CN103143275B - 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

本发明公开了带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置。它包括储液腔和拉伸机构，拉伸机构设置于储液腔内；拉伸机构包括由上至下依次配合的上定齿盘、动齿盘和下定齿盘；上定齿盘的下表面上设有同心圆齿圈a，每个同心圆齿圈a由上定齿组成；动齿盘的上表面和下表面均设有同心圆齿圈b，每个同心圆齿圈b由动齿组成；下定齿盘的上表面上设有同心圆齿圈c，每个同心圆齿圈c由下定齿组成；动齿与上定齿和下定齿均可啮合配合，且上定齿和下定齿与动齿相啮合的端面上均设有若干个梯形槽；上定齿盘和下定齿盘均固定在储液腔的侧壁上，动齿盘通过传动轴固定在储液腔内；传动轴与动力机构相连接。本发明的溶解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。

Description

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

本发明涉及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

本发明的目的是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。

本发明所提供的一种带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置包括储液腔和拉伸机构，所述拉伸机构设置于所述储液腔内；

所述储液腔的上部设有进液口，下部设有出液口；

所述拉伸机构包括由上至下依次配合的上定齿盘、动齿盘和下定齿盘；所述上定齿盘的下表面上设有若干组同心圆齿圈a，所述每个同心圆齿圈a由若干个上定齿组成；所述动齿盘的上表面和下表面均设有若干组同心圆齿圈b，所述每个同心圆齿圈b由若干个动齿组成；所述下定齿盘的上表面上设有若干组同心圆齿圈c，所述每个同心圆齿圈c由若干个下定齿组成；所述动齿与所述上定齿和所述下定齿均可啮合配合，且所述上定齿和所述下定齿与所述动齿相啮合的端面上均设有若干个梯形槽；

所述上定齿盘和所述下定齿盘均固定在所述储液腔的侧壁上，所述动齿盘通过传动轴固定在所述储液腔内；所述传动轴与动力机构相连接。

上述的溶解装置中，所述梯形槽的2个底角分别可为锐角和钝角，锐角可在70°～80°的范围内进行调节，钝角可在120°～130°的范围内进行调节，如锐角为75°，钝角为125°，在使用过程中，将钝角的底角端沿所述动齿盘转动方向的前端。

上述的溶解装置中，所述梯形槽沿所述上定齿和所述下定齿的端面均匀布置，其设置的个数可根据需要进行调节。

上述的溶解装置中，所述上定齿、所述动齿和所述下定齿的高度均可为3cm～5cm，且均采用3Cr13钢加工而成。

上述的溶解装置中，所述上定齿、所述动齿和所述下定齿的表面上均设有若干个刻槽；

上述的溶解装置中，所述刻槽之间可为均匀布置；

所述刻槽之间的间距可为5mm～10mm，所述刻槽的深度可为0.5mm～1.5mm。

上述的溶解装置中，所述刻槽与所述传动轴的中心轴线之间的夹角可为10°～20°，如15°。

上述的溶解装置中，所述动齿的上端部和所述下定齿的上端部均呈梯形，且所述上定齿与所述动齿之间的啮合间距和所述动齿与所述下定齿之间的啮合间距均由上至下逐渐减小。

上述的溶解装置中，所述传动轴通过轴承座固定在所述储液腔的底部上，所述传动轴的一端延伸至所述储液腔之外且与皮带轮相连接。

上述的溶解装置中，所述传动轴通过轴承座固定在所述储液腔的顶部上，所述传动轴的一端延伸至所述储液腔之外且与电机相连接。

上述的溶解装置中，所述传动轴与所述轴承座之间设有机械密封；

所述机械密封外部设有扶正器，且所述扶正器固定在所述轴承座上。

上述的溶解装置中，所述储液腔包括壳体和上盖，所述壳体和所述上盖之间为螺栓连接。

本发明提供的溶解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、安装简单的优点。

附图说明

图1是本发明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是本发明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的示意图；

图3是本发明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上的上定齿、动齿盘上的动齿和下定齿盘上的下定齿的结构放大剖面图；

图5是本发明另一种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。

图中各标记如下：1储液腔、2通孔、3上定齿盘、4动齿盘、5下定齿盘、6传动轴、7轴承座、8短齿、9皮带轮、10进液口、11出液口、12上盖、13啮合间距、14机械密封、15扶正器、16上定齿、17动齿、18下定齿、19梯形槽、20电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1-图4所示，本发明提供的带速溶环和清洁槽的加速聚合物溶胀颗粒溶解装置包括储液腔1和拉伸机构，该拉伸机构设置于储液腔1内；该储液腔1包括上盖12和壳体（图中未标），且两者采用螺栓进行连接和密封；在上盖12上设有进液口10，在壳体的下部设有出液口11。该拉伸机构包括由上至下依次配合的上定齿盘3、动齿盘4和下定齿盘5；且在上定齿盘3的下表面上设有多组同心圆齿圈a，每个同心圆齿圈a由多个上定齿16组成；动齿盘4的上表面和下表面均设有多组同心圆齿圈b，每个同心圆齿圈b由多个动齿17组成；下定齿盘5的上表面上设有多组同心圆齿圈c，每个同心圆齿圈c由多个下定齿18组成，且动齿17与上定齿16和下定齿18均可啮合配合；动齿17、上定齿16与下定齿18均采用短齿8结构，其高度均为5cm。

如图4所示，动齿17的上端部和下定齿18的上端部均呈梯形，且上定齿16与动齿17之间的啮合间距13和动齿17与下定齿18之间的啮合间距均由上至下逐渐减小，从而上定齿盘3的上定齿16与动齿盘4的动齿17形成一级速溶结构，上定齿16和动齿17相互啮合而且有啮合间距13，其啮合间距13的上部入口为2.45mm，啮合间距13下部出口为0.45mm，其0.45mm宽度处的深度为5mm。动齿盘4的动齿17与下定齿盘5的下定齿18形成二级速溶结构，动齿17和下定齿18相互啮合而且有啮合间距13，其啮合间距13上部入口为1.32mm，啮合间距13下部出口为0.15mm，其0.15mm宽度处的深度为5mm。通过以上双级速溶结构，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。在上定齿16、动齿17和下定齿18的表面上均设有多个均匀布置的刻槽（图中未标），且刻槽之间的间距为5mm，刻槽的深度为1mm。该刻槽为倾斜设置，且其与动池盘3的中心轴线的夹角为15°。

如图2所示，在上定齿16和下定齿18与动齿17相啮合的端面上均设有多个均匀布置的梯形槽19，沿动齿盘4转动方向的前端，该梯形槽19的底角呈125°角，后端其底角呈25°角，这种设计可以迫使储液腔1中的流体向前流动，防止堵塞。

该上定齿盘3和下定齿盘5均固定在储液腔1的侧壁上，动齿盘4通过传动轴6固定在储液腔1的底部上，且传动轴6通过轴承座7固定在储液腔1上，在传动轴6下部与轴承座7中间设有机械密封14，可以防止储液腔1中的溶液进入传动轴6从而腐蚀传动轴6；在机械密封14外部设有固定在轴承座7上的扶正器15，以防止传动轴6晃动与偏移。该传动轴6的一端延伸至储液腔1之外且与皮带轮9相连接，用于带动传动轴6转动。

图5为本发明提供的另一种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，该溶解装置与上述的溶解装置的结构基本相同，不同之处为：传动轴6固定在储液腔1的上盖12上，且其端部直接与电机20相连接，电机20通过支架固定。该设置可以节约空间，简化设备，方便安装，同时也可以减少液体对传动轴的腐蚀。

使用上述提供的第一种溶解装置时，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的同心圆齿圈均匀啮合，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2、下定齿盘4与动齿盘3相啮合的端面设置的梯形槽19可以迫使储液腔1中的流体向前流动，防止堵塞。被上述过程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。

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：所述溶解装置包括储液腔和拉伸机构，所述拉伸机构设置于所述储液腔内；

所述储液腔的上部设有进液口，下部设有出液口；

所述拉伸机构包括由上至下依次配合的上定齿盘、动齿盘和下定齿盘；所述上定齿盘的下表面上设有若干组同心圆齿圈a，所述每个同心圆齿圈a由若干个上定齿组成；所述动齿盘的上表面和下表面均设有若干组同心圆齿圈b，所述每个同心圆齿圈b由若干个动齿组成；所述下定齿盘的上表面上设有若干组同心圆齿圈c，所述每个同心圆齿圈c由若干个下定齿组成；所述动齿与所述上定齿和所述下定齿均可啮合配合，且所述上定齿和所述下定齿与所述动齿相啮合的端面上均设有若干个梯形槽；

所述上定齿盘和所述下定齿盘均固定在所述储液腔的侧壁上，所述动齿盘通过传动轴固定在所述储液腔内；所述传动轴与动力机构相连接。

2.根据权利要求1所述的溶解装置，其特征在于：所述梯形槽的2个底角分别为锐角和钝角。

3.根据权利要求1或2所述的溶解装置，其特征在于：所述梯形槽沿所述上定齿和所述下定齿的端面均匀布置。

4.根据权利要求3所述的溶解装置，其特征在于：所述上定齿、所述动齿和所述下定齿的高度均为3cm～5cm。

5.根据权利要求4所述的溶解装置，其特征在于：所述上定齿、所述动齿和所述下定齿的表面上均设有若干个刻槽；

所述刻槽与所述传动轴的中心轴线之间的夹角为10°~20°。

6.根据权利要求5所述的溶解装置，其特征在于：所述动齿的上端部和所述下定齿的上端部均呈梯形，且所述上定齿与所述动齿之间的啮合间距和所述动齿与所述下定齿之间的啮合间距均由上至下逐渐减小。

7.根据权利要求6所述的溶解装置，其特征在于：所述传动轴通过轴承座固定在所述储液腔的底部上，所述传动轴的一端延伸至所述储液腔之外且与皮带轮相连接。

8.根据权利要求6所述的溶解装置，其特征在于：所述传动轴通过轴承座固定在所述储液腔的顶部上，所述传动轴的一端延伸至所述储液腔之外且与电机相连接。

9.根据权利要求7或8所述的溶解装置，其特征在于：所述传动轴与所述轴承座之间设有机械密封；

所述机械密封外部设有扶正器，且所述扶正器固定在所述轴承座上。

10.根据权利要求7或8所述的溶解装置，其特征在于：所述储液腔包括壳体和上盖，所述壳体和所述上盖之间为螺栓连接。