水下分离系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于分离多相流体的方法，所述流体包含相对高密度的组分和相对低密度的组分，所述方法包括：将所述流体引入分离区域中；将旋转运动施加给所述多相流体中；在所述分离区域内形成旋转流体的外侧环形区域；和在内侧区域中形成并且保持流体的核心；其中，将进入所述分离容器中的流体导向到所述外侧环形区域中；并且所述外侧环形区域的厚度使得高密度组分集中并且基本上包含在该区域内，低密度组分集中在旋转的核心中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及水下分离系统。
技术介绍
美国专利号6，036，749公开了一种液体/气体螺旋式分离器，其以离心力和重力的组合来操作。分离器包括主分离器，基本上由膨胀室形成；第二分离器，基本上由用于引导流动的螺旋状物形成；第三分离器，包括存储器或重力分离罐以及主分离器和第二分离器之间的过渡区域，其包括至少两个可变螺距的螺旋状物，所述螺旋状物的倾角从90度角变化到第二分离器的恒定螺距螺旋状物的倾角，功能是在前两个分离器之间的过渡部处提供液相的更缓和的流动。美国专利号6，036，749以其全部内容以引用的方式并入本文中。美国专利号7，540, 902公开了一种段塞流分离器，其便于混合流分离为多个组成部分。分离器包括上层细长管道、下层细长管道和多个间隔开的连接器。上层细长管道和下层细长管道中的每一个具有出口，上层细长管道和下层细长管道中的至少一个具有用于接收混合流的入口。上层和下层细长管道每一个还具有多个开口，以使所述多个连接器中的一个连接器可将上层细长管道开口中的一个与下层细长管道开口中的一个相互连接。连接器使得混合流的至少一种液体组分与气体组分和另一液体组分中的至少一种在其之间连通。美国专利号7，540，902以其全部内容以引用的方式并入本文中。美国公开号2009/0211763公开了一种竖直环形分离与泵送系统(VASPS)，其利用隔离挡板来代替与电潜水泵结合的标准泵外罩。隔离挡板可以是一块板，设置来引导电潜水泵马达周围产生的井筒液体，以提供冷却介质来防止电潜水泵的过热和过早故障。美国公开号2009/0211763以其全部内容以引用的方式并入本文中。美国公开号2009/0035067公开了一种海底泵组件，其安装在沉箱内，所述沉箱具有用于接收包含气体和液体的流体流的上端。所述泵组件封闭在外罩内，所述外罩具有围绕所述泵组件密封的上端，和位于所述马达下方并且开放的下端。引出管具有位于所述沉箱上部内在所述外罩上方的上端，和与外罩内部处于流体连通的下端。引出管使从液体分离并且聚集在沉箱上部中的气体被吸入泵中，并且在泵送液体时与液体混合。美国公开号2009/0035067以其全部内容以引用的方式并入本文中。国际公开号WO 2007/144631公开了一种分离多相流体的方法,所述流体包含相对高密度的组分和相对低密度的组分，所述方法包括将所述流体引入分离区域；将旋转运动施加给所述多相流体中；在所述分离区域内形成预定厚度的旋转流体的外侧环形区域；和在内侧区域中形成并且保持流体的核心；其中，将进入分离容器中的流体引导到所述外侧环形区域中；所述外侧环形区域的厚度使得高密度组分集中并且基本上包含在该区域内，低密度组分集中在旋转的核心内。还公开了采用所述方法的分离系统。所述方法和系统特别适用于在井口流动压力下从由地下油或气井生产的流体分离固体碎屑。国际公开 号TO 2007/144631以其全部内容以引用的方式并入本文中。国际公开号WO 2009/047521公开了一种使用水下模块的设备和水下泵送系统，所述水下模块安装在海床上，优选远离生产井，并且用于将通过一个或多个水下生产井生产的具有高伴生气体百分率的烃泵送到表面。公开了一种泵送模块(PM)，其连接到已经存在于生产井中的泵送设备，并且基本上包括入口管、分离器设备、第一泵和第二泵。在用于生产具有高气体百分率的烃的水下泵送系统中，当油从生产井(P)泵送时，井泵以压力的形式提高流体的能量，并且将该能量的提高以水下模块(PM)的第二泵中的抽吸压力增大的形式传送。国际公开号WO 2009/047521以其全部内容以引用 的方式并入本文中。本领域中存在对下面所列的一项或多项的需要在水下环境中分离气体和液体的改进的系统和方法；降低通向潜水泵送系统的气体输入的改进的系统和方法；提高水下沉箱式分离器的生产量的改进的系统和方法；和延长泵使用寿命并且缩短潜水液体泵维修停机时间的改进的系统和方法。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，公开了一种用于分离多相流体的方法，所述流体包含相对高密度的组分和相对低密度的组分，所述方法包括将所述流体引入分离区域中；将旋转运动施加给所述多相流体中；在所述分离区域内形成旋转流体的外侧环形区域；和在内侧区域中形成并且保持流体的核心；其中，将进入分离容器中的流体引导到所述外侧环形区域中；并且所述外侧环形区域的厚度使得高密度组分集中并且基本上包含在该区域内，低密度组分集中在旋转的核心中。本专利技术的优点可包括下面所列的一项或多项在水下环境中分离气体和液体的改进的系统和方法；降低通向潜水泵系统的气体输入的改进的系统和方法；提高水下沉箱式分离器的生产量的改进的系统和方法；和延长泵使用寿命并且缩短潜水液体泵维修停机时间的改进的系统和方法。附图说明图I显示了一种海上生产结构。图2显不了一种气液分离器。图3显示了根据本专利技术实施例的一种气液分离器。图4显示了根据本专利技术实施例的一种气液分离器。具体实施例方式在一个方面，本专利技术的实施例总体涉及用于通过水下泵从一个或多个水下井生产油和/或气的海上平台，例如立柱式(spar)平台、张力腿平台、FPSO或其他海上结构，如本领域已知的。特别地，本专利技术的实施例涉及一个或多个水下井，其连接到具有气体输出和液体输出的分离器，其中液体输出被供应到水下泵，以将液体传输到海上平台。本专利技术的海上平台可用于跨过一定范围的水深部署，延伸至少1000英尺到10000英尺(300米到3000米)。图I参照图1，显示了海上系统100。系统100安装在水体中，其中，系统100包括通过多个系泊或锚定缆112连接到海底的浮式结构102。浮式结构102可包括用于在海底钻井的钻机110，和其他钻井和/或生产设备，如本领域所公知的。一个或多个井108设置在海底来生产液体和/或气体。井108由井口 106覆盖。井口 106连接到流送管107，用于将液体和/或气体输送到分离与泵送系统120。或者，来自一个或多个井108的液体和/或气体可在歧管处汇集，然后由流送管输送到泵送系统120。虽然仅显示了来自一个井108的流送管107，但是可使用来自多个井和/或歧管的多个流送管来将液体和/或气体输送到泵送系统120。泵送系统120包括通到沉箱式分离器122中的混合液体和气体入口 121。液体泵 124设置在沉箱式分离器122的底部处，处于液面125下方。液体流送管126连接到泵出口 124，气体流送管128在液面125上方连接到沉箱分离器122。液体流送管126和气体流送管128分别将液体和气体输送到浮式结构102。从井108生产的流体可输送到浮式结构102以在船运、管路输送或以其他方式输送到岸之前，进行本领域已知的生产处理。通常，浮式结构102永久系泊在位，并且不移动，直到油气田枯竭。浮式结构102可具有至少20，000公吨的重量。图2参照图2，显示了根据本专利技术实施例的分离系统200。混合液体和气体入口 206a设置在液体流动路径204的顶部中。液体流动路径204和气体流动路径202相对于水平面以约5度到约60度的角度倾斜，例如以约10度到约45度的角度倾斜，或以约15度到约30度的角度倾斜。液体流动路径204中的液体将朝向泵206利用重力向下排放，所述泵206具有连接到液体出口管道210的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.27 US 61/255,2121.一种用于分离多相流体的方法，所述流体包含相对高密度的组分和相对低密度的组分，所述方法包括将所述流体引入分离区域；将旋转运动施加给所述多相流体中；在所述分离区域内形成旋转流体的外侧环形区域；以及在内侧区域中形成并保持流体的核心；其中，将进入分离容器中的流体引导到所述外侧环形区域中；并且所述外侧环形区域的厚度使得高密度组分集中并且基本上包含在该区域内，低密度组分集中在旋转的核心中。2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述多相流体包含液相和气相。3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，所述多相流体包含液相和固相。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多相流体包含两种不能混合的液相。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述两种不能混合的液相为油和水。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多相流体由地下油井生产。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多相流体包含固体地层材料和/或固体碎屑。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多相流体沿切向引入所述分离区域中，由此使所述环形区域中的流体在所述分离区域内旋转。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述多相流体相对于所述分离区域的纵向轴线成锐角引入，以使进入所述分离区域中的流体不受在所述外侧环形区域中旋转的流体的影响。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多相流体引入所述分离区域中以接触引导表面，所述引导表面在所述分离区内的流体流中产生螺旋流动模式。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多相流体通过具有矩形横截面的入口引入所述分离区域中。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，高密度流体和低密度流体被从设置在核心区域下游的流体收集区域去除。13.根据权利要求I到11中任一项所述的方法，其中，低密度流体收集区域设置在核心区域下游端的区域中，低密度流体被从所述收集区域去除。14.根据权利要求13所述的方法，其中，高密度流体收集区域设置在所述核心区域的下游，高密度流体被从所述收集区域去除。15.根据权利要求14所述的方法，其中，高密度流体和低密度流体通过分离管道从其各自的流体收集区域去除。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述管道具有低密度流体出口和高密度流体出口。17.根据权利要求12到16中任一项所述的方法，其中，流体通过相应管道中的多个流体出口孔去除。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述流体出口孔相对于高密度流体收集区域中的流体流沿切向布置。19.根据权利要求14所述的方法，其中，高密度流体通过虹吸管去除。20.根据权利要求15所述的方法，其中，当从所述分离区域去除时，所述低密度流体沿上游方向流动，所述高密度流体沿下游方向流动。21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，设置用于控制在流体收集区域下游的分离容器中的流体内形成的涡旋的装置。22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在环形区域和核心区域下游提供固体集中区域。23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述固体集中区域具有沿流体流动方向横截面积减小的流体流动路径。24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在核心区域和环形区域下游提供固体分离和去除区域。25.根据权利要求24所述的方法，其中，使较小的固体颗粒通过布置在固体分离和去除区域内中心的出口离开所述固体分离和去除区域。26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述出口包括多个固体出口孔。27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述出口孔相对于所述固体分离和去除区域中的流体的旋转流动沿切向布置。28.根据权利要求25到27中任一项所述的方法，其中，较大直径的固体颗粒从所述固体分离和去除区域的外侧区域去除。29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述较大直径的固体颗粒通过相对于旋转的流体流沿切向布置的出口去除。30.根据权利要求26所述的方法，其中，所述固体分离和去除区域设置有内侧管道，使流体流通过所述内侧管道流动。31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述内侧管道设置有多个出口孔，形成固体筛。32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述出口孔相对于旋转的流体流沿切向布置。33.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，从核心区域去除的低密度流体被传送到流体分离区，在所述流体分离区中，高密度流体与所述低密度流体分离并且返回到所述分离区域中的环形区域中。34.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，低密度流体从所述多相流体的入口下游的核心区域去除，并且将这样去除的流体的一部分重新引入与所述多相相的入口相邻的核心区域中。35.一种用于包含高密度组分和低密度组分的多相流体的分离系统，包括分离器，所述分离器具有 分离区域； 入口，用于所述多相流体进入所述分离区域； 施加装置，用于在所述多相流体进入所述分离区域中时将旋转运动施加给所述多相流体，以形成旋转流体的外侧环形区域； 操作中，所述外侧环形区域的厚度使得所述高密度组分集中并且基本上包含在所述外侧环形区域内； 并且所述低密度组分集中在核心区域中。36.根据权利要求35所述的分离器系统，其中，用于将旋转运动施加给所述多相流体的施加装置为流体入口，其与所述分离区域的纵向轴线相切。37.根据权利要求36所述的分离器系统，其中，所述流体入口相对于所述分离区域的纵向轴线成锐角。38.根据权利要求36或37所述的分离器系统，其中，所述流体入口具有矩形横截面。39.根据权利要求35到37中任一项所述的分离器系统，其中，所述分离区域设置有与所述流体入口相邻的引导装置，所述引导装置具有至少一个螺旋状延伸的引导表面，所述引导表面布置成受通过所述流体入口进入所述分离区域的流体的影响。40.根据权利要求35到39中任一项所述的分离器 系统，还包括流体出口，在操作时，所述流体出口布置在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·G·安德森，小R·J·加西亚，R·G·梅农，S·帕特尼，M·维克斯三世，R·瓦尔玛，P·G·马欣达，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：