MXPA04007613A - Dispositivo para transformacion de flujo gas/liquido a flujo laminar o estratificado. - Google Patents

Abstract

Se describe un dispositivo en conexion con una tuberia (1) para transformacion de flujo gas/liquido dispersado en flujo laminar estratificado. La solucion involucra un primer conjunto de cuchillas guias estacionarias (6) dispuestas dentro de la tuberia (1) y disenadas para rotar el flujo liquido/gas. La tuberia (1) esta, a su vez, conectada con una segunda tuberia (2) con el mismo diametro o diferente y, en la transicion entre la tuberia (1) y la segunda tuberia (2), existe un segundo conjunto de cuchillas o un dispositivo (8) que esta disenado para detener la rotacion del gas. El patron de flujo natural del gas/liquido en la segunda tuberia (2) entonces se convierte en estratificado en una distancia predefinida.

Description

DISPOSITIVO PARA TRANSFORMACION DE FLUJO GAS/LIQUIDO A FLUJO LAMINAR O ESTRATIFICADO Descripción de la Invención La presente invención concierne a un dispositivo en conexión con tuberías para la transformación de flujo líquido/gas dispersado en flujo laminar o estratificado. Más precisamente, la presente invención concierne con un dispositivo que está diseñado para romper gotas de líquido en un flujo de gas, en particular un flujo de gas en una tubería o un separador de tubería . En muchas situaciones en conexión con el flujo de gas en una tubería, existirán gotas de líquido dispersas en el flujo de gas. En particular en conexión con la producción de aceite y gas o en instalaciones para procesamiento, por ejemplo en la separación de aceite y gas, existirán condiciones de flujo en las cuales grandes cantidades de líquido existen como gotas dispersas en el gas. Por varias razones, es deseable romper las gotas de líquido en tales flujos de gas para lograr flujos puros de gas/líquido. El arte previo contiene el uso de trampas de gota así llamadas para la separación de gotas de líquido de un flujo de gas, pero tales trampas de gota consisten de dispositivos separados conectados a la tubería de transporte y tienen dimensiones externas que se extienden lejos más allá del Ref.: 156578 diámetro de la tubería de transporte . Tal trampa de gota tiene un diseño relativamente caro y no puede usarse en contextos en los cuales existe falta de espacio o en donde se requiere que el diámetro de la tubería de transporte para el gas/líquido transportado no pueda excederse por mucho. El solicitante habiendo presentado la presente solicitud de patente ha presentado previamente solicitudes de patente, · incluyendo PCT/N098/00085 , concernientes a la separación de fluidos en tuberías o pozos, por ejemplo en el fondo del mar y separación en el fondo del pozo de aceite, agua y gas. Una precondicion esencial para lograr la separación en una tubería o pozo es que el flujo sea estratificado. En conexión con la extracción de petróleo y gas, puede existir flujo líquido/gas dispersado en muchas situaciones en donde los separadores de tubería abajo del pozo se usan. Con la presente .invención, se ha producido un dispositivo que transforma flujo liquido/gas disperso en flujo estratificado en una manera simple sobre una distancia muy corta. La solución es muy efectiva y económica y puede adaptarse fácilmente a separadores de tubería como se describe en la solicitud anterior. La presente invención se caracteriza porque un primer conjunto de cuchillas guías estacionarias se disponen dentro de la tubería de transporte. Las cuchillas guías se diseñan para rotar el flujo de gas/líquido. La tubería de transporte se conecta a una segunda tubería con el mismo o diferente diámetro. Un segundo conjunto de cuchillas o un dispositivo que está diseñado para detener la rotación del gas se dispone en la transición entre la tubería de transporte y la segunda tubería a fin de que el patrón de flujo natural del gas/líquido se transforme en estratificado sobre una distancia predefinida como se define en la reivindicación anexa 1. Las reivindicaciones dependientes 2-3 definen características ventajosas de la presente invención. La presente invención se describirá con detalle adicional a continuación por medio de ejemplos y con referencia a la figura 1, la cual muestra un diagrama de una tubería de transporte 1 con una solución de conformidad con la presente invención. La característica especial de la solución es que un conjunto de cuchillas guías estacionarias 6 se disponen dentro de la tubería 1 para transporte de líquido y gas. Las cuchillas guías están diseñadas para rotar el flujo líquido/gas disperso. A su vez, la tubería de transporte 1 está conectada a una tubería 2 con un diámetro más grande. Un segundo conjunto de cuchillas guías 8 u otro dispositivo apropiado que está diseñado para detener la rotación del flujo de gas está dispuesto dentro de la transición entre la tubería 1 y la tubería 2 con un diámetro más grande .

La solución trabaja como se describe a continuación. El gas con un índice gas/líquido fluye en la tubería 1 hacia las cuchillas guías 6. Las cuchillas guías causan que el gas rote a fin de que las gotas sean arrojadas hacia la pared de la tubería por la fuerza centrífuga, parcialmente en el extremo 6 y en el área 7 de la tubería hacia el segundo conjunto de cuchillas 8. Una película de líquido se produce así sobre la tubería en el área 7 con una dirección de flujo hacia el segundo conjunto de cuchillas 8. El gas es así librado de gotas de líquido pero continuará rotando hasta las cuchillas 8, las cuales tienen la dirección guía opuesta hasta el primer conjunto de cuchillas 6. La rotación del gas se detienen ahí, después de lo cual el líquido fluye hacia la parte inferior de la tubería por la fuerza gravitacional , mientras que el gas fluirá dentro de la parte superior de la tubería, estableciendo así un flujo gas/líquido estratificado. Una precondición decisiva para lograr flujo estratificado, sin embargo, es que el diámetro de la tubería 3 sea lo suficientemente grande para prevenir la redispersión siendo iniciada y para asegurar que el patrón de flujo natural permanezca estratificado. Además, el índice entre el diámetro de la tubería de transporte 1 y el diámetro de la tubería con un diámetro más grande 2, así como la longitud de las cuchillas guías y sus ángulos a la tubería, dependerán de la velocidad de flujo, el índice gas/líquido, la viscosidad del líquido y la densidad del líquido. Debería notarse que la presente invención, como se define en las reivindicaciones, no está limitada a la modalidad mostrada en la figura 1 y la descripción anterior. Por lo tato, en lugar del segundo conjunto de cuchillas guías 8, es posible usar otro dispositivo que detenga la rotación del gas después de las cuchillas guías 6. Una placa vertical u horizontal perforada dispuesta en la parte de transición entre la tubería de transporte 1 y la tubería con el diámetro más grande 2 puede usarse. Además, la placa perforada puede estar dispuesta a un ángulo en relación con la dirección longitudinal de la tubería con una dirección que es opuesta a la dirección guía de las cuchillas 6. A pesar de que la descripción anterior concierne a la solución en la cual la segunda tubería tiene un diámetro más grande, también es posible, en situaciones de flujo dado, dependiendo en la velocidad de flujo y densidad de gota, usar soluciones en las cuales la segunda tubería tenga un diámetro más grannde o más chico que la primer tubería (la tubería de transporte) . Sin embargo, esto requiere, como se esableció anteriormente, que la velocidad de flujo del gas después de la separación de gota no cause que el líquido sea redispersado . De otra manera será posible usar una constricción en la tubería en la forma de un tubo venturi. El primer conjunto de cuchillas guias 6 debería entonces disponerse en la conexión de entrada del tubo venturi a fin de que éstas se extiendan desde un lugar en el frente de la conexión de entrada del tubo venturi y un pequeño pasaje dentro de éste. El uso de un tubo venturi significa que la velocidad se incrementa (a través del tubo venturi) a fin de que un campo rotacional más intenso se establezca. El segundo conjunto de cuchillas 8 que detiene la rotación está dispuesto en la conexión de salida del tubo venturi, en donde la velocidad se incrementa de nuevo. Esto resulta en separación líquida equivalente y flujo gas/líquido estratificado como en el ejemplo mostrado en la figura. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (5)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un dispositivo en conexión con una tubería para transformación de flujo líquido/gas disperso dentro de flujo estratificado, caracterizado porque un primer conjunto de cuchillas guías estacionarias está dispuesto dentro de la tubería y está diseñado para rotar el flujo líquido/gas. La tubería está conectada hacia una segunda tubería con el mismo o diferente diámetro y, en la transición entre la tubería y la segunda tubería, existe un segundo conjunto de cuchillas o un dispositivo que está diseñado para detener la rotación del gas a fin de que el patrón de flujo natural del gas/líquido en la segunda tubería se transforme en estratificado sobre una distancia predefinida .

2. Un dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda tubería tiene un diámetro más grande que la primer tubería.

3. Un dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque un tubo venturi está dispuesto en la tubería, por medio del cual el primer conjunto de cuchillas guías está dispuesto en la conexión de entrada del tubo venturi, mientras que el segundo conjunto de cuchillas guías está dispuesto en la conexión de salida del tubo venturi.

4. Un dispositivo de conformidad con las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque el segundo dispositivo es una placa perforada.

5. Un dispositivo de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la placa perforada está dispuesta en un ángulo en relación con la dirección longitudinal de la tubería .