一种输气管道防积液涡旋装置的制作方法

1.本发明涉及天然气输气技术领域，具体涉及一种输气管道防积液涡旋装置。


背景技术：

2.在天然气输运方面，油田内部输气管道，由于所输天然气直接来自于井下，天然气中必然会混入一部分来自于地层的碳氢液体、盐水等液体介质。在正常状态下的流体为气体夹杂小液滴的雾状流体，而气体将水以小液滴的形式携带向前运动。若气体中的含液量达到一定值时，或遇到管线爬坡及翻越，需要增加势能时，管线中的工作压力与流速就达不到携液所需的临界值，则天然气中的水或凝析液就将滞留在管中或积聚在地势较低的低洼管段。一方面对后续通过的天然气产生较大的流动阻力，直接影响气井产量。另一方面积水管道在冬天寒冷季节会结冰，形成管道冰堵现象，严重者会影响到气井停产。油田天然气外输管道及国际天然气贸易用大口径、长距离天然气管道在运营过程中，管道中会混入其它液体杂质、会产生凝析液等，杂质和凝析液在管道内沉积、聚集，或者在地势起伏变化的低洼地带形成积液，则必然会对天然气输送带来经济及严重的安全等问题。因此，解决天然气管道积液问题，对于天然气管道运营经济效益和管道安全具有重大的战略意义。目前油田解决这一问题的主要方法是投球扫线、冬天在管道中加甲醇液防冻、煤层气还用加管道泵排液等方法。这些方法不但效率低、而且需要附加地面设备、提高了开采成本，影响了生产，有些方法还会造成化学污染。


技术实现要素：

3.本发明提供一种输气管道防积液涡旋装置，用以解决现有技术中，利用投球扫线排除天然气、煤层气管线积液，或者在管道低洼处开设排液阀门，停产排液，这些方法不但成本高、效率低，而且需要附加地面设备、提高了开采成本，影响了生产，甚至还会造成环境污染及带来安全隐患的问题。
4.本发明提供一种输气管道防积液涡旋装置，包括：
5.筒体，其一端设有出气口，另一端封闭，所述筒体的侧壁设有进气管，所述进气管中心线与筒体封闭端的中心线的夹角为θ，所述θ为锐角。
6.整流柱，一端与所述筒体的封闭端连接，所述整流柱位于所述筒体内且与所述筒体同轴设置，所述整流柱的周向设有螺旋翼，所述螺旋翼的宽度随着所述整流柱高度的逐渐增加而逐渐减小。
7.当气液流经进气管流入筒体内后，通过整流柱的螺旋翼导向并沿着螺旋翼宽度减小的方向形成高速旋流，形成气体携液由出气口导出。
8.优选地，还包括：
9.导向块，用于将流入进气管内的气液流导向至螺旋翼的翼面上，所述导向块固定在所述进气管靠近所述筒体一端的内壁上，所述导向块远离所述进气管的内壁的一侧为倾斜面，所述倾斜面的两端分别与进气管的内壁、整流柱的侧壁相切。
10.优选地，所述θ的范围为20
°
—60
°
。
11.优选地，所述θ为30
°
。
12.优选地，所述螺旋翼的锥角的范围为15
°
—35
°
。
13.优选地，所述螺旋翼的锥角为25
°
。
14.优选地，所述筒体包括：
15.第一管段，所述整流柱位于第一管段内，其一端封闭。
16.第二管段，设置在背离所述第一管段的封闭端的一侧且与所述第一管段同轴设置，所述第二管段的内径小于第一管段的内径，出气口位于所述第二管段背离第一管段的一端。
17.连接管段，设置在第一管段与第二管段之间，用于连通第一管段和第二管段，所述螺旋翼的末端伸入连接管段内。
18.优选地，所述第一管段、第二管段和连接管段为一体式结构。
19.优选地，所述第二管段的自由端套装固定有第一法兰，所述进气管的自由端套装固定有第二法兰。
20.优选地，所述第一管段的封闭端包括：
21.法兰底座，所述整流柱垂直固定在法兰底座上。
22.第三法兰，与所述第一管段套装固定连接，所述第三法兰与所述法兰底座通过连接件连接。
23.与现有技术相比，本发明公开一种输气管道防积液涡旋装置，其有益效果是：
24.本发明的管道防积液涡旋装置安装在管道翻越制高点前的低洼地段处，当管道中的气液两相流通过该装置时，会沿装置进气管流入筒体内壁，形成高速旋流，旋流体受到离心力的作用，由于气体与液体的密度不同，液体受到的离心力较大，沿着筒体内壁形成螺旋流，而气体受到的离心力较小，沿着整流柱螺旋上升，该运动传递到爬坡管道，气液分离运动，气液间的摩擦力减小，能量损失减小，液体形成的螺旋流具有较大的螺旋巻吸升力，可沿管道内壁螺旋上升较大的高度形成类似龙卷风的形状，纯气流几乎无阻力的沿液体螺旋向上运动，其运动形式类似枪膛内子弹在来复线内的运动，可有效地形成气体携液，及时带走管道内液体，实现气液流同步翻越制高点，克服了现有投球扫线技术带来的成本高、效率低、需附加复杂的投球收球设备及管线低洼处设置放水阀带来的停产、安全及环境污染等问题。达到降低管道运行成本、提高管道运行安全性的目的。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明的结构示意图。
27.图2为本发明侧视图。
28.图3为本发明a-a剖视图。
29.图中各个标号含义：1—筒体，2—整流柱，3—导向块，4—法兰底座。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例1
32.本发明实施例提供一种输气管道防积液涡旋装置如图1所示，包括：筒体1、进气管、整流柱2。筒体1的一端设有出气口，另一端封闭，筒体1的侧壁设有进气管，进气管中心线与筒体1封闭端的中心线的夹角为θ，θ为锐角。整流柱2的一端与筒体1的封闭端连接，整流柱2位于筒体1内且与筒体1同轴设置，整流柱2的周向设有螺旋翼，螺旋翼的宽度随着整流柱2高度的逐渐增加而逐渐减小。当气液流经进气管流入筒体1内后，通过整流柱2的螺旋翼导向并沿着螺旋翼宽度减小的方向形成高速旋流，形成气体携液由出气口导出。如图2-3所示，进气管沿筒体1的切线方向倾斜设置在筒体1的侧壁上且与筒体1接通，本装置在使用时安装在管道翻越制高点前的低洼地段处，管道运行过程中天然气中的水或凝析液由于重力作用会积存在低洼处，本装置安装于此处，其进气管与管道来气端联接、出气口与爬坡管段联接，进气管倾斜设置是为了保证进气气流运动与整流柱2上螺旋运动相耦合，整流柱2既可以起到导流的作用，还能起到整流的作用，使得从进气管进入的气流和管道中的凝析液随着整流柱2的螺旋翼做螺旋运动。当管道中的气液两相流通过本装置时，会沿装置的进气管流入筒体1内壁，形成高速旋流，旋流体受到离心力的作用，由于气体与液体的密度不同，液体受到的离心力较大，沿着筒体1内壁形成螺旋流，而气体受到的离心力较小，沿着整流柱2螺旋上升，该运动传递到爬坡管道，气液分离运动，气液间的摩擦力减小，能量损失减小，液体形成的螺旋流具有较大的螺旋巻吸升力，可沿筒体1内壁螺旋上升较大的高度形成类似龙卷风的形状，纯气流几乎无阻力的沿液体螺旋向上运动，其运动形式类似枪膛内子弹在来复线内的运动，可有效地形成气体携液，及时带走管道内液体，实现气液流同步翻越制高点，克服了现有投球扫线技术带来的成本高、效率低、需附加复杂的投球收球设备及管线低洼处设置放水阀带来的停产、安全及环境污染等问题。达到降低管道运行成本、提高管道运行安全性的目的。
33.进一步的，如图3所示，还包括：导向块3用于将流入进气管内的气液流导向至螺旋翼的翼面上，导向块3固定在进气管靠近筒体1一端的内壁上，导向块3远离进气管的内壁的一侧为倾斜面，倾斜面的两端分别与进气管的内壁、整流柱2的侧壁相切。设置导向块3的作用是保障进气气流完整地沿筒体1切线方向进入由整流柱2整流，以产生离心力，使气液分离。
34.进一步的，进气管θ的范围为20
°
—60
°
，其作用是进气气流运动与整流柱上螺旋运动相耦合。螺旋翼的锥角25
°
左右，螺旋翼的螺旋升角的范围20—60
°
，螺旋翼的螺距的范围150mm—300mm。根据不同气液比、不同爬坡度、不同管道结构、不同流动参数、不同气温条件等，确定一个适合实际工况的最优螺旋运动升角、θ值，然后分离的气体离开筒体1时成束进入爬坡管道。
35.进一步的，在本实施例中θ为30
°
。
36.进一步的，螺旋翼的锥角的范围为15
°
—35
°
。根据不同工况确定的螺旋翼的锥角
的角度不同。
37.进一步的，在本实施例中螺旋翼的锥角为25
°
。
38.实施例2
39.作为在实施例1基础上的进一步的改进方案，筒体1包括：第一空心、第二管段、连接管段。整流柱2位于第一管段内，其一端封闭。第二管段设置在背离第一管段的封闭端的一侧且与第一管段同轴设置，第二管段的内径小于第一管段的内径，出气口位于第二管段背离第一管段的一端。连接管段，设置在第一管段与第二管段之间，用于连通第一管段和第二管段，所述螺旋翼的末端伸入连接管段内。其中，连接管段的作用是将筒体1内分离运动的气液两相流聚集导向输气管道，连接管段是一个连续变径结构，根据气液流的流向，连接管段的内径由第一管段的内径逐渐、连续地变向第二管段的内径，连接管段的形状类似于一个的漏斗加快气液流的流速。
40.进一步的，第二管段的内径与第一管段的内径比为1：2-1：4范围内。
41.进一步的，所述第一管段、第二管段和连接管段为一体式结构。
42.进一步的，第二管段的自由端套装固定有第一法兰，也就是第二管段背离第一管段的一端，进气管的自由端套装固定有第二法兰，也就是进气管背离筒体1的一端。
43.其中，本实施例的其他结构与实施例1一致，只是对实施例1做出的优化。
44.实施例3
45.作为在实施例1基础上的进一步的改进方案，进一步的，所述第一管段的封闭端包括：法兰底座4、第三法兰。整流柱2垂直固定在法兰底座4上。第三法兰与第一管段套装固定连接，第三法兰与法兰底座4通过连接件连接。第一管段的封闭端可以拆卸，便于修检等。
46.其中，本实施例的其他结构与实施例1一致，只是对实施例1做出的优化。
47.本发明的优点在于，本发明的管道防积液涡旋装置安装在管道翻越制高点前的低洼地段处，当管道中的气液两相流通过该装置时，会沿装置进气管流入筒体内壁，形成高速旋流，旋流体受到离心力的作用，由于气体与液体的密度不同，液体受到的离心力较大，沿着筒体内壁形成螺旋流，而气体受到的离心力较小，沿着整流柱螺旋上升，形成气液分离，液体紧贴在筒体内壁受流体卷吸力的作用，以螺旋运动形式上升的更快，当液流翻越制高点，就会进入水平段，不会沉积在低洼处形成积液，且管道中心气体也不会受到液体下沉产生的阻力作用，会畅通无阻地通过翻越管段，达到降低管道运行成本、提高管道运行安全性的目的。
48.以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种输气管道防积液涡旋装置，其特征在于，包括：筒体(1)，其一端设有出气口，另一端封闭，所述筒体(1)的侧壁设有进气管，所述进气管中心线与筒体(1)封闭端的中心线的夹角为θ，所述θ为锐角；整流柱(2)，一端与所述筒体(1)的封闭端连接，所述整流柱(2)位于所述筒体(1)内且与所述筒体(1)同轴设置，所述整流柱(2)的周向设有螺旋翼，所述螺旋翼的宽度随着所述整流柱(2)高度的逐渐增加而逐渐减小；当气液流经进气管流入筒体(1)内后，通过整流柱(2)的螺旋翼导向并沿着螺旋翼宽度减小的方向形成高速旋流，形成气体携液由出气口导出。2.根据权利要求1所述的一种输气管道防积液涡旋装置，其特征在于，还包括：导向块(3)，用于将流入进气管内的气液流导向至螺旋翼的翼面上，所述导向块(3)固定在所述进气管靠近所述筒体(1)一端的内壁上，所述导向块(3)远离所述进气管的内壁的一侧为倾斜面，所述倾斜面的两端分别与进气管的内壁、整流柱(2)的侧壁相切。3.根据权利要求1所述的一种输气管道防积液涡旋装置，其特征在于，所述θ的范围为20
°
—60
°
。4.根据权利要求3所述的一种输气管道防积液涡旋装置，其特征在于，所述θ为30
°
。5.根据权利要求1所述的一种输气管道防积液涡旋装置，其特征在于，所述螺旋翼的锥角的范围为15
°
—35
°
。6.根据权利要求5所述的一种输气管道防积液涡旋装置，其特征在于，所述螺旋翼的锥角为25
°
。7.根据权利要求1所述的一种输气管道防积液涡旋装置，其特征在于，所述筒体(1)包括：第一管段，所述整流柱(2)位于第一管段内，其一端封闭；第二管段，设置在背离所述第一管段的封闭端的一侧且与所述第一管段同轴设置，所述第二管段的内径小于所述第一管段的内径，所述出气口位于所述第二管段背离第一管段的一端；连接管段，设置在第一管段与第二管段之间，用于连通第一管段和第二管段，所述螺旋翼的末端伸入连接管段内。8.根据权利要求7所述的一种输气管道防积液涡旋装置，其特征在于，所述第一管段、第二管段和连接管段为一体式结构。9.根据权利要求7所述的一种输气管道防积液涡旋装置，其特征在于，所述第二管段的自由端套装固定有第一法兰，所述进气管的自由端套装固定有第二法兰。10.根据权利要求7所述的一种输气管道防积液涡旋装置，其特征在于，所述第一管段的封闭端包括：法兰底座(4)，所述整流柱(2)垂直固定在法兰底座(4)上；第三法兰，与所述第一管段套装固定连接，所述第三法兰与所述法兰底座(4)通过连接件连接。

技术总结
本发明公开了一种输气管道防积液涡旋装置，涉及天然气输气技术领域。包括：筒体的一端设有出气口，另一端封闭，筒体的侧壁设有进气管，进气管中心线与筒体封闭端的中心线的夹角为θ，θ为锐角；整流柱的一端与筒体的封闭端连接，整流柱位于筒体内且与筒体同轴设置，整流柱的周向设有螺旋翼，螺旋翼的宽度随着整流柱高度的增加而减小。本发明的优点在于可在爬坡输气管道内形成最有效的气体携液涡旋流场，能及时携走管道内积液，实现气液流同步翻越制高点，克服了投球扫线技术带来的成本高、效率低、需附加复杂的投球收球设备及管线低洼处设置放水阀带来的停产、安全及环境污染等问题。安全及环境污染等问题。安全及环境污染等问题。


技术研发人员：付寅 冯建秋 宋胜祥 马海森 刘建国 郭飞跃 韩成才
受保护的技术使用者：西安石油大佳润实业有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/9/12