專利名稱：水下分離系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水下分離系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
美國專利號(hào)6，036，749公開了一種液體/氣體螺旋式分離器，其以離心力和重力的組合來操作。分離器包括主分離器，基本上由膨脹室形成；第二分離器，基本上由用于引導(dǎo)流動(dòng)的螺旋狀物形成；第三分離器，包括存儲(chǔ)器或重力分離罐以及主分離器和第二分離器之間的過渡區(qū)域，其包括至少兩個(gè)可變螺距的螺旋狀物，所述螺旋狀物的傾角從90度角變化到第二分離器的恒定螺距螺旋狀物的傾角，功能是在前兩個(gè)分離器之間的過渡部處提供液相的更緩和的流動(dòng)。美國專利號(hào)6，036，749以其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。美國專利號(hào)7，540, 902公開了一種段塞流分離器，其便于混合流分離為多個(gè)組成部分。分離器包括上層細(xì)長管道、下層細(xì)長管道和多個(gè)間隔開的連接器。上層細(xì)長管道和下層細(xì)長管道中的每一個(gè)具有出口，上層細(xì)長管道和下層細(xì)長管道中的至少一個(gè)具有用于接收混合流的入口。上層和下層細(xì)長管道每一個(gè)還具有多個(gè)開口，以使所述多個(gè)連接器中的一個(gè)連接器可將上層細(xì)長管道開口中的一個(gè)與下層細(xì)長管道開口中的一個(gè)相互連接。連接器使得混合流的至少一種液體組分與氣體組分和另一液體組分中的至少一種在其之間連通。美國專利號(hào)7，540，902以其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。美國公開號(hào)2009/0211763公開了一種豎直環(huán)形分離與泵送系統(tǒng)(VASPS)，其利用隔離擋板來代替與電潛水泵結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)泵外罩。隔離擋板可以是一塊板，設(shè)置來引導(dǎo)電潛水泵馬達(dá)周圍產(chǎn)生的井筒液體，以提供冷卻介質(zhì)來防止電潛水泵的過熱和過早故障。美國公開號(hào)2009/0211763以其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。美國公開號(hào)2009/0035067公開了一種海底泵組件，其安裝在沉箱內(nèi)，所述沉箱具有用于接收包含氣體和液體的流體流的上端。所述泵組件封閉在外罩內(nèi)，所述外罩具有圍繞所述泵組件密封的上端，和位于所述馬達(dá)下方并且開放的下端。引出管具有位于所述沉箱上部內(nèi)在所述外罩上方的上端，和與外罩內(nèi)部處于流體連通的下端。引出管使從液體分離并且聚集在沉箱上部中的氣體被吸入泵中，并且在泵送液體時(shí)與液體混合。美國公開號(hào)2009/0035067以其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。國際公開號(hào)WO 2007/144631公開了一種分離多相流體的方法,所述流體包含相對(duì)高密度的組分和相對(duì)低密度的組分，所述方法包括將所述流體引入分離區(qū)域；將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)施加給所述多相流體中；在所述分離區(qū)域內(nèi)形成預(yù)定厚度的旋轉(zhuǎn)流體的外側(cè)環(huán)形區(qū)域；和在內(nèi)側(cè)區(qū)域中形成并且保持流體的核心；其中，將進(jìn)入分離容器中的流體引導(dǎo)到所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域中；所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域的厚度使得高密度組分集中并且基本上包含在該區(qū)域內(nèi)，低密度組分集中在旋轉(zhuǎn)的核心內(nèi)。還公開了采用所述方法的分離系統(tǒng)。所述方法和系統(tǒng)特別適用于在井口流動(dòng)壓力下從由地下油或氣井生產(chǎn)的流體分離固體碎屑。國際公開 號(hào)TO 2007/144631以其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
國際公開號(hào)WO 2009/047521公開了一種使用水下模塊的設(shè)備和水下泵送系統(tǒng)，所述水下模塊安裝在海床上，優(yōu)選遠(yuǎn)離生產(chǎn)井，并且用于將通過一個(gè)或多個(gè)水下生產(chǎn)井生產(chǎn)的具有高伴生氣體百分率的烴泵送到表面。公開了一種泵送模塊(PM)，其連接到已經(jīng)存在于生產(chǎn)井中的泵送設(shè)備，并且基本上包括入口管、分離器設(shè)備、第一泵和第二泵。在用于生產(chǎn)具有高氣體百分率的烴的水下泵送系統(tǒng)中，當(dāng)油從生產(chǎn)井(P)泵送時(shí)，井泵以壓力的形式提高流體的能量，并且將該能量的提高以水下模塊(PM)的第二泵中的抽吸壓力增大的形式傳送。國際公開號(hào)WO 2009/047521以其全部內(nèi)容以引用 的方式并入本文中。本領(lǐng)域中存在對(duì)下面所列的一項(xiàng)或多項(xiàng)的需要在水下環(huán)境中分離氣體和液體的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法；降低通向潛水泵送系統(tǒng)的氣體輸入的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法；提高水下沉箱式分離器的生產(chǎn)量的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法；和延長泵使用壽命并且縮短潛水液體泵維修停機(jī)時(shí)間的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，公開了一種用于分離多相流體的方法，所述流體包含相對(duì)高密度的組分和相對(duì)低密度的組分，所述方法包括將所述流體引入分離區(qū)域中；將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)施加給所述多相流體中；在所述分離區(qū)域內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)流體的外側(cè)環(huán)形區(qū)域；和在內(nèi)側(cè)區(qū)域中形成并且保持流體的核心；其中，將進(jìn)入分離容器中的流體引導(dǎo)到所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域中；并且所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域的厚度使得高密度組分集中并且基本上包含在該區(qū)域內(nèi)，低密度組分集中在旋轉(zhuǎn)的核心中。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可包括下面所列的一項(xiàng)或多項(xiàng)在水下環(huán)境中分離氣體和液體的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法；降低通向潛水泵系統(tǒng)的氣體輸入的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法；提高水下沉箱式分離器的生產(chǎn)量的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法；和延長泵使用壽命并且縮短潛水液體泵維修停機(jī)時(shí)間的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。


圖I顯示了一種海上生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。圖2顯不了一種氣液分離器。圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種氣液分離器。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種氣液分離器。
具體實(shí)施例方式在一個(gè)方面，本發(fā)明的實(shí)施例總體涉及用于通過水下泵從一個(gè)或多個(gè)水下井生產(chǎn)油和/或氣的海上平臺(tái)，例如立柱式(spar)平臺(tái)、張力腿平臺(tái)、FPSO或其他海上結(jié)構(gòu)，如本領(lǐng)域已知的。特別地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一個(gè)或多個(gè)水下井，其連接到具有氣體輸出和液體輸出的分離器，其中液體輸出被供應(yīng)到水下泵，以將液體傳輸?shù)胶Ｉ掀脚_(tái)。本發(fā)明的海上平臺(tái)可用于跨過一定范圍的水深部署，延伸至少1000英尺到10000英尺(300米到3000米)。
圖I參照?qǐng)D1，顯示了海上系統(tǒng)100。系統(tǒng)100安裝在水體中，其中，系統(tǒng)100包括通過多個(gè)系泊或錨定纜112連接到海底的浮式結(jié)構(gòu)102。浮式結(jié)構(gòu)102可包括用于在海底鉆井的鉆機(jī)110，和其他鉆井和/或生產(chǎn)設(shè)備，如本領(lǐng)域所公知的。一個(gè)或多個(gè)井108設(shè)置在海底來生產(chǎn)液體和/或氣體。井108由井口 106覆蓋。井口 106連接到流送管107，用于將液體和/或氣體輸送到分離與泵送系統(tǒng)120?；蛘撸瑏碜砸粋€(gè)或多個(gè)井108的液體和/或氣體可在歧管處匯集，然后由流送管輸送到泵送系統(tǒng)120。雖然僅顯示了來自一個(gè)井108的流送管107，但是可使用來自多個(gè)井和/或歧管的多個(gè)流送管來將液體和/或氣體輸送到泵送系統(tǒng)120。泵送系統(tǒng)120包括通到沉箱式分離器122中的混合液體和氣體入口 121。液體泵 124設(shè)置在沉箱式分離器122的底部處，處于液面125下方。液體流送管126連接到泵出口 124，氣體流送管128在液面125上方連接到沉箱分離器122。液體流送管126和氣體流送管128分別將液體和氣體輸送到浮式結(jié)構(gòu)102。從井108生產(chǎn)的流體可輸送到浮式結(jié)構(gòu)102以在船運(yùn)、管路輸送或以其他方式輸送到岸之前，進(jìn)行本領(lǐng)域已知的生產(chǎn)處理。通常，浮式結(jié)構(gòu)102永久系泊在位，并且不移動(dòng)，直到油氣田枯竭。浮式結(jié)構(gòu)102可具有至少20，000公噸的重量。圖2參照?qǐng)D2，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分離系統(tǒng)200?；旌弦后w和氣體入口 206a設(shè)置在液體流動(dòng)路徑204的頂部中。液體流動(dòng)路徑204和氣體流動(dòng)路徑202相對(duì)于水平面以約5度到約60度的角度傾斜，例如以約10度到約45度的角度傾斜，或以約15度到約30度的角度傾斜。液體流動(dòng)路徑204中的液體將朝向泵206利用重力向下排放，所述泵206具有連接到液體出口管道210的泵出口。氣體流動(dòng)路徑202中的液體將向下朝向設(shè)置在液體流動(dòng)路徑204和氣體流動(dòng)路徑202之間的開口 212中的一個(gè)利用重力向下排放，并且下落到液體流動(dòng)路徑204中。氣體流動(dòng)路徑202中的氣體將朝向氣體出口管道208上浮。液體流動(dòng)路徑204中的氣體將朝向設(shè)置在液體流動(dòng)路徑204和氣體流動(dòng)路徑202之間的開口 212中的一個(gè)上浮，并且上浮到氣體流動(dòng)路徑202中。第二混合液體和氣體入口 206b可設(shè)置在氣體流動(dòng)路徑202的底部中。液體出口208和第二混合入口 206b可以是或可以不是單個(gè)液體池。另一個(gè)適當(dāng)?shù)姆蛛x器系統(tǒng)在美國專利7，540，902中有所公開，所述專利以其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。圖3參照?qǐng)D3，示出的分離器系統(tǒng)300包括殼體301，例如沉箱或圓柱狀結(jié)構(gòu)。在殼體301內(nèi)設(shè)置氣體流動(dòng)路徑302和液體流動(dòng)路徑304。氣體流動(dòng)路徑302在液體流動(dòng)路徑304上方，并且兩者都圍繞液體輸出部326螺旋纏繞。封閉的螺旋通道可以或可以不從殼體壁延伸到泵出口 326。在一個(gè)實(shí)施例中，通道既連接和/或密封到殼體壁，又連接和/或密封到泵出口 326。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述通道連接和/或密封到殼體壁，并且在螺旋通道和泵出口 326之間存在間隙。在另一個(gè)實(shí)施例中，通道連接和/或密封到泵出口 326，并且在所述螺旋通道和所述殼體壁之間存在間隙。操作中，液體和氣體的混合流或重和輕流體混合流從頂部歧管320引入。沉箱入口用作主重力分離器，其可以或可以不利用離心分離。液體和夾帶的氣體落在上部螺旋狀物上，并且沿著液體流動(dòng)路徑304和/或氣體流動(dòng)路徑302流動(dòng)。在液體流動(dòng)路徑304的頂部處，混合流開始沿著液體流動(dòng)路徑304移動(dòng)，氣體(和/或泡沫)浮到頂部，并且液體落到底部。在沿著液體流動(dòng)路徑304移動(dòng)一定距離之后，混合流遇到開口 312，其允許一些氣體進(jìn)入氣體流動(dòng)路徑302，同時(shí)其余混合流繼續(xù)沿著液體流動(dòng)路徑304前進(jìn)，直到遇到下一個(gè)開口 312。在液體流動(dòng)路徑304的底部處，氣體的大部分已被分離到氣體流動(dòng)路徑302中，以使主要為液體的部分保留在液體流動(dòng)路徑304中，所述主要為液體的部分進(jìn)入泵324入口，例如，以體積計(jì)，至少約80%、90%或95%的液體。泵324具有出口 326，用于將液體泵送到期望位置，例如浮式生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。 在氣體流動(dòng)路徑302的頂部處，基本上全部液體已通過開口 312中的一個(gè)落入液體流動(dòng)路徑304中，從而使主要為氣體的部分保留在氣體流動(dòng)路徑302中，所述主要為氣體的部分通過設(shè)置在氣液混合物進(jìn)入螺旋狀物的位置上方的氣體出口管道328的開口。在另一個(gè)實(shí)施例中，另一個(gè)混合流管道321可設(shè)置在氣體流動(dòng)路徑302底部處。在另一個(gè)實(shí)施例中，混合流管道321可布置用于提供切向流動(dòng)路徑，以使混合流中的液體被離心加速度推抵殼體301外壁，并且氣體保持更靠近出口 326附近的流動(dòng)路徑304內(nèi)部。在這樣的方案中，開口 312可更靠近出口 326附近的流動(dòng)路徑304內(nèi)部設(shè)置，以將氣體分離到氣體流動(dòng)路徑302中。圖4參照?qǐng)D4，示出的分離器系統(tǒng)400包括殼體401，例如沉箱或圓柱狀結(jié)構(gòu)。在殼體401的中部內(nèi)設(shè)置有氣體流動(dòng)路徑402和液體流動(dòng)路徑404。氣體流動(dòng)路徑402在液體流動(dòng)路徑404上方，并且都圍繞液體輸出部426螺旋纏繞。封閉的螺旋通道可以或可以不從殼體壁延伸到泵出口 426。在一個(gè)實(shí)施例中，通道既連接和/或密封到殼體壁，又連接和/或密封到泵出口 426。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述通道連接和/或密封到殼體壁，并且在螺旋通道和泵出口 426之間存在間隙。在另一個(gè)實(shí)施例中，通道連接和/或密封到泵出口 426，并且在所述螺旋通道和所述殼體壁之間存在間隙。操作中，液體和氣體的混合流或重和輕流體混合流從頂部歧管420通過混合流管道421引入。沉箱入口用作主重力分離器，其可以或可以不利用離心分離，例如通過管道421將混合物沿切向噴射到殼體401內(nèi)壁，以使液體圍繞殼體401內(nèi)壁的周圍流動(dòng)。液體和夾帶的氣體然后落在上部螺旋狀物上，并且向下流動(dòng)到開口 430中，以及氣體流動(dòng)路徑402中。在氣體流動(dòng)路徑402的頂部處，混合流開始沿著氣體流動(dòng)路徑402移動(dòng)，氣體(和/或泡沫)浮到頂部，并且液體落到底部。在沿著氣體流動(dòng)路徑402移動(dòng)一定距離之后，混合流遇到開口 412，其允許一些液體進(jìn)入液體流動(dòng)路徑404，同時(shí)其余混合流繼續(xù)沿著氣體流動(dòng)路徑402前進(jìn)，直到遇到下一個(gè)開口 412。在液體流動(dòng)路徑404的底部處，氣體的大部分已被分離到氣體流動(dòng)路徑402中，以使主要為液體的部分保留在液體流動(dòng)路徑404中，所述主要為液體的部分進(jìn)入泵424入口，例如，以體積計(jì)，至少約80%、90%或95%的液體。泵424具有出口 426，用于將液體泵送到期望位置，例如浮式生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。在氣體流動(dòng)路徑402的頂部處，基本上全部液體已通過開口 412中的一個(gè)落入液體流動(dòng)路徑404中，從而使主要為氣體的部分保留在氣體流動(dòng)路徑402中，所述主要為氣體的部分通過設(shè)置在氣液混合物進(jìn)入螺旋狀物的位置上方的氣體出口管道428的開口。在另一個(gè)實(shí)施例中，混合流管道421可布置用于提供切向流動(dòng)路徑，以使混合流中的液體被離心加速度推抵殼體401外壁，并且氣體保持更靠近出口 426和428附近的流動(dòng)路徑404內(nèi)部。在這樣的方案中，開口 412可更靠近出口 426附近的流動(dòng)路徑404內(nèi)部設(shè)置，以將氣體分離到氣體流動(dòng)路徑402中。示例性實(shí)施例、
在一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種用于分離多相流體的方法，所述流體包含相對(duì)高密度的組分和相對(duì)低密度的組分，所述方法包括將所述流體引入分離區(qū)域中；將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)施加給所述多相流體中；在所述分離區(qū)域內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)流體的外側(cè)環(huán)形區(qū)域；和在內(nèi)側(cè)區(qū)域中形成并且保持流體的核心；其中將進(jìn)入分離容器中的流體引導(dǎo)到所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域中；所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域的厚度使得高密度組分集中并且基本上包含在該區(qū)域內(nèi)，低密度組分集中在旋轉(zhuǎn)的核心內(nèi)。雖然以上相對(duì)于有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是得益于本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將意識(shí)到可設(shè)計(jì)其他實(shí)施例而不偏離本文公開的本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種用于分離多相流體的方法，所述流體包含相對(duì)高密度的組分和相對(duì)低密度的組分，所述方法包括將所述流體引入分離區(qū)域；將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)施加給所述多相流體中；在所述分離區(qū)域內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)流體的外側(cè)環(huán)形區(qū)域；以及在內(nèi)側(cè)區(qū)域中形成并保持流體的核心；其中，將進(jìn)入分離容器中的流體引導(dǎo)到所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域中；并且所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域的厚度使得高密度組分集中并且基本上包含在該區(qū)域內(nèi)，低密度組分集中在旋轉(zhuǎn)的核心中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述多相流體包含液相和氣相。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，所述多相流體包含液相和固相。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述多相流體包含兩種不能混合的液相。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述兩種不能混合的液相為油和水。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述多相流體由地下油井生產(chǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述多相流體包含固體地層材料和/或固體碎屑。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述多相流體沿切向引入所述分離區(qū)域中，由此使所述環(huán)形區(qū)域中的流體在所述分離區(qū)域內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述多相流體相對(duì)于所述分離區(qū)域的縱向軸線成銳角引入，以使進(jìn)入所述分離區(qū)域中的流體不受在所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域中旋轉(zhuǎn)的流體的影響。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述多相流體引入所述分離區(qū)域中以接觸引導(dǎo)表面，所述引導(dǎo)表面在所述分離區(qū)內(nèi)的流體流中產(chǎn)生螺旋流動(dòng)模式。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述多相流體通過具有矩形橫截面的入口引入所述分離區(qū)域中。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，高密度流體和低密度流體被從設(shè)置在核心區(qū)域下游的流體收集區(qū)域去除。
13.根據(jù)權(quán)利要求I到11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，低密度流體收集區(qū)域設(shè)置在核心區(qū)域下游端的區(qū)域中，低密度流體被從所述收集區(qū)域去除。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，高密度流體收集區(qū)域設(shè)置在所述核心區(qū)域的下游，高密度流體被從所述收集區(qū)域去除。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，高密度流體和低密度流體通過分離管道從其各自的流體收集區(qū)域去除。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述管道具有低密度流體出口和高密度流體出口。
17.根據(jù)權(quán)利要求12到16中任一項(xiàng)所述的方法，其中，流體通過相應(yīng)管道中的多個(gè)流體出口孔去除。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述流體出口孔相對(duì)于高密度流體收集區(qū)域中的流體流沿切向布置。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，高密度流體通過虹吸管去除。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，當(dāng)從所述分離區(qū)域去除時(shí)，所述低密度流體沿上游方向流動(dòng)，所述高密度流體沿下游方向流動(dòng)。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，設(shè)置用于控制在流體收集區(qū)域下游的分離容器中的流體內(nèi)形成的渦旋的裝置。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在環(huán)形區(qū)域和核心區(qū)域下游提供固體集中區(qū)域。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述固體集中區(qū)域具有沿流體流動(dòng)方向橫截面積減小的流體流動(dòng)路徑。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在核心區(qū)域和環(huán)形區(qū)域下游提供固體分離和去除區(qū)域。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，使較小的固體顆粒通過布置在固體分離和去除區(qū)域內(nèi)中心的出口離開所述固體分離和去除區(qū)域。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述出口包括多個(gè)固體出口孔。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述出口孔相對(duì)于所述固體分離和去除區(qū)域中的流體的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)沿切向布置。
28.根據(jù)權(quán)利要求25到27中任一項(xiàng)所述的方法，其中，較大直徑的固體顆粒從所述固體分離和去除區(qū)域的外側(cè)區(qū)域去除。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述較大直徑的固體顆粒通過相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的流體流沿切向布置的出口去除。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述固體分離和去除區(qū)域設(shè)置有內(nèi)側(cè)管道，使流體流通過所述內(nèi)側(cè)管道流動(dòng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述內(nèi)側(cè)管道設(shè)置有多個(gè)出口孔，形成固體篩。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述出口孔相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的流體流沿切向布置。
33.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，從核心區(qū)域去除的低密度流體被傳送到流體分離區(qū)，在所述流體分離區(qū)中，高密度流體與所述低密度流體分離并且返回到所述分離區(qū)域中的環(huán)形區(qū)域中。
34.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，低密度流體從所述多相流體的入口下游的核心區(qū)域去除，并且將這樣去除的流體的一部分重新引入與所述多相相的入口相鄰的核心區(qū)域中。
35.一種用于包含高密度組分和低密度組分的多相流體的分離系統(tǒng)，包括分離器，所述分離器具有 分離區(qū)域； 入口，用于所述多相流體進(jìn)入所述分離區(qū)域； 施加裝置，用于在所述多相流體進(jìn)入所述分離區(qū)域中時(shí)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)施加給所述多相流體，以形成旋轉(zhuǎn)流體的外側(cè)環(huán)形區(qū)域； 操作中，所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域的厚度使得所述高密度組分集中并且基本上包含在所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)； 并且所述低密度組分集中在核心區(qū)域中。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的分離器系統(tǒng)，其中，用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)施加給所述多相流體的施加裝置為流體入口，其與所述分離區(qū)域的縱向軸線相切。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述流體入口相對(duì)于所述分離區(qū)域的縱向軸線成銳角。
38.根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述流體入口具有矩形橫截面。
39.根據(jù)權(quán)利要求35到37中任一項(xiàng)所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述分離區(qū)域設(shè)置有與所述流體入口相鄰的引導(dǎo)裝置，所述引導(dǎo)裝置具有至少一個(gè)螺旋狀延伸的引導(dǎo)表面，所述引導(dǎo)表面布置成受通過所述流體入口進(jìn)入所述分離區(qū)域的流體的影響。
40.根據(jù)權(quán)利要求35到39中任一項(xiàng)所述的分離器 系統(tǒng)，還包括流體出口，在操作時(shí)，所述流體出口布置在所述分離區(qū)域的與核心區(qū)域下游對(duì)應(yīng)的部分中。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述流體出口形成在延伸到所述分離區(qū)域中的管道的端部中。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述管道在所述分離區(qū)域內(nèi)同軸地延伸。
43.根據(jù)權(quán)利要求41或42所述的分離器系統(tǒng)，其中，第一流體出口包括形成在所述管道中的多個(gè)徑向開口。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述開口與圍繞所述管道的流體流相切。
45.根據(jù)權(quán)利要求35到39中任一項(xiàng)所述的分離器系統(tǒng)，還包括第一流體出口，在操作時(shí)，所述第一流體出口布置在所述分離區(qū)域的對(duì)應(yīng)于與核心區(qū)域的下游端相鄰的區(qū)域的部分中。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述第一流體出口形成在延伸到所述分離區(qū)域中的管道的端部中。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述管道在所述分離區(qū)域中同軸地延伸。
48.根據(jù)權(quán)利要求46或47所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述第一流體出口包括形成在所述管道中的多個(gè)徑向開口。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述開口與圍繞所述管道的流體流相切。
50.根據(jù)權(quán)利要求45到49中任一項(xiàng)所述的分離器系統(tǒng)，還包括第二流體出口，在操作時(shí)，所述第二流體出口布置在所述分離區(qū)域的在由核心區(qū)域占據(jù)的部分下游的部分中。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述第二流體出口形成在延伸到所述分離區(qū)域中的管道的端部中。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述管道在所述分離器區(qū)域中同軸地延伸。
53.根據(jù)權(quán)利要求51或52所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述第二流體出口包括形成在所述管道中的多個(gè)徑向開口。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述開口與圍繞所述管道的流體流相切。
55.根據(jù)權(quán)利要求50到54中任一項(xiàng)所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述第一流體出口和第二流體出口通到相同的管道中。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述管道具有用于所述低密度流體和所述高密度流體中每一種的出口。
57.根據(jù)權(quán)利要求35到56中任一項(xiàng)所述的分離器系統(tǒng)，還包括渦旋控制器，在使用時(shí)，所述渦旋控制器位于所述分離區(qū)域內(nèi)與核心區(qū)域下游對(duì)應(yīng)的位置中。
58.根據(jù)權(quán)利要求35到57中任一項(xiàng)所述的分離器系統(tǒng)，還包括在所述分離區(qū)域內(nèi)的固體集中區(qū)域，所述固體集中區(qū)域的橫截面積低于與流體入口相鄰的分離區(qū)域的橫截面積。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的分離器系統(tǒng)，其中，減小的橫截面積通過所述分離器的壁的錐形部分提供。
60.根據(jù)權(quán)利要求58所述的分離器系統(tǒng)，其中，減小的橫截面積通過在所述分離區(qū)域內(nèi)同軸地延伸的錐體提供。
61.根據(jù)權(quán)利要求35到60中任一項(xiàng)所述的分離器系統(tǒng)，還包括在所述分離區(qū)域內(nèi)用于將固體與流體分離的裝置。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的分離器系統(tǒng)，其中，固體分離裝置包括在所述分離區(qū)域內(nèi)同軸地延伸的管道，所述管道具有多個(gè)徑向延伸的開口。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述開口與圍繞所述管道的流體流相切。
64.根據(jù)權(quán)利要求61到63中任一項(xiàng)所述的分離器系統(tǒng)，其中，固體分離裝置包括固體截留區(qū)，所述固體截留區(qū)圍繞所述分離區(qū)域布置，以及通過具有多個(gè)徑向延伸開口的壁與所述固體截留區(qū)分隔。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的分離器系統(tǒng)，其中，所述開口與所述分離區(qū)域中的流體流相切。
66.根據(jù)權(quán)利要求35到65中任一項(xiàng)所述的分離器系統(tǒng)，還包括用于將固體材料從所述分離區(qū)去除的裝置，其能間歇式操作。
67.一種水下處理組件，包括 井口組件,流體通過所述井口組件從地下井生產(chǎn)； 分離器組件，所述分離器組件具有連接到所述井口組件的流體入口，用于接收從所述井生產(chǎn)的流體，所述分離器組件能在井口壓力下操作，以去除夾帶在所述流體中的井碎屑，從而產(chǎn)生富含固體相和流體相，所述分離器組件包括用于所述流體相的流體出口 ；和 節(jié)流組件，所述節(jié)流組件具有連接到所述分離器組件的流體出口的入口。
68.一種平臺(tái)處理組件，包括 流體接收組件，所述流體接收組件用于接收從海底井生產(chǎn)的流體； 分離器組件，所述分離器組件具有連接到所述流體接收組件的流體入口，用于接收從所述井生產(chǎn)的流體，所述分離器組件能在井口壓力下操作，以去除夾帶在所述流體中的井碎屑，從而產(chǎn)生富含固體相和流體相，所述分離器組件包括用于所述流體相的流體出口 ；和 節(jié)流組件，所述節(jié)流組件具有連接到所述分離器組件的流體出口的入口。
69.一種用于將固體顆粒與多相流體流分離的方法，所述流體流包括液體組分和氣體組分，所述方法包括 將所述流引入分離區(qū)域中； 將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)施加給所述流體中；形成預(yù)定厚度的旋轉(zhuǎn)流體的外側(cè)環(huán)形區(qū)域；和 在內(nèi)側(cè)區(qū)域中形成并且保持氣體的核心； 其中，進(jìn)入分離容器中的液體和固體顆粒被弓丨導(dǎo)到所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域； 并且所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域的厚度使得固體顆粒集中并且基本上包含在該區(qū)域內(nèi)。
70.一種分離多相流體流的方法，所述方法包括將所述流以在分離區(qū)域內(nèi)引起旋轉(zhuǎn)流動(dòng)模式的方式引入所述分離區(qū)域中，其中，在其引入所述分離區(qū)域內(nèi)之前，使所述流體流沿弧形流動(dòng)路徑流動(dòng)，所述流體沿著所述弧形流動(dòng)路徑沿對(duì)應(yīng)于所述分離區(qū)域內(nèi)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)模式的方向流動(dòng)。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中，所述弧形流動(dòng)路徑為螺旋形。
72.根據(jù)權(quán)利要求70或71所述的方法，其中，所述弧形流動(dòng)路徑中的流體流以層流或過渡流狀態(tài)流動(dòng)。
73.根據(jù)權(quán)利要求70到72中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述多相流包括至少一種流體相和固體相。
74.根據(jù)權(quán)利要求70到73中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述流體流從海底井生產(chǎn)。
75.一種用于分離多相流體流的設(shè)備，所述設(shè)備包括 分離區(qū)域； 入口，所述入口用于將流體流引入所述分離區(qū)域中； 弧形管道，所述弧形管道用于將流體流傳送到所述入口 ； 其中，所述弧形管道和所述入口布置成在操作過程中將所述流體流沿對(duì)應(yīng)于所述分離區(qū)域內(nèi)的流體方向的方向引入所述分離區(qū)域中。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的設(shè)備，其中，所述弧形管道為螺旋狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于分離多相流體的方法，所述流體包含相對(duì)高密度的組分和相對(duì)低密度的組分，所述方法包括將所述流體引入分離區(qū)域中；將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)施加給所述多相流體中；在所述分離區(qū)域內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)流體的外側(cè)環(huán)形區(qū)域；和在內(nèi)側(cè)區(qū)域中形成并且保持流體的核心；其中，將進(jìn)入所述分離容器中的流體導(dǎo)向到所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域中；并且所述外側(cè)環(huán)形區(qū)域的厚度使得高密度組分集中并且基本上包含在該區(qū)域內(nèi)，低密度組分集中在旋轉(zhuǎn)的核心中。
文檔編號(hào)B01D19/00GK102711941SQ201080048574
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者K·G·安德森, M·維克斯三世, P·G·馬欣達(dá), R·G·梅農(nóng), R·瓦爾瑪, S·帕特尼, 小R·J·加西亞 申請(qǐng)人:國際殼牌研究有限公司