Способ управления жидкостью в трубопроводах многофазной текучей среды

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТЬЮ В ТРУБОПРОВОДАХ МНОГОФАЗНОЙ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Способ управления жидкостью или жидкими конденсатами в трубопроводах многофазной текучей среды, включающий в себя многофазный трубопровод (1) для транспортировки текучей среды,состоящей в основном из газа и некоторого количества жидкости, такой как вода и/или газовый конденсат. Газ выводится через блок (4) сепарации газа, соединенный с многофазным трубопроводом (1), во вторую трубу (5) транспортировки газа, тогда как жидкость подается в специальную трубопроводную секцию, действующую как трубопровод (7) буферного объема,предпочтительно созданную как часть, продолжающая многофазный трубопровод (1). Блок(4) сепарации включает в себя одну или предпочтительно несколько вертикальных труб (6),соединенных на расстоянии друг от друга с многофазным трубопроводом (1), при этом газ транспортируется отдельно на установку переработки, расположенную ниже по потоку на платформе или на берегу (3) или т.п., и при этом жидкость проходит в петлю трубы (7), которая предпочтительно может быть удлинением многофазного трубопровода, или жидкость и газ могут быть рекомбинированы и направлены в общем транспортном трубопроводе к необходимому месту назначения. Изобретение относится к способу управления потоком жидкости в переходном режиме или жидкими конденсатами в трубопроводах многофазной текучей среды. При транспортировке на дальние расстояния текучей среды, содержащей как газ, так и жидкость,такой как транспортировка непереработанной или частично переработанной скважинной текучей среды с морской добывающей системы на береговую установку переработки, или при транспортировке переработанной или частично переработанной скважинной текучей среды с морской добывающей системы на установку переработки на морской платформе поток жидкости в переходном режиме или жидких конденсатов, частично содержащий углеводороды (газовый конденсат и нефть) и/или воду, имеют тенденцию к образованию в трубопроводе вследствие влияния рельефа морского дна и/или работы трубопровода. Жидкость в потоке текучей среды трубопровода должна в зависимости от скорости текучей среды стремиться накапливаться в трубопроводе. При высоких скоростях жидкость должна непрерывно транспортироваться вместе с газом. С другой стороны, при низких скоростях жидкость должна накапливаться в направленных вверх частях трубопровода, как было указано выше. Когда скорости увеличиваются, накопленная жидкость должна выбрасываться из трубопровода в установку ниже по потоку либо как жидкие конденсаты (осадки), либо как приливы (выбросы) жидкости. Такие жидкие конденсаты или приливы жидкости могут превышать пропускную способность по транспортировке жидкости в оборудовании ниже по потоку и обусловливать эксплуатационные проблемы и могут при высоких скоростях обусловливать серьезные повреждения перерабатывающего оборудования, соединенного с концом трубопровода ниже по потоку. Известны различные типы ловушек конденсата, разработанных для работы с конденсатами в трубопроводах с многофазным потоком. В основном используется один тип, так называемая гребенка, ловушка конденсата, состоящая из нескольких параллельных труб, соединенных в единый блок, которая способна принимать и буферизовать (демпфировать) поступающий конденсат. Такая известная ловушка конденсата является, вместе с тем, очень тяжелой, большой и крупногабаритной и, следовательно, представляет собой очень дорогостоящее решение при использовании на берегу или на морских платформах,поскольку платформы должны быть специально сконструированы для таких тяжелых и нестандартных элементов оборудования. Публикация WO 03/067146 А 1 относится к подводному многофазному трубопроводу с встроенной ловушкой конденсата, где подводный трубопровод содержит по меньшей мере одну секцию с тенденцией образования конденсатов в многофазном потоке на наклонном участке, направленном вверх, и где в нижней точке в упомянутой секции создано по меньшей мере одно ответвление, направленное вниз, соединенное со вторым трубопроводом, обеспечивающим сепарацию жидкости из такой нижней точки в подводном трубопроводе, с подачей во второй трубопровод. Одним значительным недостатком данного известного решения является то, что оно не дает возможности достаточно быстрого сепарирования текучей среды конденсатов, содержащих большое количество жидкости, в результате чего конденсаты обходят точку сепарирования и продвигаются ниже по потоку от нее. Настоящим изобретением создан способ управления приливами жидкости или жидкими конденсатами в трубопроводах с многофазной текучей средой или системах трубопроводов, которому не присущи вышеупомянутые недостатки, т.е. способ, обеспечивающий оптимальное управление приливами жидкости или жидкими конденсатами в многофазном трубопроводе, являющийся простым и требующий минимального пространства на берегу или на морской платформе, который дешев и безопасен в эксплуатации. Предпочтительным признаком изобретения является использование стандартного трубопроводного оборудования в качестве буферного объема для жидкости, обеспечивающего буферные объемы с использованием простого оборудования. Способ отличается признаками, указанными в независимом п.1 прилагаемой формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения заданы дополнительно в зависимых пп.28 прилагаемой формулы изобретения. Согласно настоящему изобретению жидкий конденсат выводится в буферный объем. После приема жидкого конденсата буферный объем должен быть дренирован для освобождения буферного объема, по меньшей мере, до такой степени, чтобы имелась достаточная вместимость для приема следующего жидкого конденсата. Выведение из буферного объема может быть выполнено различными способами. Жидкость может быть выведена из нижней точки с помощью давления в трубопроводе. При нормальных условиях, которые означают отсутствие конденсата, можно пропускать отдув газа через буферный объем, чтобы держать его пустым. Альтернативно, ловушку для конденсата можно освобождать посредством "динамического поршневания трубопровода", т.е., например, путем пропускания газового потока через ловушку конденсата, с выталкиванием при этом жидкости наружу. При нормальных условиях может быть применен отдув газа,чтобы держать буферный объем пустым. Другой альтернативой является традиционное поршневание трубопровода. Изобретение описано дополнительно ниже в виде примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи. На фиг. 1 показана принципиальная схема изобретения. На фиг. 2 показан измененный вариант осуществления фиг. 1. На фиг. 3 показана принципиальная схема второго варианта осуществления изобретения. На фиг. 4 показана принципиальная схема третьего варианта осуществления изобретения. На фиг. 5 показана принципиальная схема четвертого варианта осуществления изобретения. На фиг. 6 показана принципиальная схема пятого варианта осуществления изобретения. На фиг. 7 показана принципиальная схема шестого варианта осуществления изобретения. На фиг. 1 и 2 показана принципиальная схема устройства системы, на которой основан способ изобретения. При интерпретации фигур исключительно важно понимать, что они показывают только принцип изобретения и не показывают детали установки, такие как платформа или местоположение переработки на берегу и связанные с ними способ или устройство системы, запорную арматуру или средства управления. Текучая среда в форме газа, содержащего жидкость, такую как конденсат и вода, транспортируется в многофазном трубопроводе 1 от местоположения (оборудования) 2 выше по потоку, например, из подводной добывающей системы или платформы минимальной переработки, на местоположение (оборудование) 3 ниже по потоку, например, на установку переработки, расположенную на другой платформе или на берегу. Трубопровод 1 может иметь протяженность в несколько (сот) километров и может быть проложен по морскому дну. Ключевым признаком изобретения является создание блока 4 сепарации газа,который соединяется с многофазным трубопроводом 1 для сепарации (отбора) газа из многофазного трубопровода 1 во вторую трубу 5 для транспортировки газа, которая может иметь диаметр, одинаковый с многофазным трубопроводом 1 или отличающийся от него, и специальной трубопроводной секции, действующей как ловушка конденсата (трубопроводная секция 7 буферного объема), которая в данном варианте осуществления создана как продолженная часть многофазного трубопровода 1. Блок сепарации газа включает в себя одну или предпочтительно несколько вертикальных или наклонных труб 6, соединенных на расстоянии друг от друга с многофазным трубопроводом на отрезке его длины. Газ, таким образом, транспортируется отдельно к месту 3 назначения газа, тогда как жидкость проходит в трубопроводную секцию 7 буферного объема, который предпочтительно может быть продолжением многофазного трубопровода 1 или третьим трубопроводом, соединенным с многофазным трубопроводом 1 и,возможно, может иметь иной диаметр. Трубопроводную секцию 7 буферного объема, который может иметь несколько километров в длину, в зависимости от ожидаемого размера конденсата или ожидаемого количества жидкости, представляет собой буферный ресивер, выполненный с возможностью задерживания (удержания) некоторого количества жидкости, превышающего количество, присутствующее в таком ожидаемом конденсате, или жидкости, прибывающей вместе с газом. Газ в газовой трубе 5 может быть отведен к месту 8 назначения высокого давления, тогда как жидкость может быть отведена к месту 9 назначения низкого давления в регулируемом режиме через регулирующее устройство 10 по отдельному трубопроводу 11 жидкости к месту назначения жидкости, или жидкость и газ могут рекомбинировать и отводить по общему транспортному трубопроводу к необходимому месту назначения. Места назначения газа и жидкости могут находиться на одном или разном местоположениях. Дополнительно, оборудование мест назначения газа и жидкости может работать при одинаковом или при разных давлениях. Регулирующее устройство 10 может быть устройством уменьшения давления (задвижка или штуцер) или устройством увеличения давления, таким как насос. Функцией регулирующего устройства является достижение опорожнения трубопроводной секции 7 буферного объема после приема им конденсата для восстановления демпфирующей способности/способности улавливания конденсата. Согласно настоящему изобретению, как описано выше для фиг. 1, таким образом, создан способ и устройство системы, с помощью которых многофазную текучую среду в форме газа и жидкости перемещают в безопасном и регулируемом режиме, где газ отделяют от жидкости и транспортируют на местоположение переработки или т.п., тогда как жидкость, которая может прибывать в виде конденсатов и/или в непрерывном или в прерывистом режиме, поступает из трубопроводной секции 7 буферного объема с регулируемым расходом в выбранное устройство переработки или ресивер/устройство хранения ниже по потоку. Показанные серым рамки Р на конце каждого трубопровода на фиг. 1 и последующих фигурах относятся к узлу запуска очистных устройств или узлу приема очистных устройств трубопроводов, указывая, что трубопроводы,задействованные в способе и устройстве системы, согласно настоящему изобретению, могут полностью очищаться устройством очистки (поршневания) трубопровода, что дает важное преимущество настоящему изобретению. На фиг. 2 показан измененный вариант осуществления фиг. 1. На фиг. 2 показан вид сверху устройства. Здесь специальная трубопроводная секция, действующая как ловушка конденсата (трубопроводную секцию 7 буферного объема), создана как продолженная часть другого трубопровода. В данном альтернативном варианте скважинная текучая среда направляется в другой трубопровод через тройник и обратно в продолжение основного трубопровода через блок 4 сепарации газа. Блок сепарации газа содержит U-образные трубопроводы с первой, в основном вертикальной, секцией, соединенной с другим трубопроводом, в основном горизонтальной частью, и вертикальной частью, соединенной с основным тру-2 018454 бопроводом. Задвижка в основном трубопроводе, расположенная выше по потоку от тройника, закрыта во время работы в обычном режиме, но может быть открыта в связи с очисткой основного трубопровода. На фиг. 3 показан другой, второй, вариант осуществления изобретения, где текучая среда, как на примере фиг. 1, в форме газа, содержащего жидкость, такую как газовый конденсат и вода, транспортируется в многофазном трубопроводе 1 от местоположения (оборудования) 2 выше по потоку, например,из подводной добывающей системы или с платформы минимальной переработки, на местоположение(оборудование) 12 ниже по потоку, в данном случае, являющейся установкой переработки, расположенной на другой платформе или на берегу. В этом примере устройство 4 сепарации газа и трубопроводной секции 7 буферного объема созданы на морском дне, при этом газ и жидкость пропускают на платформу или береговое местоположение 12 по восходящему трубопроводу (райзеру) 13 для газа и восходящему трубопроводу (райзеру) 14 для жидкости соответственно. С данным решением устройство 4 сепарации газа и трубопроводная секция 7 жидкости или буферного объема создаются на морском дне перед платформой (выше по потоку от нее) или береговым местоположением 12, тем самым исключая использование крупногабаритного оборудования на платформе или на берегу. В этом варианте осуществления содержимое трубопроводной секции 7 буферного объема может быть выведено чисткой, динамической чисткой или путем использования насоса и может содержаться "пустым", используя отдув. На фиг. 4 показан третий вариант осуществления изобретения, основанный на решении, аналогичном показанному на фиг. 2, но где жидкость могут выводить из трубопроводной секции 7 буферного объема в отдельный трубопровод 16 для отдельной транспортировки к месту назначения жидкости, или для рекомбинации с газом через блок рекомбинации (не показано) перед дальнейшей транспортировкой к месту назначения жидкости/газа. В предпочтительной версии третьего варианта осуществления линия 16 соединена с трубопроводной секцией 7 в нижней точке трубопроводной секции 7 буферного объема. На фиг. 5 показан четвертый вариант осуществления изобретения, где текучая среда, как и в примерах, проиллюстрированных на фиг. 2 и 3, транспортируется от местоположения 2 выше по потоку, через транспортный трубопровод 1 на платформу или береговое местоположение 12 по восходящему трубопроводу 15. Газ в этом примере сепарируется от жидкости в блоке 4 сепарации газа, предусмотренном на платформе или береговом местоположении 12, тогда как жидкость - в случае, если конденсат выводится в петлю трубопроводной секции 7 буферного объема, предпочтительно созданную на дне моря. При необходимости, жидкость может обходить петлю трубопроводной секции 7 буферного объема в периоды с низкой нагрузкой по жидкости. С данным решением обеспечено расположение, при котором сепарация газа/жидкости располагается "на суше", в то время как тяжелое и крупногабаритное оборудование, петля трубопроводной секции 7 буферного объема располагается под водой. На фиг. 6 показан пятый вариант осуществления изобретения, соответствующий решению согласно фиг. 5 петлей трубопровода 7 буферного объема, созданного на дне моря, но где жидкость выводится из петли трубопроводной секции 7 буферного объема в отдельный трубопровод 20 вывода жидкости, предпочтительно соединенный с петлей трубопроводной секции 7 в нижней точке. С этим решением предусматривается компоновка, с которой обеспечивается упрощенный дренаж петли трубопроводной секции 7 буферного объема. Как сказано выше для фиг. 1, газ в газовой трубе 5 можно отводить к месту назначения 8 с оборудованием высокого давления, тогда как жидкость может быть отведена к месту назначения 9 с оборудованием низкого давления с регулированием посредством регулирующего устройства 10 по отдельному трубопроводу 11 жидкости к месту назначения жидкости, или жидкость и газ можно рекомбинировать и отводить по общему транспортному трубопроводу к необходимому месту назначения. Фактически во всех вариантах осуществления, как показано на фиг. 1-6, жидкость и газ после регулирования способом настоящего изобретения можно рекомбинировать и отводить по общему транспортному трубопроводу,как показано на фиг. 7. Следовательно, на фиг. 7 а) показано решение, где жидкость с регулированием повторно подается в трубу 5 для транспортировки газа через устройство 21 регулирования жидкости и транспортируется дальше по единому транспортному трубопроводу 22 к необходимому месту 23 назначения. На фиг. 7 б) показано решение, где газ повторно подается в транспортный трубопровод 24 жидкости и транспортируется дальше по общему транспортному трубопроводу 22 к необходимому месту 23 назначения. Целью, достигаемой петлей трубопроводной секции 7 буферного объема в этом варианте осуществления, является стабилизация потока жидкости до рекомбинации газа и жидкости. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ управления нестабильным потоком жидкости или жидких конденсатов для транспортирования в трубопроводе (1) многофазной текучей среды, состоящей в основном из газа и некоторого количества жидкости, такой как вода и/или газовый конденсат, отличающийся тем, что указанный газ выводят через блок (4) сепарации газа, включающий в себя одну или предпочтительно несколько вертикальных труб (6), соединенных на расстоянии друг от друга, вдоль верхней части многофазного трубопровода (1) непосредственно со вторым трубопроводом для передачи указанного газа в выбранное ниже по потоку положение обработки, пропускают указанную жидкость в трубопроводную секцию (7), которая представляет собой продолжающуюся часть многофазного трубопровода (1) и функционирует как буферный объем для задерживания некоторого количества жидкости, превышающего количество жидкости, присутствующее в указанном ожидаемом конденсате, или жидкости, прибывающей вместе с газом в упомянутый трубопровод (1), направляют указанную жидкость из указанной секции (7) с регулируемым расходом в выбранное ниже по потоку положение переработки и после приема конденсата указанную секцию (7) освобождают для восстановления буферного объема. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рекомбинируют указанную жидкость и газ после того, как жидкость выведена из трубопроводной секции (7) буферного объема и отведена по общему транспортному трубопроводу к требуемому месту назначения. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что устанавливают указанный блок (4) сепарации газа и трубопроводную секцию (7) на морском дне, при этом передают газ и жидкость на платформу или береговое местоположение (12) по восходящему трубопроводу для газа или трубопроводу (13) и восходящему трубопроводу для жидкости или трубопроводу (14) соответственно. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выводят указанную жидкость из секции (7) в отдельный трубопровод (16) и транспортируют ее отдельно к месту назначения жидкости. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что сепарируют газ из указанной жидкости блоком (4) сепарации газа, выполненным на платформе или береговом местоположении (12), когда жидкость выводится из петли трубопроводной секции (7), предпочтительно выполненной на дне моря, или жидкость обходит петлю трубопроводной секции (7) в периоды с низкой нагрузкой по жидкости. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что выводят жидкость из петли трубопроводной секции (7),установленной на дне моря, в отдельный трубопровод (20) вывода жидкости, предпочтительно соединенный с петлей трубопроводной секции (7) в нижней точке. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что повторно подают указанную жидкость в управляемом режиме в трубу (5) транспортировки газа через устройство (21) управления жидкостью и дополнительно транспортируют в общем транспортном трубопроводе (22) к необходимому месту (23) назначения. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что повторно подают указанный газ в жидкостный транспортный трубопровод через смешивающее устройство (24) и транспортируют дополнительно в общем транспортном трубопроводе (22) к необходимому месту (23) назначения.