(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の液滴（２２０）とガス流（２２２）とを有する湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を調整するための流れ調整装置（３００、４００）であって、
前記複数の液滴（２２０）を第１のサイズから第２のサイズへと分解するように構成された第１の収束部分（３１２）と、前記第１の収束部分（３１２）に連結されていて、前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を減速させるように構成された、第１の発散部分（３０４）とを有している第１の部分（２０２）と、
前記第１の部分（２０２）の前記第１の発散部分（３０４）に連結され、前記複数の液滴（２２０）を前記第２のサイズから第３のサイズへと分解するように構成された第２の収束部分（３１６）を有している第２の部分（２０４）と
を備えており、ここに、
前記第１の発散部分（３０４）の本体内に、くさび（３０２）が配置されていて、当該くさび（３０２）は、前記湿潤ガス（１１４、２２４、３２０）に含まれている前記複数の液滴（２２０）を当該くさび（３０２）の頭部（３０６）の閉じた前端部（３１０）に衝突させ、かつ、当該くさび（３０２）の前記頭部（３０６）の周囲と前記第１の発散部分（３０４）の内周面との間に形成される狭い環状の通路又は開口が前記第２の収束部分（３１６）として機能して、前記複数の液滴（２２０）を前記第２のサイズから前記第３のサイズへと分解するように、構成されている
流れ調整装置（３００、４００）。
【請求項２】
前記第１の収束部分（３１２）は、前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）中の前記複数の液滴（２２０）と前記ガス流（２２２）との間に第１の差速度を生じさせるように、前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を加速させるように構成されている、請求項１に記載の流れ調整装置（３００、４００）。
【請求項３】
前記第１の収束部分（３１２）は、前記第１の差速度にもとづいて、前記複数の液滴（２２０）を前記第１のサイズから前記第２のサイズへと分解するように構成されている、請求項２に記載の流れ調整装置（３００、４００）。
【請求項４】
前記第１の発散部分（３０４）は、第１のスロート部分（３１４）を介して前記第１の収束部分（３１２）に連結されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の流れ調整装置（３００、４００）。
【請求項５】
前記第２の収束部分（３１６）は、前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）中の前記複数の液滴（２２０）と前記ガス流（２２２）との間に第２の差速度を生じさせるように、前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を再加速させるように構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の流れ調整装置（３００、４００）。
【請求項６】
前記第２の収束部分（３１６）は、前記第２の差速度にもとづいて、前記複数の液滴（２２０）を前記第２のサイズから前記第３のサイズへと分解するように構成されている、請求項５に記載の流れ調整装置（３００、４００）。
【請求項７】
前記第２の部分（２０４）は、前記第２の収束部分（３１６）に動作可能に連結され、前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を減速させるように構成された第２の発散部分（３１８）をさらに備える、請求項１に記載の流れ調整装置（３００、４００）。
【請求項８】
前記第２の発散部分（３１８）は、前記第２の収束部分（３１６）に連結されている、請求項７に記載の流れ調整装置（３００、４００）。
【請求項９】
前記くさび（３０２）は、前記頭部（３０６）と、前記頭部（３０６）に連結された先細りの尾部（３０８）とを含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の流れ調整装置（３００、４００）。
【請求項１０】
前記頭部（３０６）は、耐食性の材料で覆われた閉じた前端部（３１０）を備える、請求項９に記載の流れ調整装置（３００、４００）。
【請求項１１】
第１のサイズを有する複数の液滴（２２０）とガス流（２２２）とを含む湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を受け取るステップ（５０２）と、
前記複数の液滴（２２０）を流れ調整装置（３００、４００）の第１の収束部分（３１２）によって調整し、前記複数の液滴（２２０）のサイズを前記第１のサイズから第２のサイズへと縮小するステップ（５０４）と、
前記複数の液滴（２２０）を前記流れ調整装置（３００、４００）の第２の収束部分（３１６）によって調整し、前記複数の液滴（２２０）のサイズを前記第２のサイズから第３のサイズへと縮小するステップ（５０６）であって、前記複数の液滴（２２０）を、前記第１の収束部分（３１２）に接続された第１の発散部分（３０４）の本体内に配置されたくさび（３０２）の頭部（３０６）の閉じた前端部（３１０）に衝突させ、かつ、前記複数の液滴（２２０）を、前記くさび（３０２）の前記頭部（３０６）の周囲と前記第１の発散部分（３０４）の内周面との間に前記第２の収束部分（３１６）として形成した狭い環状の通路又は開口を通過させることで縮小して、前記複数の液滴（２２０）を前記第２のサイズから前記第３のサイズへと縮小するステップ（５０６）と
を含む方法。
【請求項１２】
前記第１の収束部分（３１２）による前記複数の液滴（２２０）の調整は、前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）中の前記複数の液滴（２２０）と前記ガス流（２２２）との間に第１の差速度を生成するように前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を加速させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の差速度にもとづいて前記複数の液滴（２２０）を前記第１のサイズから前記第２のサイズへと分解することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記流れ調整装置（３００、４００）の第１の発散部分（３０４）によって前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を減速させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の収束部分（３１６）による前記複数の液滴（２２０）の調整は、前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）中の前記複数の液滴（２２０）と前記ガス流（２２２）との間に第２の差速度を生成するように前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を再加速させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の差速度にもとづいて前記複数の液滴（２２０）を前記第２のサイズから前記第３のサイズへと分解することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記流れ調整装置（３００、４００）の第２の発散部分（３１８）によって前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を減速させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
圧縮機（１０１）と、
前記圧縮機（１０１）の入口に動作可能に連結された流れ調整装置（３００、４００）と
を備えており、
前記流れ調整装置（３００、４００）は、
ガス流（２２２）と第１のサイズを有する複数の液滴（２２０）とを含む湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を受け取り、前記複数の液滴（２２０）のサイズを前記第１のサイズから第２のサイズへと縮小すべく前記複数の液滴（２２０）を調整するように構成された第１の収束部分（３１２）と、
前記第１の収束部分（３１２）に連結され、前記第２のサイズを有する前記複数の液滴（２２０）を含んでいる前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を減速させるように構成された第１の発散部分（３０４）と、
前記第１の発散部分（３０４）に連結され、前記複数の液滴（２２０）のサイズを前記第２のサイズから第３のサイズへと縮小すべく前記複数の液滴（２２０）を調整するように構成された第２の収束部分（３１６）と、
前記第２の収束部分（３１６）に連結され、前記湿潤ガス流（１１４、２２４、３２０）を減速させるように構成された第２の発散部分（３１８）と、
を備えており、ここに、
前記第１の発散部分（３０４）の本体内に、くさび（３０２）が配置されていて、当該くさび（３０２）は、前記複数の液滴（２２０）が当該くさび（３０２）の頭部（３０６）の閉じた前端部（３１０）に衝突し、かつ、当該くさび（３０２）の前記頭部（３０６）の周囲と前記第１の発散部分（３０４）の内周面との間に形成される狭い環状の通路又は開口が前記第２の収束部分（３１６）として機能して、前記第２の収束部分（３１６）を通過した前記複数の液滴（２２０）が前記第２のサイズから前記第３のサイズへと分解されるように、構成されている
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の実施形態は、広くには、圧縮機に関し、より詳細には、圧縮機に供給される湿潤ガス流の流れを調整するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、石油およびガス生産システムにおいて、天然ガスが、油およびガス井から抽出され、生産システムの１つ以上の圧縮機へともたらされる。天然ガスが、液滴の形態の１つ以上の液体成分を有する湿潤ガスであることに、留意されたい。これらの液滴は、かなりの量の液体体積分率を有することがあり、結果として、圧縮機のインペラの浸食または脆化につながる。とくに、浸食は、圧縮機表面への衝突時の液滴の相対速度、液滴の質量の大きさ、および衝突角度の関数となることが知られている。また、インペラの浸食は、不都合なことに、性能の低下、信頼性の問題、圧縮機の寿命の短縮、および保守の要件の増加につながる。
【０００３】
従来のシステムにおいては、液体−ガス分離器として知られる大型のタンクが、圧縮機の上流に配置されている。この液体−ガス分離器は、油およびガス井から抽出された天然ガス流から液滴を分離するために使用される。液滴の分離後に、天然ガス流は、天然ガスのさらなる処理のために、圧縮機へと供給される。しかしながら、現時点において利用可能な液体分離システムおよび技術は、複雑になりがちであり、結果として、圧縮機およびシステムに関する保守の問題が悪化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／２０１６６０号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本明細書のいくつかの態様によれば、複数の液滴とガス流とを有する湿潤ガス流を調整するための流れ調整装置が提示される。流れ調整装置は、複数の液滴を第１のサイズから第２のサイズへと分解するように構成された第１の収束部分を備えている第１の部分を含む。さらに、流れ調整装置は、第１の部分に連結され、複数の液滴を第２のサイズから第３のサイズへと分解するように構成された第２の収束部分を備えている第２の部分を含む。
【０００６】
本開示のさらなる態様によれば、湿潤ガス流を調整するための方法が提示される。本方法は、第１のサイズを有する複数の液滴とガス流とを含む湿潤ガス流を受け取ることを含む。さらに、本方法は、複数の液滴のサイズを第１のサイズから第２のサイズへと縮小するように、流れ調整装置の第１の収束部分によって複数の液滴を調整することを含む。また、本方法は、複数の液滴のサイズを第２のサイズから第３のサイズに縮小するように、流れ調整装置の第２の収束部分によって複数の液滴を調整することを含む。
【０００７】
本開示の別の態様によれば、システムが提示される。本システムは、圧縮機を含む。さらに、本システムは、圧縮機の入口に動作可能に連結された流れ調整装置を含み、流れ調整装置は、ガス流と第１のサイズを有する複数の液滴とを含む湿潤ガス流を受け取り、複数の液滴のサイズを第１のサイズから第２のサイズへと縮小すべく複数の液滴を調整するように構成された第１の収束部分を含む。また、流れ調整装置は、第１の収束部分に連結され、第２のサイズを有する複数の液滴を含んでいる湿潤ガス流を減速させるように構成された第１の発散部分を含む。さらに、流れ調整装置は、第１の発散部分に連結され、複数の液滴のサイズを第２のサイズから第３のサイズへと縮小すべく複数の液滴を調整するように構成された第２の収束部分を含む。加えて、流れ調整装置は、第２の収束部分に連結され、湿潤ガス流を減速させるように構成された第２の発散部分を含む。
【０００８】
本発明のこれらの特徴、態様、および利点、ならびに他の特徴、態様、および利点が、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を検討することによって、よりよく理解されると考えられ、添付の図面において、類似の文字は、図面の全体を通して類似の部分を表している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書のいくつかの態様による湿潤ガス圧縮機の概略図である。
【図２】本明細書のいくつかの態様による流れ調整装置の一実施形態の概略図である。
【図３】本明細書のいくつかの態様による流れ調整装置の別の実施形態の概略図である。
【図４】本明細書のいくつかの態様による湿潤ガス流を含む図３の流れ調整装置の一部分の概略図である。
【図５】本明細書のいくつかの態様による複数の液滴を含む湿潤ガス流の流れを調整するための方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下で詳しく説明されるとおり、複数の液滴を含む湿潤ガス流の流れを調整するための典型的なシステムおよび方法の種々の実施形態が提示される。本明細書の方法およびシステムの種々の実施形態を使用することによって、圧縮機のインペラの浸食および／または脆化を、大幅に軽減することができる。また、圧縮機の浸食を軽減することによって、圧縮機の性能、信頼性、および寿命を、大幅に改善することができる。
【００１１】
ここで図面に目を向け、図１を参照すると、本明細書のいくつかの態様による流れ調整システム１００が示されている。現時点において考えられる構成において、流れ調整システム１００は、湿潤ガス圧縮機１０１を含む。さらに、流れ調整システム１００は、湿潤ガス圧縮機１０１に動作可能に連結され、湿潤ガス流１１４を湿潤ガス圧縮機１０１へと運ぶように構成１つ以上の管部分１１０を含む。
【００１２】
湿潤ガス圧縮機１０１は、油およびガス井から天然ガスを抽出し、抽出された天然ガスを処理して天然ガスの１つ以上の副生成物を生成するために使用される石油およびガス生産システムの一部であってよい。湿潤ガス圧縮機１０１は、シャフト１０４上に配置されてシャフト１０４と一緒に回転する１つ以上のインペラ１０２を有する１つ以上の段を含むことができる。さらに、湿潤ガス圧縮機１０１は、１つ以上のステータをさらに備えてもよい。また、湿潤ガス圧縮機１０１は、入口部分１０６を備えることができる。一例において、入口部分１０６は、入口スクロール１０８を備えることができる。湿潤ガス圧縮機１０１が、他の構成要素を含んでもよく、図１に示す構成要素に限定されないことに、留意されたい。
【００１３】
さらに、管部分１１０を、湿潤ガス圧縮機１０１の入口部分１０６に動作可能に連結することができる。管部分１１０は、任意の所望のサイズ、形状、または長さであってよい。図１の実施形態は、流れ調整システム１００を、１つの管部分１１０を含むものとして示しているが、任意の数の管部分１１０を使用することができる。管部分１１０を、天然ガス流１１４を湿潤ガス圧縮機１０１の入口部分１０６へと供給するために使用することができる。「天然ガス流」および「湿潤ガス流」という用語が、本明細書において互換的に使用され得ることに、留意されたい。さらに、湿潤ガス流１１４は、ガス流と、高い液体体積分率を有する複数の液滴とを含むことができる。
【００１４】
従来のシステムにおいては、湿潤ガス流が、圧縮機の入口部分へと供給される。しかしながら、湿潤ガス流中の液滴は、サイズが大きく、かなりの量の液体体積分率を有する。これらの大きな液滴は、高圧の湿潤ガス流が圧縮機のインペラの１つ以上の表面に衝突するとき、インペラの浸食または脆化を引き起こす可能性がある。インペラのこの浸食または脆化が、結果として、圧縮機の性能および寿命を低下させる可能性がある。
【００１５】
本明細書の典型的な態様によれば、現時点において利用可能な技術における問題を、流れ調整装置１１２の使用によって避けることができる。現時点において考えられる構成において、流れ調整装置１１２は、湿潤ガス圧縮機１０１の上流に配置される。さらに、流れ調整装置１１２を、湿潤ガス流中の大きな液滴のサイズをより小さな液滴へと分解または縮小すべく、湿潤ガス流１１４を調整するように構成することができる。一例において、流れ調整装置１１２は、図１に示されるように、管部分１１０内に配置された流れ調整ノズルであってよい。用語「流れ調整装置」および「流れ調整ノズル」が、本明細書において互換的に使用され得ることに、留意されたい。別の例において、流れ調整ノズル１１２は、湿潤ガス圧縮機１０１の入口部分１０６の内部に配置されてもよい。
【００１６】
流れ調整ノズル１１２を、油およびガス井から湿潤ガス流１１４を受け取るように構成することができる。一実施形態において、流れ調整装置１１２は、変化する寸法の断面積を有するように設計される。さらに、断面積が変化する流れ調整ノズル１１２を、湿潤ガス流１１４内の液滴とガス流との間に差速度を生じさせるように構成することができる。この差速度が、液滴をより小さな液滴へと分解するために使用される。湿潤ガス流１１４内の液滴の調整の態様は、図２を参照してさらに詳細に説明される。本明細書の他の態様によれば、流れ調整装置１１２は、管部分１１０および／または入口スクロール１０８の一体の一部分であってもよい。別の実施形態においては、１つの大きな流れ調整ノズル１１２を、管部分１１０および／または入口スクロール１０８の内部に配置することができる。あるいは、複数のより小さいノズルを、入口スクロール１０８および／または管部分１１０の内部に周状に配置してもよい。
【００１７】
図２を参照すると、本明細書のいくつかの態様による流れ調整ノズル２００の一実施形態が示されている。参照番号２００が、図１の流れ調整装置１１２を表すことができることに、留意されたい。本明細書の典型的な態様によれば、断面積が変化する流れ調整ノズル２００を、湿潤ガス流２１８を処理して、湿潤ガス流２１８内の複数の液滴２２０のサイズを減少させるように構成することができる。参照番号２１８は、複数の液滴２２０とガス流２２２とを有する湿潤ガス流の全体を表す。一実施形態においては、流れ調整ノズル２００を、２つの収束−発散（ＣＤ）ノズルを背中合わせに連結することによって形成することができる。一例において、ＣＤノズルは、ラバール（ｄｅ  Ｌａｖａｌ）ノズルを含むことができる。
【００１８】
現時点において考えられる構成において、流れ調整ノズル２００は、図２に示されるとおり、互いに連結された第１の部分２０２および第２の部分２０４を含むことができる。さらに、一実施形態において、流れ調整ノズル２００は、管部分の出口と湿潤ガス圧縮機の入口との間に配置されてよい。したがって、一実施形態においては、第１の部分２０２を、油およびガス井からの湿潤ガス流２１８を受け取るように、管部分１１０（図１を参照）などの管部分に連結することができる。同様に、第２の部分２０４を、処理後の湿潤ガス流を湿潤ガス圧縮機１０１（図１を参照）などの圧縮機へともたらすために、圧縮機の入口部分１０６（図１を参照）などの入口部分に連結することができる。一例において、第１の部分２０２は、第１のＣＤノズルの代表であってよく、第２の部分２０４は、第２のＣＤノズルの代表であってよい。流れ調整ノズル２００が、湿潤ガス流２１８内の液滴２２０のサイズを所望のサイズへと減少させるために２つ以上の部分を含み得ることに、留意されたい。
【００１９】
第１の部分２０２は、第１の収束部分２０６および第１の発散部分２１０を含むことができる。また、第１の部分２０２は、第１の収束部分２０６と第１の発散部分２１０との間に位置する第１のスロート部分２０８を含むことができる。第１の収束部分２０６は、第１の部分２０２のうちの断面積が減少する部分を含むことができる。また、第１の部分２０２の第１の発散部分２１０は、断面積が増加する部分を含むことができる。特定の実施形態において、第１のスロート部分２０８は、所定の長さを有することができる。また、第１のスロート部分２０８は、実質的に一様な断面積を有することができる。図２の実施形態は、第１の収束部分２０６と第１の発散部分２１０との間の第１のスロート部分２０８の使用を示しているが、特定の実施形態においては、第１の収束部分２０６が、第１のスロート部分２０８を使用せずに第１の発散部分２１０に直接連結されてもよい。
【００２０】
同様のやり方で、第２の部分２０４は、第２の収束部分２１２および第２の発散部分２１６を含むことができる。また、第２の部分２０４は、第２の収束部分２１２と第２の発散部分２１６との間に位置する第２のスロート部分２１４を含むことができる。第２の収束部分２１２は、第２の部分２０４のうちの断面積が減少する部分を含むことができる。また、第２の発散部分２１６は、第２の部分２０４のうちの断面積が増加する部分を含むことができる。特定の実施形態において、第２のスロート部分２１４は、所定の長さを有することができる。さらに、第２のスロート部分２１４は、実質的に一様な断面積を有することができる。図２の実施形態は、第２の収束部分２１２と第２の発散部分２１６との間の第２のスロート部分２１４の使用を示しているが、特定の実施形態においては、第２の収束部分２１２が、第２のスロート部分２１４を使用せずに第２の発散部分２１６に直接連結されてもよい。
【００２１】
部分２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６の長さ、ならびにこれらの部分２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６の増加および減少する断面積の角度が、さまざまであってよく、図２に示される長さおよび角度に限定されないことに、留意されたい。また、部分２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６が、対称または非対称であってよいことに、留意されたい。一実施形態において、流れ調整ノズル２００は、円形かつ軸対称であってよい。流れ調整ノズル２００について、他の構成も考えられることに、留意されたい。
【００２２】
上述したように、流れ調整ノズル２００における収束部分および発散部分の連続を、湿潤ガス流２１８に流れの加速および／または減速をもたらすために使用することができる。湿潤ガス流２１８の加速および／または減速の連続は、結果として、湿潤ガス流２１８における複数の液滴２２０とガス流２２２との間の非ゼロの差速度を促進する。湿潤ガス流２１８は、流れ調整ノズル２００へと導かれ、流れ調整ノズル２００において、湿潤ガス流の速度は、おおむね亜音速であり得る。また、湿潤ガス流２１８中の液滴２２０は、第１のサイズを有する。
【００２３】
本明細書の一態様によれば、湿潤ガス流２１８の速度を、湿潤ガス流２１８が第１の収束部分２０６の減少する断面積を通って導かれるときに増加させることができる。湿潤ガス流２１８の速度のこの増加は、湿潤ガス流２１８中の液滴２２０およびガス流２２２の加速をもたらすことができる。しかしながら、液滴２２０の方が密度が大きいがゆえに、ガス流２２２は、液滴２２０の加速と比べて、より大きく加速され得る。この加速度の差が、結果として、湿潤ガス流２１８中の液滴２２０とガス流２２２との間の第１の差速度を生じさせる。第１の差速度を、液滴２２０とガス流２２２との間の滑り速度と呼ぶこともできる。さらに、この第１の差速度が第１のしきい値または臨界値を超える場合、液滴２２０は、第２のサイズを有する液滴へと分解され得る。一例において、第２のサイズは、液滴２２０の第１のサイズより小さくてよい。
【００２４】
さらに、湿潤ガス流２１８を、第１の収束部分２０６から第１の発散部分２１０へとさらに導くことができる。一実施形態においては、湿潤ガス流２１８を、第１のスロート部分２０８を介して第１の発散部分２１０へと導くことができる。第１の発散部分２１０の増加する断面積ゆえに、湿潤ガス流２１８中のガス流が膨張し、結果として湿潤ガス流２１８の速度が低下する。その結果、湿潤ガス流２１８内の液滴２２０およびガス流２２２の速度は、第１の発散部分２１０において低下し、あるいは減速され得る。したがって、湿潤ガス流２１８の速度は、第１の発散部分２１０において、亜音速レベルに戻ることができ、あるいは亜音速レベルに維持され得る。一例においては、湿潤ガス流２１８を、流れ調整ノズル２００における湿潤ガス流２１８の高圧および／または低圧損失を防止するために、亜音速レベルに維持することができる。第１の発散部分２１０において、湿潤ガス流２１８中の液滴２２０は、第２のサイズを有することができる。
【００２５】
さらに、湿潤ガス流２１８が第１の発散部分２１０を通過して第２の収束部分２１２へと導かれるとき、湿潤ガス流２１８の速度を、第２の収束部分２１２の減少する断面積において再び増加させることができる。湿潤ガス流２１８の速度のこの増加は、湿潤ガス流２１８中の液滴２２０およびガス流２２２を再び加速させることができる。液滴２２０のサイズは、第１のサイズから第２のサイズへと縮小されるが、液滴２２０の密度は、依然としてガス流２２２の密度よりも高いままであり得る。したがって、ガス流２２２の加速度は、液滴２２０の加速度よりも大きくなる。ガス流２２２および液滴２２０の加速度のこの差は、結果として、湿潤ガス流２１８中の液滴２２０とガス流２２２との間に第２の差速度を生じさせる。さらに、この第２の差速度が第２のしきい値または臨界値を超える場合、液滴２２０は、第３のサイズを有する液滴へと分解され得る。一例において、第３のサイズは、液滴２２０の第２のサイズより小さくてよい。
【００２６】
次いで、湿潤ガス流２１８は、第２の発散部分２１６へと運ばれ得る。一実施形態において、湿潤ガス流２１８は、第２のスロート部分２１４を介して第２の発散部分２１６へと運ばれてよい。ここでもやはり、第２の発散部分２１６の大きくなる断面積が、湿潤ガス流２１８内の液滴２２０およびガス流２２２を減速させることができる。また、湿潤ガス流２１８の速度は、第２の発散部分２１６において、亜音速レベルに戻ることができ、あるいは亜音速レベルに維持され得る。参照番号２２４が、より小さなサイズの液滴を有している湿潤ガス流の全体を表す。さらに、第３のサイズの液滴を有している湿潤ガス流２１８を、圧縮機の入口部分へともたらすことができる。
【００２７】
このように、圧縮機への供給前に湿潤ガス流２１８を調整するための流れ調整ノズル２００の使用は、圧縮機のインペラおよび／または他の表面に対する湿潤ガス流２１８内の液滴２２０の衝撃を最小にする役に立つ。とくに、流れ調整ノズル２００が液滴２２０のサイズの最小化に役立つがゆえに、液滴２２０と圧縮機のインペラおよび／または他の表面との間の相互作用が、大幅に軽減される。
【００２８】
図３を参照すると、本明細書のいくつかの態様による流れ調整ノズル３００の別の実施形態が示されている。さらに、図４が、湿潤ガス流３２０を含む図３の流れ調整ノズル３００の一部分の概略図４００である。流れ調整ノズル３００は、図２の流れ調整ノズル２００に類似する。とくには、ノズル３００の第１の部分が、第１の収束部分３１２、第１のスロート部分３１４、および第１の発散部分３０４を含んでいる。しかしながら、ノズル３００の第２の部分を、第１の発散部分３０４の本体内にくさび３０２を配置することによって形成することができる。より具体的には、くさび３０２を、流れ調整ノズル３００の第１の発散部分３０４の内部の所定の位置に配置することができる。くさび３０２は、図３に示されるように、頭部３０６と、頭部３０６に結合した先細りの尾部３０８とを含むことができる。一実施形態においては、くさび３０２を、狭い環状の通路または開口がくさび３０２の頭部３０６の周囲に形成されるように、第１の発散部分３０４に配置することができる。この環状の通路を、湿潤ガス流３２０がくさび３０２の周囲を通過できるように構成することができる。頭部３０６の周囲のこの狭い環状の通路または開口を、ノズル３００の第２の収束部分３１６と呼ぶことができる。さらに、先細りの尾部３０８において、この環状の通路が広がり、ノズル３００の第２の発散部分３１８と呼ばれることができる。
【００２９】
図３の典型的な実施形態において、くさび３０２の頭部３０６は、流れ調整ノズル３００の第１の収束部分３１２および／または第１のスロート部分３１４に面する閉じた前端部３１０を備えることができる。湿潤ガス流３２０中の液滴が、頭部３０６の閉じた前端部３１０に衝突することに、留意されたい。したがって、頭部３０６の閉じた前端部３１０を、くさび３０２の頭部３０６への液滴の影響を最小限にするために、耐食性の材料で覆うことができる。一例において、くさび３０２の配置は、流れ調整ノズル３００内に別の環状の収束−発散（ＣＤ）ノズルをもたらすことができる。
【００３０】
動作時に、湿潤ガス流３２０を、流れ調整ノズル３００の第１の収束部分３１２へと導くことができる。湿潤ガス流３２０の速度は、おおむね亜音速であってよい。また、湿潤ガス流３２０中の液滴は、第１のサイズを有している。
【００３１】
湿潤ガス流３２０が流れ調整ノズル３００の第１の収束部分３１２へと導かれると、湿潤ガス流３２０の速度は、湿潤ガス流３２０が第１の収束部分３１２の減少する断面積を通って導かれるときに、高まることができる。湿潤ガス流３２０の速度のこの高まりは、湿潤ガス流３２０中の液滴およびガス流の加速をもたらすことができる。しかしながら、液滴の方が密度が大きいがゆえに、ガス流は、湿潤ガス流３２０内の液滴の加速と比べて、より大きく加速され得る。この加速度の差が、結果として、湿潤ガス流３２０内の液滴とガス流との間の第１の差速度を生じさせることができる。さらに、この第１の差速度が第１のしきい値または臨界値を超える場合、液滴は、第２のサイズを有する液滴へと分解され得る。一例において、第２のサイズは、液滴の第１のサイズより小さくてよい。湿潤ガス流３２０中のこれらの分解された液滴は、図４において線４０２によって表されている。
【００３２】
さらに、湿潤ガス流３２０を、第１の発散部分３０４へと導くことができる。一実施形態においては、湿潤ガス流３２０を、第１のスロート部分３１４を介して第１の発散部分３０４へと導くことができる。第１の発散部分３０４の増加する断面積ゆえに、湿潤ガス流３２０中のガス流が膨張し、結果として湿潤ガス流３２０の速度が低下する。その結果、湿潤ガス流３２０内の液滴およびガス流の速度は、第１の発散部分３０４において低下し、あるいは減速され得る。したがって、湿潤ガス流３２０の速度は、第１の発散部分３０４において、亜音速レベルに戻ることができ、あるいは亜音速レベルに維持され得る。一例において、湿潤ガス流３２０は、流れ調整ノズル３００における湿潤ガス流３２０の高圧および／または低圧損失を防止するために、亜音速レベルに維持される。第１の発散部分３０４において、湿潤ガス流３２０中の液滴は、第２のサイズを有することができる。第１の発散部分３０４における湿潤ガス流３２０の流れは、図４において連続的な実線の経路４０４によって表されている。
【００３３】
さらに、湿潤ガス流３２０内の液滴とガス流との間の差速度は、湿潤ガス流が第１の発散部分３０４を通って導かれるときに、すぐにゼロの値に達し得る。したがって、ガス流を再び加速させ、液滴を湿潤ガス流３２０内に分布させることが望ましい。一実施形態においては、くさび３０２の頭部３０６が、液滴をくさび３０２の外径に向かって分布させ、ガス流を加速させるうえで、役に立つことができる。とくには、湿潤ガス流３２０を、くさび３０２の閉じた前端部３１０に衝突させ、ノズル３００の第２の収束部分３１６を通って導くことができる。第２の収束部分３１６において、くさび３０２の頭部３０６の周囲の狭い環状の通路または開口ゆえに、湿潤ガス流の速度を再び高めることができる。湿潤ガス流３２０の速度のこの高まりは、湿潤ガス流３２０中の液滴およびガス流を再び加速させることができる。ガス流の加速度は、液滴の加速度よりも大きい。湿潤ガス流３２０中のガス流および液滴の加速度のこの差は、結果として、湿潤ガス流３２０中の液滴とガス流との間に第２の差速度を生じさせる。さらに、この第２の差速度が第２のしきい値または臨界値を超える場合、液滴は、第３のサイズを有する液滴へと分解され得る。一例において、液滴の第３のサイズは、液滴の第２のサイズより小さくてよい。第２の収束部分３１６におけるこれらの分解された液滴は、図４において線４０６によって表されている。
【００３４】
さらに、湿潤ガス流３２０を、第２の発散部分３１８へと運ぶことができる。くさび３０２の先細りの尾部３０８における広がる環状の通路は、湿潤ガス流３２０中の液滴およびガス流の減速に役立つことができる。また、湿潤ガス流３２０の速度は、第２の発散部分３１８において、亜音速レベルに戻ることができ、あるいは亜音速レベルに維持され得る。加えて、第３のサイズの液滴を有している湿潤ガス流を、圧縮機の入口部分へともたらすことができる。
【００３５】
ここで図５を参照すると、本明細書のいくつかの態様による湿潤ガス流の流れを調整するための方法を説明するフロー図５００が示されている。理解を容易にするために、図５の方法を、図１〜図４の構成要素を参照して説明する。この方法は、第１のサイズを有する複数の液滴とガス流とを含む湿潤ガス流を受け取るステップ５０２で始まる。流れ調整ノズル２００の第１の収束部分２０６を、油およびガス井から湿潤ガス流２１８を受け取るために使用することができる。
【００３６】
続いて、ステップ５０４において、湿潤ガス流２１８内の複数の液滴２２０を、液滴２２０のサイズを第１のサイズから第２のサイズへと縮小すべく調整することができる。とくには、湿潤ガス流２１８が流れ調整ノズル２００を通って導かれるとき、湿潤ガス流２１８の速度を、第１の収束部分２０６の減少する断面積において高めることができる。湿潤ガス流２１８の速度のこの高まりは、湿潤ガス流２１８中の液滴２２０およびガス流２２２の加速をもたらすことができる。これにより、湿潤ガス流２１８中の液滴２２０とガス流２２２との間に、第１の差速度が生じる。さらに、この第１の差速度が第１のしきい値を超える場合、液滴２２０は、第２のサイズを有する液滴へと分解され得る。一例において、液滴の第２のサイズは、液滴の第１のサイズよりも小さくてよい。
【００３７】
さらに、ステップ５０６において、湿潤ガス流２１８内の複数の液滴２２０を、液滴２２０のサイズを第２のサイズから第３のサイズへと縮小すべく再び調整することができる。したがって、湿潤ガス流２１８を、第１の収束部分２０６から第１の発散部分２１０へと運ぶことができる。第１の発散部分２１０において、第１の発散部分２１０の増加する断面積ゆえに、湿潤ガス流２１８内の液滴２２０およびガス流２２２を減速させることができる。さらに、湿潤ガス流２１８が第１の発散部分２１０を通過して第２の収束部分２１２へと導かれるとき、湿潤ガス流２１８の速度を、第２の収束部分２１２の減少する断面積において再び高めることができる。湿潤ガス流２１８の速度のこの高まりは、湿潤ガス流２１８中の液滴２２０およびガス流２２２の再加速をもたらすことができる。さらに、湿潤ガス流２１８中の液滴２２０とガス流２２２との間に、第２の差速度を生じさせることができる。やはり、この第２の差速度が第２のしきい値を超える場合、液滴２２０は、第３のサイズを有する液滴へと分解され得る。一例において、液滴２２０の第３のサイズは、液滴の第２のサイズより小さくてよい。
【００３８】
その後に、湿潤ガス流２１８を、第２の発散部分２１６へと導くことができる。ここでもやはり、第２の発散部分２１６の大きくなる断面積が、湿潤ガス流２１８内の液滴２２０およびガス流２２２の減速を助ける。さらに、第３のサイズの液滴を有している湿潤ガス流２２４を、圧縮機１０１の入口部分１０６へともたらすことができる。
【００３９】
典型的なシステムおよび方法の種々の実施形態は、湿潤ガス流を１つ以上の圧縮機へともたらす前の湿潤ガス流の調整に役立つ。調整された湿潤ガス流の使用は、結果として、インペラに対する湿潤ガス流中の液滴の衝撃を最小限に抑えることで、圧縮機のインペラの浸食または脆化を防止する。また、典型的なシステムおよび方法は、圧縮機の性能、信頼性、および寿命の改善に役立つ。
【００４０】
本発明の特定の特徴だけを本明細書において図示および説明してきたが、当業者であれば、多数の修正および変更に想到できるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲が、そのようなすべての修正および変更を本発明の真の精神の範囲に包含されるものとして含むように意図されていることを、理解すべきである。
【符号の説明】
【００４１】
１００  流れ調整システム
１０１  湿潤ガス圧縮機
１０２  インペラ
１０４  シャフト
１０６  入口部分
１０８  入口スクロール
１１０  管部分
１１２  流れ調整装置、流れ調整ノズル
１１４  湿潤ガス流、天然ガス流
２００  流れ調整ノズル
２０２  第１の部分
２０４  第２の部分
２０６  第１の収束部分
２０８  第１のスロート部分
２１０  第１の発散部分
２１２  第２の収束部分
２１４  第２のスロート部分
２１６  第２の発散部分
２１８  湿潤ガス流
２２０  液滴
２２２  ガス流
２２４  湿潤ガス流
３００  流れ調整ノズル
３０２  くさび
３０４  第１の発散部分
３０６  頭部
３０８  先細りの尾部
３１０  閉じた前端部
３１２  第１の収束部分
３１４  第１のスロート部分
３１６  第２の収束部分
３１８  第２の発散部分
３２０  湿潤ガス流
３２２  湿潤ガス流
４００  流れ調整ノズルの一部分
４０２  分解された液滴
４０４  湿潤ガス流の流れ
４０６  分解された液滴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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