CN103111203A - 一种带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置，其特征在于：该装置由清洁器、拉伸单元和储液腔组成，拉伸单元上部为固定在传动轴上的清洁器，拉伸单元由上定齿盘、动齿盘、下定齿盘、传动轴、轴承座组成，清洁器下部依次为都具有若干通孔的上定齿盘、动齿盘、下定齿盘，所述上定齿盘、动齿盘、下定齿盘均由若干组不等径的同心圆齿圈连接而成，所述动齿盘的同心圆齿圈与上定齿盘、下定齿盘的同心圆齿圈均匀咬合，所述上定齿盘、下定齿盘与动齿盘相咬合的面分别设有若干梯形槽，动齿盘固定在传动轴上，储液腔设有进液口和出液口。本发明安装简单，占地面积小，重量轻，处理量大，并且加速了聚合物的溶解。

Description

一种带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置

技术领域

本发明提供一种加快部分水解聚丙烯酰胺类聚合物的强制拉伸速溶装置，具体涉及一种带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置。

背景技术

聚合物驱作为油田开发提高采收率的重要方法之一，在国内外陆上油田得到广泛的应用。而海上油田由于缺乏淡水资源，其注入水的矿化度高、钙镁离子含量高。传统部分水解聚丙烯酰胺的抗盐能力不足，其粘度低，远不能满足海上油田的要求。疏水缔合聚合物因其主链上有少量疏水基团，溶液具有可逆三维网状结构、剪切稀释性和注入性良好、抗剪切能力强、抗盐能力好、粘度高等特点，在高矿化度、高钙镁离子含量的水中粘度高，适合在缺乏淡水资源的海上油田应用；对地层渗透率高、原油粘度高的油藏，疏水缔合聚合物具有更加突出的优势。疏水缔合聚合物在常温（20℃～25℃）下常规的搅拌熟化时间长，大大制约了其在海上油田上的应用。因此针对海上油田的矿场实际，加快疏水缔合聚合物溶解速度的研究，对海上油田以聚合物为主的提高采收率技术具有重要意义。

目前已经开展了疏水缔合聚合物的溶解性研究工作，现有方法下疏水缔合聚合物的溶解时间为120分钟以上，这就意味着要有很大体积和数量的熟化罐来保证聚合物的完全溶解，对于空间和承重能力有限的海上平台来讲，尤其是现有的小型平台，进行聚合物驱几乎不可能实现。

西南石油大学提高采收率实验室在线速溶课题组，通过在管线内部设置合适间距的不同孔径筛网或孔板，剥离和切割溶胀颗粒，减小溶胀颗粒的粒径，缩短溶解时间，并验证了这种想法的可行性。2006年进行现场放大试验，采取循环方式，多次剥离和切割AP-P4溶胀颗粒，结果AP-P4的溶解时间大大缩短。但由于反复切割聚合物分子链导致其断链，溶液粘度降低；同时溶胀颗粒堵塞筛网或孔板，不能满足海上平台聚合物配注的要求。因此，急需一种结构简单、操作方便的疏水缔合聚合物速溶装置，加快疏水缔合聚合物的溶解速度，缩短溶解时间，其溶液性能满足现场应用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置，该装置能够更加高效率加速聚合物颗粒溶解。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置，其特征在于该装置由清洁器、拉伸单元和储液腔组成，拉伸单元上部为固定在传动轴上的清洁器，所述清洁器由多个片叶轮组成，拉伸单元由上定齿盘、动齿盘、下定齿盘、传动轴、轴承座组成，清洁器下部依次为都具有若干通孔的上定齿盘、动齿盘、下定齿盘，所述上定齿盘、动齿盘、下定齿盘均由若干组不等径的同心圆齿圈连接而成，所述动齿盘的同心圆齿圈与上定齿盘、下定齿盘的同心圆齿圈均匀咬合，所述上定齿盘、下定齿盘与动齿盘相咬合的面分别设有若干梯形槽，上定齿盘和下定齿盘固定在储液腔上，动齿盘固定在传动轴上，传动轴通过轴承座和储液腔连接皮带轮，轴承座固定在储液腔上，拉伸单元位于储液腔内，储液腔上部设有进液口，下部设有出液口。

优选的，所述清洁器为十字形状叶轮，该叶轮为4片叶片，清洁器叶轮的叶片垂直于上定齿盘，该设计能更好地清洁粘附在定齿盘上的聚合物溶胀颗粒。

优选的，所述清洁器和定齿盘的间距根据聚合物的颗粒确定。

优选的，所述梯形槽在往动齿盘转动方向的前端其底角呈钝角，后端其底角呈锐角，优选的，前端其底角呈75°，后端其底角呈25°。

优选的，所述梯形槽均匀分布在上定齿盘和下定齿盘与动齿盘相咬合的面上，共计132个梯形槽。

优选的，所述上定齿盘、下定齿盘和动齿盘的同心圆齿圈齿高3～5cm，该长度范围的设计可以降低设计和加工难度，齿圈表面为圆弧过渡设计。

优选的，所述动齿盘的同心圆齿圈表面有斜纹，斜纹的间距为5mm，深度为1mm，所述斜纹与动齿盘转动方向呈现一定的夹角，夹角为15°。

优选的，所述动齿盘和下定齿盘的同心圆齿圈上部呈梯形，上定齿盘与动齿盘、动齿盘与下定齿盘的咬合间距从上部到下部逐渐减小。

优选的，所述传动轴下部与轴承座中间还设有机械密封，机械密封外部设有扶正器，并固定在轴承座上。机械密封防止储液腔里的溶液进入传动轴从而腐蚀传动轴，扶正器可以防止传动轴晃动与偏移。

优选的，所述储液腔由上盖和壳体组成，上盖和壳体采用连接螺栓连接和密封，进液口设在上盖上部，出液口设在壳体下部。

优选的，所述传动轴通过轴承座和储液腔连接外部上置电机，将电机上置并且直接带动传动轴，可以节约空间，简化设备，方便安装，同时也可以减少液体对传动轴的腐蚀。

本发明的有益效果在于：用该装置可以在短时间内得到均一的疏水缔合聚合物溶液，可用于高矿化度条件下的聚合物驱油技术中，使石油的采收率得以提高，并且还具有处理量大、重量轻、占地面积小、安装简单。

附图说明

图1是该带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置的结构示意图；

图2是该带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置位于下定齿盘上的梯形槽示意图；

图3是该带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置的动齿盘的俯视图；

图4是该带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置的上定齿盘、动齿盘、下定齿盘的同心圆齿圈上的短齿结构放大剖面图；

图5是该带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置的清洁器的俯视图；

图6是该带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置的另外一种改进的示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1至图6得知该带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置由清洁器19、拉伸单元和储液腔1组成，拉伸单元上部为固定在传动轴6上的清洁器19，所述清洁器19由多个片叶轮组成，拉伸单元由上定齿盘3、动齿盘4、下定齿盘5、传动轴6、轴承座7组成，清洁器19下部依次为都具有若干通孔2的上定齿盘3、动齿盘4、下定齿盘5，所述上定齿盘3、动齿盘4、下定齿盘5均由若干组不等径的同心圆齿圈连接而成，所述动齿盘4的同心圆齿圈与上定齿盘3、下定齿盘5的同心圆齿圈均匀咬合，所述上定齿盘3、下定齿盘5与动齿盘4相咬合的面分别设有若干梯形槽21，上定齿盘3和下定齿盘5固定在储液腔1上，动齿盘4固定在传动轴6上，传动轴6通过轴承座7和储液腔1连接皮带轮9，轴承座7固定在储液腔1上，拉伸单元位于储液腔1内，储液腔1上部设有进液口10，下部设有出液口11。

使用时，如图1至图6，首先设置与该加速聚合物溶胀颗粒溶解装置外部动力装置，使皮带轮9带动传动轴6，从而使动齿盘4转动。未完全溶解的疏水缔合聚合物的水溶液从上盖12的进液口10进入储液腔1，疏水缔合聚合物的水溶液经过清洁器19，然后依次从通孔2进入上定齿盘3和动齿盘4，再从动齿盘4进入下定齿盘5，由于上定齿盘3、动齿盘4和下定齿盘5均采用同心圆齿圈，该齿圈采用短齿8结构，动齿盘的同心圆齿圈与上定齿盘3、下定齿盘5的同心圆齿圈均匀咬合，从而形成速溶结构环。下定齿盘3和动齿盘4的同心圆齿圈上的短齿8结构上部呈梯形，上定齿盘3与动齿盘4、动齿盘4和下定齿盘5咬合间距13从上部到下部逐渐减小，并且动齿盘4以1400rpm的转速运转，所以疏水缔合聚合物的水溶液中的疏水缔合聚合物的溶胀颗粒被短齿8结构碾压展开，形成粒径更小的溶胀颗粒。在上定齿盘3、下定齿盘5与动齿盘4相咬合的面分别设有若干梯形槽21，如图2为下定齿盘5上的梯形槽21，该种位于上定齿盘3、下定齿盘5的梯形槽21，往动齿盘4转动方向的前端其底角呈钝角，后端其底角呈锐角，可以是梯形槽21在往动齿盘4转动方向的前端其底角呈75°，后端其底角呈25°，这种设计可以迫使储液腔1里的流体向前流动，防止堵塞。被处理过了的溶胀颗粒，通过出液口11，进入到与熟化罐相连的管线中，最后进入到熟化罐进行溶解。

传动轴6下部与轴承座7中间所设的机械密封14防止了储液腔1里的溶液进入传动轴6从而腐蚀传动轴6，而机械密封14外部所设的固定在轴承座7上的扶正器15，可以防止传动轴6晃动与偏移。

图2是该带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置位于下定齿盘上的梯形槽示意图。该梯形槽21具体位于下定齿盘5上的短齿8上。在上定齿盘的梯形槽21也位于上定齿盘上3的短齿8上。

图3是该带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置的动齿盘的俯视图，动齿盘4通过传动轴6带动进行运转，疏水缔合聚合物的溶胀颗粒被短齿8结构碾压展开，形成粒径更小的溶胀颗粒，从通孔2中流出。

图4是该带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置的上定齿盘、动齿盘、下定齿盘的同心圆齿圈上的短齿结构放大剖面图。上定齿盘3的上定齿16与动齿盘4的动齿17组成一级速溶结构，上定齿16和动齿17相互咬合而且有咬合间距13，其咬合间距13上部入口为2.45mm，咬合间距13下部出口为0.45mm，其0.45mm的深度为5mm。动齿盘4的动齿17与下定齿盘5的下定齿18组成二级速溶结构，动齿17和下定齿18相互咬合而且有咬合间距13，其咬合间距13上部入口为1.32mm，咬合间距13下部出口为0.15mm，其0.15mm的深度为5mm。通过以上的双极速溶结构，能使溶胀颗粒强制拉伸，得到粒径更小的溶胀颗粒，其效果比只有一个定齿盘和动齿盘要好。

图5是该带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置的清洁器的俯视图，清洁器19固定在传动轴6上，在电机的带动下，叶轮转动，可以清理上定齿盘3上的聚合物溶胀颗粒。因为当聚合物溶胀颗粒大时会附着于上定齿盘3上，会堵塞上定齿盘3上的通孔2影响装置的正常运行或者降低效率，此时清洁器19在传动轴6的带动下而运转，清理上定齿盘3上的附着聚合物溶胀颗粒，4片叶片20组成十字形状叶轮的清洁器结构简单，清理的效果也较佳，而清洁器19与上定齿盘3的距离则根据聚合物的规格来定，以便达到最佳效果。

图6是该带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置的另外一种改进的示意图，该改进将电机22上置并且直接带动传动轴6，传动轴6通过机械密封14、扶正器15、轴承座7连接在储液腔1上，电机22连接传动轴6，电机22通过支架固定。该改进可以节约空间，简化设备，方便安装，同时也可以减少液体对传动轴的腐蚀。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置，其特征在于该装置由清洁器、拉伸单元和储液腔组成，拉伸单元上部为固定在传动轴上的清洁器，所述清洁器由多个片叶轮组成，拉伸单元由上定齿盘、动齿盘、下定齿盘、传动轴、轴承座组成，清洁器下部依次为都具有若干通孔的上定齿盘、动齿盘、下定齿盘，所述上定齿盘、动齿盘、下定齿盘均由若干组不等径的同心圆齿圈连接而成，所述动齿盘的同心圆齿圈与上定齿盘、下定齿盘的同心圆齿圈均匀咬合，所述上定齿盘、下定齿盘与动齿盘相咬合的面分别设有若干梯形槽，上定齿盘和下定齿盘固定在储液腔上，动齿盘固定在传动轴上，传动轴通过轴承座和储液腔连接皮带轮，轴承座固定在储液腔上，拉伸单元位于储液腔内，储液腔上部设有进液口，下部设有出液口。

2.如权利要求1所述的带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置，其特征在于，所述清洁器为十字形状叶轮，清洁器叶轮的叶片垂直于上定齿盘。

3.如权利要求1所述的溶解装置，其特征在于，所述梯形槽在往动齿盘转动方向的前端其底角呈钝角，后端其底角呈锐角。

4.如权利要求1或2所述的带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置，其特征在于，所述梯形槽均匀分布在上定齿盘和下定齿盘与动齿盘相咬合的面上，共计132个梯形槽。

5.如权利要求1所述的带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置，其特征在于，所述上定齿盘、下定齿盘和动齿盘的同心圆齿圈齿高3～5cm，齿圈表面为圆弧过渡设计。

6.如权利要求5所述的带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置，其特征在于，所述动齿盘的同心圆齿圈表面有斜纹，斜纹的间距为5mm，深度为1mm，所述斜纹与动齿盘转动方向呈现一定的夹角，夹角为15°。

7.如权利要求1所述的带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置，其特征在于，所述动齿盘和下定齿盘的同心圆齿圈上部呈梯形，上定齿盘与动齿盘、动齿盘与下定齿盘的咬合间距从上部到下部逐渐减小。

8.如权利要求1所述的带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置，其特征在于，所述传动轴下部与轴承座中间还设有机械密封，机械密封外部设有扶正器，并固定在轴承座上。

9.如权利要求1所述的带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置，其特征在于，所述储液腔由上盖和壳体组成，上盖和壳体采用连接螺栓连接和密封，进液口设在上盖上部，出液口设在壳体下部。

10.如权利要求1所述的带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置，其特征在于，其特征在于，所述传动轴通过轴承座和储液腔连接外部上置电机。

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