DEVICE FOR STABILIZING A POLYPHASE FLOW

Abstract: 1. A device designed to maintain roughly stable flow conditions in a part of a polyphasic flow, characterized in that it consists of two disturbance prevention devices (12 and 13) suitable for stopping disturbances in the flow originating upstream and/or downstream, the said devices (12 and 13) being disposed in the flow of the said part (11).

Description: DISPOSITIF DE STABILISATION D'UN ECOULEMENT POLYPHASIQUE La présente invention concerne un dispositif permettant de maintenir sensiblement stable un écoulement polyphasique sur au moins une portion de sa trajectoire. On entend par écoulement stable un écoulement ayant une structure définie dans le temps et dans l'espace compris dans un domaine donné et dont on peut déterminer les caractéristiques. L'art antérieur peut être illustre par les demandes de brevets français numéros FR-A-2 128 861,FR-A-2 222 560,FR-A-2 065 744, par la demande de brevet européen numéro EP-A-OO 34079, par le demande de brevet allemand numéro DE-A-3 146 921 et par les brevets américains numéros US-A-4 007 908 et US-A-4 150 696. En outre, l'invention permet éventuellement de générer dans cette portion considérée un écoulement ayant une structure souhaitée bien définie. En effet, il est connu que la structure de l'écoulement d'un fluide polyphasique , considérée en un point donné, peut évoluer en fonction du temps entre différentes formes et passer d'une forme à une autre forme, notamment du fait des perturbations provenant de l'amont et/ou de l'aval relativement au point considere Ainsi, la présente invention propose un dispositif pour maintenir sensiblement stables les conditions d'écoulement dans une portion d'un écoulement polyphasique. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe adapté à arrêter d'éventuelles perturbations dans l'écoulement,ledit organe étant disposé dans l'écoulement en amont ou en aval de ladite portion de l'écoulement suivant que les perturbations proviennent de l'amont ou de l'aval. Il est possible, lorsque les perturbations proviennent à la fois de l'amont et de l'aval de l'écoulement, de disposer au moins deux organes d'arret des perturbations placés de part et d'autre de ladite portion de l'écoulement. L'organe d'arrêt des perturbations peut comporter au moins un élément statique tels des grilles, des diaphragmes etc... L'organe d'arrêt des perturbations pourra comporter au moins un élémerlt dynamique tel un élément tournant ; cet élément tournant pourra comporter des ailettes. En outre, cet élément tournant, pourra coopérer avec des: éléments statiques comportant,éventuellement, des ailettes,tel telun redresseur. Dans le cas où l'organe d'arrêt des perturbations comporte plusieurs éléments tournant chacun de ceux-ci pourra,éventuellement,coopérer avec au moins un élément statique tel un redresseur. L'organe d'arrêt des perturbations pourra être adapté à générer un écoulement ayant une structure prédéterminée. L'organe d'arrêt des perturbations pourra comporter au moins deux groupes mobiles comportant chacun au moins une ailette, chacun de ces groupes coopérant avec un groupe fixe comportant au moins une ailette et formant un redresseur. Il est possible selon l'invention dans le cas où l'on souhaite taL)iliser l'écoulement dans une portions soumise à des perturbations ont et aval, d'utiliser deux organes d'arrêt des perturbations, le premier -tlnt situé en amont de ladite portion et le second en aval. Le premier organe d'arrêt des perturbations pourra comporter trois groupes mobiles comportant chacun au moins une ailette, chacun de ces groupes coopérant avec un groupe fixe comportant au moins une ailette et formant redresseur. Le second organe d'arrêt des perturbations pourra comporter deux groupes mobiles, chacun d'eux coopérant avec un groupe fixe. La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront à la description qui suit d'un exemple de réalisation,nullement limita tif,illustré par les figures ci-annexéesvparmi lesquelles - la figure 1 présente différentes structures d'écoulement diphasique, - la figure 2 illustre le cas où l'on souhaite isoler ûne portion de l'écoulement des perturbations aval, - la figure 3 montre une portion de l'écoulement isolée des perturbations amont et aval, - la figure 4 présente un dispositif selon l'invention comportant un élément tournant, et - la figure 5 illustre l'utilisation du dispositif selon l'invention appliqué au cas d'une jonction de deux écoulements polyphasiques. La structure de l'écoulement d'un fluide diphasique comportant une phase liquide et une phase gazeuse > évolue en fonction du temps entre les différentes formes schématiques représentées à la figure 1, ceci dans le cas d'un écoulement dans une canalisation 5. La référence 1 désigne la structure d'un écoulement pour lequel la phase gazeuse est entièrement dissoute dans la phase liquide. La référence 2 désigne une structure comportant des bulles de gaz 6 de dimension plus ou moins importante. La portion de l'écoulement désignée par la référence 3 comporte de grosses bulles de gaz 7 que l'on qualifie également de poches. Enfin, la référence 4 désigne une portion de l'écoulement dans laquelle on a une importante quantité de gaz dissociée de la phase liquide et qui s'écoule séparément. Bien entendu dans le cas d'un écoulement réel, on peut avoir la combinaison de ces différentes structures et, le passage de l'une à l'autre, en fonction notamment des perturbations amont et/ou aval. La figure 2 illustre le cas où l'on désire isoler la partie aval 8 de la canalisation 5 des perturbations provenant de la partie amont 9 de la canalisation 5, telles par exemple, des variations périodiques des pressions, des vitesses, des températures,des tensions intcrfaciles, etc... Pour ce faire, on interpose un organe d'arrêt des perturbations 10. Cet organe peut comporter un élément statique telle une grille ou un élément tournant. La flèche sur cette figure indique le sens de l'écoulement. Il est bien évident qu'il est également possible d'utiliser l'invention pour isoler la partie amont 9 des perturbations provenant de la partie aval 8 de la canalisation 5. D'ailleurs, la figure 3 montre le cas où l'on souhaite isoler une portion ll des perturbations provenant de l'amont 9 et de l'aval 8 de la canalisation 5. Pour ce faire, on dispose deux organes d'arrêt des perturbations 12 et 13 de part et d'autre de la portion 11 de la canalisation 5. L'organe d'arrêt des perturbations pouvant entraîner la modification de la structure de l'écoulement diphasique put comporter,par exemple, une simple grille, ou un diaphragme. En outre, cet organe peut permettre de générer une structure stable de l'écoulement situé en son aval. L'organe d'arrêt des perturbations pourra comporter un élément tournant. La figure 4 illustre le cas où l'écoulement se trouvant dans la portion 11 de la canalisation 5 est isolé des perturbations amont et aval, respectivement par des organes d'arrêt des perturbations 14 et 15 qui comportent des éléments tournants. Dans le cas de cette figure 4 le premier organe d'arrêt'des perturbations 14 comporte trois groupes d'ailettes mobiles 16a, 16b et 16c comportant chacun au moins une ailette et de préférence deux ou plus. Chacun de ces groupes d'ailettes mobiles coopere respectivement avec un groupe d'ailettes fixes 18a, 18b et 18c formant redresseur,comportant chacun au moins une ailette et de préférence plusieurs. L'organe d'arrêt des perturbations aval comporte deux groupes d'ailettes mobiles 17a et 17b comportant chacun au moins une ailette et de préférence deux ou plus. Chacun de ces groupes d'ailettes mobiles coopère respectivement avec un groupe d'ailettes fixes 19a et 19b formant redresseur,comportant chacun au moins une ailette et de préférence plusieurs. Les ailettes mobiles 16a, 16b, 16c, 17a et 17d sont solidaires d'un axe 20 qui est entraîné par un moteur 21 fixé à la canalisation 5 par l'intermédiaire de bras 22. Bien entendu, on ne sortira pas du cadre de la présente invention si chacun des organes d!arrêt des perturbations 14 ou 15 comporte son propre moteur, ou si l'un de ces deux organes 14 ou 15 ne comporte pas d'élément tournant. Il est à noter que si dans la portion 11 on modifie la structure de l'écoulement, l'organe d'arrêt des perturbations 13 ou 15 pourra établir la structure d'écoulement souhaitée.Ajnsi il isolera la portion aval 28 des perturbations provenant de la portion 11. Il en est de même de l'organe d'arrêt des perturbations 14 relativement à la portion amont 29. La figure 5 représente le cas d'une jonction entre deux canalisations 23 et 24 pour ne former qu'une seule canalisation 25. Dans ce cas, il est possible d'installer des organes d'isolation des perturbations 26, 27 et 28 sur chacune des branches de la jonction. Bien entendu, il est possible d'appliquer l'invention au cas d'une séparation des canalisations et quel que soit le nombre de branches de canalisations qui se rejoignent et/ou se séparent. Certaines de ces canalisations pourront, le cas échéant ne pas être munies de dispositif d'arrêt des perturbations > notamment si elles contiennent des écoulements qui ne sont pas à l'origine de perturbations. Le profil des ailettes mobiles pourra être le même que celui défini dans la demande de brevet français n0 79/31 031 déposée le 17 décembre 1979. il est à noter que dans le cas où l'on utilise un nombre limité de ces ailettes, par exemple 2 ou 3, elles ne servent pas à élever la pression mais, essentiellement, à stabiliser l'écoulement.

Claims: REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour maintenir sensiblement stables les conditions d'écoulement dans une portion (11) d'un écoulement polyphasique, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux organes (12 et 13) adaptés à arrêter d'éventuelles perturbations, lesdits organes (12 et 13) étant disposés dans l'écoulement de part et d'autre de ladite portion (11). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits organes (12 ou 13) d'arret des perturbations comporte au moins un élément statique tel une grille ou un diaphragme. 3 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits organes (12 ou 13) d'arrêt des perrurbations comporte au moins un élément tournant (16a,16b,16c) 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément tournant comporte des ailettes (16a,16b,16c) 5 - Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4 , caractérisé en ce que ledit élément tournant (16a,16b,16c) coopère avec des éléments statiques (18a,18b,18c) . 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit élément statique comporte des ailettes (18a,18b,18c). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'organe d'arrêt des perturbations (14 ou 15) comporte plusieurs éléments tournants (16a,16b,16c ou 17a,17b), chacun de ceux-ci coopérant éventuellement avec au moins un élément statique 18a,18b,18c ou 19a,19b), tel un redresseur. 8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits organes (10,12,13,14 ou 15) d'arrêt des perturbations est adapté à produire un écoulement polyphasique ayant une structure prédéterminée (6,7 ou 8) 9 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe (15) d'arrêt des perturbations comporte au moins deux groupes mobiles (17a,17b) comportant chacun au moins une ailette (17a,17b), chaque groupe mobile coopérant avec un groupe fixe (19a,19b) comportant au moins une ailette (19a,19b) et formant redresseur. - 10 - Dispositif selon la revendication 9 appliqué au cas où l'on souhaite stabiliser l'écoulement dans une portion (11) soumise à des perturbations amont et aval, caractérisé en ce qu'il comporte deux organes (14 et 15) d'arrêt des perturbations, le premier organe (14) étant situé en amont de ladite portion (11) et comportant trois groupes mobiles (16a,16b et 16c), chacun de ces groupes coopérant avec un groupe fixe (18a, 18b et 18c) et le second organe (15) étant situé en aval de ladite portion et comportant deux groupes mobiles (17a et 17b), chacun de ces groupes coopérant avec un groupe fixe (19a et 19b).

Inventors: ARNAUDEAU, MARCEL
Applicants: INSTITUT FRANCAIS DU PETROLE
Application year: 1984
Main classification: F15D1
IPC codes: F16L55, F15D1