一種用于氣液分離器的液位-壓力聯(lián)動(dòng)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于氣液分離器液位穩(wěn)定控制的裝置，特別是關(guān)于一種石油工程多相流體控制技術(shù)領(lǐng)域中陸地和海上油田氣液分離器的壓力-液位聯(lián)動(dòng)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋油氣田開(kāi)采過(guò)程中，為了降低開(kāi)采成本，提高輸運(yùn)效率，常通過(guò)海底混輸管道和立管將采出的油-氣-水多相混合物輸送到海上平臺(tái)，為了在平臺(tái)上進(jìn)行氣液分離，同時(shí)避免集輸管道-立管中發(fā)生段塞流或嚴(yán)重段塞流時(shí)影響海上油氣田的正常生產(chǎn)，立管出口需安裝一臺(tái)氣液分離器。在陸地油氣輸送過(guò)程中，油田接轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站和集輸泵站也廣泛應(yīng)用氣液分離器對(duì)原油進(jìn)行氣液分離。
[0003]目前，氣液分離器內(nèi)液位-壓力的控制有變壓控制和定壓控制兩種。變壓控制雖能穩(wěn)定分離器內(nèi)液位高低，但不能提供穩(wěn)定壓力，對(duì)于分離器前的段塞控制機(jī)構(gòu)和分離器后的處理設(shè)備都會(huì)帶來(lái)不利影響，此外，變壓控制還會(huì)對(duì)電潛泵、自噴井及發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，因此，海上采油平臺(tái)多采用定壓控制方案。傳統(tǒng)定壓控制采用自力式調(diào)節(jié)閥、液位傳感器、控制器和出油閥等裝置單獨(dú)調(diào)節(jié)壓力和液位，使其維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍，但是對(duì)于液量驟變的情況，這種控制方式不利于液位的穩(wěn)定。如能通過(guò)控制算法自動(dòng)判別分離器上下閥門開(kāi)度范圍，實(shí)現(xiàn)壓力-液位聯(lián)動(dòng)控制，將進(jìn)一步提高海洋油氣田開(kāi)發(fā)效率，保障海上平臺(tái)下游工藝設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行和安全生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠同時(shí)穩(wěn)定氣液分離器內(nèi)液位和壓力的用于氣液分離器的液位-壓力聯(lián)動(dòng)控制裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種用于氣液分離器的液位-壓力聯(lián)動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述裝置包括液位-壓力運(yùn)算控制模塊、第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、第一截止閥、第二截止閥、壓力傳感器和浮子液位計(jì)的液位-壓力聯(lián)動(dòng)控制裝置；所述第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥與所述第一截止閥串聯(lián)后，所述第一截止閥與所述氣液分離器頂部的氣相出口端連接；所述第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥與所述第二截止閥串聯(lián)后，所述第二截止閥與所述氣液分離器底部的液相出口端連接；所述壓力傳感器設(shè)置在氣液分離器的氣液入口端，將實(shí)時(shí)檢測(cè)的氣液分離器內(nèi)氣相壓力信號(hào)傳輸至所述液位-壓力運(yùn)算控制模塊；所述浮子液位計(jì)設(shè)置在所述氣液分離器外壁，實(shí)時(shí)檢測(cè)所述氣液分離器內(nèi)的液位高度信號(hào)并傳輸至所述液位-壓力運(yùn)算控制模塊。
[0006]所述第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥都采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
[0007]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型以分離器浮子液位計(jì)反饋信號(hào)作為底部閥門的主要調(diào)節(jié)依據(jù)，以壓力傳感器反饋信號(hào)作為頂部閥門的主要調(diào)節(jié)依據(jù)，通過(guò)聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)信號(hào)交互引用控制，相比于變壓控制可以穩(wěn)定分離器內(nèi)壓力，相比于定壓控制可以穩(wěn)定分離器內(nèi)液位，克服了兩種常規(guī)控制方法的缺點(diǎn)，適用于氣液不穩(wěn)定的陸地油田，也適用于發(fā)生氣液間歇流動(dòng)(如嚴(yán)重段塞流)的海上油氣田。2、本實(shí)用新型以分離器壓力、液位信號(hào)作為調(diào)節(jié)依據(jù)，所采集的信號(hào)易于獲得，所使用的裝置便于安裝，所發(fā)明的方法能快速穩(wěn)定分離器內(nèi)液位和壓力。3、本實(shí)用新型相比于變壓控制可以穩(wěn)定分離器內(nèi)壓力，相比于定壓控制可以穩(wěn)定分離器內(nèi)液位，結(jié)合了兩種傳統(tǒng)控制方法的優(yōu)勢(shì)；本實(shí)用新型適用于油田開(kāi)發(fā)的各個(gè)工業(yè)過(guò)程，①油田啟動(dòng)時(shí)，本實(shí)用新型可自動(dòng)尋找閥門最佳開(kāi)度范圍，②油田穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，本實(shí)用新型進(jìn)行上下閥門聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，③油井變流量工況時(shí)，本實(shí)用新型可自動(dòng)對(duì)最佳開(kāi)度進(jìn)行修正。4、本實(shí)用新型對(duì)于海洋油田集輸-立管段塞流所引起的分離器液位-壓力變化，也具有很好地控制效果，對(duì)于海洋平臺(tái)上下游設(shè)備安全運(yùn)彳丁，提尚米油效率具有積極意義。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是實(shí)施例中集輸-立管油氣水多相流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3是段塞流工況中氣液分離器內(nèi)液位-壓力波動(dòng)曲線；其中，為立管頂部與底部壓差信號(hào)，Psep為氣液分離器內(nèi)壓力信號(hào)，H se;p為氣液分離器內(nèi)液位高度；
[0011]圖4是第一、第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度隨液位、壓力的變化曲線；其中，圖4(a)是第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度隨液位的變化曲線，圖4(b)是第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度隨壓力的變化曲線；K2為第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，K1為第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，Psep為氣液分離器內(nèi)的壓力信號(hào)，Hsep為氣液分離器內(nèi)的液位高度；
[0012]圖5是氣液分離器內(nèi)液位和壓力概率密度分布圖；其中，圖5 (a)為液位概率密度分布圖，圖5(b)為壓力概率密度分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種用于氣液分離器的液位-壓力聯(lián)動(dòng)控制裝置，其包括括液位-壓力控制模塊(圖中未示出)、第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥1、第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥2、第一截止閥3、第二截止閥4、壓力傳感器5和浮子液位計(jì)6。第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥I與第一截止閥3串聯(lián)后，第一截止閥3與氣液分離器7頂部的氣相出口端連接；第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥2與第二截止閥4串聯(lián)后，第二截止閥4與氣液分離器7底部的液相出口端連接。壓力傳感器5設(shè)置在氣液分離器7的氣液入口端，壓力傳感器5實(shí)時(shí)檢測(cè)氣液分離器7內(nèi)的氣相壓力信號(hào)并傳輸至液位-壓力控制模塊。浮子液位計(jì)6設(shè)置在氣液分離器7外壁，實(shí)時(shí)檢測(cè)氣液分離器7內(nèi)的液位高度信號(hào)并傳輸至液位-壓力控制模塊。根據(jù)接收到的氣相壓力信號(hào)，液位-壓力控制模塊通過(guò)控制第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥I的開(kāi)度調(diào)節(jié)氣液分離器7內(nèi)的氣相壓力；根據(jù)接收到的液位高度信號(hào)，液位-壓力控制模塊通過(guò)控制第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥2的開(kāi)度調(diào)節(jié)氣液分離器7內(nèi)的液位高度。第一、第二截止閥3、4的開(kāi)度均由來(lái)流速度的數(shù)量級(jí)確定，第一和第二截止閥3、4均用于粗略聯(lián)動(dòng)控制氣液分離器7內(nèi)的壓力和液位。
[0015]上述實(shí)施例中，第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥1、第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥2也可以采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等同類控制閥代替。
[0016]實(shí)施例:如圖2所示，設(shè)置一包括氣液分離器7和液位-壓力聯(lián)動(dòng)控制裝置的集輸-立管油氣水多相流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括柱塞油泵8、柱塞水泵9、空氣壓縮機(jī)10、氣液混合器11、油水分離器12、油箱13和水箱14。柱塞油泵8、柱塞水泵9、空氣壓縮機(jī)10分別通過(guò)集輸管道與氣液混合器11的入口連接，氣液混合器11的出口通過(guò)立管與氣液分離器7的氣液入口端連接，氣液分離