[发明专利]用于缓解油和气体系统中的流体安全问题的泡沫

说明书

发明领域

本发明通常涉及油和气体流体安全问题，并具体涉及通过形成泡 沫改进烃流体管线中的流动特征的方法和系统。

发明背景

流体安全

流体安全在通过管线输送烃基流体中是相当重要的。流体安全问 题包括沉积物(例如沥青质、蜡、水合物等)和，特别是在以气体为 主的烃流体的情况下，气相与液相之间的滑移。该后者问题对压力损 失和严重的节涌问题至少负部分责任，并且它们有助于砂的沉积。

尽管本领域中不存在全面解决所有上面列出的流体安全问题的 通用方法，已经开发出部分解决这些问题的方法。例如，“清管器” 用来清扫和检查管线。此外，已经使用表面活性剂降低节涌(见例如 Kolpak等人，美国专利序号5,564,456)。然而这些方法，只是部 分解决了流体安全问题和/或需要完全或部分关闭系统-因此降低整体 效率。

泡沫

已经很好地建立了泡沫经过管道的流动。见例如等人的 ″Self-lubricated transport of aqueous foams in horizontal conduits，″Int.Journal of Multiphase Flow，第29卷，第 1817-1831页，2003年；Calvert，″Pressure drop for foam flow through pipes，″Int.Journal of Heat and Fluid Flow，第11卷 (3)，第236页，1990年；Calvert等人的″A rheological model for a liquid-gas foam，″Int.Journal of Heat and Fluid Flow，第7 卷(3)，第164页，1986年；Wiggers等人的″The flow of foam films in vertical tubes，″Trans.of the Inst.of Chem.Engineers，第 78卷，第773-778页，2000年。此外，Chartier等人，美国专利序 号6841125，描述了清洁和将发泡的缓蚀剂应用于铁表面的方法，该 方法重点用于防火系统(例如洒水灭火系统)。然而已经在石油工业 中使用泡沫帮助移出低压气井中的水并且降低钻探泥浆的静压头低于 断裂梯度，同时保留移出钻屑的能力。申请人没有意识到用于缓解生 产管线中的流体安全问题的任何泡沫应用。

鉴于前文所述，使用泡沫缓解此类上述流体安全问题的方法(即 泡沫流体法)是非常有用的-尤其是其中此类方法有利于均匀流动并 降低压力损失、消除节涌问题、减少液体存量、并改进多种化学处理 和/或添加剂的应用。

发明简述

本发明通常涉及用于缓解烃流体的管道输送中出现的流体安全问 题的方法和系统(见上文)。通常，此类方法和系统依赖泡沫的形成 和随后通过连接的输送管道或管线输送泡沫。

在一些实施方案中，本发明涉及包括以下步骤的方法：(a)产 生为油基(烃基)泡沫和/或水基泡沫的泡沫；(b)通过输送管道输 送所述泡沫一段距离，其中所述输送管道用于烃流体；和(c)使所述 泡沫在被输送后消泡。一般地，此类烃流体是以气体为主的，但在一 些实施方案中它们可以是以液体为主的。

在一些此类方法的实施方案中，根据有关应用的具体特性和条件， 所述输送管道可以被泡沫完全或仅部分填充。完全填充的管道确保沿 管线的均匀活塞流状态，而间歇性的泡沫活塞流(plugs)可以比单独 的气体更有效地从管线中清除液体，从而导致管线中更少的液体存量 和更低的压力损失。此外，部分填充的管道改进了系统的流动图-从而 提高管道中液体的表观体积。

在启动操作中，泡沫的形成允许更有效地除去可能沿管线积累的 冷凝物。此外，在停车操作中，发泡允许特定应用/过程所必需的任何 抑制剂的均匀分散和混合。

在一些实施方案中，本发明涉及通过输送管道输送泡沫的系统， 即实施上述方法的系统，所述系统包括：(a)用于输送烃流体(例如 以气体为主的烃流体)的输送管道；(b)用于产生泡沫的装置，其中 所述泡沫是烃基泡沫或水基泡沫；(c)用于通过所述输送管道输送所 述泡沫一段距离的装置；和(d)在所述泡沫沿输送管道输送后失稳或 “破坏”所述泡沫的装置。