NO161459B

NO161459B - DEVICE FOR STABILIZING A MULTIPLE PHASE FLOW.

Info

Publication number: NO161459B
Application number: NO843687A
Authority: NO
Inventors: Marcel Arnaudeau
Original assignee: Inst Francais Du Petrole
Priority date: 1983-09-19
Filing date: 1984-09-17
Publication date: 1989-05-08
Also published as: EP0140743A3; JPS6095206A; CA1273860A; EP0140743A2; FR2552173A1; NO843687L; EP0140743B1; ES8603032A1; DE3461850D1; AU3308784A; FR2552173B1; AU581859B2; NO161459C; ES536020A0

Description

Denne oppfinnelse angår en anordning som gjør det mulig å holde en flerfasestrømning i det vesentlige stabil over i det minste ett parti av strømningsveien. Med stabil strømning forstår man en strømning som har en definert struktur i tid og rom, er beliggende i et gitt område og med mulighet for å bestemme strømningens karakteristikker. This invention relates to a device which makes it possible to keep a multiphase flow essentially stable over at least one part of the flow path. Stable flow means a flow that has a defined structure in time and space, is located in a given area and with the possibility of determining the flow's characteristics.

Den tidligere kjente teknikk kan illustreres ved franske patentsøknader nr. FR-A-2 128 861, FR-A-2 222 560, The prior art can be illustrated by French patent applications Nos. FR-A-2 128 861, FR-A-2 222 560,

FR-A-2 065 744, europeisk patent EP-A-00 34079, tysk patentsøknad nr. DE-A-3 146 921 samt US-patenter nr. US-A-4 007 908 og US-A-4 150 696. FR-A-2 065 744, European Patent EP-A-00 34079, German Patent Application No. DE-A-3 146 921 and US Patent Nos. US-A-4 007 908 and US-A-4 150 696.

Videre muliggjør oppfinnelsen eventuelt i det nevnte parti som betraktes, å frembringe en strømning som har en ønsket veldefinert struktur. Furthermore, the invention makes it possible, if necessary, in the said part which is considered, to produce a flow which has a desired well-defined structure.

Det er i virkeligheten kjent at strukturen i strømningen It is in fact known that the structure of the flow

av et flerfasefluidum betraktet i et gitt punkt, kan utvikle seg som funksjon av tiden mellom forskjellige former og kan gå over fra en form til en annen form, særlig som følge av forstyrrelser som oppstår oppstrøms for og/eller nedstrøms for det punkt som betraktes. of a multiphase fluid considered at a given point, may evolve as a function of time between different forms and may transition from one form to another form, particularly as a result of disturbances occurring upstream and/or downstream of the point considered.

Følgelig foreslår denne oppfinnelse en anordning til å opprettholde strømningsforholdene i et parti av en flerfasestrøm-ning i det vesentlige stabile. Denne anordning er kjennetegnet ved at den består av to forstyrrelseshindrende organer som er egnet til å stoppe forstyrrelser i strømningen med opphav oppstrøms og/eller nedstrøms, hvilke organer er plassert i strømningen på begge sider av det nevnte parti, og ved at minst ett av de forstyrrelseshindrende organene omfatter i det minste ett statisk element såsom et gitter eller en membran, eller i det minste ett roterende element. Accordingly, this invention proposes a device for maintaining the flow conditions in a part of a multiphase flow essentially stable. This device is characterized by the fact that it consists of two disturbance-preventing organs which are suitable for stopping disturbances in the flow originating upstream and/or downstream, which organs are placed in the flow on both sides of the said part, and in that at least one of the the interference-preventing means comprise at least one static element such as a grid or a membrane, or at least one rotating element.

Det forstyrrelseshindrende organet kan videre omfatte i The interference-preventing body can further include i

det minste ett dynamisk element, såsom et roterende element og et slikt roterende element kan omfatte blader eller vinger. Dessuten kan dette element samvirke med statiske elementer som eventuelt omfatter blader eller vinger, såsom en likeretterinnretning. at least one dynamic element, such as a rotating element and such a rotating element may comprise blades or vanes. Moreover, this element can interact with static elements that possibly include blades or wings, such as a rectifier device.

I tilfelle av at det forstyrrelseshindrende organet, her-etter kalt "stoppeorganet", omfatter flere roterende elementer, kan hvert av disse eventuelt samvirke med i det minste ett statisk element, f.eks. en likeretterinnretning. In the event that the disturbance-preventing member, hereafter called the "stop member", comprises several rotating elements, each of these may possibly interact with at least one static element, e.g. a rectifier device.

Stoppeorganet kan være innrettet til å avstedkomme en strømning som har en forutbestemt struktur. The stop member can be arranged to produce a flow which has a predetermined structure.

Stoppeorganet kan videre omfatte i det minste to bevegbare grupper som hver har i det minste ett blad, idet hver av disse grupper samvirker med en faststående gruppe omfattende i det minste ett blad og som danner en likeretterinnretning. The stop member can further comprise at least two movable groups each of which has at least one blade, each of these groups cooperating with a fixed group comprising at least one blade and which forms a rectifier device.

I tilfelle av at man ønsker å stabilisere strømningen i et parti som er utsatt for forstyrrelser både oppstrøms og nedstrøms, er det ifølge oppfinnelsen mulig å anvende to stoppeorganer, hvorav den første plasseres oppstrøms for det nevnte parti og det annet nedstrøms for dette. In the event that one wishes to stabilize the flow in a part which is exposed to disturbances both upstream and downstream, according to the invention it is possible to use two stopping means, the first of which is placed upstream of the said part and the second downstream of it.

Det første stoppeorgan kan omfatte tre bevegbare grupper som hver har i det minste ett blad, idet hver av disse grupper samvirker med en fast gruppe omfattende i det minste ett blad og som utgjør en likeretterinnretning. The first stop means can comprise three movable groups each of which has at least one blade, each of these groups cooperating with a fixed group comprising at least one blade and which constitutes a rectifier device.

Det annet stoppeorgan for forstyrrelser kan omfatte to bevegbare grupper som hver samvirker med en fast gruppe. The second stopping device for disturbances may comprise two movable groups, each of which interacts with a fixed group.

Foreliggende oppfinnelse og fordelene med denne skal forklares nærmere i den følgende beskrivelse av et utførelses-eksempel som på ingen måte skal ansees å være begrensende, The present invention and its advantages shall be explained in more detail in the following description of an embodiment which shall in no way be considered limiting,

under henvisning til tegningene, hvor: with reference to the drawings, where:

- Fig. 1 viser forskjellige strukturer i en tofase-strømning, - fig. 2 viser det tilfelle hvor man ønsker å isolere et parti av strømningen mot oppstrøms forstyrrelser, - fig. 3 viser et parti av strømningen isolert mot forstyrrelser både oppstrøms og nedstrøms, - Fig. 1 shows different structures in a two-phase flow, - fig. 2 shows the case where one wants to isolate a part of the flow against upstream disturbances, - fig. 3 shows a part of the flow isolated against disturbances both upstream and downstream,

- fig. 4 viser en anordning ifølge oppfinnelsen omfattende - fig. 4 shows a device according to the invention comprehensively

et roterende element og a rotating element and

- fig. 5 illustrerer bruk av anordningen ifølge oppfinnelsen - fig. 5 illustrates use of the device according to the invention

i tilfelle av en sammenføring av to flerfase-strømninger. in the case of a merging of two multiphase flows.

Strukturen av en tofase-fluidumstrømning omfattende en væske-fase og en gassfase, utvikler seg som funksjon av tiden mellom forskjellige skjematiske former som representert på fig. 1, som viser et tilfelle med strømning i en kanal 5. The structure of a two-phase fluid flow comprising a liquid phase and a gas phase develops as a function of time between different schematic forms as represented in fig. 1, showing a case of flow in a channel 5.

Henvisningstallet 1 indikerer strukturen av en strømning hvor gassfasen er fullstendig oppløst i væskefasen. The reference number 1 indicates the structure of a flow where the gas phase is completely dissolved in the liquid phase.

Henvisningstallet 2 betegner en struktur omfattende gassbobler 6 med større eller mindre dimensjoner. The reference numeral 2 denotes a structure comprising gas bubbles 6 of larger or smaller dimensions.

Det parti av strømningen som er betegnet med henvisningstallet 3 omfatter store gassbobler 7 som kan betegnes som gass-lommer. The part of the flow which is designated by the reference number 3 comprises large gas bubbles 7 which can be designated as gas pockets.

Endelig betegner henvisningstallet 4 et parti av strømningen hvor en stor gassmengde er utskilt fra væskefasen og strømmer separat. Finally, the reference number 4 denotes a part of the flow where a large quantity of gas is separated from the liquid phase and flows separately.

I tilfelle av en virkelig strømning er det klart at man In the case of a real flow, it is clear that one

kan ha kombinasjon av disse forskjellige strukturer og overganger mellom den ene og. den annen i avhengighet spesielt av forstyrrelser oppstrøms og/eller nedstrøms. can have a combination of these different structures and transitions between the one and. the other in dependence especially on disturbances upstream and/or downstream.

Fig. 2 viser det tilfelle hvor man ønsker å isolere et nedstrøms parti 8 i kanalen 5 fra forstyrrelser som skriver seg fra et oppstrøms parti 9 i kanalen, f.eks. periodiske variasjoner i trykk, hastighet, temperaturer, overflatespenning etc. For å gjøre dette anbringes et stoppeorgan 10 mot forstyrrelsene. Fig. 2 shows the case where one wants to isolate a downstream part 8 in the channel 5 from disturbances that arise from an upstream part 9 in the channel, e.g. periodic variations in pressure, speed, temperatures, surface tension, etc. To do this, a stopping device 10 is placed against the disturbances.

Dette organ kan omfatte et statisk element såsom et gitter eller et roterende element. Pilen på denne figur angir strømnings-retningen. This body can comprise a static element such as a grid or a rotating element. The arrow on this figure indicates the flow direction.

Det er innlysende at det likeledes er mulig å anvende oppfinnelsen for isolering av det oppstrøms parti 9 mot forstyrrelser som skriver seg fra det nedstrøms parti 8 i kanalen 5. It is obvious that it is also possible to use the invention for isolating the upstream part 9 against disturbances arising from the downstream part 8 in the channel 5.

Fig. 3 viser det tilfelle hvor man ønsker å isolere et parti 11 mot forstyrrelser som oppstår oppstrøms 9 og nedstrøms 8 i kanalen 5. For å gjøre dette plasseres to stoppeorganer 12 og 13 på den ene og den annen side av partiet 11 i kanalen 5. Fig. 3 shows the case where one wants to isolate a part 11 against disturbances that occur upstream 9 and downstream 8 in the channel 5. To do this, two stopping devices 12 and 13 are placed on one and the other side of the part 11 in the channel 5 .

Det stoppeorgan som kan avstedkomme modifikasjon i strukturen av tofase-strømningen kan f.eks. omfatte et enkelt gitter eller en membran. The stopping device which can bring about modification in the structure of the two-phase flow can e.g. comprise a single grid or a membrane.

Videre kan dette organ muliggjøre dannelse av en stabil struktur i strømningen nedstrøms for dette. Furthermore, this body can enable the formation of a stable structure in the flow downstream of it.

Stoppeorganet kan omfatte et roterende element. The stop means may comprise a rotating element.

Fig. 4 viser et tilfelle hvor strømningen befinner seg i partiet 11 av kanalen 5 og er isolert fra forstyrrelser oppstrøms henholdsvis nedstrøms, ved hjelp av stoppeorganer 14 og 15 som omfatter dreibare elementer. Fig. 4 shows a case where the flow is located in the section 11 of the channel 5 and is isolated from disturbances upstream and downstream respectively, by means of stopping means 14 and 15 which comprise rotatable elements.

I utførelsen på fig. 4 omfatter det første stoppeorgan 14 tre grupper av bevegelige blader eller vinger 16a, 16b og 16c som hver omfatter i det minste ett blad eller én vinge, fortrinnsvis to eller flere. Hver av disse grupper av bevegelige blader samvirker med respektive grupper av faste blader 18a, 18b og 18c som danner en likeretterinnretning, og som hver omfatter i det minste ett blad eller én vinge, fortrinnsvis flere. In the embodiment in fig. 4, the first stop means 14 comprises three groups of movable blades or wings 16a, 16b and 16c, each of which comprises at least one blade or wing, preferably two or more. Each of these groups of movable blades cooperates with respective groups of fixed blades 18a, 18b and 18c which form a rectifier device, and each of which comprises at least one blade or wing, preferably several.

Det nedstrøms stoppeorgan omfatter to grupper av bevegelige blader 17a og 17b som hver omfatter i det minste ett blad og fortrinnsvis to eller flere. Hver av disse bevegelige grupper av blader samvirker med respektive faste bladgrupper 19a og 19b som danner en likeretterinnretning og som hver omfatter i det minste ett blad eller én vinge, fortrinnsvis flere. The downstream stop means comprises two groups of movable blades 17a and 17b each comprising at least one blade and preferably two or more. Each of these movable groups of blades cooperates with respective fixed blade groups 19a and 19b which form a rectifier device and each of which comprises at least one blade or one wing, preferably several.

De bevegelige blader 16a, 16b, 16c, 17a og 17b er festet til en aksel 20 som drives av en motor 21 montert i kanalen 5 ved hjelp av armer 22. The movable blades 16a, 16b, 16c, 17a and 17b are attached to a shaft 20 which is driven by a motor 21 mounted in the channel 5 by means of arms 22.

Det er klart at man ikke kommer utenom rammen for denne oppfinnelse ved å anordne en egen motor for hvert av stoppe-organene 14 eller 15, eller om ett av disse organer 14 eller 15 ikke omfatter roterende elementer. It is clear that one does not go beyond the scope of this invention by arranging a separate motor for each of the stopping members 14 or 15, or if one of these members 14 or 15 does not comprise rotating elements.

Det skal bemerkes at hvis man i partiet 11 modifiserer strukturen av strømningen, kan stoppeorganet 13 eller 15 It should be noted that if the structure of the flow is modified in the part 11, the stop member 13 or 15 can

etablere den ønskede strømningsstruktur. Dermed vil det isolere et nedstrøms parti 28 fra forstyrrelser som oppstår i partiet 11. Det samme gjelder for stoppeorganet 14 i relasjon til det opp-strøms parti 29. establish the desired flow structure. Thus, it will isolate a downstream part 28 from disturbances that occur in the part 11. The same applies to the stop member 14 in relation to the upstream part 29.

Fig. 5 viser et tilfelle med en sammenføring av to kanaler 23 og 24 for å danne en enkelt kanal 25. Fig. 5 shows a case with a joining of two channels 23 and 24 to form a single channel 25.

I dette tilfelle er det mulig å anordne isoleringsorganer 26, 27 og 28 i hver av grenene i sammenkoblingen. In this case, it is possible to arrange insulating members 26, 27 and 28 in each of the branches in the connection.

Det er klart at det er mulig å anvende oppfinnelsen i tilfellet av en oppdeling av kanaler og uansett hvilket antall grenkanaler som sammenføres og/eller skilles fra hverandre. It is clear that it is possible to apply the invention in the case of a division of channels and regardless of the number of branch channels that are joined and/or separated from each other.

Noen av disse kanaler kan i avhengighet av den aktuelle situasjon, være uten noen anordning til å stoppe forstyrrelser, særlig hvis de inneholder strømninger som ikke er opphavet til forstyrrelser. Depending on the situation in question, some of these channels may be without any device to stop interference, especially if they contain currents that are not the source of interference.

Profilet av de bevegbare blader eller vinger kan være det samme som angitt i fransk patentsøknad nr. 79/31 031. The profile of the movable blades or vanes may be the same as indicated in French Patent Application No. 79/31 031.

Det skal bemerkes at i tilfelle av anvendelse av et begren-set antall blader eller vinger, f. eks. to eller tre, virker disse ikke til å forhøye trykket/ men hQved strømningen. «veasaken til a stabilisere It should be noted that in the case of using a limited number of blades or wings, e.g. two or three, these do not act to increase the pressure/ but by the flow. "the problem to stabilize

Claims

1. Device designed to maintain essentially stable flow conditions in a part of a multiphase flow, characterized in that it consists of two disturbance-preventing bodies (12,13) which are suitable for stopping disturbances in the flow originating upstream and/or downstream, which bodies (12,13) are placed in the flow on both sides of the said part (11), and in that at least one of the disturbance-preventing bodies (12,13) comprises at least one static element such as a grid or a membrane, or at least one rotating element (16a, 16b, 16c).

2. Device according to claim 1, characterized in that the rotating element comprises blades or wings (16a, 16b, 16c).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the rotating element (16a, 16b, 16c) interacts with static elements (18a, 18b, 18c).

4. Device according to claim 3, characterized in that the static element comprises leaves or wings (18a, 18b, 18c).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the disturbance-preventing member (14 or 15) comprises several rotating elements (16a, 16b, 16c or 17a, 17b), each of which possibly interacts with at least one static element (18a ,18b,18c or 19a,19b), such as a rectifier device.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the disturbance-preventing bodies (10,12,13,14,15) is designed to produce a multiphase flow which has a predetermined structure (6,7 or 8).

7. Device according to claim 5, characterized in that the interference-preventing device (15) comprises at least two movable groups (17a, 17b) each of which includes at least one blade or wing (17a, 17b), and that each movable group cooperates with a fixed group (19a, 19b ) comprising at least one blade or wing (19a, 19b) and which forms a rectifier device.

8. Device according to claim 7 for use in the case of stabilizing the flow in a part (11) which is exposed to upstream and downstream disturbances, characterized in that it comprises two disturbance-preventing bodies (14,15), of which the first body (14) is located upstream of the aforementioned part (11) and comprises three movable groups (16a, 16b, 16c), that each of these groups interacts with a fixed group (18a, 18b, 18c), and that the other organ (15) is located downstream of the aforementioned part and comprising two movable groups (17a, 17b), and that these groups cooperate with a fixed group (19a, 19b).