專利名稱：一種多相流流動(dòng)調(diào)整裝置及利用其抑制段塞流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海上油氣田開(kāi)發(fā)系統(tǒng)段塞流抑制技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種多相流流動(dòng)調(diào)整裝置及利用其抑制段塞流的方法。所述段塞流尤指強(qiáng)烈段塞流和水力段塞流。
背景技術(shù)：
海上油氣田開(kāi)發(fā)系統(tǒng)通常包括水下生產(chǎn)系統(tǒng)、集輸管線-立管系統(tǒng)、水上固定/浮式結(jié)構(gòu)設(shè)施和上部處理系統(tǒng)等4個(gè)子系統(tǒng)。在油氣田開(kāi)發(fā)的初期和末期，當(dāng)油氣產(chǎn)量較低時(shí)，強(qiáng)烈段塞流經(jīng)常產(chǎn)生于集輸管線-立管系統(tǒng)中。強(qiáng)烈段塞流是指液塞長(zhǎng)度至少為立管長(zhǎng)度I倍的段塞流，它具有準(zhǔn)周期性，每一周期包括4個(gè)階段液塞形成、液塞產(chǎn)出、氣體滲入和液氣噴發(fā)/液體回落。在液塞形成階段，隨著立管內(nèi)液塞長(zhǎng)度的增加，立管底部的靜壓升高，施加于井口的回壓相應(yīng)增 力口，從而造成油井的減產(chǎn)；在液塞形成階段立管出口氣液流量幾乎為零，而進(jìn)入液塞產(chǎn)出階段后，長(zhǎng)液塞突然進(jìn)入下游處理系統(tǒng)，劇烈的流量變化會(huì)導(dǎo)致下游分離器的溢流和壓縮機(jī)供氣不足，甚至導(dǎo)致停產(chǎn)等事故；在液氣噴發(fā)階段，立管上游的壓縮氣體將液塞尾部高速地噴出立管，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)劇烈的壓力波動(dòng)，使管線支撐系統(tǒng)、接頭和閥門(mén)等處遭受劇烈的振動(dòng)沖擊，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全性構(gòu)成危害。在油氣田開(kāi)發(fā)的中期油氣產(chǎn)量較高時(shí)，水力段塞流經(jīng)常產(chǎn)生于集輸管線中。相對(duì)于強(qiáng)烈段塞流，水力段塞流的液塞較短，但是水力段塞流的液塞運(yùn)動(dòng)速度和液塞頻率較高，同樣會(huì)給生產(chǎn)系統(tǒng)帶來(lái)很大危害。目前抑制強(qiáng)烈段塞流的主要方法可分為兩大類主動(dòng)式方法和被動(dòng)式方法，兩類方法的區(qū)別在于是否需要外部資源的注入。主動(dòng)式方法需要昂貴的外部資源，通常系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此主動(dòng)式方法的缺點(diǎn)在于其成本高、系統(tǒng)復(fù)雜，為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈段塞流的抑制而耗費(fèi)大量的資源；被動(dòng)式方法無(wú)需外部資源，通常采用系統(tǒng)自身改造的形式，成本較低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但現(xiàn)有的技術(shù)方案也存在種種不足(詳見(jiàn)下文)。主動(dòng)式方法主要包括(I)立管頂部節(jié)流法；(2)接泵法；(3)外部供氣氣舉法；
(4)基于自動(dòng)控制的方法。立管頂部節(jié)流法需要操作人員手動(dòng)操作立管頂部的節(jié)流閥，當(dāng)出現(xiàn)立管系統(tǒng)內(nèi)嚴(yán)重段塞流時(shí)，減小閥門(mén)開(kāi)度。但是操作員的手動(dòng)操作容易產(chǎn)生過(guò)節(jié)流，從而使立管底部壓力急劇升高，系統(tǒng)壓力過(guò)高會(huì)造成油氣產(chǎn)量大大降低；手動(dòng)操作使操作條件變化較快，由于油氣多相流動(dòng)的非線性性質(zhì)，快速變化的操作條件擾動(dòng)易引起多相流動(dòng)的不穩(wěn)定性。接泵法指在管線中接入多相泵對(duì)油氣多相流進(jìn)行抽吸、增壓和泵送，或者接入單相泵對(duì)液相進(jìn)行抽吸、增壓和泵送，增加流動(dòng)速度，避免液相累積而生成長(zhǎng)液塞。但是，油氣產(chǎn)物成分的復(fù)雜多樣性給多相泵的適用范圍提出了很高的要求，而且多相泵等設(shè)備的安裝維修過(guò)程復(fù)雜。應(yīng)用單相泵在立管頂部抽吸液塞，難以保證單相泵吸入純液塞。中國(guó)專利CN1297778C公布了一種分離器及利用其消除嚴(yán)重段塞流的分相輸送方法，同樣存在水下安裝維修不變，難以保證單相泵吸入純液塞的問(wèn)題。
外部供氣氣舉法需要壓縮機(jī)將生產(chǎn)系統(tǒng)外部的氣體進(jìn)行壓縮，然后通過(guò)單獨(dú)的管線將壓縮氣體導(dǎo)入立管或立管上游管線。注入上游管線的壓縮氣體可以增加立管底部上游流體的流動(dòng)速度，注入立管的壓縮氣體能夠減小沿立管的壓力降，從而減小液塞在立管底部形成的可能性。英國(guó)專利GB2374161B公布了一種在立管底部注氣的強(qiáng)烈段塞流抑制方法，但是由于需要壓縮機(jī)、輸氣管線和大量可供壓縮的氣體，外部供氣氣舉法經(jīng)濟(jì)性較差；另外，所注入的大量壓縮氣體易產(chǎn)生焦耳-湯姆遜冷卻效應(yīng)，導(dǎo)致蠟和水合物的形成?；谧詣?dòng)控制的方法需要設(shè)計(jì)控制器來(lái)調(diào)整執(zhí)行器(如控制閥)以改變立管內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)。被控變量的選擇是控制方案制定中的首要問(wèn)題，如立管底部壓力，立管頂部壓力，立管頂部出口流量等。立管底部的壓力被認(rèn)為是最優(yōu)的被控變量，但是深水條件下壓力的測(cè)量和信號(hào)的傳輸是個(gè)難點(diǎn)。美國(guó)專利US6390114B1公布了一種段塞流控制方法，通過(guò)對(duì)初級(jí)分離器出口氣相和液相流量的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)初級(jí)分離器液位的控制。中國(guó)專利CN1297779C公布了消除嚴(yán)重段塞流的閥門(mén)節(jié)流動(dòng)態(tài)控制方法。系統(tǒng)模型的建立和控制器的設(shè)計(jì)是基于自動(dòng)控制的嚴(yán)重段塞流抑制方法需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，但是隨著生產(chǎn)的進(jìn)行和操作條件的改變，系統(tǒng)模型將不能描述系統(tǒng)的狀態(tài)，所以基于模型所設(shè)計(jì)控制器參數(shù)需要進(jìn)行不斷調(diào)整，實(shí)際應(yīng)用非常不便。
被動(dòng)式方法主要包括(I)液塞捕集器法；(2)自供氣氣舉法；(3)流動(dòng)調(diào)整法。液塞捕集器是指立管出口和下游主分離器之間的初級(jí)分離器，用來(lái)臨時(shí)儲(chǔ)存來(lái)自立管的液塞以達(dá)到緩沖液塞對(duì)下游設(shè)備的沖擊的目的。由于容量有限，液塞捕集器所能處理的液塞的體積有限，當(dāng)嚴(yán)重段塞流的液塞體積較大且運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，液塞捕集器難以應(yīng)對(duì)。液塞捕集器在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)遇到難以估計(jì)液塞長(zhǎng)度和平臺(tái)空間有限而無(wú)法安裝的問(wèn)題。自供氣氣舉法不需要壓縮機(jī)壓縮生產(chǎn)系統(tǒng)外部的氣體，而是將立管上游管線內(nèi)的氣體導(dǎo)入立管。這種方法采用一個(gè)小管徑的導(dǎo)管連接立管和上游管線，使上游壓縮氣體能夠進(jìn)入立管內(nèi)液塞中，氣體轉(zhuǎn)移的過(guò)程能夠同時(shí)減小立管上游氣體的壓力和立管內(nèi)的靜壓降，從而減小液塞在立管底部形成并生長(zhǎng)為長(zhǎng)液塞的可能性。2000年的美國(guó)石油工程師年會(huì)(文獻(xiàn)號(hào)SPE63185)上發(fā)布了兩種自供氣氣舉法的方案，但是這兩種方案在應(yīng)用時(shí)均存在實(shí)際的困難。立管中注氣口處的液體易發(fā)生倒流，會(huì)在導(dǎo)氣管最低點(diǎn)形成液塞，從而堵塞通氣管道；內(nèi)置導(dǎo)氣管方案會(huì)給清管操作帶來(lái)困難。流動(dòng)調(diào)整法是指在立管上游的管線內(nèi)安裝流動(dòng)調(diào)整裝置將氣液分層流轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌餍?，以消除?yán)重段塞流形成的必要條件之一上游管線內(nèi)的流型必須為氣液分層流。目前已有3種裝置類文丘里管裝置、重丘形裝置和波浪管。美國(guó)專利US6041803提出將一種類文丘里管的流動(dòng)調(diào)整裝置，可置于立管上游的管線內(nèi)。工作原理為調(diào)整氣液分層流為其他流型，該裝置能夠?qū)庖簝上嗔鳟a(chǎn)生混合作用并臨時(shí)把分層流轉(zhuǎn)換成其他流型，但是改變后的流型在類文丘里管裝置的下游一段距離后會(huì)恢復(fù)為分層流，而且該方法最大的缺點(diǎn)是類文丘里管裝置的“縮頸”段會(huì)給管線的清管操作帶來(lái)困難，因此難以得到實(shí)際應(yīng)用。PCT專利WO 2007/034142A1提出一種重丘形裝置，工作原理為將長(zhǎng)液塞分離成為短液塞，該裝置采用直管加彎頭的組裝形式，由于流體流動(dòng)方向急劇變化，從而導(dǎo)致流體對(duì)該裝置的沖擊較大，裝置易產(chǎn)生機(jī)械損傷。
美國(guó)專利US7857059B2提出一種波浪管裝置，工作原理與類文丘里管裝置相似，即調(diào)整氣液分層流為其他流型，此波浪管裝置由標(biāo)準(zhǔn)彎頭構(gòu)成，其缺點(diǎn)為(1)由于標(biāo)準(zhǔn)彎頭彎曲半徑有限，波浪管波動(dòng)幅度小，致使其對(duì)氣液兩相流動(dòng)的干擾能力有限；(2)波浪管長(zhǎng)度變化依靠增加彎頭個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)，致使其長(zhǎng)度受限；(3)管件凹陷部分(向下的彎頭)使波浪管底部不平坦，致使其難以平穩(wěn)安置于平面上。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種多相流流動(dòng)調(diào)整裝置及利用其抑制段塞流的方法，應(yīng)用此多相流流動(dòng)調(diào)整裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)段塞流的抑制，消除或者減弱段塞流給油氣生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性帶來(lái)的危害。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
一種多相流流動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于，包括至少一個(gè)基本單元，所述基本單元包括 前直管段I和后直管段5，在二者之間設(shè)有向上方凸起的主彎管3，所述主彎管3為180°彎管，
主彎管3和前直管段I之間通過(guò)前彎頭2連接，
主彎管3和后直管段5之間通過(guò)后彎頭4連接，
所述前彎頭2、后彎頭4均為90°彎頭。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，直管段和彎管部位的管徑相同。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整主彎管3的彎曲半徑，實(shí)現(xiàn)基本單元的幅度的調(diào)節(jié)；
通過(guò)調(diào)整前直管段I和/或后直管段5的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)基本單元的長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，當(dāng)設(shè)置兩個(gè)以上所述基本單元時(shí)，各基本單元依次前后串接構(gòu)成流動(dòng)調(diào)整裝置。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，各基本單元從左至右水平高度依次下降，
或各基本單元從左至右水平高度依次上升，
或各基本單元從左至右水平高度均相同。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，各基本單元的幅度A從左至右依次遞增，
或各基本單元的幅度A從左至右依次遞減。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，各基本單元的長(zhǎng)度L從左至右依次遞增，
或各基本單元的長(zhǎng)度L從左至右依次遞減。一種基于上述裝置的抑制段塞流的方法，其特征在于，當(dāng)用于集輸管線-立管系統(tǒng)內(nèi)強(qiáng)烈段塞流的抑制時(shí)
將所述裝置作為集輸管線的一部分安裝于立管上游的管線中，基于所述裝置的“主彎管存儲(chǔ)氣體和所存儲(chǔ)氣體提前進(jìn)入立管”的工作原理，減少液體累積和液塞產(chǎn)出的時(shí)間，從而減小強(qiáng)烈段塞流的液塞長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈段塞流的抑制；
此裝置的出口位于立管的底部的上游一定距離處；
當(dāng)用于集輸管線-立管系統(tǒng)內(nèi)水力段塞流的抑制時(shí)將所述裝置作為集輸管線的一部分安裝于出現(xiàn)水力段塞流的管線中，基于所述裝置產(chǎn)生“多相流體混合作用”的工作原理，使多相流的氣液相趨于混合，使氣體進(jìn)入液塞，從而降低液塞的平均密度，減弱水力段塞流給集輸系統(tǒng)帶來(lái)的有害沖擊，實(shí)現(xiàn)水力段塞流的抑制。本發(fā)明所述的多相流流動(dòng)調(diào)整裝置及利用其抑制段塞流的方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、所述裝置結(jié)構(gòu)合理，基本單元的180°彎管的彎曲半徑較大，所述裝置受到流體的沖擊力小，能保證波形管有較大“波動(dòng)”幅度，利于在彎管頂部?jī)?chǔ)存氣體，利于產(chǎn)生混合作用；
2、所述裝置無(wú)管徑的變化，不會(huì)影響清管操作；
3、連接基本單元的直管段，使所述裝置的總長(zhǎng)度可方便調(diào)節(jié)，使所述裝置能夠平穩(wěn)安置于平面上。4、利用所述裝置抑制段塞流的方法，分別基于所述裝置“主彎管存儲(chǔ)氣體和所存儲(chǔ)氣體提前進(jìn)入立管”和所述裝置產(chǎn)生“多相流體混合作用”的工作原理，對(duì)強(qiáng)烈段塞流和水力段塞流分別進(jìn)行抑制。此方法用途較廣，可抑制兩種段塞流；實(shí)施簡(jiǎn)易，無(wú)需額外配備硬件和軟件。


本發(fā)明有如下附圖
圖I基本單元結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2基本單元結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖，
圖3實(shí)施例之基本單元主彎管彎曲半徑逐漸增大(由左到右)，
圖4實(shí)施例之基本單元主彎管彎曲半徑逐漸減小(由左到右)，
圖5使用狀態(tài)之流動(dòng)調(diào)整裝置用于抑制強(qiáng)烈段塞流參考圖，
圖6使用狀態(tài)之流動(dòng)調(diào)整裝置用于抑制水力段塞流參考圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖I 4所示，本發(fā)明給出了一種多相流流動(dòng)調(diào)整裝置，包括
至少一個(gè)基本單元，基本單元如圖1、2所示,所述基本單元包括
前直管段I和后直管段5，在二者之間設(shè)有向上方凸起的主彎管3，所述主彎管3為180°彎管，
主彎管3和前直管段I之間通過(guò)前彎頭2連接，
主彎管3和后直管段5之間通過(guò)后彎頭4連接，
所述如彎頭2、后彎頭4均為90°彎頭。如圖2所示，設(shè)直管段軸線和主彎管頂部中心線之間的距離為基本單元的幅度A，前后直管段兩端(最遠(yuǎn)端)之間的距離為基本單元的長(zhǎng)度L，基本單元的管徑為D (直管段和彎管部位的管徑相同，即主彎管3、前直管段I和后直管段5的管徑均為D)。構(gòu)成本發(fā)明所述流動(dòng)調(diào)整裝置的基本單元的幅度A可靈活改變通過(guò)調(diào)整主彎管3的彎曲半徑，實(shí)現(xiàn)基本單元的幅度A的調(diào)節(jié)，而且通過(guò)調(diào)整前后直管段的長(zhǎng)度可方便調(diào)節(jié)所述流動(dòng)調(diào)整裝置的總長(zhǎng)度通過(guò)調(diào)整前直管段I和/或后直管段5的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)基本單元的長(zhǎng)度L的調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述流動(dòng)調(diào)整裝置的總長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
I.所述裝置的基本單元采用180°彎管，多相流體在基本單元中作圓周運(yùn)動(dòng)，流動(dòng)方向變化平緩，裝置受到流體的沖擊力??；
2.所述裝置的基本單元的180°彎管的彎曲半徑較大，使波形管有較大“波動(dòng)”幅度，利于在彎管頂部?jī)?chǔ)存氣體，利于產(chǎn)生對(duì)多相流體的混合作用；
3.所述裝置的基本單元由直管段連接，無(wú)凹陷部分，使所述裝置能夠平穩(wěn)安置于平面上，且所述裝置受到平面的支撐力較均勻；
4.所述裝置的基本單元之間的直管段可用來(lái)方便調(diào)節(jié)所述裝置的總長(zhǎng)度，克服流動(dòng)調(diào)整裝置長(zhǎng)度受限的缺點(diǎn)；
5.所述裝置的基本單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)可沿流動(dòng)方向變化，結(jié)構(gòu)參數(shù)靈活，實(shí)施方案靈
活；
6.所述裝置無(wú)管徑的變化，不會(huì)影響管線的清管操作。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，當(dāng)設(shè)置兩個(gè)以上所述基本單元時(shí)，各基本單元依次前后串接構(gòu)成流動(dòng)調(diào)整裝置。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，各基本單元從左至右水平高度依次下降。參見(jiàn)圖5，適合用于抑制強(qiáng)烈段塞流，此時(shí)各基本單元的幅度A可相同或不同，基本單元的管徑D不變。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，各基本單元從左至右水平高度依次上升。即與圖5的設(shè)置相反，適合用于抑制強(qiáng)烈段塞流，此時(shí)各基本單元的幅度A可相同或不同，基本單元的管徑D不變。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，各基本單元從左至右水平高度均相同。參見(jiàn)圖6，適合用于抑制水力段塞流，此時(shí)各基本單元的幅度A可相同或不同，基本單元的管徑D不變。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，各基本單元的幅度A從左至右依次遞增。參見(jiàn)圖3，主彎管彎曲半徑rl、r2、……、r (n-l)、rn逐漸增大?；締卧墓軓紻不變，此時(shí)各基本單元的幅度A可相同或不同。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，各基本單元的幅度A從左至右依次遞減。參見(jiàn)圖4，主彎管彎曲半徑rl、r2、……、r (n-1)、rn逐漸減小?；締卧墓軓紻不變，此時(shí)各基本單元的幅度A可相同或不同。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，各基本單元的長(zhǎng)度L從左至右依次遞增。參見(jiàn)圖3，各
基本單元的長(zhǎng)度L1、L2、......、Ln逐漸增大?；締卧墓軓紻不變，此時(shí)各基本單元的幅
度A可相同或不同。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，各基本單元的長(zhǎng)度L從左至右依次遞減。參見(jiàn)圖4，各
基本單元的長(zhǎng)度LI、L2、......、Ln逐漸減小?；締卧墓軓紻不變，此時(shí)各基本單元的幅
度A可相同或不同。在上述流動(dòng)調(diào)整裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明給出基于此流動(dòng)調(diào)整裝置的集輸管線-立管系統(tǒng)內(nèi)強(qiáng)烈段塞流的抑制方法
將所述裝置作為集輸管線的一部分安裝于立管上游的管線中，基于所述裝置的“主彎管存儲(chǔ)氣體和所存儲(chǔ)氣體提前進(jìn)入立管”的工作原理，減少液體累積和液塞產(chǎn)出的時(shí)間，從而減小強(qiáng)烈段塞流的液塞長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈段塞流的抑制；此裝置的出口位于立管的底部的上游一定距離處。更具體地說(shuō)
當(dāng)集輸管線-立管系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)烈段塞流時(shí)，集輸管線內(nèi)的流型為氣液分層流，在強(qiáng)烈段塞流的液塞形成階段，液體在立管底部累積，所述裝置內(nèi)的氣體和液體流速均較低，液體主要存在于直管段，主彎管內(nèi)儲(chǔ)存一定的氣體，從而使集輸管線內(nèi)的氣體距離立管底部較近(相對(duì)于未安裝所述裝置的集輸管線)，則集輸管線內(nèi)的氣體相對(duì)較早地進(jìn)入立管(相對(duì)于未安裝所述裝置的集輸管線)；在強(qiáng)烈段塞流的液塞產(chǎn)出階段，主彎管內(nèi)儲(chǔ)存的氣體進(jìn)一步提前進(jìn)入立管(相對(duì)于未安裝所述裝置的集輸管線)，氣體較早進(jìn)入立管產(chǎn)生兩種作用(I)縮短液體累積時(shí)間，減少液體累積量，減小液塞長(zhǎng)度，若將液塞長(zhǎng)度減小到小于立管長(zhǎng)度，則認(rèn)為強(qiáng)烈段塞流已被消除；(2)若液塞長(zhǎng)度雖減小，但液塞仍長(zhǎng)于立管，則認(rèn)為強(qiáng)烈段塞流已被減弱；總之，主彎管內(nèi)儲(chǔ)存的氣體減少了液體累積和液塞產(chǎn)出階段(若液塞仍長(zhǎng)于立管)的時(shí)間，從而減小了液塞的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈段塞流的抑制。在上述流動(dòng)調(diào)整裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還給出了基于此流動(dòng)調(diào)整裝置的水力段塞流的抑制方法
將所述裝置作為集輸管線的一部分安裝于出現(xiàn)水力段塞流的管線中，基于所述裝置產(chǎn)生“多相流體混合作用”的工作原理，使多相流的氣液相趨于混合，使氣體進(jìn)入液塞，從而降低液塞的平均密度，減弱水力段塞流給集輸系統(tǒng)帶來(lái)的有害沖擊，實(shí)現(xiàn)水力段塞流的抑制。 更具體地說(shuō)
對(duì)于水力段塞流，液塞在進(jìn)入所述裝置的主彎管之前，由于液體密度較高，氣體密度較低，液體在管道下部流動(dòng)，氣體在管道上部流動(dòng)；在所述裝置的入口處，由于水平流動(dòng)被轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q直向上流動(dòng)，液塞運(yùn)動(dòng)速度降低，上游氣體可沖入液塞，從而使液塞的含氣率增加，平均密度減小，對(duì)氣液兩相產(chǎn)生混合作用，從而實(shí)現(xiàn)水力段塞流的抑制；液塞在主彎管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于主彎管對(duì)液塞以及液塞上下游的氣液分層流產(chǎn)生擾動(dòng)作用，氣體可進(jìn)一步滲入液塞，從而使液塞含氣率進(jìn)一步增加，平均密度進(jìn)一步減小，對(duì)氣液兩相產(chǎn)生混合作用，從而實(shí)現(xiàn)水力段塞流的抑制。本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種多相流流動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在干，包括至少ー個(gè)基本単元，所述基本単元包括 前直管段(I)和后直管段(5)，在二者之間設(shè)有向上方凸起的主彎管(3)，所述主彎管(3)為180°彎管， 主彎管(3)和前直管段(I)之間通過(guò)前彎頭(2)連接， 主彎管(3)和后直管段(5)之間通過(guò)后彎頭(4)連接， 所述前彎頭(2)、后彎頭(4)均為90°彎頭。
2.如權(quán)利要求I所述的多相流流動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于直管段和彎管部位的管徑相同。
3.如權(quán)利要求2所述的多相流流動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于通過(guò)調(diào)整主彎管(3)的彎曲 半徑，實(shí)現(xiàn)基本単元的幅度的調(diào)節(jié)； 通過(guò)調(diào)整前直管段(I)和/或后直管段(5)的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)基本単元的長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求2所述的多相流流動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于當(dāng)設(shè)置兩個(gè)以上所述基本単元吋，各基本単元依次前后串接構(gòu)成流動(dòng)調(diào)整裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的多相流流動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于各基本單元從左至右水平高度依次下降， 或各基本單元從左至右水平高度依次上升， 或各基本單元從左至右水平高度均相同。
6.如權(quán)利要求4所述的多相流流動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于各基本単元的幅度A從左至右依次遞增， 或各基本單元的幅度A從左至右依次遞減。
7.如權(quán)利要求4所述的多相流流動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于各基本単元的長(zhǎng)度L從左至右依次遞增， 或各基本単元的長(zhǎng)度L從左至右依次遞減。
8.ー種基于權(quán)利要求I所述裝置的抑制段塞流的方法，其特征在于，當(dāng)用于集輸管線-立管系統(tǒng)內(nèi)強(qiáng)烈段塞流的抑制時(shí) 將所述裝置作為集輸管線的一部分安裝于立管上游的管線中，基于所述裝置的“主彎管存儲(chǔ)氣體和所存儲(chǔ)氣體提前進(jìn)入立管”的工作原理，減少液體累積和液塞產(chǎn)出的時(shí)間，從而減小強(qiáng)烈段塞流的液塞長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈段塞流的抑制； 此裝置的出ロ位于立管的底部的上游一定距離處； 當(dāng)用于集輸管線-立管系統(tǒng)內(nèi)水力段塞流的抑制時(shí)將所述裝置作為集輸管線的一部分安裝于出現(xiàn)水力段塞流的管線中，基于所述裝置產(chǎn)生“多相流體混合作用”的工作原理，使多相流的氣液相趨于混合，使氣體進(jìn)入液塞，從而降低液塞的平均密度，減弱水力段塞流給集輸系統(tǒng)帶來(lái)的有害沖擊，實(shí)現(xiàn)水力段塞流的抑制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多相流流動(dòng)調(diào)整裝置及利用其抑制段塞流的方法，所述裝置包括至少一個(gè)基本單元，所述基本單元包括前直管段和后直管段，在二者之間設(shè)有向上方凸起的主彎管，主彎管和前直管段之間通過(guò)前彎頭連接，主彎管和后直管段之間通過(guò)后彎頭連接，所述主彎管為180°彎管,所述前彎頭、后彎頭均為90°彎頭。本發(fā)明所述的多相流流動(dòng)調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)合理，主彎管彎曲半徑較大，使波形管具有較大“波動(dòng)”幅度，利于在主彎管頂部?jī)?chǔ)存氣體，利于產(chǎn)生混合作用；連接基本單元的直管段使裝置的總長(zhǎng)度可方便調(diào)節(jié)，使裝置能夠平穩(wěn)安置于平面上。本發(fā)明所述的抑制段塞流的方法，可用于強(qiáng)烈段塞流和水力段塞流；實(shí)施簡(jiǎn)易，無(wú)需額外配備硬件和軟件。
文檔編號(hào)E21B43/01GK102767340SQ20121016461
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者耿艷峰, 邢蘭昌 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)