管式液塞捕集器设计及性能测试研究

管式液塞捕集器是气液混输管线终端的重要设备,其设计参数复杂,目前国内还没有具有独立知识产权的液塞捕集器产品。为此,研究了混输管线段塞流参数变化规律,指出捕集器的液位控制系统对捕集器的工作性能有较大影响--不使用液位控制系统时,捕集器液位和压力都不稳定,影响捕集器的工作性能。而启动液位控制系统后,捕集器压力和液位都较稳定;启用液位控制系统以后,捕集器内液位在设定值附近周期性波动,受液位波动影响,捕集器内压力也出现周期性波动,液位和压力的波动周期与液体流量有关。编制了段塞流捕集器设计规则,建立了捕集器系统的优化数学模型,设计并优化了液塞捕集器的结构与尺寸。所研制的液塞捕集器经室内测试,运行状态良好,在不同的试验工况下,捕集器内部的压力、液位都比较平稳,可以较好地分离气、液两相,有效消除段塞流的影响。     

容器式捕集器结构尺寸的优化设计

在对捕集器系统进行理论研究的基础上 ,利用C+ + Builder编程环境编制了容器式捕集器结构尺寸优化设计软件。该软件根据标准油气分离器的工艺计算方法进行初步设计 ;采用动态模拟技术 ,建立捕集器内压力、液位变化、气液出口调节阀等动态优化数学模型。当管路为段塞流时 ,可动态模拟当 1/ 10 0 0概率最大液塞进入捕集器时液位和压力的动态变化 ,据此确定捕集器最优结构尺寸 ;当管路为其它流型时 ,可确定已知结构捕集器清管时允许的最大液体流量 ,以指示清管操作。     

段塞捕集器结构改造与除砂性能评价

为解决段塞捕集器下游管道和设备积砂问题,提出了一种带有内旋流和挡板的新型段塞捕集器,采用质量分离效率、粒级效率、压降、临界粒径为评价指标对改造后的段塞捕集器分离性能进行了全面系统的试验评价,结果表明:旋流器能够有效地抑制气体出口携液、携砂,挡板能有效控制液体出口携砂,第1块挡板对分离起主导作用,在第1挡板无量纲长度α10.6或无量纲高度β10.37时,第2挡板强化分离作用明显,改造后的段塞捕集器的砂粒质量分离效率最大值达到95%,临界粒径最小值10μm;增设旋流器后,压降系数增量仅为0.041 5;在气液量波动20%的范围内,改造后的段塞捕集器表现出良好的适应性。     

段塞流捕集器

风城油田是新疆油田SAGD开采试验区,该试验区中的油井采出液含有大量蒸汽,集输方式属于油气两相混输,在集输过程中会产生大量段塞.为消除段塞流的严重危害,在油气集输的终端即1号集中处理站内安装了段塞流捕集器.由于受集中处理站场区面积的制约,风城作业区采用了容器式捕集器,捕集器的规格为φ2800 mm×10000 mm,沉降时间选择为5～10 min.容器式捕集器首次在新疆油田超稠油上得到应用,应用结果表明该捕集器可有效减缓气液对下游设备的冲击,确保了油气的分离和准确计量.     

段塞流捕集器堰板的研究

在石油、化工等工业中,流体经常会形成段塞流,从而影响工艺生产过程.采用段塞捕集器消除段塞流时,堰板的形状对使用效果有很大影响,着重研究了段塞捕集器堰板形状对段塞流消除效果的影响.对堰板的形状进行改进,提出使用V形上沿堰板,在不增加任何投资和运行费用情况下,就可以明显提高段塞流捕集的效果.     

高温携汽超稠油段塞流捕集处理技术

针对高温、高汽(气)液比的SAGD采出液,在集输过程中极易形成段塞,基于OLGA软件对SAGD采出液集输管网及波动特性进行分析,确定了最大液塞长度为125 m,对应段塞体积为885 m~3。通过研制段塞流捕集处理一体化装置,集成了段塞流捕集和汽(气)液分离及处理两种功能,能有效避免段塞流对下游油、汽(气)、水处理系统造成的冲击,确保站场平稳运行。     

Zn-Al水滑石及焙烧产物对甲基橙废水的吸附研究

土库曼斯坦某气田集输采用多井集气、气液混输工艺,在处理厂集气装置终端设置2台段塞流捕集器,单台容积150m3,设2台缓冲沉降罐,单台容积100m3。为确保气田集气干线清管过程的安全平稳,同时复核下游段塞流捕集器和缓冲沉降罐的有效性,利用目前较为先进的多相流动态模拟软件OLGA分别对各干线的100%、75%、50%和25%输量工况下的清管工况进行动态模拟。模拟结果表明:①气田处理厂集气装置段塞流捕集器和缓冲沉降罐容积设计合理,能保证大部分清管工况的平稳安全;②低输量工况清管前,应临时增加产量,提高管道持液能力,减少清管液量;③小产量清管过程中,应降低输量,同时控制清管速度在0.3m/s以上,延长清管时间,充分利用下游管道排液能力,减少液体在段塞流捕集器和缓冲沉降罐内的聚集。     

集输管道分段清管捕集器负荷计算探讨

随着气田开发技术不断发展,长距离气液混输管道在生产建设项目中应用日趋普遍。部分气田集输管道进入生产后期后,受产气量降低和气田水增加影响,面临积液过大的问题,合理考虑清管与段塞流控制处理方案,将大幅节省段塞流捕集器投资。分段清管技术可减小段塞流捕集器尺寸,在大口径、高压力集输管道工程中具有经济优势。因此,有必要探讨集输管道分段清管积液与排液规律,以准确确定段塞流捕集器负荷。基于集输管道积液及清管排液规律,分析分段清管积液与排液规律,推导初始积液、清管时间与排液体积的相互关系式,结合商业软件动态模拟结果,进一步探讨影响分段清管积液与排液规律的主要因素。研究结果表明,大口径、高积液气田集输管道分段清管对捕集器负荷影响显著,分段反序清管可大幅降低捕集器负荷,推导的分段比例和捕集器负荷计算公式较为准确。研究成果可为气田集输管道清管方案和段塞流捕集器设置思路提供参考。     

利用节流方法减少管道的段塞流

当管道出口流型为气液交互的段塞流时，就需要一些特殊的操作程序。段塞流的处理需要气液混合物通过一个大直径的管道（如段塞捕集器）来达到各相的离析和分层。通过正确操作气液分离器来减少压力的波动，才能确保在气段有少量的液和离开分离器的液段中有少量的气。建造和安装段塞捕集器的费用相当巨大，可以利用节流消除管道立段的段寒流。     

油气混输管式捕集器结构尺寸优化设计

油气混输管式捕集器工艺计算原则上应考虑两方面因素 ,即来流在管束分离段内应转变为分层流型 ,以便于气液分离 ;同时 ,储存段应能容纳清管工况下产生的积液 ,使液体不致于从气体出口流出。基于这两条原则进行分离段和储存段的设计计算 ,并动态模拟当 1/ 10 0 0概率最大液塞进入捕集器时液位和压力的动态变化 ,据此确定捕集器最优结构尺寸。基于上述原理 ,编制了管式捕集器结构尺寸优化设计软件 ,软件尚需实际工程的考核和完善。     

海底混输管道简单管网流动保障动态分析

以国外某油田开发工程海底混输管道管网为例,利用OLGA6.2瞬态模拟软件,对管道沿程流体流型、管网出口液流量的变化、段塞形成以及出口气液流速变化情况等进行流动保障分析研究,指导下游段塞流捕集器、转输泵等产品的设计,为整个项目提供技术支持。     

新型高效旋流段塞流捕集器优化设计

随着混输工艺的不断发展,段塞流捕集器的运用也越来越多,已有的段塞流捕集器重力分离空间小,分离效果差,气中带液多,影响下游装置操作。为了克服现有段塞流捕集器技术的缺点,在分析现有结构形式的段塞流捕集器优缺点基础上,提出了一种新型高效旋流段塞流捕集器的优化设计方案,包括一级切线斜入式旋流分离段、管式液相缓冲储存分离段和二级重力分离段相结合的新型设计方案。该新型高效旋流段塞流捕集器能够有效分离和捕集段塞,运行平稳,解决了混输管线段塞流对生产的影响,保证了生产运行的安全。     

东海某海底管道清管作业实践研究

考虑到实际生产的需求,东海某海底管道需进行清管作业,清管不仅可以提高管输效率,还可以检测管线的完好性。为此,进行了详细清管作业方案的制定,提出了通球作业判定的标准以及通球期间管道运行参数的要求,并运用OLGA软件模拟通球过程,然后根据模拟结果进行了清管作业实践。结果表明:此段管道建议采用渐进式清管;通球期间管道运行参数应保持稳定,当下游平台收到的来液突然增大后,降低海管的进气量至50×104 m3/d;第一至第五次通球模拟结果显示,平台段塞流捕集器的处理能力不能满足清管要求,需有部分段塞流进入下游管线;数值模拟结果在可接受的误差范围内。     

一种并联海管集输系统段塞接收与调控分析

针对海洋油气生产中常见的一种海管并联集输系统,提出了段塞缓冲体积的定义和具体计算方法,从原理上分析了调控该海管集输系统段塞接收的方法。通过实际案例,对该海管集输系统在各个操作工况运行时的平台段塞接收能力进行了评估。针对平台段塞流捕集器无法正常缓冲集输系统段塞体积的情况,给出了多种调控方法,并阐述了最优方案。     

油气混输段塞流捕集器的现场应用

胜利油田海上平台主要采用油气混输上岸集输工艺达到回收海上平台采出的天然气和降低工程投资的目的。埕北30潜山油藏油气储量丰富，通过技术经济对比分析，其油气集输工艺确定采用油气混输上岸方式，在陆上建设海五联合站。但埕北30油气集输海管立管较高、液气比大，上岸油气混输管线末端极易出现段塞流。段塞流的产生使多相管流出现不稳定振动，会造成管路压降急剧增大。影响站内正常生产和安全，危害极大，段塞流捕集器是解决该问题的关键殴备。为确保海五联安全生产，降低工程投资，在研究混输管线瞬变流动规律的基础上。建，范了捕集器系统的优化数学模型，编制了捕集器优化设计动态模拟软件，结合胜利埕岛CB30油田上岸混输管线生产工艺参数，研制设计了段塞流捕集器并在海五联进行了生产应用。     

段塞流捕集器选型及设计思路

为了避免油气田长距离集输和清管作业产生较大段塞流对管道末端的接收、处理装置造成影响,通常在集输管道末端设置段塞流捕集器,处理清管段塞溢流和稳定液相流量。段塞流捕集器既可以起到油气分离作用,又能起到稳定去下游处理设施的液相流量,同时具有一定储存液量的作用,但设计选型中常常出现分离效率不合格、设备选型不经济,以及液位控制无法满足操作要求等问题。鉴于此,在设计段塞流捕集器时,需从技术指标、施工难度和经济投资等方面综合考虑段塞流捕集器的选型和设计。     

东方终端段塞流捕集器改造方案优化研究

东方13-2气田群投产后,已建登陆管道凝析油输量增大,造成海管清管段塞量增加至原设计值的4倍,终端捕集器无法满足处理需要。基于终端工艺设施现状,结合2条登陆海管清管段塞量的变化及捕集器设计原则,研究出终端捕集器改造方案,即为乐东海管新建1台容器式捕集器,为东方海管新建1座指状捕集器,同时已建的东方与乐东指状捕集器调整为清管液临时储存设施。整套改造方案使新建捕集器容积减小三分之二,节省工程投资近2 000万元。     

国外混输管路终端液塞捕集器

随着海洋、极地、沙漠、近海油气田的开发和开采，混输管路得到不断的发展。在段塞流状态下运行的混输管路，其终端设有气液初级分离设备─—液塞捕集器。综述了国外液塞捕集器的研究情况。液塞捕集器又分为管式和容器式两大类。介绍了管式液塞捕集器的组成和设计参数，以及容器式液塞捕集器的结构和静态与动态工艺计算方法。     

压力容器火灾工况安全泄放质量流量的动态研究

以某气田段塞流捕集器为例,使用HYSYS动态模拟建立了压力容器包含关断逻辑的全动态生产模型,使用该模型对不同初始压力和液位下段塞流捕集器火灾工况的泄放过程进行了分析和研究。结果表明,初始条件对段塞流捕集器的最大安全泄放质量流量有明显影响,在计算最大安全泄放质量流量时,应充分考虑初始条件的影响,为安全阀的计算和选型提供正确的基础参数。     

长距离湿气管线清管工艺研究

针对长距离湿气管线积液问题,使用多相流瞬态流动模拟软件OLGA对湿气管线清管进行研究。分析不同输送工况下清管过程的参数变化,结合管线末端段塞流捕集器的设置,研究清管周期及清管参数的选择。研究结果表明,在湿气干线终点压力保持不变时,随着管线输量的增大,清管后达到稳态时集气干线起点压力相应增大;清管完成时和清管后达到稳态时管道末端的排液量都增大,但增大的幅度不同。最后,给出相应的清管工艺方案,并针对目标气田给出具体的清管方案。