一种基于低压储液的段塞流捕集系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于低压储液的段塞流捕集系统及方法，系统包括主路连入的气液高压分离系统和旁路依次连入的高压分离管道系统、中压分离管道系统和低压收集系统，在高压分离管道系统下游和气液高压分离系统之间设置液相快速排放系统，所述液相快速排放系统连通气液高压分离系统和中压分离管道系统。与现有技术相比，本发明专利技术的积极效果是：本发明专利技术基于段塞流形成的规律，结合段塞流发生的频率特点，考虑正常工况时利用生产分离器保证稳定气液分离过程和段塞流工况时利用快速气液分离、液相减压、减压闪蒸气排出和低压储存的流程经济地解决段塞流储存问题；替代投资较高的大型高压段塞流捕集器。

A slug flow capture system and method based on low pressure reservoir

The invention discloses a slug flow trapping system and method based on low-pressure liquid storage. The system comprises a gas-liquid high-pressure separation system connected by the main circuit and a high-pressure separation pipeline system connected by the bypass in turn, a medium-pressure separation pipeline system and a low-pressure collection system. A liquid rapid discharge system is set up between the downstream of the high-pressure separation pipeline system and the gas-liquid high-pressure separation system. The discharge system is connected with the gas-liquid high pressure separation system and the medium pressure separation pipeline system. Compared with the prior art, the positive effect of the present invention is that the slug flow storage problem can be solved economically by using fast gas-liquid separation, liquid phase decompression, depressurized flash vapor discharge and low-pressure storage processes under normal working conditions to ensure stable gas-liquid separation process and slug flow condition, taking into account the frequency characteristics of slug flow. Substitution for large high-pressure slug traps with high investment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于低压储液的段塞流捕集系统及方法
本专利技术涉及一种基于低压储液的段塞流捕集系统及方法。
技术介绍
随着气田开发不断发展，集输系统面临诸多挑战。对于采用气液混输生产模式的在运气田而言，进入生产后期后，受产量衰竭和气水比降低影响，混输管道内积液增加，尤其对于连接集输系统集气站至中央处理厂的集输管线，往往管径较大、长度较长，因此管道中积液量较大；同样地，对于新建气田，也面临着远期段塞流方案规划的问题。段塞流问题主要体现在管道定期清管、提产、再启动过程中，这些操作导致管道出口出现瞬时大量液体，必须在气田处理装置上游设置必要的段塞流接收装置，避免大量液体进入天然气生产处理系统。由此可见，段塞流捕集系统的设计与优化对已建和新建气田均十分重要。目前，针对集输气田段塞流捕集器的设计和方案，主要包括从积液排出模式和设备接收两个方面入手优化。前者主要包括通过延长清管、提产、再启动等操作的时间来控制管道末端段塞流的排出速度，同时增大捕集器下游液相处理能力，在一定程度上较小高压储液容积，最终选择尺寸较小的捕集器容积；后者主要从捕集器型式入手，根据所需段塞流捕集体积来考虑捕集器型式(容积式捕集器和多管式捕集器)，容积式捕集器适用于段塞流体积较小的工况，而多管式捕集器适用于段塞流体积较大的情况，投资较高。无论是目前的容积式捕集器还是多管式段塞流捕集器，均考虑为与上游压力级制一致的高压容器或管道，这导致了段塞流捕集器投资普遍较高。实际上，段塞流捕集器在安装后，将长时间作为气液分离器使用，而用于捕集段塞流的频率相对极低，包括清管、提产、再启动等引起的段塞，属于临时性计划工况。因此，可进一步考虑优化工艺，采用低压设备和管道对计划性段塞流进行收集与处理，降低工程投资和设备使用成本，也进一步为气田后期段塞流负荷过高而采取的改造措施提供参考与借鉴。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点，本专利技术提供了一种基于低压储液的段塞流捕集系统及方法，旨在进一步完善段塞流捕集工艺与系统。本专利技术基于集输管道段塞流形成与排出规律，综合考虑现有段塞流捕集技术，从增大低压捕集系统以降低工程成本的角度出发，提出适度设置分离器，扩充低压储液系统的方案，实现功能分区、技术可靠、成本可控、新建/扩建标准化的目标。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于低压储液的段塞流捕集系统，包括主路连入的气液高压分离系统和旁路依次连入的高压分离管道系统、中压分离管道系统和低压收集系统，在高压分离管道系统下游和气液高压分离系统之间设置液相快速排放系统，所述液相快速排放系统连通气液高压分离系统和中压分离管道系统。本专利技术还提供了一种基于低压储液的段塞流捕集方法，包括如下内容：(1)正常运行时，气液高压分离系统、旁通球阀、高压分离管道系统、中压分离管道系统、液相快速排放系统(旁路)开启，液相快速排放系统(主路)和低压收集系统关闭；绝大部分原料气经集气干线三通后进入高压两相分离器，在分离器中进行气液分离后，气相进入下游气体处理装置，液相进入下游三相分离装置；少量原料气经三通和旁通球阀进入高压分离管道系统和中压分离管道系统，原料气在高压分离管道系统中分离的气相进入高压两相分离器的气相出口管道，分离的液相进入中压分离管道系统进行进一步调压和分离，所得到的气体进入中压气体处理系统，液体进入中压液体处理系统；(2)段塞流进入系统后，当高压两相分离器液位上升至高液位后，打开液相快速排放系统，液相迅速进入中压分离管道系统；若高压两相分离器液位继续上升至高高液位，则立即联锁开启高压旁路系统的干线球阀、开启备用的低压收集系统，将干线介质大量引入高压分离管道系统和中压分离管道系统；(3)段塞流引入高压分离管道系统后，各级调压阀根据设定的参数将原料气转化为一级分离后减压介质和二级分离后减压介质，减压过程中产生的气体通过各系统气相管道外排，液体快速排入常压储罐；(4)段塞流高峰通过后，当高压两相分离器液位降至正常液位，则关闭高压旁路系统的干线球阀，原料气重新大量进入高压两相分离器，仅小部分原料气进入旁路系统，维持系统低负荷运转；然后关闭液相快速排放系统；常压储罐中积聚的液相利用附属的泵和管路系统增压后输往处理厂的液相处理系统处理。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：本专利技术基于段塞流形成的规律，结合段塞流发生的频率特点，考虑正常工况时利用生产分离器保证稳定气液分离过程和段塞流工况时利用快速气液分离、液相减压、减压闪蒸气排出和低压储存的流程经济地解决段塞流储存问题；替代投资较高的大型高压段塞流捕集器。本专利技术提出了基于不同工况的段塞流应对策略和解决方案，最大限度利用气液分离器进行天然气分离，并合理设置高压管路少、低压储罐大的段塞流捕集器系统，避免直接设置大规模高压段塞流捕集装置，节省投资，也减小高压系统容积。具体表现为：(1)设置科学本专利技术基于先进的工艺预测模拟分析结果，能够合理计算并选择正常生产和段塞流工况时分离器、多管路和储罐等管道和设备的尺寸，最大限度优化高压系统容积，合理转移至低压系统，满足正常生产时高压分离和小量段塞流捕集与段塞流工况时快速泄压储存的功能。(2)经济性佳本专利技术较常用的段塞流捕集策略最明显的区别在于将过往的“先捕集再处理”引向“边捕集边泄压再处理”，有效地利用多支管和低压储罐进行瞬时高压段塞流的气液分离和液相泄压储存，免去了设置大体积高压容器或管道储存段塞流的问题，避免为这种发生频率较低的操作投入过大的费用。(3)操作安全本专利技术的高压旁路系统、高压分离管道系统、中压分离管道系统处于连续低负荷运行状态，建立了与段塞流工况相同的压力系统，可随时进行段塞流工况操作；本专利技术的逻辑控制系统在多点设置液位监测、压力监测和对应的操作，保证各项操作安全。(4)适合后期改建本专利技术的高压旁路系统、高压分离管道系统、中压分离管道系统等易于快速建设，无特殊设备或阀门，且其设计理念能够有效覆盖当今大部分气田面临的后期段塞流负荷超过原有分离器捕集负荷的问题，在可实施性、经济性和安全性方面具有较大的优势。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为一种基于低压储液的段塞流捕集系统的示意图。具体实施方式一种基于低压储液的段塞流捕集系统，包括气液高压分离系统、液相快速排放系统、高压分离管道系统、中压分离管道系统、低压收集系统和逻辑控制系统等。如图1所示，主要包括：入口管段1、等径三通2、电动球阀3、高压两相分离器4、气相出口管道5、电动球阀6、液相出口管道7、电动球阀8、液位传感器9、压力传感器10、温度传感器11、调节阀12、高压两相分离器、电动球阀14、调节阀15、旁路球阀16、旁路调节阀17、液相管道18、旁路干线21、电动球阀22、旁通球阀23、一级分支管系24、高压多管分离管系25、高压气相立管26/28、高压气相立管球阀27/29、高压液位控制管汇30、高压液相调节阀31/32、中压管道33、二级分支管系34、中压多管分离管系35、中压气相立管36/37、中压气相立管球阀38/39、中压气相总管40、中压液位控制管汇41、中压液相调节阀42/43、低压管道44、三级分支管系45、低压多管分离管系46、低压气相立管47/48、低压气相立管球阀49/50、低压气相总管51、低压进罐管系52、常压储罐5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于低压储液的段塞流捕集系统，其特征在于：包括主路连入的气液高压分离系统和旁路依次连入的高压分离管道系统、中压分离管道系统和低压收集系统，在高压分离管道系统下游和气液高压分离系统之间设置液相快速排放系统，所述液相快速排放系统连通气液高压分离系统和中压分离管道系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于低压储液的段塞流捕集系统，其特征在于：包括主路连入的气液高压分离系统和旁路依次连入的高压分离管道系统、中压分离管道系统和低压收集系统，在高压分离管道系统下游和气液高压分离系统之间设置液相快速排放系统，所述液相快速排放系统连通气液高压分离系统和中压分离管道系统。2.根据权利要求1所述的一种基于低压储液的段塞流捕集系统，其特征在于：所述气液高压分离系统包括高压两相分离器和设置在入口管段上的电动球阀，在高压两相分离器的气相出口管道上设置电动球阀，在高压两相分离器的液相出口管道上设置电动球阀和调节阀。3.根据权利要求2所述的一种基于低压储液的段塞流捕集系统，其特征在于：所述液相快速排放系统包括设置在高压两相分离器底部的液相管道和在液相管道上设置的电动球阀和调节阀，以及在液相管道的旁路管道上设置的旁路球阀和旁路调节阀。4.根据权利要求3所述的一种基于低压储液的段塞流捕集系统，其特征在于：所述高压分离管道系统包括在旁路干线上依次设置的电动球阀、一级分支管系、高压多管分离管系和高压液位控制管汇；与电动球阀并联设置有旁通球阀，在高压多管分离管系上设置两根高压气相立管，分别连入高压两相分离器的气相出口管道，在两根高压气相立管上均设置有球阀；在高压液位控制管汇下方设置两个高压液相调节阀。5.根据权利要求4所述的一种基于低压储液的段塞流捕集系统，其特征在于：所述中压分离管道系统包括在中压管道上依次设置的二级分支管系、中压多管分离管系和中压液位控制管汇，在中压多管分离管系上设置两根中压气相立管，分别通过中压气相总管连入中压气体处理系统，在两根中压气相立管上均设置有球阀；在中压液位控制管汇下方设置两个中压液相调节阀。6.根据权利要求5所述的一种基于低压储液的段塞流捕集系统，其特征在于：所述低压收集系统包括在低压管道上依次设置的三级分支管系、低压多管分离管系、低压进罐管系...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊文，张玉明，向熠星，谢晓勤，许言，李刚，彭方宇，朱曦，杨帆，边云燕，汤晓勇，郭艳林，王磊，昝林峰，祝疆，缪晖，陈静，刘慧敏，张晗，张双蕾，
申请(专利权)人：中国石油工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51