專利名稱：立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠?qū)怏w與液體均勻混合，并對(duì)其進(jìn)行緩沖，穩(wěn)定 其流態(tài)的混合穩(wěn)流裝置，尤其是一種用于對(duì)氣液兩相流體在混合輸送前進(jìn) 行均混、緩沖、穩(wěn)流處理的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置。
背景技術(shù)：
在多相流混合輸送裝置中，緩沖器和靜態(tài)混合器是管路中必備的特殊 裝置，其主要作用是對(duì)管道中的流體進(jìn)行緩沖和均混，消除管路流體的不 穩(wěn)定和不均勻狀態(tài)，改善流動(dòng)性能。其中，緩沖罐主要是對(duì)流體進(jìn)行緩沖， 減緩流體壓力、流量的變化；靜態(tài)混合器是使兩種或兩種以上的液體流過(guò) 時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)向和摻混。在靜態(tài)混合器中沒有運(yùn)動(dòng)葉片等構(gòu)件，其是靠流體自 身的動(dòng)力進(jìn)行工作的。
隨著油田采油技術(shù)和多相流增壓技術(shù)的不斷發(fā)展，靜態(tài)混合器在這些 領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越多，但目前使用的一些靜態(tài)混合器大多數(shù)是從化工行 業(yè)移植過(guò)來(lái)的，而不是針對(duì)高粘度和多相態(tài)的特殊要求進(jìn)行專門設(shè)計(jì)研究 的，因此，研究人員特別針對(duì)油氣混輸泵技術(shù)設(shè)計(jì)了適用于多相輸送的緩 沖均混器。
然而，近幾年來(lái)，隨著海上油田、沙漠油田，特別是深海油田的不斷 發(fā)現(xiàn)與開采，采油技術(shù)和多相增壓技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)有臥式混輸泵已不能 滿足應(yīng)用要求，因此需對(duì)葉片式油氣混輸泵結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行改進(jìn)，以便適 應(yīng)新型采油系統(tǒng)，特別是適應(yīng)深海油田水下生產(chǎn)系統(tǒng)。所以，研究人員特 將緩沖均混器與混輸泵做一體化設(shè)計(jì)，以研制性能優(yōu)越、結(jié)構(gòu)緊湊、空間合理且便于水下安裝的立式油氣混輸泵。但是，如此一來(lái)，現(xiàn)有技術(shù)中跟 臥式油氣混輸泵配套使用的緩沖均混器就不能滿足新型立式油氣混輸泵的 需要；其主要不足之處如下所示
(1) 現(xiàn)有的緩沖均混器是針對(duì)臥式混輸泵而設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)不適用于 新型的立式混輸泵；
(2) 現(xiàn)有緩沖均混器與混輸泵是分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，占地面積大、安裝 不便，不適用于海上油田，特別是深海油田；
(3) 現(xiàn)有緩沖均混器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于加工制造。
因此，為配合立式油氣混輸泵的應(yīng)用，亟待研究設(shè)計(jì)出一種立式氣液 兩相流體混合穩(wěn)流裝置來(lái)替代現(xiàn)有的緩沖均混器，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其適用 于立式混輸泵，使氣液兩相流體的輸送更加穩(wěn)定可靠；氣液兩相井流或者 其它多相混合流體經(jīng)過(guò)該混合穩(wěn)流裝置后都能夠被均勻混合，而且該混合 穩(wěn)流裝置能夠?qū)Σ环€(wěn)定的流體進(jìn)行緩沖、穩(wěn)流處理，避免干運(yùn)轉(zhuǎn)與段塞流 影響油氣混輸泵的正常運(yùn)行，使泵入口多相流完全滿足立式油氣混輸泵的 最佳運(yùn)行工況，從而使立式油氣混輸泵的工作性能達(dá)到最優(yōu)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置， 所述立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置至少包括有多孔混合管、內(nèi)殼體和外 殼體；所述外殼體為上端開口的U形容器，所述內(nèi)殼體沿外殼體的軸向設(shè) 置在外殼體的中央位置，所述內(nèi)外殼體之間構(gòu)成環(huán)形空腔，所述外殼體上 設(shè)有與環(huán)形空腔導(dǎo)通的流體入口；所述內(nèi)殼體為一貫通的管體，該內(nèi)殼體 上部與外殼體上部構(gòu)成固定的密封連接部，在該密封連接部設(shè)有貫穿內(nèi)外 殼體側(cè)壁的流體出口，所述內(nèi)殼體下部形成內(nèi)徑漸縮的管口，該管口的端 緣為圓弧形；所述多孔混合管由內(nèi)殼體下端套設(shè)于內(nèi)殼體上并位于環(huán)形空腔中；該多孔混合管與內(nèi)殼體之間具有間隙，多孔混合管管壁設(shè)有多個(gè)透 孔，多孔混合管上端與內(nèi)殼體密封連接，多孔混合管底端向內(nèi)彎曲構(gòu)成弧 形彎曲部，該弧形彎曲部罩設(shè)于內(nèi)殼體底部管口的圓弧形端緣。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述透孔在多孔混合管的多個(gè)橫截面 的圓周上徑向均勻分布；所述相鄰兩個(gè)橫截面上透孔的分布角度相互錯(cuò)開。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述透孔的軸線方向與多孔混合管的 軸線方向垂直或者不垂直。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，沿多孔混合管由上至下，所述透孔的 孔徑逐漸變??；所述多孔混合管與內(nèi)殼體之間的間隙構(gòu)成一環(huán)形腔，所述 透孔的最大孔徑小于或等于該環(huán)形腔通流面積等效直徑的1/4。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述的透孔的總面積之和大于或等于 所述環(huán)形腔通流面積。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述的透孔的孔間距大于或等于所述 環(huán)形腔通流面積等效直徑的1/3。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，由多孔混合管上端與內(nèi)殼體密封連接 部位一體形成有向斜下方伸展的擋板，用以阻擋自上而下的流體直接沖擊 多孔混合管，將流體導(dǎo)入下部環(huán)形空腔中，并分離氣團(tuán)。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述擋板為傘形、扇形或半圓形的弧 形擋板，并環(huán)繞多孔混合管上端一周。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述的擋板的平面投影面積大于外殼 體上流體入口的通流面積。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，在所述外殼體的外壁上，圍繞其周向 且由上而下間隔有第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽；該第一環(huán)形槽上均布有多個(gè) 所述流體出口，該第二環(huán)形槽上均布有多個(gè)所述流體入口。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置 還包括有一外殼套筒，所述外殼套筒套設(shè)于外殼體外側(cè)，外殼套筒上設(shè)有一與第二環(huán)形槽導(dǎo)通的入口，第二環(huán)形槽與外殼套筒一起組成一環(huán)形腔， 對(duì)通過(guò)入口進(jìn)入的流體沖擊起到了緩沖的作用并分離氣團(tuán)；所述外殼套筒 上還設(shè)有一與第一環(huán)形槽導(dǎo)通的出口 。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述多孔混合管底端的弧形彎曲部與 內(nèi)殼體底部管口的圓弧形端緣形成一環(huán)狀間隙，用于輸送混合后的氣液兩 相流體。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述內(nèi)殼體底部管口處設(shè)置有一導(dǎo)流 錐，所述多孔混合管底端的弧形彎曲部與所述導(dǎo)流錐側(cè)周面之間形成另一 環(huán)狀間隙，用于輸送純液相流體，以補(bǔ)充氣液兩相流體中液體的不足，避 免液位下降后純氣流對(duì)設(shè)備的損壞。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述的外殼體底部設(shè)有除沙孔，用以 定期清理沉積的沙粒。
由上所述，本發(fā)明立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置具有分離緩沖、穩(wěn) 定流態(tài)和氣液混合等多種功能；混合穩(wěn)流裝置的結(jié)構(gòu)不同于現(xiàn)有技術(shù)中的 靜態(tài)混合器，并克服了其混合不均勻和阻力很大的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1. 使氣液兩相流體的混合輸送更加穩(wěn)定可靠，氣液兩相井流或其它多 相流體經(jīng)過(guò)該混合穩(wěn)流裝置后能夠均勻混合，并且能對(duì)不穩(wěn)定的流體進(jìn)行 緩沖，穩(wěn)定其流動(dòng)狀態(tài)，避免純氣流和斷塞流對(duì)油氣混輸泵的破壞，使泵 入口多相流完全滿足油氣混輸泵的工作要求，從而使油氣混輸泵的工作性 能達(dá)到最優(yōu)。
2. 能夠進(jìn)行多相態(tài)流體的混合，突出的是能夠進(jìn)行油氣的均勻混合， 使多相流體形成一種均勻密度的連續(xù)流體，為多相增壓裝置提供其所必需 的工作條件。
3. 本發(fā)明立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置與立式油氣混輸泵采用一體 化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了緩沖、穩(wěn)流和均混的功效，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、合理，便于加工制造，既節(jié)省了空間又便于安裝，并減小了流通距離，從而使壓力損 失減?。惶貏e利于海上油氣田水下工程安裝。
4. 與一般的均混裝置相比，在對(duì)高粘度的原油或高聚合物的均勻混合
方面有特別的工作能力。
5. 消除了進(jìn)入多相增壓裝置的段塞流和純氣流，把不穩(wěn)定的、壓力變 化的多相來(lái)流變成穩(wěn)定均勻的流體，為多相增壓設(shè)備的安全工作提供了保 證。
6. 本發(fā)明無(wú)需外加動(dòng)力設(shè)備、效率高、混合均勻度高、安全可靠。
7. 本發(fā)明立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置專門針對(duì)立式油氣混輸泵而 設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)完全貼合立式油氣混輸泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、可行。


以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說(shuō)明和解釋，并不限定本發(fā)明的 范圍。其中，
圖1:為本發(fā)明立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2A:為本發(fā)明內(nèi)殼體結(jié)構(gòu)示意圖2B:為本發(fā)明內(nèi)殼體立體結(jié)構(gòu)示意圖3A:為本發(fā)明外殼體結(jié)構(gòu)示意圖3B:為本發(fā)明外殼體立體結(jié)構(gòu)示意圖4A:為本發(fā)明多孔混合管的結(jié)構(gòu)示意圖4B:為本發(fā)明多孔混合管的立體結(jié)構(gòu)示意圖4C:為圖4A中A-A截面示意圖4D:為圖4A中B-B截面示意圖5:為本發(fā)明外殼套筒結(jié)構(gòu)示意圖6:本發(fā)明立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置的工作原理圖，也可作為 本發(fā)明與其它油氣混輸設(shè)備的連接示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附 圖說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
如圖l所示，本發(fā)明提供一種立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置1，該穩(wěn)
流裝置1包括有多孔混合管11、內(nèi)殼體12和外殼體13;如圖3A、圖3B所 示，所述外殼體13為上端幵口的U形容器，所述內(nèi)殼體12沿外殼體13的 軸向設(shè)置在外殼體13的中央位置，所述內(nèi)、外殼體12和13之間構(gòu)成環(huán)形 空腔2，所述外殼體13上設(shè)有與環(huán)形空腔2導(dǎo)通的流體入口 131;如圖2A、 圖2B所示，所述內(nèi)殼體12為一貫通的管體，該內(nèi)殼體12上部的外徑較大 并與外殼體13上部構(gòu)成固定的密封連接部121，在該密封連接部121設(shè)有 貫穿內(nèi)、外殼體12和13側(cè)壁的流體出口 1211，所述內(nèi)殼體12下部形成內(nèi) 徑漸縮的管口 122，該管口 122的端緣1221為圓弧形；所述多孔混合管il 由內(nèi)殼體12下端套設(shè)于內(nèi)殼體12上并位于環(huán)形空腔2中；如圖1所示， 該多孔混合管11與內(nèi)殼體12之間具有間隙X;如圖4A、圖4B所示，多孔 混合管11管壁設(shè)有多個(gè)透孔111，多孔混合管11上端與內(nèi)殼體12密封連 接，多孔混合管11底端向內(nèi)彎曲構(gòu)成弧形彎曲部112，該弧形彎曲部112 罩設(shè)于內(nèi)殼體12底部管口的圓弧形端緣1221。
本發(fā)明的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置1的設(shè)計(jì)是將分離器、混合 器以及壓力容器設(shè)計(jì)結(jié)合在一起，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如圖6所示，將導(dǎo)流錐3 設(shè)置在內(nèi)殼體12底部管口 122中央處，該導(dǎo)流錐3與立式混輸泵軸4連接， 導(dǎo)流錐3頂部與混輸泵的增壓?jiǎn)卧?入口對(duì)正；本發(fā)明的立式氣液兩相流 體混合穩(wěn)流裝置1，其作用原理是含氣油流通過(guò)外殼體13的流體入口 131 進(jìn)入環(huán)形空腔2內(nèi)，流體進(jìn)入時(shí)，利用內(nèi)殼體12的半圓柱外側(cè)面折流和重 力沉降方法進(jìn)行初級(jí)分離，目的是將其中混帶的大氣團(tuán)分離，以便于利用 混合穩(wěn)流裝置對(duì)其進(jìn)行更好的混合；氣流上升到外殼體環(huán)形空腔2的上部，根據(jù)壓力和含氣量，環(huán)形空腔2中的液體在其中某一位置達(dá)到平衡，這樣
使得氣液兩相流體不直接進(jìn)入油氣混輸泵，而在混合穩(wěn)流裝置環(huán)形空腔2 內(nèi)實(shí)現(xiàn)壓力平衡，從而實(shí)現(xiàn)緩沖功能，并穩(wěn)定其流動(dòng)狀態(tài)；混合穩(wěn)流裝置 環(huán)形空腔2的容積根據(jù)氣液兩相流體的體積流量和流速的大小而定，若體 積流量和流速較大，則容積要設(shè)計(jì)大一些；若體積流量和流速較小，則容 積要設(shè)計(jì)小一些。
在本實(shí)施方式中，沿多孔混合管11由上至下，所述透孔111的孔徑逐 漸變小；所述多孔混合管11與內(nèi)殼體12之間的間隙X構(gòu)成一環(huán)形腔114。 由于具有這樣的結(jié)構(gòu)，在環(huán)形空腔2內(nèi)壓力和混合管11底部弧形彎曲部112 吸力的作用下，環(huán)形空腔2上部的氣體從混合管11的上部透孔111處流入 環(huán)形腔114，環(huán)形空腔2下部的液體從混合管11的下部透孔111處流入環(huán) 形腔114中；氣體與液體在環(huán)形腔114的下部因流動(dòng)碰撞而混合，并形成 均勻混合流體；在混合管11底端與內(nèi)殼體12之間有一環(huán)形間隙L，用于輸 送氣液兩相流體，所述均勻混合流體從混合管11與內(nèi)殼體12底部之間的 環(huán)形間隙L處流出；在混合管11底部與混輸泵入口導(dǎo)流錐3之間也有一用 于補(bǔ)充液體的環(huán)形間隙H，純液體也可從此環(huán)形間隙H處流出，以補(bǔ)充液體 的不足，從而在一定時(shí)間上避免了純氣流對(duì)增壓設(shè)備(增加單元5)的損壞， 保證了混輸泵增壓的工作條件。
在本實(shí)施方式中，所述透孔111的軸線方向與多孔混合管111的軸線 方向可垂直，也可不垂直設(shè)置。
進(jìn)一步，如圖4A、圖4C和圖4D所示，所述透孔111在多孔混合管11 的多個(gè)橫截面的圓周上徑向均勻分布；所述相鄰兩個(gè)橫截面上透孔的分布 角度相互錯(cuò)開。在本實(shí)施方式中，同一橫截面上各個(gè)透孔徑向錯(cuò)開的角度 為60° ，相臨兩個(gè)截面要錯(cuò)開30。，因此，多孔混合管各個(gè)圓周截面上分 布有6個(gè)孔。
在本發(fā)明中，當(dāng)氣體從多孔混合管11上端透孔進(jìn)入環(huán)形腔114時(shí)，液體是從混合管ll的下端透孔進(jìn)入的，并與氣體混合；所以，就要求多孔混 合管11的透孔要按照一定的原則開設(shè)，以滿足一定的工作條件，使氣液兩 相流體能夠均勻地流入多孔混合管11進(jìn)行混合。
在本實(shí)施方式中，所述透孔111的最大孔徑小于或等于所述環(huán)形腔114
通流面積等效直徑的1/4 (四分之一)；所述多個(gè)透孔111的總面積之和大 于或等于所述環(huán)形腔114通流面積；所述各透孔111的孔間距大于或等于
所述環(huán)形腔114通流面積等效直徑的1/3 (三分之一)。
下面舉例說(shuō)明本發(fā)明中多孔混合管11的開孔原則
當(dāng)多孔混合管11管徑為300mm,內(nèi)殼體12外徑為280咖時(shí)，二者所構(gòu) 成的環(huán)形腔114通流面積A。為
4 -工 頭一4
7o.3、2 「0.28.
、、
=0.002278 w2
等效直徑為^」叢=嚴(yán)謹(jǐn)2278 ,53852附
1)透孔直徑的確定
、樂(lè)了i 71 4x7^6水 j 1 44i1 4x0.002278 " 透孑L孑U5確定為t/《一、~—、-=0.013463 w = 13.463 ww
4 ；r 4"V 兀 因此，選擇上段透孔直徑為10咖，下段透孔直徑為8mm。 開設(shè)透孔20排(即沿混合管11軸向的20個(gè)橫截面設(shè)置透孔)，其中 上段10排大孔，孔徑為10mm;下段10排小孔，孔徑為8mm。這是因?yàn)椋?上段混合管11內(nèi)壓力較高，內(nèi)外壓差小，液體不容易混入，所以開孔直徑 較大；相反，由于液柱自身重力作用，下段混合穩(wěn)流裝置環(huán)形空腔2內(nèi)壓 力較高，混合管11內(nèi)由于接近混輸泵入口而壓力較低，所以液體容易進(jìn)入 混合管ll;如果采用相同直徑，則可能達(dá)不到良好的混合效果。 2)透孔間距的確定 透孔間距范圍為j 1 f^"《4x0.002278 Am，ncn/^
d 2 — 、/~^ = 一」-=0.01795067附=17.95067附附
選擇透孔間距為30mm。 3)透孔徑向角度的確定
透孔的徑向角度為60° ，相臨兩個(gè)截面要錯(cuò)開30。。因此，多孔混合 管圓周截面上分布有6個(gè)孔。
綜上所述，透孔的總通流截面積A,為
力，=(!x0.012 +!x0,0082)x6xl0 = 0.007728 w2 4 4
而多孔混合管環(huán)形腔114的通流面積A"為
7T「「0.3^2〈0.28，2、
4、L 2」L 2 J
二者截面積之比為
A,/A()二3. 39
在本實(shí)施方式中，如圖1所示，多孔混合管11上端通過(guò)固定件(可為 螺絲等連接件)與內(nèi)殼體12固接并具有良好密封，使多孔混合管11恰好 位于環(huán)形空腔2中央；由多孔混合管11上端與內(nèi)殼體12密封連接部位一 體形成有向斜下方伸展的擋板113，該擋板113用以阻擋自上而下的流體直 接沖擊多孔混合管ll，將流體導(dǎo)入下部環(huán)形空腔2中，并分離氣團(tuán)。
進(jìn)一步，所述擋板113可為傘形(如圖4B所示)，并環(huán)繞多孔混合管 ll上端一周；也可為扇形或半圓形。所述的擋板113的平面投影面積大于 外殼體13上流體入口 131的通流面積。
在本實(shí)施方式中，如圖1所示，在所述外殼體13的外壁上，圍繞其周 向且由上而下間隔有第一環(huán)形槽132和第二環(huán)形槽133;該第一環(huán)形槽132 上均布有多個(gè)所述流體出口 1211，該第二環(huán)形槽133上均布有多個(gè)所述流 體入口 131。
如圖5所示，所述立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置1還包括有一外殼套筒14，所述外殼套筒14套設(shè)于外殼體13外側(cè)，外殼套筒14上設(shè)有一與 第二環(huán)形槽133導(dǎo)通的入口 141，第二環(huán)形槽133與外殼套筒14 一起組成 一環(huán)形腔，對(duì)通過(guò)入口 141進(jìn)入的流體沖擊起到了緩沖的作用并分離氣團(tuán)； 所述外殼套筒14上還設(shè)有一與第一環(huán)形槽132導(dǎo)通的出口 142。
下面結(jié)合附圖6來(lái)說(shuō)明本發(fā)明立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置1的工 作過(guò)程
氣液兩相流體從外殼套筒14上的入口 141進(jìn)入外殼體13上的第二環(huán) 形槽133中，入流方向與第二環(huán)形槽133內(nèi)壁相切，從而緩沖流體沖擊并 初步分離氣團(tuán)；然后，氣液兩相流體通過(guò)第二環(huán)形槽133內(nèi)壁上的流體入 口131進(jìn)入由內(nèi)、外殼體12和13形成的環(huán)形空腔2內(nèi)，經(jīng)過(guò)內(nèi)殼體12側(cè) 壁的阻擋作用，氣液兩相流體流動(dòng)方向變?yōu)樽陨隙?，流向傘形擋?13 處，傘形擋板113緩沖流體沖擊，使流體繞多孔混合管11低速旋轉(zhuǎn)，從而 分離大的氣團(tuán)，并引導(dǎo)液態(tài)流體進(jìn)入環(huán)形空腔2，這樣，環(huán)形空腔2的上部 就是氣體，下部是液體，中間是含有小氣泡的混合液體。在環(huán)形空腔2內(nèi) 壓力和多孔混合管ll底部弧形彎曲部112處吸力的作用下，氣體從多孔混 合管11的上部透孔111處流入環(huán)形腔114，液體從多孔混合管11的下部透 孔111處流入環(huán)形腔114。氣體與液體在混合管11的下部流動(dòng)碰撞而混合， 形成均勻混合流體從環(huán)形間隙L處流出，純液體從另一環(huán)形間隙H處流出， 兩處流出的流體匯合后向上進(jìn)入所述增加單元5進(jìn)行增加，最后，通過(guò)流 體出口 1211、第一環(huán)形槽132和外殼套筒14上的出口 142流出該混合穩(wěn)流 裝置1。
在本發(fā)明中，當(dāng)進(jìn)氣量很大的時(shí)候，液位下降到多孔混合管ll最低小 孔后，液體就只能從另一環(huán)形間隙H處對(duì)混輸泵進(jìn)行液體補(bǔ)充，從而在一 定時(shí)間上避免了純氣流對(duì)增壓設(shè)備的損壞，即保證了混輸泵增壓的工作條 件。
在本實(shí)施方式中，所述的外殼體13底部設(shè)有除沙孔134，混合過(guò)程中所沉淀的泥沙可通過(guò)外殼體13底部的除沙孔134定期清理。
圖6也可作為本發(fā)明立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置與其它油氣混輸 設(shè)備的連接示意圖。如圖6所示，氣液兩相流體經(jīng)外殼套筒14入口 141進(jìn) 入，進(jìn)行緩沖、穩(wěn)流和充分的混合之后，經(jīng)多孔混合管ll的底部進(jìn)入葉片 式油氣混輸泵的增加單元5，經(jīng)增壓后由流體出口 1211、第一環(huán)形槽132 和外殼套筒14上的出口 142輸出。
由上所述，本發(fā)明立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置具有分離緩沖、穩(wěn) 定流態(tài)和氣液混合等多種功能?；旌戏€(wěn)流裝置的結(jié)構(gòu)不同于現(xiàn)有技術(shù)中的 靜態(tài)混合器，并克服了其混合不均勻和阻力很大的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1. 使氣液兩相流體的混合輸送更加穩(wěn)定可靠，氣液兩相井流或其它多 相流體經(jīng)過(guò)該混合穩(wěn)流裝置后能夠均勻混合，并且能對(duì)不穩(wěn)定的流體進(jìn)行 緩沖，穩(wěn)定其流動(dòng)狀態(tài)，避免純氣流和斷塞流對(duì)油氣混輸泵的破壞，使泵 入口多相流完全滿足油氣混輸泵的工作要求，從而使油氣混輸泵的工作性 能達(dá)到最優(yōu)。
2. 能夠進(jìn)行多相態(tài)流體的混合，突出的是能夠進(jìn)行油氣的均勻混合， 使多相流體形成一種均勻密度的連續(xù)流體，為多相增壓裝置提供其所必需 的工作條件。
3. 本發(fā)明立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置與立式油氣混輸泵釆用一體 化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了緩沖、穩(wěn)流和均混的功效，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、合理，便于 加工制造，既節(jié)省了空間又便于安裝，并減小了流通距離，從而使壓力損 失減?。惶貏e利于海上油氣田水下工程安裝。
4. 與一般的均混裝置相比，在對(duì)高粘度的原油或高聚合物的均勻混合 方面有特別的工作能力。
5. 消除了進(jìn)入多相增壓裝置的段塞流和純氣流，把不穩(wěn)定的、壓力變 化的多相來(lái)流變成穩(wěn)定均勻的流體，為多相增壓設(shè)備的安全工作提供了保證。
6. 本發(fā)明無(wú)需外加動(dòng)力設(shè)備、效率高、混合均勻度高、安全可靠。
7. 本發(fā)明立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置專門針對(duì)立式油氣混輸泵而 設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)完全貼合立式油氣混輸泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、可行。
以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的 范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所 作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1、一種立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于所述立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置至少包括有多孔混合管、內(nèi)殼體和外殼體；所述外殼體為上端開口的U形容器，所述內(nèi)殼體沿外殼體的軸向設(shè)置在外殼體的中央位置，所述內(nèi)外殼體之間構(gòu)成環(huán)形空腔，所述外殼體上設(shè)有與環(huán)形空腔導(dǎo)通的流體入口；所述內(nèi)殼體為一貫通的管體，該內(nèi)殼體上部與外殼體上部構(gòu)成固定的密封連接部，在該密封連接部設(shè)有貫穿內(nèi)外殼體側(cè)壁的流體出口，所述內(nèi)殼體下部形成內(nèi)徑漸縮的管口，該管口的端緣為圓弧形；所述多孔混合管由內(nèi)殼體下端套設(shè)于內(nèi)殼體上并位于環(huán)形空腔中；該多孔混合管與內(nèi)殼體之間具有間隙，多孔混合管管壁設(shè)有多個(gè)透孔，多孔混合管上端與內(nèi)殼體密封連接，多孔混合管底端向內(nèi)彎曲構(gòu)成弧形彎曲部，該弧形彎曲部罩設(shè)于內(nèi)殼體底部管口的圓弧形端緣。
2、 如權(quán)利要求1所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于 所述透孔在多孔混合管的多個(gè)橫截面的圓周上徑向均勻分布；所述相鄰兩 個(gè)橫截面上透孔的分布角度相互錯(cuò)開。
3、 如權(quán)利要求2所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于 所述透孔的軸線方向與多孔混合管的軸線方向垂直或者不垂直。
4、 如權(quán)利要求2所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于 沿多孔混合管由上至下，所述透孔的孔徑逐漸變小；所述多孔混合管與內(nèi) 殼體之間的間隙構(gòu)成一環(huán)形腔，所述透孔的最大孔徑小于或等于該環(huán)形腔 通流面積等效直徑的1/4。
5、 如權(quán)利要求4所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于 所述的透孔的總面積之和大于或等于所述環(huán)形腔通流面積。
6、 如權(quán)利要求4所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于 所述的透孔的孔間距大于或等于所述環(huán)形腔通流面積等效直徑的1/3。
7、 如權(quán)利要求1所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于: 由多孔混合管上端與內(nèi)殼體密封連接部位一體形成有向斜下方伸展的擋 板，用以阻擋自上而下的流體直接沖擊多孔混合管，將流體導(dǎo)入下部環(huán)形 空腔中，并分離氣團(tuán)。
8、 如權(quán)利要求7所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于 所述擋板為傘形、扇形或半圓形的弧形擋板，并環(huán)繞多孔混合管上端一周。
9、 如權(quán)利要求7所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于 所述的擋板的平面投影面積大于外殼體上流體入口的通流面積。
10、 如權(quán)利要求1所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在 于在所述外殼體的外壁上，圍繞其周向且由上而下間隔有第一環(huán)形槽和 第二環(huán)形槽；該第一環(huán)形槽上均布有多個(gè)所述流體出口，該第二環(huán)形槽上 均布有多個(gè)所述流體入口 。
11、 如權(quán)利要求io所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于所述立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置還包括有一外殼套筒，所述外殼 套筒套設(shè)于外殼體外側(cè)，外殼套筒上設(shè)有一與第二環(huán)形槽導(dǎo)通的入口，第 二環(huán)形槽與外殼套筒一起組成一環(huán)形腔，對(duì)通過(guò)入口進(jìn)入的流體沖擊起到 了緩沖的作用并分離氣團(tuán)；所述外殼套筒上還設(shè)有一與第一環(huán)形槽導(dǎo)通的 出口。
12、 如權(quán)利要求1所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于所述多孔混合管底端的弧形彎曲部與內(nèi)殼體底部管口的圓弧形端緣形 成一環(huán)狀間隙，用于輸送混合后的氣液兩相流體。
13、 如權(quán)利要求12所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于所述內(nèi)殼體底部管口處設(shè)置有一導(dǎo)流錐，所述多孔混合管底端的弧形 彎曲部與所述導(dǎo)流錐側(cè)周面之間形成另一環(huán)狀間隙，用于輸送純液相流體， 以補(bǔ)充氣液兩相流體中液體的不足，避免液位下降后純氣流對(duì)設(shè)備的損壞。
14、 如權(quán)利要求1所述的立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，其特征在于所述的外殼體底部設(shè)有除沙孔，用以定期清理沉積的沙粒。
全文摘要
本發(fā)明為一種立式氣液兩相流體混合穩(wěn)流裝置，該裝置包括有多孔混合管、內(nèi)殼體和外殼體；內(nèi)殼體沿外殼體的軸向設(shè)置在外殼體的中央位置，內(nèi)外殼體之間構(gòu)成環(huán)形空腔，外殼體上設(shè)有與環(huán)形空腔導(dǎo)通的流體入口；內(nèi)殼體為一貫通的管體，該內(nèi)殼體上部與外殼體上部構(gòu)成固定的密封連接部且設(shè)有貫穿內(nèi)外殼體側(cè)壁的流體出口，內(nèi)殼體下部形成內(nèi)徑漸縮的端緣為圓弧形的管口；多孔混合管套設(shè)于內(nèi)殼體上并位于環(huán)形空腔中；該多孔混合管與內(nèi)殼體之間具有間隙，多孔混合管管壁設(shè)有多個(gè)透孔，多孔混合管上端與內(nèi)殼體密封連接，多孔混合管底端向內(nèi)彎曲構(gòu)成弧形彎曲部，該弧形彎曲部罩設(shè)于內(nèi)殼體底部管口的圓弧形端緣。本發(fā)明具有分離緩沖、穩(wěn)定流態(tài)和氣液混合等功能。
文檔編號(hào)B01F3/04GK101537321SQ200910082460
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者張金亞, 朱宏武, 艷 李, 春 楊 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)