[发明专利]双腔液体往复驱动多相流混输方法及其装置

说明书

本发明公开了一种双腔液体往复驱动多相流混输方法及其装置，利用两罐交替形成的真空吸入腔和压缩排出腔，作为多相流混输泵的吸入室和排出室，液气混合物中的气体在罐内分离后，被液体压缩排出罐外，动力泵始终工作在纯液体工况，消除了高含气对泵的影响问题，使用普通的水泵即可实现多相流的混合输送，甚至可以作为纯气体的真空泵和压缩机连续运行，为多相流混输技术领域，提供了新的技术方法和研发方向。

技术领域

本发明属于油田生产中油、气混合输送和天然气井增压输送装置领域，具体涉及一种液体、气体或液体、气体多相流混合状态下的混输方法与装置。

背景技术

原油产出物主要是油、水、气的混合物，同时还含有少量的泥沙，是一种多相混合物。油田油气采输的传统工艺是先将油、气、水分离，再用油泵、水泵、压缩机分别输送，存在工艺流程复杂，投资大、运行维护困难等缺点。

多相流混输技术是近年来发展起来的一种高效、经济的泵送技术，是国内外油田采输技术的发展趋势。它是用一台多相流混输泵，代替输液泵和气体压缩机，通过一条管道，同时输送含有沙粒的油、气、水。多相流混输泵是一种专门用于输送原油混合物的设备，与分离法相比，他不需要设立专门的分离设备，节省了一条管道流程，特别适合原油混合物的远距离输送。我国在多相流混输泵产品的开发方面，还处于起步研究阶段，主要有螺杆泵、滑板式转子泵等机械旋转式多相流混输泵，存在着众多技术难题，有待研究解决，多相流混输泵主要依靠进口，消耗着大量外汇资金，因此研究和开发多相流混输泵对我国石油开发有着十分重要的意义。

目前国内外机械旋转式多相流混输泵，普遍存在以下技术难题：

1.高含气对多相流混输泵的影响：

机械旋转式多相流混输泵都属于间隙密封，在输送气体时需要部分液体来保证泵腔的密封、润滑和冷却，在高含气或段塞流状态下，多相流混输泵会因缺少液体密封，致使泵效大幅下降，甚至无法运行。

2.高含水对多相流混输泵的影响：

多相流中油、气、水混合并不均匀，在高含水状态下，水会将泵腔内各摩擦部件间的润滑油带走，如转子与侧板、螺杆与螺套、转子轴承等部件，因缺乏润滑油而加剧磨损，造成短期内烧结损坏。

3.多相流混输泵的动态密封问题：

多相流混输泵最大的密封难题，在于轴端和泵腔内轴用动态密封，它面临的是一个多相密封问题。不仅是纯液或纯气条件下的密封，还要考虑在高速及变速状态下的密封难题。多相流混输泵的密封问题，是国内外多相流混输泵设计研究的重要问题。

4.负荷变化对多相流混输泵的影响：

机械旋转式多相泵的负荷和转速，会随介质流态的变化而变化，而高速旋转的转子又加剧了气、液分离，产生更大的负荷变化，造成传动轴的剧烈振动和位移，甚至断裂。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种驱动泵始终工作在纯液体工况的双腔液体往复驱动多相流混输方法与装置，实现液体、气体或液体、气体混合输送。

本发明的原理如下：动力泵驱动左罐、右罐中的液体往复循环，使左罐、右罐交替形成动力泵进、出口端的真空吸入腔和压缩排出腔，实现对液体、气体或液体、气体混合物的连续输送；液位计将左罐、右罐的液位信号传输给数据采集控制系统；数据采集控制系统根据左罐、右罐的液位变化，控制电磁阀组或者电磁换向阀的开启和关闭，自动切换动力泵进、出口流向；左罐、右罐上入口单向阀、出口单向阀，受左罐、右罐内压力控制，自动开启和关闭，实现对被输送介质的连续吸入和排出。

首先，本发明提供双腔液体往复驱动多相流混输装置的技术方案，其包括电磁阀组换向和电磁换向阀换向两种形式，具体如下：

其一，电磁阀组换向的双腔液体往复驱动多相流混输装置的技术方案如下：