《段塞流捕集器》PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十四章 段塞流捕集器,李玉星,液塞捕集器的作用与分类,液塞捕集器的作用：,(1),有效分离和捕集液体，确保下游设备正常工作；,(2),在最大液塞到达时，可作为带压液体的临时储存器，能连续向下游供气液塞捕集器的分类,(1),容器式：对于泡沫常成为气液分离主要问题的原油伴生气混合流体，往往采用容器式液塞捕集器另外，由于容器式液塞捕集器占地面积小，所以安装于海上平台上的液塞捕集器往往都是容器式的2),管式：在处理气体凝析液流的设备中，管式应用较广虽然气体比较干净而且产生的液量也较少，但清管时往往产生很大的液塞在正常操作和清扫管线过程中，液体流量差别很大，所以这种捕集器应能吸收合理的液体波动量管式液塞捕集器与容器式液塞捕集器相比，虽然占地面积大，但操作简单，而且能处理较大流量本节主要阐述管式捕集器管式液塞捕集器的组成,(1),入口分离段：用于气液分离；,(2),贮存段：是一组平行下倾管段，用于贮存液体，常由标准直径的管段制造管式液塞捕集器的分类,按液塞进入捕集器时气体离开平行管的方式，管式液塞捕集器可分为同向流式、逆向流式和混合式,管式液塞捕集器的优缺点,管式液塞捕集器最大的优点是气液分离效果好、处理量大并易于操作，除了管内液位控制外，不需要别的设备。

缺点,来流液体在平行管中的分配是否均匀很重要，否则由于某一根平行管的负荷过大将发生气流中严重夹带液体的现象来流液体进入平行管时，驱出气体，形成逆向流动如果气液相对流速超过某一临界值时，气液界面将不稳定，形成严重的波浪甚至可能堵塞流道，引起过高的液体夹带率平行管倾角大小对气流中液体夹带率有很大的影响管式液塞捕集器内气液的三维流动性质相当复杂，理论上难以解决占地面积大现状,Flags,天然气,/,凝析液管道终端的液塞捕集器,Flags,是,Far North Liquids and Associated Gas System,的缩写，意为,“,最北边的液体和伴生气,”,，位于北海北边的英国一侧海域内Flags,海底管道起点为,Brent,油田管道系统，在苏格兰的,St.Fergus,登陆，管径为,914mm,（,36,英寸），壁厚,22mm,（,0.867,英寸,),，全长,448km,，是世界上最大的海底管道之一，于,1984,年竣工管道最大输气量为,28.3Mm3/d,（,1000Mft3/d,），伴生凝析液量,1.59104km3/d,（,105bbl/d,），气液比为,1780m3/m3,，最大操作压力,14MPa,。

St.Fergus,处理厂设有额定处理量为,1590 m3,管式液塞捕集器CATS,密相天然气管道终端的液塞捕集器,CATS,（,center Area Transmission System,）是北海中部地区英国一侧的气体输送系统CATS,海底管道起点为北海中部,Everst,和,Lomond,凝析气田，在英国的,Teesside,登陆，长,400km,（,255,英里），管径为,914mm,（,36,英寸），管道设计压力为,179bar,，起点压力为,172bar,，终点压力为,110bar,，输送能力为,45.3Mm3/d,Frigg,管线终端的液塞捕集器,Frigg,气田位于北海北部，处于英国和挪威的海上边界线上Frigg,管线有两条直径为,813mm,的管道，其单管全长,364km,，起点压力,14MPa,，终点压力,5MPa,，设计输量为,1.5Mm3/d,在管道终端,St.Fergus,设有管式液塞捕集器，共有四组，每组,4,条管子，其单管全长为,206m,，管径,813mm,与干管相同澳大利亚西北大陆架气液混输管线终端的液塞捕集器,澳大利亚西北大陆架管线（,Australia,s North West Shell Offshore Pipeline,）位于澳大利亚西北部海域。

起点是,North Rankin,气田，终点是,Karratha,附近的大型处理厂，全长,134.2km,（,83.4mile,），管外径为,1016mm,（,40,英寸）管道设计输量为,46.7Mm3/d,，平均输量为,40.7Mm3/d,，输量为,63207m3/d,，最大压力为,13.2MPa,气体处理厂内设有管式段塞捕集器，其额定容量为,5200m3,，有效容积为,4000 m3,，捕集器压力为,7.27MPa,该捕集器由两组平行管组成，共,14,条，单管长,350m,，管径,1200mm,澳大利亚,Silver Springs,两项流管线终端的液塞捕集器,该管线位于澳大利亚本土东部，起点为,Silver Springs,，终点为,Wallumbilla,液化石油气厂，长,102km,，管径,219mm,1984,年后，管道输气量,0.96Mm3/d,，输液量为,29.2,56.2m3/d,管道入口压力为,9.2MPa,，出口压力为,6.9MPa,管线终端设有一套液塞捕集器该装置主要由一根长,3.7km,与主管同直径的副管和一个直径为,1.5m,，高为,5.5m,的立式容器（收液器）组成。

并联段的主管、副管容积各为,125m3,在操作条件下，实际清管液塞为,93m3,（凝析液）和,4 m3(,水乙二醇混合液,),在无大段塞到来的情况下，副管与主管间的阀门关闭，气体和液体由主管进入收液器，并被分离，并被分离，气体从上部排出，液体有下部排出在用清管器清液时，液塞被清管器推入主管，当清管器信号发生器探测到清管器时，说明液塞已完全进入主管，此时关闭收液器上的气体排出阀，打开主副管间的连通阀，使清管器后面的气体通过副管进入液化气处理厂，液塞则缓慢进入收液器澳大利亚南部,Marlin,、,Barracounta,湿天然气管线终端的液塞捕集器,两条平行铺设的湿天然气管线是将澳大利亚南部,Bass,海峡附近,Marlin,和,Barracounta,的天然气输送到位于,Longford,地区的,Gippsland,气体处理厂,其终端管式液塞捕集器的管径,1067mm,，长为,274m,，总容积,843 m3,北海高陆地区一种小型海底段塞捕集器,Hoorn,平台的液塞捕集器,管式捕集器由两条,16,”,管组成，在捕集器内气,/,液流速减小,4,倍，流型转变为分层流大部分液体沿斜管平缓流入捕集器,4m3,容器中，气体在进入捕集器容器前从管道上方排出。

Cusiana,中心处理厂指状液塞捕集器,JZ20-2,海底天然气,/,凝析液混输管道,锦州,20-2,凝析气田位于渤海湾该气田由一个主生产平台,MNW,，一个公用生活平台,MUQ,和另外三个井口平台（,SW,、,MSW,、,NW,）组成开发初期，只建成,SW,井口平台（有四口井），从,SW,到,MNW,有一条天然气、凝析油和乙二醇水溶液的海底管线，从,MNW,（有四口井）到辽宁省兴城市气体处理厂有一条混输天然气、凝析油和乙二醇水溶液的海底管线MNW,平台上的捕集器,SW-MNW,海底管线管径,203.2mm(8,”,),，长约,10km,其设计生产能力（头五年）为,800km3/d,，之后为,500 km3/d,在,MNW,平台上，管线终端设有一台容器式捕集器，容积,10.1m3,，长,6m,其设计压力为,8.3Mpa,，设计温度,-20-62,，操作压力,7.5Mpa,，操作温度,3-32,，液位控制在,600mm,捕集器有四个液位控制阀，分别是高高液位,1100mm,、高液位,1000 mm,、低液位,400 mm,、低低液位,250 mm,针对海上平台晃动，为解决捕集器稳定性，在捕集器底部设有两个鞍形支座，使捕集器稳定地安装于支座上。

捕集器高,3800 mm,岸上终端液塞捕集器,捕集器共有,8,根平行管组成，容积为,599m3,平湖,-,上海湿天然气管道,平湖油气田位于东海海域，距上海市南汇咀东南方向约,365.2km,，海图水深,87.5,上海气体处理厂位于上海市南汇县新港乡新陆村，距海上湿天然气管道登陆点（南汇县泸潮港）约,21km,捕集器结构小结,捕集器容积确定,一般，以,1/1000,或,1/1000,000,概率的最长液塞相应的体积作为捕集器的设计处理量在管道内平衡集液量较小时，也可以平衡集液量作为捕集器设计的处理量容器式捕集器,容器式一般用于海洋平台上，结构与陆上油气分离器类同，只是有较大的缓冲容积，其缓冲容积对应的高低液面约为,，以满足气液瞬时流量的较大变化，并设有高高液位、高液位、低液位、低低液位，以警示操作人员管式捕集器,管式捕集器用于气液混输管道的陆上终端，管式捕集器由多根平行管子构成，平行的管子愈多，各管负荷分配愈不均匀；管子愈少，则在一定处理量下管子所需直径愈大、管子愈长应根据场地和建造费用等因数综合考虑确定管式捕集器分离段和储液段的坡度很小（,1-30,），管子很长，原油流动性差且有流动温度要求，故不宜用于天然气,/,原油多相流管道。

捕集器结构及尺寸优化,尺寸优化设计,优化目标函数,OPT,：求,D,，,L,，,P,min,S.T.,（,1,）捕集器容积大于最大液塞量,（,2,）最高液位小于捕集器高液位、高高液位,（,3,）最低液位大于捕集器低低液位,（,4,）最高压力低于捕集器操作压力,优化算法,根据分离器规范设计要求和运行条件，初步确定捕集器结构尺寸的初值,建立捕集器内压力、液位变化、气液出口调节阀等动态数学模型通过模拟计算判断初设的结构尺寸是否满足要求,最终得到满足要求的捕集器结构尺寸,由于捕集器是混输管路的终端设备，它的尺寸大小与管路的几何参数、运行条件以及捕集器的控制方案等因素有关，因此与一般的分离器设计又存在较大的差别优化计算必须将管路和捕集器作为一个整体考虑，因此优化方法,采用动态模拟技术,捕集器结构尺寸初值,动态模拟的数学模型,捕集器结构及尺寸优化,尺寸优化设计,容器式,液体体积变化方程,压力变化方程,液位变化方程,控制器方程,气动传输线方程,控制阀方程,数学模型,液体体积变化方程,压力变化方程,当液塞进入时,当气泡进入时,当液塞进入时,当气泡进入时,数学模型,液位变化方程,控制器方程,压力控制器送往压力控制阀的压力随时间的变化,液位控制器送往液位控制阀的压力随时间的变化,数学模型,气动传输线方程,压力控制阀压力随时间的变化,液位控制阀压力随时间的变化,控制阀方程,对于压力控制阀,对于液位控制阀,数学模型,当液塞进入捕集器、气泡进入捕集器时，联立求解以上各式：,（,1,）捕集器内液体体积；（,6,）压力控制阀压力；,（,2,）捕集器压力；（,7,）液位控制阀压力；,（,3,）捕集器液位；（,8,）压力控制阀开度；,（,4,）压力控制器压力；（,9,）液位控制阀开度；,（,5,）液位控制器压力；,分离段设计计算,储存段设计计算,动态模拟,捕集器结构及尺寸优化,尺寸优化设计,管式,计算满足流型转变的管径及相应的操作工况含液率,。