提供一种用于多相流体的均质化的装置及方法；该流体至少包括第一相和第二相即气相和液相；该装置包括流体连通的内部贮罐和外部容器；该内部贮罐包括用于多相流体的入口、具有比本体更小的用于流出第一相的截面积的出口、及进入外部容器以使第二相流出的至少一个开口，该开口与第一相出口隔开，其中该外部容器具有设有颈部的入口管路，该颈部至少部分地围绕该内部贮罐的出口。本发明专利技术能够使得多相流体良好地混合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。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。
技术介绍
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W090/13859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) 0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 fes)”;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。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方案，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。根据本专利技术的另一方案，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。也可将一些液体设置成与来自贮罐的气体一起流入外部容器以实现文丘里效应。 从气体本体抽取的气体成分的量或比例与液体液位成反比，并且因此作为液体液位的函数随液体液位升高、更多的穿孔浸没在液体中而减少。这起到自动调节气体体积分数的作用。附图说明以下将参考附图，以示例方式进一步描述本专利技术，附图中图1是根据本专利技术的混合均质化装置的一个实施例的示意性剖视图；图2以图形方式示出现有技术的装置中的液体液位与在流体输出中的气体体积分数(GVF)之间的典型关系；图3以图形方式示出本专利技术相对于现有技术的优点；而图4是根据本专利技术的装置的第二实施例的示意性剖视图。具体实施例方式图1的装置包括外部的容器10 ；容器10呈基本上竖直的圆柱形，除了将要描述的流体入口和出口之外，该容器的内部是封闭的。内部的贮槽20被置于容器10之内并且(在示出的实施例中)与容器10同轴。在容器10和贮槽20的圆柱形侧壁的上部区域，设有轴向的入口 12;入口 12将多相流体以(气体与液体的)总流速QT从流体源(未示出)带入内部贮槽20之内。贮槽20 内的液体趋向于分离成不同的相，其中液体聚集在深度为h的液池30中，而气体聚集在与液池30邻近且位于液池30之上的本体40中。在这种具有圆柱形的内部贮槽20和径向或轴向的入口的结构中，分离是由重力引起的。一种替代的结构设有圆锥形的内部贮槽20和正切的入口，并在此情况下通过重力之外的产生旋流分离效果(cyclonic separation)的离心力而分离。对于这两种结构而言，竖直向下穿过贮槽的流动(其中出口位于低端)是常规的方向。然而，如图4所示的在上端设有出口的“上下颠倒”方向也是可能的并且将在之后描述。在贮槽20的顶部22设有多个气体出口 21 ；这些气体出口 21与外部容器10连通， 并且允许气体从贮槽20中的气体本体40以流速QG流到容器10的上部。气体和液体也分别以流速QPG和QPL穿过内部贮槽20的侧面的穿孔23流出，进入容器10中。所述均质化装置包括流体喷射器27 ；液体和气体在流体喷射器27处混合，此喷射器包括处于内部贮槽20的底部中心的液体出口 15和容器10的出口管路的颈部25。颈部 25通常稍处于液体出口 15的下游，但这不是必须的。液体出口 15的直径为DL，其以流速 QL将液体L排放到颈部25中的气流QG内。颈部25被挤压成其最窄处的直径为DG，直径 DG小于下游的出口管路沈的直径DT。优选的DG/DL比值取决于应用，并被选定用以获得合适的流动混合器特性，如参照图2更详细地说明的。喷射器27的尺寸的典型例子可以是颈部25的直径DG为150mm，而液体出口 15 的直径为10mm，因此比值DG/DL为15。通常，对于石油和天然气的生产应用而言，直径DG 可在20-300mm之间，而直径DL可在5mm和(DG-10)mm之间，这样给出的比值DG/DL在1. 03 和60之间。典型地，高于2. 5的DG/DL比值对于湿气(高本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩特·黑尔格·托基尔德森，
申请(专利权)人：法默工程公司，
类型：发明
国别省市：
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