[发明专利]一种矿场多相流混输管线减阻装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用物理技术减阻增输的矿场多相流混输管线减阻装置及方法，属于油气集输领域。

背景技术

为了节约运营成本和一定程度地降低流动阻力，现有矿场管路通常采用混输形式，常呈现油气水三相、油水两相或气水两相等情形。然而混输管径相对较大，且各油田区块的混输组分不同，流动阻力仍然较大。现常用减阻方法主要是向管内添加化学减阻剂来达到减阻降粘的效果，然而大多数减阻剂在多相混输过程中性能不稳定且持续性差，另外化学减阻剂具有毒性，易污染环境，同时也增加了后期处理难度。

若遇高含蜡、高凝点、高粘度原油，其运输过程中的摩擦阻力极大，严重影响了运输效率，当温度下降到析蜡点后，其中的蜡就会逐渐析出，不仅增加了管道运行的能耗，还可能造成凝管事故，影响管道的安全运营。当混输流体为油水两相时，可能会形成油水乳化液，增加了流动粘度，导致输送效率严重下降。当混输流体以天然气为主，但含有少量水相时，可能会形成水合物，从而导致管道、分离设备和仪表的堵塞。因此针对这些混输流体，有必要采用适当措施尽可能减少运输阻力，并避免上述弊端。

发明内容

为解决背景技术所存在的问题，本发明提出一种矿场多相流混输管线减阻装置及方法，利用物理技术实现减阻增输，无毒无污染、造价费用低廉，运行可靠，减阻效果好，并可有效防止结蜡，具有较好的推广应用价值。

本发明包括：流量计、压力表、阀门、渐缩管、油气水三相混输旋流减阻装置、加热炉、温度计及旁通管线。其核心结构为油气水三相混输旋流减阻装置是由装置主体管道、切向入口管、进热水管、热水回流管及封头组成。上游矿场混输管线通过渐缩管连接至油气水三相混输旋流减阻装置的切向入口管，在上游矿场混输管线与渐缩管间安装有流量计、压力表及阀门；油气水三相混输旋流减阻装置主体管道出口与下游混输管线相连接，中间安装有压力表；油气水三相混输旋流减阻装置一端连有热水循环系统，进热水管与加热炉底部出水口相连，中间安装有温度计，加热炉顶部进口与热水回流管相连。为方便清扫或维修油气水三相混输旋流减阻装置的时候给混输流体提供过流通道，故设有一与通过油气水三相混输旋流减阻装置管线并联的旁通管线，并在其首尾连接处分别安有阀门。

本发明核心结构为油气水三相混输旋流减阻装置，其切向入口管水平放置，与装置主体管道连接为一体，切向入口管轴线与装置主体管道轴线存有一定夹角；油气水三相混输旋流减阻装置一端的进热水管与热水回流管均为90°弯管，由封头将它们固定在装置主体管道的一端，它们在油气水三相混输旋流减阻装置内部的部分均与装置主体管道同轴，但长度均比装置主体管道稍短，且热水回流管末端封闭；在油气水三相混输旋流减阻装置外部的部分则为垂直放置，进热水管铅直段开口方向朝下，热水回流管铅直段开口方向朝上。

矿场多相流混输管线减阻方法为：通过渐缩管连接本油气水三相混输旋流减阻装置至矿场混输管道，多相流体经渐缩管加速后由切向入口管进入装置主体管道，并在装置主体管道与热水回流管之间的环形空间形成旋流。由于密度的不同，油气水三相在装置主体管道内形成分层环流。水相紧贴装置主体管道内壁，避免了油与管壁的直接接触，大大降低了运输阻力。气相临近热水回流管，油相则在气水两相间，在气水两相的带动下向下游运移。油气水三相混输旋流减阻装置一端连有热水循环系统，水经加热炉加热后由进热水管流入，由热水回流管流出。循环水对混输流体加热，一方面可降低混输管内的原油粘度，减缓石蜡析出；另一方面，可适度膨胀气体，加快气流速度，提高输送速度。该矿场多相流混输管线减阻装置及方法不仅适用于油气水三相混输管线，还适用于油水两相、气水两相混输管线。

本发明的效果主要包括：

1、矿场多相流混输管线减阻装置有热水循环系统，可对混输管线中的流体加热，有利于抑制天然气水合物的形成（针对气水两相流），缓解原油石蜡的析出（针对含蜡、高凝、高粘原油），加快油水乳化液的破乳（针对油水两相流），降低原油粘度，减少流动阻力，同时还可适度膨胀气体，加快气流速度，提高输送效率；

2、多相流体由切向入口进入装置主体管道，由于密度的不同，油气水三相在装置主体管道内形成分层环流，水相紧贴主体管道内壁，避免了油与管壁的直接接触，大大降低了运输阻力，而气相临近热水回流管，油相则在气水两相之间，在气水两相的带动下向下游运移，大大提高了运输效率；