專利名稱：單泵泵送多相氣液混合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用單泵作為壓送機(jī)向多相液氣混合物提供壓力能量的方法，特別適用于從油井中取出的多相流體。該系統(tǒng)也能處理含有少量固體顆粒的流體，這取決于泵所允許的固體通過量，本發(fā)明最適用于在無人看管和很少維修的條件下要求高度可靠性的情況。這些情況可以涉及海下應(yīng)用，無人海上平臺(tái)，以及陸地上環(huán)境惡劣的場合，或者從后勤觀點(diǎn)看供應(yīng)困難的地區(qū)。
近年可行的泵送多相氣液混合物的方法和系統(tǒng)歸納如下述兩類A)基于各相分離的方法和系統(tǒng)，用一部機(jī)器(一個(gè)泵)僅操作液相物，而另一部機(jī)械(一壓縮機(jī))僅用于氣相物;
B)基于使用多相泵的方法和系統(tǒng)，能直接處理多相混合物。
(A)類系統(tǒng)需要使用兩種類型的機(jī)器，其中之一(壓縮機(jī))的特征在于它有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械精密性，但可靠性差。
(B)類機(jī)器目前尚處于實(shí)驗(yàn)階段。還需要進(jìn)行大量的工作和實(shí)驗(yàn)才能達(dá)到有效和可靠的工業(yè)水準(zhǔn)。
本發(fā)明的目的是提供一種利用一個(gè)普通泵就能克服前面提到的現(xiàn)有技術(shù)缺陷的泵送多相氣液混合物方法。
本發(fā)明泵送多相氣液混合物的方法的特點(diǎn)是使用一個(gè)泵作為壓送機(jī)，并至少使用兩個(gè)泵送容器，此兩容器交替地實(shí)行吸入功能及壓縮和/或運(yùn)送功能。
由于泵必然只用于液相物，因此可以從普通泵中選取，特別可以選用一個(gè)離心泵。
在僅使用兩個(gè)容器時(shí)，它們總是交替地實(shí)行吸入及壓縮/運(yùn)送功能。
在使用兩個(gè)以上容器時(shí)，還可實(shí)行一輔助功能。
本方法披露出兩種操作法。
第一種操作方法僅用兩個(gè)泵送容器，交替行使吸入功能和壓縮/運(yùn)送功能，如使用多于兩個(gè)容器，這些容器交替行使吸入功能、壓縮/運(yùn)送功能和輔助功能。
上述第一種操作方法包括下述步驟(a)將多相混合物從一加壓吸入管道在所述吸入管道的壓力下輸入到一個(gè)充滿液體的第一容器中，在所述第一容器中將多相混合物分離成一氣相和一液相;
(b)在氣液分離的同時(shí)將所述第一容器內(nèi)存在的液體和在第一容器內(nèi)分離出的液體送到一個(gè)泵，借助于該泵將液體泵入一其內(nèi)充滿著在吸入管道壓力下之氣體的第二容器，使得在所述第二容器內(nèi)含有的氣體被最初存在于所述第一容器內(nèi)的所述液體壓縮，直到它到達(dá)等于運(yùn)送管道之壓力的壓力，和(c)通過將更多的液體從所述第一容器經(jīng)所述泵引入所述第二容器而使得被壓縮氣體和壓縮液體離開第二容器并進(jìn)入運(yùn)送管道，離開所述第二容器的液體數(shù)量與在第一容器內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng)的液體數(shù)量相同。
在本方法中，在使用兩個(gè)以上容器的情況下，每個(gè)容器可以依次起吸入、輔助、壓縮/運(yùn)送作用;或起吸入、壓縮/運(yùn)送、輔助作用。
第二種操作方法僅適用于兩個(gè)以上的容器，這些容器交替實(shí)行吸入功用、壓縮/輔助功用和運(yùn)送功用。
上述第二種操作方法包括下述步驟(a)將多相混合物從一加壓吸入管道在所述吸入管道壓力下輸入一充滿液體的第一容器中，在所述第一容器中將多相混合物分離成一氣相和一液相;
(b)在氣液分離的同時(shí)將所述第一容器內(nèi)存在的液體和在第一容器內(nèi)分離出的液體送至一個(gè)泵，借助于該泵將液體泵入一其內(nèi)充滿著在運(yùn)送管道壓力下之氣體的第二容器;
(c)使得所述第二容器內(nèi)在運(yùn)送管道壓力下的一部分所述氣體流入在吸入管道壓力下的一第三容器，直到在所述第三容器內(nèi)達(dá)到運(yùn)送管道壓力，同時(shí)通過將液體從所述第一容器泵入所述第二容器而在所述第二容器內(nèi)維持運(yùn)送管道壓力，和
(d)通過將更多的液體從所述第一容器通過所述泵引入所述第二容器而使得被壓縮的氣體和壓縮液體離開第二容器并進(jìn)入所述運(yùn)送容器，離開所述第二容器的液體數(shù)量與在第一容器進(jìn)入系統(tǒng)的液體數(shù)量相同。
在這種操作方法中，每個(gè)容器依次起吸入，壓縮/輔助，運(yùn)送的功能。
在使用離心泵的情況下，為使泵的操作狀態(tài)盡可能穩(wěn)定，使用(壓力或流速控制)調(diào)節(jié)閥是必要的。
參見

圖1、2、3能更好地了解本發(fā)明，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，和圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例。
泵送容器(1、2、3)的狀態(tài)是由開關(guān)閥(4、5、6、7、8、9)的狀態(tài)決定的，而開關(guān)閥受一個(gè)專用電子邏輯控制系統(tǒng)操縱。
參看圖1，其中容器(1)是在其吸入階段，容器(2)處于其輔助階段，而容器(3)處于其壓縮/運(yùn)送階段，在這種情況下，多相流體(10)通過閥(11)進(jìn)入充滿液體的容器(1)，(而其他閥12、13、14、15、16關(guān)閉)，該容器起氣/液分離器的作用，而該“液體活塞”通過閥(4)進(jìn)入離心泵(17)，然后通過流速調(diào)節(jié)或壓力調(diào)節(jié)閥(18)和閥(9)被送至容器(3)，(最初充滿著在吸入壓力下的氣體)。進(jìn)入容器(3)的“液體活塞”壓縮容器中的氣體，使其達(dá)到運(yùn)送管道的壓力。此時(shí)，將閥(16)打開，先將氣體然后將一定量的液體送入運(yùn)送管道(19)，該液體量與進(jìn)入本系統(tǒng)的液體量相同，當(dāng)容器(1)內(nèi)的液面達(dá)到適當(dāng)?shù)淖畹椭禃r(shí)，控制邏輯線路轉(zhuǎn)換開關(guān)閥的狀態(tài)。容器(1)轉(zhuǎn)入輔助狀態(tài)(閥4關(guān)閉)，容器(3)轉(zhuǎn)入吸入狀態(tài)(閥8打開，閥9半閉)，容器(2)轉(zhuǎn)入壓縮/運(yùn)送狀態(tài)(閥7打開)。這種程序多次重復(fù)，以使連續(xù)的液流流經(jīng)泵(17)，該泵借助于調(diào)節(jié)閥(18)在幾乎穩(wěn)定的狀態(tài)下操作。在“液體活塞”和多相流體之間不需間隔或分離體。
此系統(tǒng)也可以根據(jù)不同操作程序工作，該程序可以成為吸入/壓縮-運(yùn)送/輔助程序(對于每個(gè)容器來說)，以代替吸入/輔助/壓縮-運(yùn)送程序。
圖1所示系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)描述于圖2。
現(xiàn)參考容器(1)處于其吸入階段，容器(2)處于運(yùn)送階段，容器(3)處于壓縮/輔助階段的情況。
多相流體(10)進(jìn)入充滿液體的容器(1)(通過閥11，其他閥12、13、14、15和16關(guān)閉)，該容器起到氣/液分離器的作用而“液體活塞”通過閥(4)進(jìn)入離心泵(17)，調(diào)節(jié)閥(20)，(21)和(22)使泵的運(yùn)送壓力保持恒定，從而保證泵的正確操作。
壓縮步驟是這樣實(shí)現(xiàn)的將運(yùn)送容器(2)的一部分氣體通過調(diào)節(jié)閥(21)運(yùn)送到處于壓縮階段的容器(3)，直到在該容器內(nèi)達(dá)到運(yùn)送壓力。
“液體活塞”通過閥(7)被泵送入容器(2)，在該階段中該“液體活塞”將一部分壓縮氣體通過閥(21)送至容器(3)，先將其余部分壓縮氣然后將數(shù)量等于進(jìn)入本系統(tǒng)液體量相同的液體通過閥(14)送入運(yùn)送管道(19)。
當(dāng)容器(1)內(nèi)的液面達(dá)到一個(gè)適當(dāng)?shù)淖畹椭禃r(shí)，控制邏輯線路轉(zhuǎn)換開關(guān)閥狀態(tài)。容器(1)轉(zhuǎn)入壓縮/輔助狀態(tài)(閥4和11關(guān)閉);容器(2)轉(zhuǎn)入吸入狀態(tài)(閥13和6打開，閥14和7關(guān)閉);容器(3)轉(zhuǎn)入其運(yùn)送狀態(tài)。
另一種可選擇的結(jié)構(gòu)由圖3中的簡圖表示。
在該圖中，增加了一個(gè)氣液分離器(23)。
這樣就能只將氣體送入泵送容器的上入口，而將液體直接送入離心泵(17)的吸入口。
就其余部分來說，圖3所示結(jié)構(gòu)的操作與圖1所示近似。
圖3所示的結(jié)構(gòu)將泵送容器(1、2和3)的相(氣/液)的分離功能轉(zhuǎn)給了分離器(23)。
另一種適用于圖1和圖3的可能作法是使用三個(gè)調(diào)節(jié)閥(每個(gè)泵送容器有一個(gè)閥)與開關(guān)閥(5、7、9)串聯(lián)設(shè)置，以代替單個(gè)調(diào)節(jié)閥。
可以看出，泵送容器可以取各種形式(水平的、垂直的容器等)，這要根據(jù)采用的本方法方案(同一容器所實(shí)行的功能)，以及所處理的流體的特性來選定，例如參見圖3中的示意圖，由于泵送容器并非同時(shí)用作相的分離器故可采用垂直容器的形式。
泵送容器的數(shù)量可以增加，也可以減少(減少至二個(gè))，在減少的情況下，需允許較高的功能不均勻性。
權(quán)利要求
1.一種將一多相氣液混合物以一預(yù)定壓力泵送通過一系統(tǒng)的方法，包括的步驟為(a)將多相混合物從一加壓吸入管道在所述吸入管道壓力下輸入一充滿液體的第一容器中，在所述第一容器中將多相混合物分離成一氣相和一液相；(b)在氣液分離的同時(shí)將所述第一容器內(nèi)存在的液體和在第一容器內(nèi)分離出的液體送至一個(gè)泵，借助于該泵將液體泵入其內(nèi)充滿著在運(yùn)送管道壓力下之氣體的第二容器；(c)使得所述第二容器內(nèi)在運(yùn)送管道壓力下的一部分所述氣體流入在吸入管道壓力下的第三容器，直到在所述第三容器內(nèi)達(dá)到運(yùn)送管道壓力，同時(shí)通過將液體從所述第一容器泵入所述第二容器而在所述第二容器內(nèi)維持運(yùn)送管道壓力，和(d)通過將更多的液體從所述第一容器通過所述泵引入所述第二容器而使得被壓縮的氣體和壓縮液體離開第二容器并進(jìn)入所述運(yùn)送管道，離開所述第二容器的液體數(shù)量與在第一容器內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng)的液體數(shù)量相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中各容器連續(xù)地完成吸入和分離多相混合物，利用其內(nèi)在運(yùn)送管道壓力下的氣體進(jìn)行輔助，和將氣體和液體在運(yùn)送管道壓力下運(yùn)送至運(yùn)送管道的功能。
全文摘要
使用一個(gè)泵作為壓送機(jī)以泵送多相氣液混合物的方法，其中至少使用兩個(gè)泵送容器，交替地起吸入和壓縮/運(yùn)送的功能。
文檔編號(hào)E21B43/34GK1077525SQ9310104
公開日1993年10月20日 申請日期1993年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月28日
發(fā)明者格瓦尼·奧蘭德 申請人:斯南普羅吉蒂聯(lián)合股票公司, 阿吉普聯(lián)合股票公司