混输泵进口配管的制作方法

摘要

本发明涉及混输泵进口配管的制作方法，属气液混输领域混输泵配管工艺的范畴，其特征在于：由鹤嘴、鹤喉、鹤颈、鹤囊组成的鹤形气液导入管与混输泵进口串接；该鹤形管的各部份分别制作，再串连固接或可拆卸连接成鹤形导入管；鹤形导入管的结构尺寸由混输介质物性、气液比变化范围和管内流速确定。按本发明提供的混输泵进口配管结构制作思路和方法，易根据现场工况制作与混输泵工作特性匹配的泵进口管，缓解断塞流影响、改善泵的运行状况、提高泵的运行可靠性。

权利要求

1.本发明涉及混输泵进口配管的制作方法，其特征在于：由鹤嘴、鹤喉、鹤颈、鹤囊各部份分别制作组成的鹤形气液导入管与混输泵进口串接；其中，鹤嘴成喇叭形变径收缩并水平放置于地层，大嘴端与气液来管固接，小嘴端与呈U形的鹤喉段两内径相同平滑固接，其内径取大嘴端内径的40％～75％，U形鹤喉内径在地层部位的空间高度必须低于鹤嘴内径底部的空间高度形成兜液效果；鹤颈内径取鹤喉内径的1～1.25倍；鹤喉与鹤颈既可固接又可采用拆卸连接，鹤颈与鹤囊采用可拆卸连接，鹤囊外形呈鼓形，其容腔储液是泵腔储液的

1.5～3倍，鹤囊与泵进口采用法兰可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的混输泵进口配管的制作方法，其特征在于：由鹤嘴、鹤喉、鹤颈组成的鹤形气液导入管与混输泵进口串接；无鹤囊的鹤形气液导入管的各部份结构，取值范围、制作和连接方法与权利要求1所述完全相同。

3.根据权利要求1所述的鹤形气液导入管的鹤囊，其特征是鹤囊进液放大端与鼓大径过渡处嵌放有易拆卸清洗的过滤网板，使鹤囊具备储液和过滤杂质的双重功能。

4.根据权利要求1所述的鹤形气液导入管与混输泵进口串接的过渡管位置上可增设给泵补液润滑的喷头。

说明书

混输泵进口配管的制作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及混输泵进口配管的制作方法，属气液混输领域混输泵配管工艺的范畴。

背景技术

[0002] 用于气液一起输送的泵通常称为气液混输泵，主要用于石油石化等行业或领域。例如，油田油气水等多相介质混输大量采用混输泵。

[0003] 几十年来，人们用气液混输泵只注重泵的选型和质量，并误认为气液混输泵进口管内流体通常有井口压力支撑，能促使气液多相介质正常进泵，忽略气液各自密度不同在泵进口管内产生分离，整个气液管线则成为一个细长的气液分离容器。特别是油田等行业使用的气液混输泵，泵进口管线爬坡上坎，可能长达数公里，为避免气液管线沿地面铺设挤占耕地，还需避开障碍物和满足环保要求，北方还需考虑管线的保温和防冻，通常将气液混输管线埋在地下1.2～1.6米深的土层中，并采用相同管径的管道从安装混输泵现场附近由地下垂直向上钻出地面与泵进口可拆卸连接，忽略或未意识到气液分离使埋地管内的气体随时都可畅通无阻地进入泵腔，而液体密度大管内流速通常偏低则不能随时垂直向上正常进入泵腔，产生断塞流。气液混输断塞流的存在是普遍现象，造成泵腔内时而有气，时而有液，且气液比越大时，造成泵多数时间输气，少数时间有液，周而复始造成泵腔润滑不足，泵体温升升高，轴封润滑不良产生泄漏，泵振动噪声增大，易损件消耗增多，影响生产。故气液混输中解决断塞流的存在和影响是混输泵运行中的老大难问题。

发明内容

[0004]

[0005] 本发明针对气液混输泵进口管线客观存在的断塞流问题，将混输泵气液输入管钻出地面与泵进口连接的常规管段置换为本发明所述的：由鹤嘴、鹤喉、鹤颈、鹤囊各部份分别制作组成的气液导入管，从而有效缓解断塞流影响。其置换原理、结构和制作方法如下：

[0006] 已气液分离的气液输入管，与本发明的鹤形气液导入管的鹤嘴大嘴端固接，此固接通常采用焊接或其它连接方式；将鹤嘴制作成喇叭形变径收缩成小嘴，目的是压缩气体空间，并使气液能水平顺畅向小嘴端流动；小嘴端与呈U形的鹤喉段两内径相同平滑固接，目的是完成气液收集且在管内平滑流动；U形鹤喉内径在地层部位的空间高度必须低于鹤嘴内径的空间高度，目的是确保气液经鹤喉段实现兜液效果；气体经鹤嘴鹤喉段变径后会加速向地面泵进口流动，而液体在U形鹤喉管内空间高度最低处聚集，并随时间的增长像内河涨水一样液位在不断上升，直至液体封堵了鹤喉U形管段空间位置最低的断面，则该断面至泵进口段形成密封；依靠混输泵抽真空的能力，将密封段的气液一起抽进泵腔，对泵腔进行润滑；上述过程周而复始改变了液体进入泵腔的频次，有效地调整了泵腔只输气和有液进入泵腔润滑冷却的周期。

[0007] 鹤颈起到了为气液提供恰当通道的作用，其内径取鹤颈内径1～1.25倍的目的，是既保持管内气体或气液适当的流速，又减少气液通过的沿程损失；鹤颈与鹤囊采用可拆卸连接，便于鹤囊内过滤网板的清洗。

[0008] 鹤囊外形呈鼓形既便于制作又便于更多的储液，其容腔储液是泵腔储液的1.5～3倍便于选择混输泵，降低对混输泵密闭性的要求，也便于泵打回流，加强泵的润滑；鹤囊进液放大端与鼓大径过渡处嵌有易拆卸清洗的过滤网板，使鹤囊具备储液和清洗杂质的双重功能；至于过滤网板，气液在网板处将受到阻挡，有利于气液的进一步混合；过滤网的孔径和模数，由所选混输泵的结构和工作性能决定。

[0009] 对气液比很大的工况，泵腔润滑不足、发热加剧，在鹤囊尾部与混输泵进口的过渡管部位增设给泵补液润滑的喷头，十分必要。鹤形气液导入管与混输泵进口之间的各连接部位必须可靠密封不允许漏气。

[0010] 鹤嘴对气液输入管内已分离的气体的压缩；U形鹤喉兜液改变气液进泵的方式和频次，整个鹤形气液导入管的各部份结构的确定、配合和制作方法，是本发明的主要创新点。

附图说明

[0011] 图1为本发明混输泵进口鹤形气液导入管外形结构示意图，

[0012] 图2为鹤嘴鹤喉剖视图，

[0013] 图3为鹤颈剖视图，

[0014] 图4为鹤囊剖视图，

[0015] 图5为鹤囊过滤网板B向视图，

[0016] 图6为喷头剖视图，

[0017] 图7为混输泵进口无鹤囊气液导入管外形结构示意图。

[0018] 在图1、图2、图3、图4、图6中：

[0019] 1、混输泵       2、鹤形气液导入管    3、喷头

[0020] 2-1、鹤嘴       2-2、鹤喉       2-3、鹤颈        2-4、鹤囊[0021] A、气液输入方向

具体实施方式

[0022] 实施例1低气液比油田区块气液混输泵进口配管

[0023] 油田为降低井口回压，提高原油吸收率，需在某油田区块实施气液混输。某油田区块给出的部分与混输泵进口相关的参数为：区块每小时产液30m3/h、每小时产气210Nm3/h、泵进口气液输入管线内径DN150、该管埋地深度1.5米、混输泵选型待定、泵出口压力待定、但需将泵进口侧压力降至≤0.2MPa，需确定并制作气液混输泵的进口配管。

[0024] 用户给出每小时区块产气量210Nm3/h为标态数据，即标态下液气比为1∶7，折算至 0.2MPa下气量为70m3/h，泵的排量则为30+70＝100m3/h；该管如按油田常规惯例，通常采用 DN150管，由地下钻出地面直接与泵进口相接，则进口管从地下至泵进口的爬高高度为地下 
3 2
1.5米+地面0.5米，约为2米；100m /h气液的管内流速V＝(100/3600)/(0.785*0.15 )＝
1.573 米/秒，但垂直段单计算液体的管内流速V1＝(30/3600)/(0.785*0.152)＝0.472米/秒；由于垂直段液体运动管内流速低，泵抽真空的能力很难将其从地下吸入泵腔。而在地下泵的进口侧管内，在0.2MPa压力下，液气比＝30/210/(2+1)＝1∶2.33，即地层下气液管内
30％的体积是液并下沉在管底部，有70％体积的压缩气体在管内液体的上部，形成了地层下管内气液必然产生的气液分离。垂直管仍用DN150时，只有待地下水平段与向上进泵垂直段交汇处，随时间延长被液体封堵密闭后，泵抽真空的能力才能将封堵液吸入泵腔，其它非封堵时间泵吸入的是地层开采的以天然气为主要成分的气体。

[0025] 基于以上分析，本实施例液气比小，按本发明思路宜选无鹤囊，由鹤嘴、鹤喉、鹤颈组成的鹤形气液导入管与混输泵进口串接。具体制作方法如下：

[0026] 1)鹤嘴大端口径仍为DN150，小嘴端口径缩径为DN125；

[0027] 2)鹤喉段也选DN125；

[0028] 3)鹤颈段在本实施例也可选DN125。

[0029] 鹤嘴、鹤喉、鹤颈均按本发明的思路和方法制作。缩径后鹤喉、鹤颈段面DN125对于3
30m /h 纯液的管内流速则由缩径前DN150管内径的0.472米/秒上升为0.68米/秒，泵的吸入能力则可随时或间隔很短时间将地层下汇入鹤喉段的液体吸入泵腔，减少了泵吸气的时间、缩减了断塞流的影响、改善了泵的运行状况、提高了泵的运行可靠性。

[0030] 实施例2中等气液比油田区块气液混输泵进口配管

[0031] 某油田区块另给出的部分与混输泵进口相关的参数为：区块每小时产液10m3/h、每小时产气360Nm3/h、泵进口气液输入管线内径DN125、该管埋地深度1.5米、混输泵选型待定、泵出口压力待定、但需将泵进口侧压力降至≤0.3MPa，需确定并制作气液混输泵的进口配管。

[0032] 用户给出每小时区块产气量360Nm3/h为标态数据，即标态下液气比为1∶36，折算至 0.3MPa下气量为90m3/h，泵的排量仍为10+90＝100m3/h，该管如按油田常规惯例，通常采用DN125管，

[0033] 由地下钻出地面直接与泵进口相接，则进口管从地下至泵进口的爬高高度为地下1.5米+地面0.5米，约为2米，100m3/h气液的管内流速V＝(100/3600)/(0.785*0.1252)＝
2.26 米/秒，但垂直段单计算液体的管内流速V1＝(10/3600)/(0.785*0.1252)＝0.226米/秒；由于垂直段管内流速低，泵抽真空的能力很难将其从地下吸入泵腔。而在地下泵的进口侧管内，在 0.3MPa压力下，液气比＝10/360/(3+1)＝1∶9，即地层下气液管内10％的体积是液并下沉在管底部，有90％体积的压缩气体在管内液体的上部，形成了地层下气液管内必然产生的气液分离。垂直管仍用DN125时，只有待地下水平段与向上进泵垂直段交汇处，随时间延长被液体封堵密闭后，泵抽真空的能力才能将封堵液吸入泵腔，其它非封堵时间泵吸入的是地层开采的以天然气为主要成分的气体。

[0034] 基于以上分析，本实施例液气比居中，按本发明思路宜选由鹤嘴、鹤喉、鹤颈、鹤囊组成的鹤形气液导入管与混输泵进口串接。具体制作方法如下：

[0035] 1)鹤嘴大端口径仍为DN125，小嘴端口径缩径为DN80；

[0036] 2)鹤喉段也选DN80；

[0037] 3)鹤颈段在本实施例也可选DN80；

[0038] 4)鹤囊鼓大径直径宜选DN150。

[0039] 鹤嘴、鹤喉、鹤颈均按本发明的思路和方法制作。缩径后鹤喉、鹤颈段面DN80对于10m3/h 纯液的管内流速则由缩径前DN125管内径的0.226米/秒上升为0.553米/秒，泵的吸入能力则可能随时或间隔很短时间将地层下汇入鹤喉段的液体吸入泵腔，减少了泵吸气的时间、缩减了断塞流的影响、改善了泵的运行状况、提高了泵的运行可靠性。

[0040] 实施例3高气液比油田区块气液混输泵进口配管

[0041] 某油田高气液比区块给出的部分与混输泵进口相关的参数为：区块每小时产液5m3/h、每小时产气475Nm3/h、泵进口气液输入管线内径DN100、该管埋地深度1.5米、混输泵选型待定、泵出口压力待定、但需将泵进口侧压力降至≤0.4MPa，需确定并制作气液混输泵的进口配管。

[0042] 用户给出每小时区块产气量475Nm3/h为标态数据，即标态下液气比为1∶95，折算至0. 4MPa下气量为95m3/h，泵的排量仍为10+90＝100m3/h。100m3/h气液的管内流速V＝(100/3600)/(0. 785*0.12)＝3.54米/秒，但垂直段设计液体的管内流速V1＝(5/3600)/(0.785*0.12)＝0.177米/秒，由于垂直段管内流速极低，泵抽真空的能力不可能将其从地下吸入泵腔。而在地下泵的进口侧管内，在0.4MPa压力下，液气比＝5/475/(4+1)＝1∶19，即地层下来气液管内5％的体积是液并下沉在管底部，有95％体积的压缩气体在管内液体的上部，形成了地层下气液管内必然产生的严重的气液分离。

[0043] 基于以上分析，本实施例液气比居高，按本发明思路宜选鹤嘴、鹤喉、鹤颈、鹤囊组3
成的鹤形气液导入管与混输泵进口串接，并可力争由喷嘴每小时均匀补充5m即5％左右的液体，对泵腔给予润滑改善泵的运行状态。具体制作方法如下：

[0044] 1)鹤嘴大端口径仍为DN100，小嘴端口径缩径为DN65；

[0045] 2)鹤喉段也选DN65；

[0046] 3)鹤颈段在本实施例有喷嘴补液时可选DN80；

[0047] 4)鹤囊鼓大径直径宜全取DN150。

[0048] 鹤嘴、鹤喉、鹤颈均按本发明的思路和方法制作。缩径后鹤喉、鹤颈段面DN65对于5m3/h 纯液的管内流速则由缩径前DN100管内径的0.177米/秒上升为0.419米/秒，泵的吸入能力间隔较短时间可将地层下汇入鹤喉段的液体吸入泵腔。混输泵基本能正常运行。

[0049] 以上各实施例只提及了鹤形气液导入管的鹤嘴、鹤喉、鹤颈、鹤囊各部份关键尺寸内径的确定，未涉及各部份管长和其它尺寸的确定。用户现场的工艺条件和要求确定后，容易确定鹤形管各部份部件的其它结构尺寸。鹤形气液导入管各部件的固接、连接和密封均是已知公有技术，本发明不再赘述。

[0050] 发明人对发明内容，在不丧失新颖性的前提下已做过试验验证，均取得了较好的效果。本发明既有效地解决了气液混输领域断塞流影响产生的老大难问题，又为气液混输领域提出了简单、经济、实用、效果明显的技术方案。