气管道11、入口温度变送器12、分支温度变送器13、分支调节阀14、分支流量变送器15、短节支管16和支管球阀17等。其中,所述多路集气管道1、管汇2、管汇出口整流管路3组成管汇系统,负责将多管来气进行汇集,并充分混合,实现“多进一出”,从源头上缓解下游偏流。所述进气四通4、一级分支短节5、出气三通6、一级分支出气管道7组成一级分支系统,负责将混合介质从1路均匀分为2路,并在分配过程中通过四通、三通等缓冲和补偿空间,减缓分配冲蚀,并尽量降低分配后流体在直管内的组分偏心。所述二级分支进气三通8、二级分支短节9、二级分支弯管10、二级分支出气管道11、短节支管16和支管球阀17等组成二级分支系统,负责将混合介质从2路均匀分为4路,并利用较长距离的分支出气管道为支路计量提供条件,同时预留增加/减少列数接口。所述各支路上的分支调节阀14组成多路流量调节系统,便于各支路调整进气量,进一步减缓流量偏流,也为增加/减少列数提供控制背压。所述入口温度变送器12、分支温度变送器13、分支流量变送器15组成温度-流量监测系统,通过支管温度监测,检查系统预防组分偏流效果,并通过流量监测,检查系统预防流量偏流效果。
其中,所述管汇系统中,进厂多路集气管道1的材质与各自干线管道一致,管径应不小于对应上游集气干线,与管汇2上的三通焊接。管汇2由多处进气三通(含预留)、1处出气三通与管节焊接组成,两端采用盲板封闭;出气三通位于汇管2中部,与最近的进气三通间距(中心线间距)大于2m;进气三通支管端与进厂多路集气管道焊接,出气三通支管端与一级出口整流管道焊接;进气三通平均分布,三通间采用直管段连接,每段直管道长度不小于1.5m,出气三通位于管汇中间位置,进气三通(含预留)在管汇两侧布置;管汇直径应保持最高生产负荷下,管内气相介质的表观速度小于7m/s。管汇出口整流管路3连接管汇2出口三通,分为第一直管段、90°竖向π型弯和第二直管段;其中第一直管段管径与管汇2一致,长度不小于1m,为管汇来气提供水平方向充分混合、整流空间;90°竖向π型弯由4个90°弯管和连接直管组成,连接直管长度为0.5m,竖直向下安装,为管汇来气提供竖直方向充分混合、整流空间;第二直管段管径与第一级管汇一致,长度不小于2m,为经过水平方向和竖直方向混合的介质提供整流空间,准备进入下游分支。第二直管段与下游的一级分支的四通焊接。管汇系统中,进气三通对称布置,有利于各处原料气在管汇中充分混合,且保持配管效果美观;采用“多进一出”的形式,可避免汇管内原料气出现分部流出,引起组分偏流。所述一级管汇系统开口并安装火灾放空管道和紧急泄放管道。
其中,所述一级分支系统中,一级分支为“一进二出”,共1组;进气四通4连接上游管汇系统的管汇出口整流管路3,并和两侧的一级分支短节5焊接,另外一端采用盲板封堵,以便为分流介质提供缓冲空间,降低冲蚀;分支直管段长度不小于1m,管径与管汇出口整流管路3一致;一级分支短节5下游连接出气三通6的一侧主管端,出气三通6为等径三通,三通另一侧主管端采用盲板封堵,支管端连接一级分支出气管道7,并进一步连接下游二级分支系统;一级分支出气管道7管径保持不变,其长度不小于1m。一级分支系统中,采用进气四通4替代常规三通,了利用四通盲板处空间提供介质转向缓冲,进一步降低介质分配时出现的组分偏流,并减缓冲蚀;采用出气三通6替代弯管,可利用介质在三通封堵端的回流,减缓介质在下游支管(一级分支出气管道7)中组分偏心,提高下游二级分支系统的分配效果,同时降低介质对支管起始部分的冲蚀。
所述二级分支系统中,二级分支为“一进二出”,共2组;二级分支进气三通8的支管端连接上游一级分支出气管道7,其两侧主管与两侧二级分支短节9焊接;二级分支短节9长度不小于1m,管径与一级分支出气管道7一致;二级分支短节9连接下游二级分支弯管10,并通过二级分支出气管道11进一步连接下游处理装置,二级分支出气管道11长度不小于5m,以提供分支调节阀14、分支流量变送器15安装条件;二级分支出气管道11末端开口,安装短节支管16和支管球阀17,并采用盲法兰封闭,以提供列数调整接口条件。二级分支系统中,由于介质流量较小、流速较低,采用等径三通即可达到平均分配的效果;由于二级分支后连接各路装置,因此三通后不会出现继续分配,因此采用常规弯管连接短节和分支直管;二级分支系统末端预留支管,便于具体工程中从总共4路二级分支出气管道提取介质,增加/减小列数。
所述多路流量调节系统中,在各路二级分支出气管道11末端安装1处分支调节阀14,位于分支流量变送器15下游,间距1m,用于进一步补偿各路压损,减缓流量偏流,同时也为增加/减少列数提供控制背压。
所述温度-流量监测系统中,在多路集气管道1末端安装入口温度变送器12,在各路二级分支出气管道11上安装分支温度变送器13,以通过温度变送器指示参数判断是否出现组分偏流,充分混合后,各路二级分支出气直管内的介质温度应当一致。在各路二级分支出气管道11上安装分支流量变送器15,以通过流量变送器指示参数判断是否出现流量偏流,充分混合后,各路二级分支出气直管内的介质流量应当一致。
本实用新型的技术原理为:
当多路集输干线来气进入处理厂前,需通过管汇进行汇集。常规管汇系统采用“多进多出”型式,容易引起各分支管路中流量和介质组分不均,对下游各列处理设备引起负荷不均,影响正常生产。
本文基于上述问题,结合集输系统范围宽广,来气性质不一的特点,利用“水平管汇”+垂直π型弯的型式充分混合各路来气,采用“多进一出”管汇+“一进二出”多级支管的模式均分流体,并提供温度监控表征组分偏流、流量监控表征流量偏流的检测方式,同时采用支路调节阀进行流量偏流调整。
具体地,介质从多路集气干线进入处理厂后,在管汇中汇集,从管汇两端向管汇中部混合,并从唯一的出气管路进入竖直安装的“π型弯”,进行充分的竖直方向混合。混合后介质进入一级分支系统,为降低冲击、减缓冲蚀,一级分支系统采用等径四通代替传统三通;介质分支后(一分为二),通过等径三通转向,利用等径三通中气体在三通转角处形成的旋流,抑制介质中重组分过度偏向转向后直管外侧(由于重组分惯性较大),利于下游二级分支入口介质稳定;由于进入二级分支的介质速度下降,因此二级分支采用传统的三通+支管+弯管的方式实施(二分为四)。由此,介质均匀输送至下游各列装置。
另外,由于列数差异,可借助在二级分支管道末端设置的短节分支和球阀,以及在各支路上设置的调节阀,将均匀分配的4路介质灵活增加配置为5路或降低配置为3路。以避免直接分支成奇数列而引起的分流缺陷。

Claims (10)

1.一种集输管道进厂防偏流系统,其特征在于:包括管汇系统、一级分支系统和二级分支系统,其中:所述管汇系统包括多路集气管道、管汇和管汇出口整流管路;所述一级分支系统包括进气四通、一级分支短节、出气三通和一级分支出气管道;所述二级分支系统包括二级分支进气三通、二级分支短节、二级分支弯管和二级分支出气管道;在多路集气管道末端安装入口温度变送器,在各路二级分支出气管道上安装分支温度变送器和分支流量变送器;在各路二级分支出气管道的分支流量变送器上游安装分支调节阀。
2.根据权利要求1所述的一种集输管道进厂防偏流系统,其特征在于:在所述二级分支系统的二级分支出气管道末端开口,安装短节支管和支管球阀,并采用盲法兰封闭。
3.根据权利要求1所述的一种集输管道进厂防偏流系统,其特征在于:所述管汇由多处进气三通、一处出气三通与管节焊接组成,两端采用盲板封闭,进气三通支管端与进厂多路集气管道焊接,出气三通支管端与一级出口整流管道焊接。
4.根据权利要求3所述的一种集输管道进厂防偏流系统,其特征在于:所述管汇的出气三通位于汇管中部,与最近的进气三通间距大于2m;进气三通平均分布,三通间采用直管段连接,每段直管道长度大于等于1.5m。
5.根据权利要求1所述的一种集输管道进厂防偏流系统,其特征在于:所述管汇直径应保持最高生产负荷下管内气相介质的表观速度小于7m/s。
6.根据权利要求1所述的一种集输管道进厂防偏流系统,其特征在于:所述管汇出口整流管路包括第一直管段、90°竖向π型弯和第二直管段。
7.根据权利要求6所述的一种集输管道进厂防偏流系统,其特征在于:所述第一直管段管径与管汇一致,长度大于等于1m;第二直管段管径与第一级管汇一致,长度大于等于2m。
8.根据权利要求6所述的一种集输管道进厂防偏流系统,其特征在于:所述90°竖向π型弯由4个90°弯管和连接直管组成,连接直管长度为0.5m,竖直向下安装。
9.根据权利要求1所述的一种集输管道进厂防偏流系统,其特征在于:所述一级分支系统包括一组一进二出的一级分支,进气四通连接上游管汇系统的管汇出口整流管路,并和两侧的一级分支短节焊接,另外一端采用盲板封堵;一级分支短节长度大于等于1m,管径与管汇出口整流管路一致;一级分支短节下游连接出气三通的一侧主管端,出气三通为等径三通,三通另一侧主管端采用盲板封堵,支管端连接一级分支出气管道;一级分支出气管道长度大于等于1m。
10.根据权利要求1所述的一种集输管道进厂防偏流系统,其特征在于:所述二级分支系统包括两组一进二出的二级分支,二级分支进气三通的支管端连接上游一级分支出气管道,其两侧主管与两侧二级分支短节焊接;二级分支短节长度大于等于1m,管径与一级分支出气管道一致;二级分支短节连接下游二级分支弯管,并通过二级分支出气管道进一步连接下游处理装置,二级分支出气管道长度大于等于5m。
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