[发明专利]用于多相流体的均质化的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种流动调节装置，尤其涉及一种在烃(石油和天然气)的勘探和生产领域中使用的流动调节装置和用于多相流体的均质化的装置及方法。该流动调节装置在多种流体，尤其是多种多相流体的均质化(homogenization)和混合中有特别的应用。

背景技术

多相流体既包括气体也包括液体成分，而其中一个例子便是从包含天然气和石油的混合物的陆上井(onshore)或海底井中提取的井内油气流(well stream)。这样的混合物可在气体和液体的成分方面实质变化，其可包括被主要的气体部分分隔开的实质未混合的液体的段塞(slug)，以及或多或少均质化的部分。这种提取物的自然本质的不一致性使其难以处理，特别是在通过抽吸设备时难以处理(抽吸设备可以更有效率并且更可靠地处理均质化的混合物)。

由EP-A-0379319和WO90/13859可得知用于均质化多相流体的装置；其中多相流体被供应到贮罐中，该多相流体在该贮罐中趋向于分成主要由气相流体构成的本体和主要由液相流体构成的液池，本体邻近液池。该液相流体经由出口管路流出贮罐，并且有管道穿过液相流体将气相流体与出口连通。设在出口管路中的文丘里式限流管(venturi restriction)产生吸力，以将气相流体吸入在出口处流动的液相流体。沿着上述管道的长度设有穿孔，这些穿孔将液相流体吸入气相流体并且有助于均质化进程。

在未加工的井内油气流含有砂粒或其他固体时，这些已知的多相流体均质化装置会发生问题。该装置因此而必须设计有大流动面积，以免固体在狭窄的部分积聚并阻止流动或阻塞装置。这种积聚严重降低已知装置的效率，并能完全阻止已知装置的工作。

在这些已知的均质化装置中，混合物中的气液相对比值即气体体积分数(GVF)直接与贮罐中液体的液位相关，其中GVF越高，则液体液位越低。此关系决定了装置的最佳操作包线(operating envelope)。通过选择出口中分别用于液流和气流的合适流动面积，可使得装置适于与合适的数量和穿孔尺寸的管道结合。对于高GVF应用而言，需要使液体流出率(且因此还有出口管的截面积)很小，并使得管道中的穿孔的尺寸减少或数量减少、或者尺寸与数量同时减少。然而如果液体流动面积过小，则更容易因固体而发生堵塞。因此，取决于流体中固体颗粒的尺寸和数量，存在实际的限制值；在该限制值以下，即不能减小液体流动面积而不严重损坏装置的性能。在用于液流清除的天然气和石油的应用中，典型的下限值是大约5mm，而若使用大约5-30mm直径的穿孔管，则这等同于90-98％的最大GVF，相当于10-50的最大气液比(GLR)。结果，基本上很难为GLR在10-50以上的最佳操作设计出已知的均质化装置。这点示于在图2中。

具有非常高的气体体积分数(GVF)的多相混合物被称为凝析油(condensate)或“湿气(Wet Gas)”；湿气是一个地质学术语，用于指烃的气体混合物，该混合物包含大量的分子量大于甲烷的化合物。这种湿气流体典型地拥有接近95％以上的GVF，相当于气液比(GLR)在20以上。典型地，这种流体也包含其他的非烃化合物如二氧化碳、硫化氢、氮、氧和水。

提供如下装置将是有益的：该装置能够有效地处理高GVF的多相流体流如湿气流，而不易因在流动中的固体颗粒而阻塞。

发明内容

根据本发明的一个方案，提供一种用于多相流体的均质化的装置；该流体至少包括第一相和第二相，气相和液相；该装置包括与外部容器流体连通的内部贮罐；该内部贮罐包括入口、出口以及至少一个开口，其中入口用于多相流体，用于流出第一相的出口具有比本体更小的截面积，至少一个开口进入外部容器以使第二相流出，该开口与第一相的出口隔开，其中该外部容器具有出口管路，出口管路具有颈部，该颈部至少部分地围绕该内部贮罐的出口。

根据本发明的另一方案，提供一种用于将多相流体均质化的方法，包括以下步骤：通过入口将多相流体提供至内部贮罐，该内部贮罐至少部分地被外部容器包围；允许多相流体的各相在内部贮罐中至少部分地被分隔；并且经由包括文丘里管的出口使流体的出口流从内部贮罐排出，使得流体通过外部容器进入出口流。

可从气体本体通过位于贮罐顶部的一个或多个开口来抽取气体成分，该贮罐与外部容器连通，该外部容器可至少部分地包围内部贮罐。也可包括有内部的分隔部。