RU2781580C1 - Подводное устройство для смешивания газового и жидкостного потоков - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено для подготовки подачи пластовой продукции в многофазном трубопроводном транспорте на надводные или береговые производственные объекты в системах подводной добычи, а именно для смешивания газового и жидкостного потоков. Подводное устройство для смешивания газового и жидкостного потоков содержит основной технологический узел, который включает смесительную камеру, узлы ввода жидкостной среды, имеющие внутренний проточный тракт в виде сопла, штуцер подвода основной газовой или газожидкостной среды, штуцер подвода жидкостной среды, штуцер отвода газожидкостной или многофазной среды, несущую раму, узлы подсоединения внешних трубопроводов, трубопроводную арматуру, систему трубопроводов. Узлы ввода преимущественно жидкостной среды имеют внутренний тракт, выполненный в виде сопла с сужением, и расположены под острым углом «α» к оси смесительной камеры по направлению движения основного газового или газожидкостного потока. Технический результат изобретения заключается в снижении потерь давления при прохождении основного газового или газожидкостного потока и в трактах подачи жидкости, в повышении стабильности технологических режимов и надежности работы устройства, а также в уменьшении массогабаритных характеристик устройства. 8 ил.

Description

Изобретение относится к области подводной добычи углеводородов, а именно к устройствам смешивания преимущественно газового потока и преимущественно жидкостного потока, и может быть использовано для подготовки пластовой продукции для многофазного трубопроводного транспорта на надводные или береговые производственные объекты.

При освоении шельфовых месторождений с использованием оборудования системы подводной добычи применяют многофазный трубопроводный транспорт пластового флюида на береговые или надводные объекты-потребители. В качестве установок нагнетания могут применяться подводные компрессорные или насосные станции, в границах которых происходит предварительное разделение многофазного потока на преимущественно газовую среду и преимущественно жидкостную среду, которые подлежат нагнетанию в компрессорных и насосных агрегатах и последующему совмещению в один поток для подачи в трубопровод совместного транспорта к объекту-потребителю. При этом целесообразно, чтобы процесс совмещения преимущественно газовой среды и преимущественно жидкостной среды происходил с высокой эффективностью.

Уровень техники

Известно устройство стабилизации потока для гомогенизации многофазной текучей среды, содержащей газовую и жидкую фазы компании «Framo Engineering AS» (патент ЕР 2425890 В1, опубл. 04.09.2013). Устройство содержит два сосуда: внутренний и внешний. Многофазная текучая среда поступает во внутренний сосуд, у которого отверстие в нижней части для выхода жидкой фазы имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем корпус внутреннего сосуда. Внутренний сосуд имеет отверстия во внешний сосуд для выхода газовой фазы, которые находятся на расстоянии от отверстия для выхода жидкой фазы. При этом внешний сосуд имеет выпускной канал в виде горловины (с сужением и расширением), который частично окружает выпускное отверстие внутреннего сосуда для выхода жидкой фазы.

Недостатком данного устройства являются высокие массогабаритные характеристики; сложность проектирования и изготовления конструкции и профилей корпусов; высокие значения потерь давления при прохождении потока через устройство вследствие большого числа изменений направлений проходящего потока; сложность обеспечения стабильной подачи подмешиваемого жидкостного потока в случае раздельной подачи потоков, поскольку отклонение по давлению одного из потоков приведет к запиранию другого; высокие энергетические затраты при подаче жидкой фазы за счет реализации принципа эжектора в устройстве.

Известно подводное устройство для смешивания многофазного потока компании «FMC Kongsberg Subsea AS» (патент AU 2013286194 B2, опубл. 09.01.2014), включающее в себя смеситель потоков, имеющий вход для многофазного потока и регулируемый выход однородного газожидкостного потока. Устройство содержит входное отверстие для многофазного потока и выпускное отверстие на нижнем осевом конце сосуда, полое устройство регулирования потока, содержащее ряд перфораций по его осевой длине и выпускное средство на первом конце, причем выпускное средство открывает выпускное отверстие, обеспечивая поток, и соединяется с устройством регулировки положения, при этом устройство регулировки положения выполнено с возможностью перемещения устройства регулирования потока в осевом направлении. Устройство может быть реализовано с двумя входами, например, вход для жидкости и вход для газа вместо одного входа для многофазного потока.

Недостатком данного устройства являются высокие массогабаритные характеристики; значительные потери давления потока при прохождении через аппарат из-за наличия зауженного сечения (зазора) при переходе жидкостного потока к отводящему патрубку, множества перфорационных отверстий в центральной трубе для газового потока и из-за изменений направления движения газожидкостного потока по мере прохождения от входного патрубка к выходному патрубку; сниженную надежность аппарата и невозможность применения без активного управления; необходимость использования приборов контроля положения рабочего органа.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является многофазный ин-жекционный смеситель (патент US 10710033 В2, опубл. 14.07.2020) компании «Produced Water Absorbents)), содержащий основной технологический узел, включающий смесительный канал (смесительную камеру) с внутренними рабочими элементами в поперечных сечениях устройства: элемент в виде конического утолщение стенки и осесимметричный обратный конус, которые образуют значительное сужение в тракте подачи газа и образуют контактирующую поверхность для газовой и жидкой фаз, а также радиальные трубки подачи жидкой фазы для смешивания. Устройство содержит узлы ввода жидкостной среды, включающие каналы сложной конструкции для подачи и вывода жидкости на контактирующую поверхность устройства, которые имеют малые значения площади проходного сечения (в особенности отверстия вывода жидкости на контактирующую поверхность устройства), ступенчато изменяют площадь проходного сечения со значительным уменьшением площади поперечного сечения трактов вывода жидкости и несколько раз меняют свое направление по ходу движения от входных отверстий к выпускным отверстиям. Также устройство содержит штуцер подвода основной газовой среды, штуцер подвода жидкостной среды, штуцер отвода газожидкостной среды.

Недостатками устройства, принятого за прототип, являются: значительные потери давления при прохождении как основного газового или газожидкостного потока, так и в трактах подачи и вывода жидкости на контактирующую поверхность устройства; засорение (загрязнение) внутренних рабочих элементов твердыми включениями и налипающими частицами, что может привести к отклонению в рабочих режимах процесса смешивания и остановке подачи рабочих сред в устройство; риск развития непроектного режима и преждевременного выхода из строя устройства по причине воздействия эрозии и высоких нагрузок от транспортируемой среды из-за сложной конструкции каналов.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в снижении потерь давления при прохождении основного газового или газожидкостного потока и в трактах подачи жидкости; в повышении стабильности технологических режимов и надежности работы устройства.

Раскрытие сущности изобретения

Решение данной технической проблемы достигается тем, что в подводном устройстве для смешивания газового и жидкостного потоков, содержащем основной технологический узел, который включает смесительную камеру, узлы ввода преимущественно жидкостной среды, имеющие внутренний проточный тракт в виде сопла, штуцер подвода основной газовой или газожидкостной среды, штуцер подвода преимущественно жидкостной среды, штуцер отвода газожидкостной или многофазной среды, несущую раму, узлы подсоединения внешних трубопроводов, трубопроводную арматуру, систему трубопроводов, согласно изобретению, узлы ввода преимущественно жидкостной среды имеют внутренний тракт, выполненный в виде сопла с сужением и расположены под острым углом «а» к оси смесительной камеры по направлению движения основного газового или газожидкостного потока, смесительная камера устройства выполнена в виде полого цилиндра со значениями размеров близкими к значениям соответствующих размеров трубопроводов подвода и отвода потоков.

Минимизация потерь давления при перекачке основного газового потока и, как следствие, энергетических затрат на перекачку, достигается за счет того, что смесительная камера устройства не содержит сужений поперечного сечения, а выполнена в виде полого цилиндра со значениями характерных размеров (диаметр, толщина стенки) близкими к значениям соответствующих размеров трубопровода подвода основного газового или газожидкостного потока и не содержит внутренние конструктивные элементы в поперечных сечениях смесительной камеры на пути движения основного газового или газожидкостного потока. Например, конические утолщения стенки, осесимметричные обратные конусы, радиальные трубки подачи жидкой фазы способны создавать значительные местные гидравлические сопротивления при прохождении основного газового или газожидкостного потока, а также вызывать засорение или загрязнение внутренних рабочих элементов твердыми включениями и налипающими частицами, содержащимися в газожидкостном потоке.

Минимизация потерь давления преимущественно жидкостного потока и, как следствие, энергетических затрат на перекачку дополнительно подаваемого для смешивания жидкостного потока, а также снижение вероятности закупоривания (засорения или загрязнения) трактов подачи и вывода жидкости в смесительную камеру достигается за счет того, что жидкостной поток подается с обеспечением минимальных местных гидравлических сопротивлений на пути своего движения в основном технологическом узле устройства. Движение потока происходит без изменения главных направлений потоков в сечениях узлов ввода преимущественно жидкостного потока. Отверстия вывода жидкости в смесительную камеру устройства не имеют существенного уменьшения площади проходного сечения относительно отверстий ввода жидкости в узлы ввода преимущественно жидкостного потока, проходные каналы имеют плавное сужение без ступенчато изменения площади проходного сечения по ходу движения от отверстий ввода к отверстиям вывода жидкости.

Отсутствие сужения в тракте подачи газа и значительного уменьшения площади поперечного сечения тракта вывода жидкости позволяет сохранить работоспособность устройства и стабильность процесса подачи жидкостной среды в газовый или газожидкостный поток как на разных проектных режимах, так и при отклонениях от проектных режимов, а также исключает полное запирание жидкостного потока газовым. Изменение расхода в одной из или обеих подводящих системах, то есть в системах подвода газового и жидкостного потоков, не вызывает резкого изменения скоростей смешиваемых потоков в контактной области, которые находятся в прямой зависимости от расхода и диаметра выходного отверстия. Технологический режим в процессе смешивания остается стабильным за счет того, что внутренний проточный тракт узла ввода преимущественно жидкостной среды выполнен в виде сужающегося сопла и расположен под острым углом к оси смесительной камеры по направлению движения основного газового или газожидкостного потока. Благодаря этому значение скорости и направления движения смешиваемых потоков способствуют внедрению жидкостного потока внутрь смесительной камеры и уносу жидкостного потока из узлов ввода в смесительную камеру в более широких диапазонах разностей скоростей в области смесительной камеры между газовым и жидкостным потоком, вследствие инерционности движения основного газового потока, вызывающей затруднение в отношении резкой смены направления движения (более чем на 90°) и какого-либо продвижения газового потока внутрь узлов ввода навстречу жидкостному потоку (поскольку местное сопротивление обратного течения через сужающиеся сопло выше местного сопротивления прямого течения через него). Сужение сопла обеспечивает стабильность подпора и подачи со стороны подвода жидкостного потока к узлам ввода преимущественно жидкостной среды и равномерное разделение потока в разветвленном трубопроводе питания узлов ввода преимущественно жидкостной среды, с одновременным поддержанием низкого местного гидравлического сопротивления.

Высокие критерии долговечности и работоспособности устройства достигаются за счет того, что смесительная камера и узлы ввода не имеют сложных внутренних конструктивных элементов и узлов, например, радиальных трубок подачи жидкой среды для смешивания и осесимметричного обратного конуса, подвергающихся высоким «лобовым» нагрузкам от транспортируемой среды и эрозионному воздействию потока. Это позволяет увеличить безотказность и живучесть устройства в целом и обеспечивает минимальный износ конструктивных элементов, ввиду наличия контакта конструктивных элементов устройства с основным газовым или газожидкостным потоком только по касательной траектории.

Необходимость снижения потерь давления в подводном устройстве для смешивания газового и жидкостного потоков обусловлена тем, что высокие потери давления потребуют дополнительного увеличения выходного напора в нагнетательных системах для сохранения производительности, что приведет к увеличению потребляемой мощности и затрачиваемой энергии. К тому же, необходимо обеспечить стабильную подачу жидкостного потока в основной газовый или газожидкостной поток, поскольку нестабильная подача может привести к неустановившемуся режиму течения смешиваемых потоков, что отразится на основном питающем технологическом оборудовании, например, на насосах и компрессорах, и приведет к нерациональной работе оборудования в виде проявления скачков технологических параметров перекачки и увеличению энергетических затрат. Скачки давления и скорости могут повлечь за собой полное запирание основного газового или газожидкостного потока давлением вводимого жидкостного потока или наоборот полное запирание вводимого жидкостного потока давлением основного газового или газожидкостного потока.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг. 1 приведена схема внешнего вида основного технологического узла подводного устройства для смешивания газового и жидкостного потоков;

на фиг. 2 - показан внешний вид подводного устройства для смешивания газового и жидкостного потоков в модульном исполнении;

на фиг. 3 - показана смесительная камера с узлом ввода преимущественно жидкостной среды в разрезе;

на фиг. 4 - показана ориентация узлов ввода преимущественно жидкостной среды по отношению к смесительной камере;

на фиг. 5, 6, 7 - показаны различные конструктивные исполнения внутреннего элемента узла ввода преимущественно жидкостной среды для интенсификации процесса гомогенизации смешиваемых сред;

на фиг. 8 - показана схема совместного размещения подводного устройства для смешивания газового и жидкостного потоков с измерительным узлом подводного технологического комплекса.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан внешний вид основного технологического узла подводного устройства для смешивания газового и жидкостного потоков 1, который состоит из смесительной камеры 2, узлов ввода преимущественно жидкой среды 3, имеющие внутренний проточный тракт в виде сопла, штуцер подвода основной газовой или газожидкостной среды 4, штуцер подвода преимущественно жидкостной среды 5, штуцер отвода газожидкостной или многофазной среды 6.

Работа подводного устройства для смешивания газового и жидкостного потоков осуществляется следующим образом. Основная газовая или газожидкостная среда поступает в смесительную камеру 2 от соответствующего основного технологического оборудования, например, от компрессорного агрегата, теплообменного аппарата или распределительного газового оборудования через штуцер подвода основной газовой или газожидкостной среды 4. Жидкостная среда или жидкостная среда с газовой фазой и твердыми включениями поступает в смесительную камеру 2 от другого основного технологического оборудования, например, от насосного агрегата, сепарационного аппарата, емкостного аппарата или распределительного жидкостного оборудования через штуцер подвода преимущественно жидкостной среды 5. Далее в смесительной камере 2 происходит смешивание основной преимущественно газовой среды и дополнительной преимущественно жидкостной среды за счет непрерывной или периодической подачи в основной поток преимущественно жидкостной среды через узлы ввода преимущественно жидкостной среды 3. После этого совместная газожидкостная или многофазная среда отводится из смесительной камеры 2 через штуцер отвода газожидкостной или многофазной среды 6 в смежную технологическую систему, которая находится ниже по потоку.

Непрерывная подача жидкостной среды в основной газовый или газожидкостной поток через узлы ввода преимущественно жидкостной среды 3 осуществляется за счет того, что жидкостная среда подается с давлением, близким по значению давлению подачи основного газового или газожидкостного потока, а также за счет того, что внутренний проточный тракт узла ввода преимущественно жидкостной среды 3 выполнен в виде сопла и узел ввода преимущественно жидкостной среды 3 расположен под острым углом к оси смесительной камеры по направлению движения основного газового или газожидкостного потока.

Процесс гомогенизации смешиваемых сред осуществляется за счет того, что среда подается по направлению не радиально, если рассматривать направление как проекцию на поперечное сечение смесительной камеры 2, а с некоторым смещением относительно центра поперечного сечения смесительной камеры 2, путем расположения узлов ввода под углом. Также процесс гомогенизации смешиваемых сред осуществляется за счет того, что режим подачи жидкостной среды в сочетании с площадью поперечного сечения внутреннего тракта узлов ввода преимущественно жидкостной среды 3 обеспечиваются таковыми, что значение скорости жидкостной среды на выходе из узлов ввода преимущественно жидкостной среды 3 гораздо меньше, чем скорость основной газовой среды в смесительной камере 2, в следствие чего обеспечивается разрушение стабильного жидкостного потока на мелкие капли, которые равномерно заполняют поперечное сечение смесительной камеры и совместно с потоком основной газовой среды поступают в смежную технологическую систему, которая находится ниже по потоку.

На фиг. 2 показан внешний вид подводного устройства для смешивания газового и жидкостного потоков в модульном исполнении, состоящего из основного технологического узла подводного устройства для смешивания газового и жидкостного потоков 1, рамной конструкции 7 (которая может включать несущие конструкции, опорные конструкции, защитные конструкции, строповые устройства, системы мягкой посадки на опорную поверхность фундамента или основания, системы направления, системы фиксации, интерфейсы управления для телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов и другие составные части), системы соединения 8 (которые могут включать соединительные и другие элементы для основных технологических линий и вспомогательных гидравлических, электрических, импульсных и других линий), трубопроводной арматуры 9 (которая может включать механический, гидравлический или электрический привод, байпасный контур, датчики и другие элементы), системы трубопроводов 10 (которая может включать трубы, элементы трубопроводов, трубопроводные опоры, закладные для контрольно-измерительных приборов, датчики, вспомогательные гидравлические, электрические, импульсные и другие элементы и линии).

Основной газовый или газожидкостной поток, а также дополнительный преимущественно жидкостной поток поступают в модульное устройство через систему соединения основных технологических линий 8, соответствующую входу в устройство. Объединенный газожидкостной или многофазный поток отводится из модульного устройства через систему соединения основных технологических линий 8, соответствующую выходу из устройства. Подача входных потоков в основной технологический узел устройства и отвод выходного потока из основного технологического узла устройства обеспечиваются трубопроводной арматурой 9, которая может иметь закрытое и открытое положения запирающего органа в случае применения запорной трубопроводной арматуры и промежуточное между открытым и закрытым положение регулирующего органа в случае применения регулирующей трубопроводной арматуры. Движение входных потоков и выходного потока в модульном устройстве обеспечивается системой трубопроводов 10, которая по меньшей мере соединяет между собой системы соединения 8, трубопроводную арматуру 9 и основной технологический узел подводного устройства для смешивания газового и жидкостного потоков 1. Рамная конструкция 7 обеспечивает закрепление и требуемое взаимное расположение системы соединения 8, трубопроводной арматуры 9 и основного технологического узла устройства 1 при помощи несущих конструкций, опорных конструкций, защитных конструкций и других составных частей. Рамная конструкция 7 обеспечивает монтаж и извлечение модульного устройства в целом при помощи строповых устройств, системы мягкой посадки на опорную поверхность фундамента или основания, системы направления, системы фиксации. Рамная конструкция 7 обеспечивает возможность эксплуатации модульного устройства в целом при помощи интерфейсов управления для телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов и других составных частей.

На фиг. 3 показана смесительная камера 2 с узлом ввода преимущественно жидкостной среды 3 в разрезе. Узел ввода преимущественно жидкостной среды 3 имеет внутренний тракт, выполненный в виде сопла 11 и расположен под острым углом «α» к оси смесительной камеры 2 по направлению движения основного газового или газожидкостного потока.

Такая конфигурация обеспечивает стабильный приток преимущественно жидкостной среды в основной газовый или газожидкостной поток, поскольку значения скоростей (за счет сужения сопла 11) и направления движения (за счет угла наклона «α») смешиваемых потоков способствуют внедрению и уносу жидкостного потока внутри смесительной камеры 2, поскольку возрастает вертикальная составляющая скорости жидкостного потока (перпендикулярна главному направлению движения газового потока) и, следовательно, возрастает его кинетическая энергия, что способствует внедрению и продвижению струи жидкостного потока в основной газовый или газожидкостной поток, при этом горизонтальная скорость жидкостного потока (параллельна главному направлению движения газового потока) существенно меньше скорости основного газового потока, что обеспечивает диспергирование (разбиение сплошного жидкостного потока) на мелкие капли и равномерное заполнение поперечного сечения смесительной камеры 2 жидкой фазой. Это происходит за счет того, что диаметр выпускного отверстия сопла 11 подобран (с учетом рабочих режимов движения потоков) так, что горизонтальная составляющая скорости впрыска преимущественно жидкостного потока меньше, чем скорость движения основного газового потока на определенное минимальное значение. Ориентировочное минимальное значение этой разницы скоростей может составлять 5 м/с, но, в зависимости от состава и свойств рабочих сред, может допускаться и другое значение, подтвержденное либо расчетом, либо экспериментом. При этом считается, что чем больше разница в горизонтальных составляющих скоростей смешиваемых потоков, тем более интенсивнее происходит разбиение жидкого потока на мелкие капли (распыление).

Кроме того, за счет сужения сопла 11 обеспечивается стабильность подпора и подачи со стороны подвода потока к узлам ввода преимущественно жидкостной среды 3, а также равномерное разделение потока в разветвленном трубопроводе питания (подвода потока) узлов ввода преимущественно жидкостной среды 3. Но при этом не возникают завышенные местные гидравлические сопротивления как в аналогах.

На фиг. 4 показана ориентация узлов ввода преимущественно жидкостной среды 3 по отношению к смесительной камере 2. Узлы ввода 3 располагаются под острым углом «β», при этом углы «α» и «β», показанные на фиг. 3 и фиг. 4, находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Такая конфигурация обеспечивает более равномерное распределение диспергированного жидкостного потока в смесительной камере 2, что способствует гомогенизации газожидкостного потока внутри устройства и исключает образование жидкостных пробок как в самом устройстве, так и в трубопроводе ниже по ходу движения потока, который подключен к штуцеру отвода газожидкостной или многофазной среды 6.

На фиг. 5 показано конструктивное исполнение внутреннего элемента узла ввода преимущественно жидкостной среды для интенсификации процесса гомогенизации смешиваемых сред в соответствии с первым вариантом реализации - в виде элемента закручивания потока 12.

Внутренний элемент узла ввода преимущественно жидкостной среды в виде элемента закручивания потока 12 содержит приспособление для его фиксации в узле ввода преимущественно жидкостной среды 3, например, во фланцевой паре, которое позволяет элементу закручивания потока 12 выдерживать рабочие нагрузки и сохранять устойчивость положения на всех рабочих режимах. Также элемент закручивания потока 12 содержит сужающуюся пластину с винтообразным профилем, с помощью которой инжектируемый поток закручивается, при этом после прохождения закручиваемого потока через выходное отверстие сопла 11 в смесительную камеру 2 происходит более интенсивное распределение (диспергирование) жидкости в газовом потоке в области смесительной камеры 2.

На фиг. 6 показано конструктивное исполнение внутреннего элемента в соответствии со вторым вариантом реализации в виде сплошного конуса 13.

Внутренний элемент узла ввода преимущественно жидкостной среды в виде сплошного конуса 13 содержит приспособление для его фиксации в узле ввода преимущественно жидкостной среды 3, например, во фланцевой паре, которое позволяет сплошному конусу 13 выдерживать рабочие нагрузки и сохранять устойчивость положения на всех рабочих режимах. Также сплошной конус 13 содержит элемент в виде сплошного конуса, с помощью которого инжектируемый поток принимает вид кольцевого потока с более высокой скоростью, которая не будет увеличиваться по мере прохождения через узел ввода преимущественно жидкостной среды 3. Обеспечение (увеличение) более высокой скорости потребуется на поздних стадиях эксплуатации, в период значительного снижения расхода жидкости. При этом форма потока в виде кольцевого потока на выходе из сопла 11 в смесительную камеру 2 обеспечит более интенсивное распределение (диспергирование) жидкости в газовом потоке в области смесительной камеры 2.

На фиг. 7 показано конструктивное исполнение внутреннего элемента в соответствии с третьим вариантом реализации - в виде стержня 14.

Внутренний элемент узла ввода преимущественно жидкостной среды в виде стержня 14 содержит приспособление для его фиксации в узле ввода преимущественно жидкостной среды 3, например, во фланцевой паре, которое позволяет стержню 14 выдерживать рабочие нагрузки и сохранять устойчивость положения на всех рабочих режимах. Также стержень 14 содержит элемент в виде сплошного цилиндра, с помощью которого инжектируемый поток принимает вид кольцевого потока с более высокой скоростью, которая будет увеличиваться по мере прохождения через узел ввода преимущественно жидкостной среды 3, за счет чего будет обеспечиваться стабильный подпор с одновременным обеспечением малых гидравлических сопротивлений в проточном тракте. Обеспечение (увеличение) более высокой скорости жидкостного потока на выходе из сопла 11 потребуется на поздних стадиях эксплуатации, в период значительного снижения расхода жидкости. При этом форма потока в виде кольцевого потока на выходе из сопла 11 в смесительную камеру 2 обеспечит более интенсивное распределение (диспергирование) жидкости в газовом потоке в области смесительной камеры 2.

На фиг. 8 показана схема совместного размещения подводного устройства для смешивания газового и жидкостного потоков 1 с измерительным узлом подводного технологического комплекса. При этом схема содержит подводное устройство для смешивания газового и жидкостного потоков 1, систему соединений 8, трубопроводную арматуру 9 и измерительный узел, который содержит средства измерения давления 15, средства измерения температуры 16, средства измерения расхода 17. Измерительный узел может быть выполнен как комплексная система измерения количества и показателей качества рабочего флюида. При этом совместное размещение и достигаемые устройством технические результаты, описанные выше, положительно влияют на достоверность измеряемых измерительном узлом параметров.

Одним из способов достижения требуемых режимов работы подводного устройства для смешивания газового и жидкостного потоков при разных сочетаниях рабочих параметров смешиваемых флюидов, таких как давление, температура, расход и так далее, выступает подбор выходных характеристик динамических машин, которые питают устройство, то есть компрессорного и насосного оборудования.

Для исключения перетоков из линии подвода жидкости в линию подвода газа или наоборот, устройство может комплектоваться обратной трубопроводной арматурой на входе.

Дополнительной опцией предлагаемого устройства является возможность обеспечения введения химических реагентов и ингибиторов в газовый или газожидкостный поток для осуществления основных и вспомогательных технологических процессов на подводных объектах добычи и транспорта углеводородов и их смесей.

Заявленное подводное устройство для смешивания газового и жидкостного потоков позволяет снизить потери давления при прохождении основного газового или газожидкостного потока и в трактах подачи жидкости за счет изменения конструкции внутренних элементов и увеличения площади проходного сечения узлов ввода, повысить стабильность протекания технологических режимом и надежность работы устройства, а также за счет упрощения элементов конструкции снизить массогабаритные характеристики для облегчения операций монтажа-демонтажа и уменьшения занимаемой устройством площади в системе подводной добычи.

Claims (1)

1. Подводное устройство для смешивания газового и жидкостного потоков, содержащее основной технологический узел, который включает смесительную камеру, узлы ввода преимущественно жидкостной среды, имеющие внутренний проточный тракт в виде сопла, штуцер подвода основной газовой или газожидкостной среды, штуцер подвода преимущественно жидкостной среды, штуцер отвода газожидкостной или многофазной среды, несущую раму, узлы подсоединения внешних трубопроводов, трубопроводную арматуру, систему трубопроводов, отличающееся тем, что узлы ввода преимущественно жидкостной среды имеют внутренний тракт, выполненный в виде сопла с сужением, и расположены под острым углом «α» к оси смесительной камеры по направлению движения основного газового или газожидкостного потока, смесительная камера устройства выполнена в виде полого цилиндра со значениями размеров, близкими к значениям соответствующих размеров трубопроводов подвода и отвода потоков.

Images