Способ создания газлифтного потока в погруженной в жидкость трубе

 

Использование: в газлифтном транспортировании жидких сред при глубоководной добыче минерального сырья. Сущность изобретения: в погруженную в жидкость трубу с активатором в нижней части подводят жидкость с газовой фазой, активатором формируют в трубе вертикально направленный поток двухфазной среды и после того, как будет зафиксировано возникновение самоподдерживающегося потока двухфазной среды, активатор отключают. Жидкость в нижней части трубы предварительно нагревают по 10 - 40°С. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу газлифтного транспортирования жидких сред и может быть использовано при глубоководной добыче минерального сырья и энергоносителей в форме растворенных газов, горючих газов и газогидратов, а также для производства электроэнергии.

Известен способ газлифтного транспортирования (Отт А. А. Насосы М.-Л.: Объединенное научно-техническое издательство, 1937, с. 288), состоящий в погружении в жидкость трубы и создании в этой трубе газожидкостной смеси путем подачи сжатого газа. Этот способ основан на том, что газожидкостная смесь в трубе имеет среднюю плотность, меньшую, чем плотность жидкости снаружи трубы. Следовательно, для выравнивания гидростатического давления у устья трубы уровень в трубе стремится превысить уровень окружающей среды и возникает восходящий поток газожидкостной смеси.

Недостатком этого способа является необходимость существенных затрат энергии на сжатие и подачу газа в трубу.

Известен способ газлифтного транспортирования жидких сред (авт. св. N 1288370, кл. F 04 F 1/00, 1987), заключающийся в сжатии газа, подаче газа под давлением в подъемную трубу газолифта и отделении газа от жидкости, после чего он вновь направляется на сжатие. Этот способ частично устраняет энергоемкую операцию сжатия газа за счет повторной подачи газа на сжатие. Однако полностью этой операции избежать не удается, поэтому высокое энергопотребление является недостатком этого способа. Кроме того, недостатком этого способа является низкая надежность процесса, связанная с возможностью захвата газа в подъемную трубу после его отделения.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является способ создания газлифтного потока в погруженной в жидкость трубе, снабженной активатором в нижней части, включающий подвод в трубу жидкости с газовой фазой с последующим формированием в ней активатором вертикально направленного потока двухфазной среды (авт. св. СССР N 1656172, кл. F 01 F 1/18, 1989).

Недостатком прототипа является высокое энергопотребление, связанное с продолжительной работой активатора.

Целью изобретения является снижение энергопотребления при перекачивании газовых растворов и сред, содержащих газогидратные кристаллы, за счет уменьшения времени работы активатора.

Поставленная цель достигается тем, что в способе создания газлифтного потока в погруженной в жидкость трубе, снабженной активатором в нижней части, включающем подвод в трубу жидкости с газовой фазой с последующим формированием в ней активатором вертикально направленного потока двухфазной среды, фиксируют возникновение самоподдерживающегося потока двухфазной среды, после чего отключают активатор, при этом жидкость в нижней части трубы предварительно нагревают до 10-40^оС.

Операция фиксирования возникновения самоподдерживающегося потока с последующим отключением активатора приводит к тому, что дальнейший расход энергии на поддержание процесса отсутствует, что и обуславливает достижение поставленной цели - снижение энергопотребления. В предлагаемом способе жидкость в нижней части трубы предварительно нагревают до 10-40^оС.

Достоверность указанного интервала подтверждается следующей таблицей.

Из таблицы видно, что именно в интервале от 10 до 40^оС давление, соответствующее фазовому равновесию газогидратов, растет приблизительно линейно, что обеспечивает управляемость и стабилизацию процесса. При температуре ниже 10^оС газогидраты остаются в твердом состоянии при любых практически значимых давлениях (при давлении более 2 МПа). При температуре выше 40^оС давление фазового равновесия практически не меняется, поэтому повышение температуры более 40^оС нецелесообразно.

П р и м е р. Вертикальную трубу 1 (см. чертеж) погружают в глубокий водоем, богатый растворенным природным газом (например, метаном). Таким водоемом может быть, например, Черное море. С помощью осевой турбины, расположенной в трубе, соединенной с электроприводом, создают принудительную тягу. При этом богатые растворенным метаном слои жидкости попадают в область трубы с меньшим гидростатическим давлением. Выделяющийся из раствора газ образует с жидкостью газовоздушную смесь, более легкую, чем окружающая трубу вода. Возникший гидростатический перепад давлений создает самоподдерживающийся поток газовоздушной смеси.

После того как возникновение самоподдерживающегося потока двухфазной среды зафиксировано, отключают активатор 2.

Формула изобретения

1. СПОСОБ СОЗДАНИЯ ГАЗЛИФТНОГО ПОТОКА В ПОГРУЖЕННОЙ В ЖИДКОСТЬ ТРУБЕ, снабженной активатором в нижней части, включающий подвод в трубу жидкости с газовой фазой с последующим формированием в ней активатором вертикально направленного потока двухфазной среды, отличающийся тем, что, с целью снижения энергопотребления при перекачивании газовых растворов и сред, содержащих газогидратные кристаллы, за счет уменьшения времени работы активатора, фиксируют возникновение самоподдерживающегося потока двухфазной среды, после чего отключают активатор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкость в нижней части трубы предварительно нагревают до 10 - 40^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2