專利名稱：單泵泵多送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，以及陸地上環(huán)境劣的場合，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)可歸納如下述兩類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)器目前尚處于實驗階段。還需要進(jìn)行大量的工作和實驗才能達(dá)到有效和可靠的工業(yè)水準(zhǔn)。
我們發(fā)現(xiàn)一種利用一個普通泵就能克服前面提到的現(xiàn)有技術(shù)缺陷的泵送方法。
本發(fā)明泵送多相氣液混合物的方法的特征在于使用一個泵作為壓送機(jī)，并至少使用兩個泵送容器，此兩容器交替地實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，特別可以選用一個離心泵。
在僅使用兩個容器時，它們總是交替地實行吸入及壓縮/運(yùn)送功能。
在使用兩個以上容器時，還可實行另一輔助功能。
本方法披露出兩種特殊操作的方式。
第一種操作方式僅使用兩個泵送容器，交替行使吸入功能和壓縮/運(yùn)送功能，如使用多余兩個容器，這些容器交替行使吸入功能、壓縮/運(yùn)送功能和輔助功能。
上述第一種操作方式包括下述步驟a)在吸入管線的壓力下將多相混合物送入實行吸入功能的容器中，此容器起氣液相分離器的作用。
b)將在實行吸入功能的容器中分離出的液體送至泵內(nèi)，并通過泵將其送入充滿著在吸入壓力下的氣體并實行壓縮/運(yùn)送功能的容器內(nèi)，從而將此容器內(nèi)的氣體壓縮到與運(yùn)送管線壓力相同的壓力。
c)先使壓縮氣體，然后使數(shù)量與進(jìn)入本系統(tǒng)液體量相同的液體離開實行壓縮/運(yùn)送功能的容器并進(jìn)入運(yùn)送管線內(nèi)。
在本方法中，在使用兩個以上容器的情況下，每個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。
第二種操作方式僅適用于兩個以上的容器，這些容器交替地實行吸入功用，壓縮/輔助功用和運(yùn)送功用。
上述第二種操作方式包括下述步驟a)在吸入管的壓力下，將多相混合物送入實行吸入功能的容器中，該容器用作氣液相分離器;
b)將在實行吸入功能的容器中分離出的液體送至泵內(nèi)，在通過泵送至充滿著在運(yùn)送壓力下的壓縮氣體并實行運(yùn)送功能的容器中，從而先使此容器中的壓縮氣體然后使數(shù)量與進(jìn)入本系統(tǒng)的液體量相同的液體，在將一部分壓縮器抽出并送進(jìn)實行壓縮/輔助功能的容器后進(jìn)入運(yùn)送管線內(nèi)。
c)將一部分已壓縮的氣體從實行運(yùn)送功能的容器中抽出，并將其送入充滿著在吸入壓力下的氣體并實行壓縮/輔助功能的容器內(nèi)，從而壓縮在此容器內(nèi)的氣體使其壓力達(dá)到運(yùn)送管線的壓力。
在這種操作方式中，每個容器依次起吸入，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，該圖表示最佳實施例，其中使用了三個泵送容器，和一個離心泵，但這些都不能限制本發(fā)明。
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(19)被泵送至容器(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)送管線的壓力。此時，將閥(16)打開，先將氣體然后將一定量的液體送入運(yùn)送管線(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，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關(guān)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)送入轉(zhuǎn)送管線(19)。
當(dāng)容器(1)內(nèi)的液面達(dá)到一個適當(dāng)?shù)淖畹椭禃r，控制邏輯線路轉(zhuǎn)換開關(guān)閥的狀態(tài)。容器(1)傳入壓縮/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調(diào)節(jié)閥(每個泵送容器有一個閥)與開關(guān)閥(5、7、9)串聯(lián)設(shè)置，以代替單個調(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用作相的分離器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)，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.泵送多相氣液混合物的方法，其特征在于它可以使用一個泵作為壓送機(jī)器，并至少使用兩個泵送容器，此容器交替地實行吸入功能，以及壓縮和/或運(yùn)送功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于使用兩個泵送容器，此兩容器交替地實行吸入功能以及壓縮/運(yùn)送功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于使用兩個以上的泵送容器能交替地依次實行吸入功能，輔助功能以及壓縮/運(yùn)送功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于使用兩個以上的泵送容器能交替地依次實行吸入功能，壓縮/運(yùn)送功能，以及輔助功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于使用兩個以上的泵送容器，能交替地依次實行吸入功能，壓縮/輔助功能和運(yùn)送功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的方法，包括下述步驟a)在吸入管線的壓力下，將多相混合物送入實行吸入功能的容器中，該容器用作氣液相分離器;b)將在實行吸入功能的容器內(nèi)分離出的液體送至泵內(nèi)，通過泵將此流體泵送進(jìn)充滿著在吸入壓力下的氣體并實行壓縮/運(yùn)送功能的容器內(nèi)，從而壓縮在此容器中的氣體，直到它達(dá)到與運(yùn)送管線壓力相同的壓力。c)先使壓縮氣體然后使數(shù)量與進(jìn)入本系統(tǒng)的液體量相同的液體離開實行壓縮/運(yùn)送功能的容器，并將它們送入運(yùn)送管線。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法包括以下步驟a)在吸入管線壓力下將多相混合物送至實行吸入功能的容器中，該容器起氣液相分離器的作用。b)將在實行吸入功能的容器中分離出的液體送至泵內(nèi)，通過泵將此液體送進(jìn)充滿著在運(yùn)送壓力下壓縮的氣體并實行運(yùn)送功能的容器內(nèi)，從而先將在此容器內(nèi)的壓縮氣體然后將數(shù)量與進(jìn)入本系統(tǒng)液體量相同的液體在抽去一部分壓縮氣體并將其送入實行壓縮/輔助功能的容器后送入運(yùn)送管線內(nèi)。c)將一部分從實行運(yùn)送功能的容器中抽出的已壓縮的氣體送進(jìn)充滿著在吸入壓力下的氣體，并實行壓縮/輔助功能的容器內(nèi)，從而將在此容器中的氣體壓縮到與運(yùn)送管線相同的壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一項所述的方法，其特征在于在各泵送容器的上游增加一個氣液分離器，這樣，就將實行吸入功能的容器所起相的分離器作用轉(zhuǎn)給了該分離器，可使此分離器僅將氣體送至實行吸入功能的容器，而將液體直接送至泵內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于泵是離心泵，并使用調(diào)節(jié)閥，以此泵的操作條件盡可能穩(wěn)定。
全文摘要
使用一個泵作為壓送機(jī)以泵送多相氣液混合物的方法，其中至少使用兩個泵送容器，交替地起吸入和壓縮/運(yùn)送的功能。
文檔編號E21B43/34GK1042227SQ8910819
公開日1990年5月16日 申請日期1989年10月28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