[发明专利]多相流体物流中团状流动的抑制方法

说明书

本发明涉及抑制多相流体物流中团状流动的方法。更具体地说，本发明涉及一种防止流经一包括立管段和位于立管段下游的气/液分离器的流动管线系统的多相流体物流中液体团块生长的方法和系统。

在石油和天然气工业中，通常作法是将含有原油或冷凝液、水及气体的多相流体经一单独的管线系统从油井输送到加工设备。例如，对于海上石油生产原油，生产水和伴生气一般同时通过一单独的海底管线输送到位于海岸或海上石油平台的气/液分离设备。在这种多相流体物流中已知有数种流动状态，包括分层流动、空心流动、雾状流动以及团状流动。在这些流动类型中，由于团状流动含有交替的液团和气团，因此一般要加以避免。在特定的流动条件下液团的生长可容易地发生，这导致严重的阻塞，由此在流动管线系统的出口就出现生产饥饿(无流量)、巨大液团和强烈气体波动交替发生的这样一种流动型式。将这种液团与气体波动交替发生类型的流体流动提供给气/液分离器会强烈地降低分离器的效率，这是由于气/液分离器必须在容许的压力波动下操作，而且在流体输送时气体出口的液含量应为可容许的低水平而液体出口的气含量也应为可容许的低水平。

在Oil & Gas Journal,Nov.12,1979中公开了一种通过管线系统同时输送气体和液体时防止管线系统中团状生长的方法。在这一公知的方法中，在立管顶部装设有一个阀门，该阀门手动和自动操作以使立管上游的管线压力最小并使立管中的差压波动最小。采用变送器来传送压力信号控制该阀，传送器安装在管线系统的海底部分。这一公知的方法是基于这样的假设：只有当管线具有沿流动方向观察为向下倾斜的管段时才会发生严重阻塞并且能够通过将流体体积流量按流体压力变动的函数关系来调节而得以防止。

日本专利申请第63-274408号公开了一种分离器控制设备，它通过将分离器入口处的超声波多相流量计的输出和分离器中的压力计的输出叠加来调节气液分离器气体出口处的一个阀门以在分离器中施加一恒定的压力。

欧洲专利说明书第410522号公开了一种防止从流动管线流入一气/液分离器的多相流体物流中团块生长的方法，在此设有流体流量控制装置来调节流体流量。

该公知的方法包括：测量分离器液体出口的液体流量及其气体出口的气体流量，确定定义为液体流量与气体流量之和的流体流量；对流体流量控制装置进行操作以降低流体流量的变动。这一公知的方法以及日本专利申请第63-274408中所公开的方法的一个缺陷是难于测量多相流体物流中的液体和气体流量之和并且需要复杂的测量设备。

本发明的一个目的是提供一种在流动管线系统中防止液团生长的改进方法和系统。

更具体地说，本发明目的是提供一种防止从流动管线流入一具有装设了液体流量控制装置的液体出口和装设了气体流量控制装置的气体出口的气/液分离器的多相流体物流中液团生长的方法。

本发明的方法包括以下步骤：

-测量分离器中的液位；

-对选自液体出口的液体流量、气体出口的气体流量、液体出口的液体流量与气体出口的气体流量之和以及分离器处或邻近分离器的流体压力的至少一个控制变量进行测量；并

-基本上基于上述的测量对所说的液体流量控制装置和所说的气体流量控制装置进行操作以便减小所说的液位与所选定的液位参考值之间的偏差并减小所说的控制变量与所选定的控制变量参考值之间的偏差。

控制分离器中的液位使其尽可能稳定并对控制变量加以控制使其尽可能稳定，在流动管线系统中就可实现对于流动状况的改进的控制，因此能够按改进的方式来防止液团的生长。进一步还发现能够选择液体流量、气体流量或者流体压力作为控制变量，而不选择流体流量(液体流量与气体流量之和)作控制变量。

此外，本发明的目的是提供一种防止从流动管线流入一具有装设了液体流量控制装置的液体出口和装设了气体流量控制装置的气体出口的气/液分离器的多相流体物流中液团生长的系统。本发明的系统包括：

-测量分离器中液位的装置，

-对选自液体出口的液体流量、气体出口的气体流量、液体出口的液体流量与气体出口的气体流量之和以及分离器处或邻近分离器的流体压力的至少一个控制变量进行测量的装置；以及

-基本上基于上述测量装置的输出对所说的液体流量控制装置和所说的气体流量控制装置进行操作的装置，以便减小所说的液位与所选定的液位参考值之间的偏差并减小所说的控制变量与所选定的该控制变量的参考值之间的偏差。