[发明专利]气-液分离的装置及方法

说明书

提供了一种多相分离装置，该多相分离装置在具有多个环的流成型管线中使流成型，该多个环具有递减直径。离心力驱使两相流中的较重、较稠液体到流成型管线的外壁，而允许较轻、较稀蒸汽或气体占据流成型管线的内壁。借助位于流成型管线的内壁上的气体，内壁上的离开端口将允许大部分气体连同少量液体被送到常规分离器。剩余的液体随后被引入可调节分相器以将不同液体组分彼此分离开。

本申请是申请号为201480027075.7(PCT/US2014/024367)，申请日为2014年03月12日，发明名称为“气-液分离的装置及方法”的发明专利申请的分案申请。

发明领域

本发明总的涉及多相流体流中的组分分离。更具体地说，其涉及通过流成型装置的重建流态，使得流体股中的大多数特定流体组分位于流体流体流的某一区域中，这允许各种流体组分有效分离。

发明背景

气-液两相流体流包括具有不同相的不同流体的混合物，诸如空气和水，蒸汽和水或石油和天然气。此外，流体流的液相还可包括诸如油和水的不同液体组分。气-液两相流采用很多不同的形式并且可分类成液体内的不同类型的气体分布。这些分类通常被称为流态或流型并在图1A-1E中示出。如图1A所示的气泡流通常是具有气泡在液体中的完全均匀分散的液体的连续分布。如图1B所示的活塞流或栓塞流是从气泡流的过渡，其中，气泡已经合并成具有接近管径的大小的较大气泡。如图1C所示的搅动流是其中活塞流气泡已经彼此连接的模型。在如图1D所示的环状流中，液体作为薄膜在管壁上流动而气体沿管的中心流动。最后，在如图1E所示的纤细环状流中，随着增大液体流量，气体核心中的液滴浓度增大，从而导致液体大块或大条纹形成。

通常要求将流体的气体组分和液体组分彼此分离以使诸如某些类型的液泵的系统能够正确运行。常规的立式气-液分离器或卧式气-液分离器可用于将气体与液体分离。常规分离器通常采用机械结构，其中，进入流体撞击启动气体组分和液体组分之间的初级分离的导流挡板。网孔垫或除雾垫接着用于进一步去除悬浮液体。分离器的大小设置以及分离器的具体性质依赖于很多因素，因素包括液体流量、液体密度、蒸汽密度、蒸汽速度和入口压力。当蒸汽/液体比高或者总流量低时，选择立式分离器。卧式分离器通常优选地用于低蒸汽/液体比或者用于大总流体量。

这些类型的分离器的一个应用是在石油和天然气钻井作业中。具体地说，当在钻井作业过程中经历井涌时，使用泥浆-气体分离器。井涌是在钻井作业过程中进入井眼的流体地层流。如果井涌不能被快速控制，则其可能导致井喷。作为控制井涌的过程的部分，防喷装置被触发以关闭井眼并且井眼流体缓慢地循环离开井眼同时较重的钻井液被泵入井眼。泥浆气体分离器用于当井眼流体循环离开井眼时将天然气与钻井液分离开。经常地，然而，现有技术的分离器具有处理具有诸如井眼的那些特性的高容量和/高流量的流体流的有限能力。

当然，分离器还用于石油和天然气的生产中以将天然气与正在生产的石油分离。此外，有很多需要使用气-液分离器的其它应用。例如，当被称为船舶加油的给船舶提供燃料时，空气通常夹带在燃料中，从而导致所转移的燃料测量不准确。类似地，在石油生产中或者其它液体的生产中，转移或输送液体可导致在该过程期间液体获取所夹带的气体。在这方面，所夹带的气体可阻碍液体产物的准确测量，不管其是在船舶加油过程中的所转移的燃料还是管道中流动的液体。

发明内容