一种带有段塞流消减的深海立管制造技术

本发明专利技术涉及一种带有段塞流消减的深海立管，集段塞流捕集、立管底部气举、立管顶部气液分离、立管内压力在线监测多种功能为一体，设计立管的内管及外管，内管壁底部、顶部设有一定数量及大小的连通孔，保持内外管压力平衡；内管壁顶部连通孔处设计单向浮阀，实现外管流体单向进入内管；设计气举系统，气体通过外管壁连通孔进入内管，使段塞流密度、速度、长度发生变化，实现不同工况下段塞流的消减；设计立管顶部浮式分离器，产生油气分离效果；设计压力在线监测系统，立管底部、中部、上部设置压力传感器，实时监测立管内压力变化，为气举气量调节提供依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种带有段塞流消减的新型深海立管，属于海洋集输

技术介绍
海洋油气的开采过程中，利用立管将海底的混输管线与海上浮式生产储油轮进行连接，深海立管系统高程差大，易产生段塞流。(1)深海柔性立管研究现状深海柔性立管是海底生产系统和浮式装置的关键链接，目前使用的柔性管有2种类型：粘合柔性管和非粘合柔性管，深海立管多使用非粘合柔性立管。柔性立管从内壁至外壁主要结构依次为：不锈钢内衬管、内压防护层、内锁压力层、拉伸防护层和外套。1)不锈钢内衬管：立管由里面的不锈钢内衬管支撑，不锈钢内衬管的制造过程是一条连续的长钢条塑性变形过程，形成了一种内部自锁的柔性结构，不锈钢内衬管用来抵抗内部聚合层因管子泄压或外部静水压产生的崩溃；2)内压防护层：内压防护层是管中运输的流体与柔性管接触的一层膜，采用拉伸工艺制造，起到隔离的作用；3)内锁压力层：承受来自内压的径向力，起主要抵抗作用；4)拉伸防护层：拉伸防护层提供柔性管的轴向强度；5)外套：绝缘层、中介层、外防水保护层三层的组合。经过大量国内外文献调研发现，公开文献上国外研究者主要针对柔性立管进行力学分析，未进行相关柔性立管结构设计以消减段塞流，国内研究者大都停留在理论研究阶段，并没有相关有形化研究成果的报道。(2)立管内段塞流危害立管内段塞流产生的危害主要有以下几点：1)段塞流急剧增大了管路压降，导致井口回压增大，降低油气井产量；2)管线出口处气、液交替流出，造成下游分离器溢流或断流；3)压力的剧烈波动会加剧立管壁腐蚀，引起管道震动；4)处理平台上的增压设备发生气蚀；5)气体在喷发过程中产生焦耳-汤姆逊温降效应，导致管壁结蜡和水合物的形成，从而阻塞管道。可见，通过消减深海立管内段塞流的形成，对于保障油气输送管道和油气处理设备的安全运行具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带有段塞流消减的新型深海立管，从确保管线安全输送的高度出发，综合分析影响立管系统流动安全性的因素，基于深海立管的结构设计，达到消减段塞流的目的。本专利技术主要解决了以下问题：(1)设计立管的内管及外管结构，内外管间进行流体交换，保持压力平衡；(2)设计内管壁顶部连通孔处单向浮阀，实现外管顶部气相单向进入内管，保证内管内流体流动不对外管造成扰动；(3)设计气举系统，气体通过外管进入内管，使段塞流密度、速度、长度发生变化，实现不同工况下段塞流的消减；(4)设计顶部浮式分离器，实现气液分离；(5)通过在立管底部、中部、上部设置压力传感器，实时监测立管内压力变化，为气举气量的调节提供依据。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。一种带有段塞流消减的新型深海立管，其特征在于：包括油气水三相介质1、生产管线2、盲法兰3、第一连通孔41、第二连通孔42、第三连通孔43、第四连通孔44、内管5、外管6、保温层7、绝热层8、连接器9、气量调节阀10、注气管线11、浮式分离器12、水相13、油相14、气相15、第一压力传感器161、第二压力传感器162、第三压力传感器163、火炬塔17、浮筒18、液相出口19、储油轮20。所述生产管线2通过盲法兰3与内管5连接，所述油气水三相介质1通过生产管线2进入内管5，所述内管5通过连接器9与浮式分离器12连接，所述内管5外层包裹外管6，所述内管5与外管6在立管底部通过盲法兰3固定，所述内管5与外管6在立管顶部通过连接器9固定，所述外管6通过连接器9与气量调节阀10连接，所述气量调节阀10通过注气管线11与浮式分离器12相连，所述内管5底部管壁设有第一连通孔41与第二连通孔42，所述内管5顶部管壁设有第三连通孔43与第四连通孔44，所述外管6外层包裹保温层7，所述保温层7外层包裹绝热层8，所述保温层7顶部设有第一压力传感器161，所述保温层7中部设有第二压力传感器162，所述保温层7底部设有第三压力传感器163，所述浮式分离器12顶部设有火炬塔17，所述浮筒18通过弹性绳索与浮式分离器12相连，所述浮式分离器12底部设有液相出口19，所述液相出口19通过输油管线与储油轮20连接。进一步的，所述的带有段塞流消减的新型深海立管，生产管线2与内管5具有相同管径，系列管径大小为DN40～DN400，内管5、外管6、保温层7、绝热层8保持同心。进一步的，所述的带有段塞流消减的新型深海立管，第三连通孔43内设有浮阀431，阀杆432，阀腔433，第三连通孔43、第四连通孔44具有相同规格及数量。进一步的，所述的带有段塞流消减的新型深海立管，第一连通孔41为直通孔，内外管流体在直通孔处可双向流动，第一连通孔41、第二连通孔42具有相同规格及数量。进一步的，所述的带有段塞流消减的新型深海立管，浮式分离器12在海平面下的浮动距离为20～50m，浮筒18提供的浮力为200～600klbs。进一步的，所述的带有段塞流消减的新型深海立管，第一压力传感器161、第二压力传感器162、第三压力传感器163实时监测立管内压力，通过数据无线传输模块实现压力数据的实时传输。段塞流消减方法：a、再启动阶段：大量液体充满内管5，浮式分离器12提供天然气通过注气管线11经气量调节阀10进入外管6，气体由外管6顶部向底部流动，通过第一连通孔41、第二连通孔42、第三连通孔43、第四连通孔44由外管6进入内管5，天然气穿过内管5内液体段塞，可暂时减小内管5内段塞密度，内管5内流体排出，进入浮式分离器12，海底集输管线输量为1800～3000m3/d、生产压力为5～20MPa、气液比为20～100m3/m3；b、稳定生产阶段：油气水三相介质1通过第一连通孔41、第二连通孔42由内管5进入外管6，外管6内油气水三相重新分层，底部为水相13、中部为油相14、顶部为气相15，内管5内流体进入浮式分离器12；c、非稳定生产阶段：内管5底部出现液塞，液塞通过第一连通孔41、第二连通孔42进入外管6，对外管6内顶部气相15进行压缩，造成内管壁顶部第三连通孔43、第四连通孔44处存在压力差，气相15从顶部第三连通孔43、第四连通孔44处由外管6进入内管5，气相15和内管5内液塞进行掺混，实现段塞流的消减，内管5内流体进入浮式分离器12。该专利技术的有益效果：(1)立管集段塞流捕集、立管底部气举、立管顶部气液分离、立管内压力在线监测多种功能为一体，实现对不同工况下立管内段塞流的消减，为海洋集输管线的安全平稳运行提供保障；(2)浮式分离器设于水下，有效避免海洋极端条件对分离器造成破坏；(3)通过立管各处压力在线监测，为气量调节阀开度调节提供数据支撑。附图说明图1是本专利技术实施例中带有段塞流消减的新型深海立管结构示意图。图2是本专利技术实施例中立管内段塞流流型转换示意图。图3是本专利技术实施例中内管壁顶部连通孔处单向浮阀分布示意图。图4是本专利技术实施例中单向浮阀结构示意图。图5是本专利技术实施例中单向浮阀剖面示意图。图6是本专利技术实施例中浮式分离器工作原理示意图。图7是本专利技术实施例中数据无线传输模块示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本专利技术。实施例本实施例中，图1为带有段塞流消减的新型深海立管结构示意图，包括油气水三相介质1、生产管线2、盲法兰3、第一连通孔41、第二连通孔42、第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有段塞流消减的新型深海立管，其特征在于：包括油气水三相介质(1)、生产管线(2)、盲法兰(3)、第一连通孔(41)、第二连通孔(42)、第三连通孔(43)、第四连通孔(44)、内管(5)、外管(6)、保温层(7)、绝热层(8)、连接器(9)、气量调节阀(10)、注气管线(11)、浮式分离器(12)、水相(13)、油相(14)、气相(15)、第一压力传感器(161)、第二压力传感器(162)、第三压力传感器(163)、火炬塔(17)、浮筒(18)、液相出口(19)、储油轮(20)；所述生产管线(2)通过盲法兰(3)与内管(5)连接，所述油气水三相介质(1)通过生产管线(2)进入内管(5)，所述内管(5)通过连接器(9)与浮式分离器(12)连接，所述内管(5)外层包裹外管(6)，所述内管(5)与外管(6)在立管底部通过盲法兰(3)固定，所述内管(5)与外管(6)在立管顶部通过连接器(9)固定，所述外管(6)通过连接器(9)与气量调节阀(10)连接，所述气量调节阀(10)通过注气管线(11)与浮式分离器(12)相连，所述内管(5)底部管壁设有第一连通孔(41)与第二连通孔(42)，所述内管(5)顶部管壁设有第三连通孔(43)与第四连通孔(44)，所述外管(6)外层包裹保温层(7)，所述保温层(7)外层包裹绝热层(8)，所述保温层(7)顶部设有第一压力传感器(161)，所述保温层(7)中部设有第二压力传感器(162)，所述保温层(7)底部设有第三压力传感器(163)，所述浮式分离器(12)顶部设有火炬塔(17)，所述浮筒(18)通过弹性绳索与浮式分离器(12)相连，所述浮式分离器(12)底部设有液相出口(19)，所述液相出口(19)通过输油管线与储油轮(20)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种带有段塞流消减的新型深海立管，其特征在于：包括油气水三相介质(1)、生产管线(2)、盲法兰(3)、第一连通孔(41)、第二连通孔(42)、第三连通孔(43)、第四连通孔(44)、内管(5)、外管(6)、保温层(7)、绝热层(8)、连接器(9)、气量调节阀(10)、注气管线(11)、浮式分离器(12)、水相(13)、油相(14)、气相(15)、第一压力传感器(161)、第二压力传感器(162)、第三压力传感器(163)、火炬塔(17)、浮筒(18)、液相出口(19)、储油轮(20)；所述生产管线(2)通过盲法兰(3)与内管(5)连接，所述油气水三相介质(1)通过生产管线(2)进入内管(5)，所述内管(5)通过连接器(9)与浮式分离器(12)连接，所述内管(5)外层包裹外管(6)，所述内管(5)与外管(6)在立管底部通过盲法兰(3)固定，所述内管(5)与外管(6)在立管顶部通过连接器(9)固定，所述外管(6)通过连接器(9)与气量调节阀(10)连接，所述气量调节阀(10)通过注气管线(11)与浮式分离器(12)相连，所述内管(5)底部管壁设有第一连通孔(41)与第二连通孔(42)，所述内管(5)顶部管壁设有第三连通孔(43)与第四连通孔(44)，所述外管(6)外层包裹保温层(7)，所述保温层(7)外层包裹绝热层(8)，所述保温层(7)顶部设有第一压力传感器(161)，所述保温层(7)中部设有第二压力传感器(162)，所述保温层(7)底部设有第三压力传感器(163)，所述浮式分离器(12)顶部设有火炬塔(17)，所述浮筒(18)通过弹性绳索与浮式分离器(12)相连，所述浮式分离器(12)底部设有液相出口(19)，所述液相出口(19)通过输油管线与储油轮(20)连接。2.根据权利要求1所述的带有段塞流消减的新型深海立管，其特征在于：生产管线(2)与内管(5)具有相同管径，系列管径大小为DN40～DN400，内管(5)、外管(6)、保温层(7)、绝热层(8)保持同心。3.根据权利要求1所述的带有段塞流消减的新型深海立管，其特征在于：第三连通孔(43)内设有浮阀(431)，阀杆(432)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘武，邹宇，谷雪琴，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51