CN104998564A - 一种聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚合物溶解技术领域，特别涉及一种聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统。该系统包括溶解罐、定转子均质装置、超重力均匀化装置和熟化罐；定转子均质装置包括若干套定子和转子，定子安装在机壳内，转子与传动轴相连，在电动机的驱动下进行旋转；超重力均匀化装置安装在真空罐上，超重力均匀化装置设有填料层，超重力均匀化装置的进口管线上设有喷头，熟化罐内设有呈折线形状分布的折挡板，所述折挡板分为若干层。本发明提供的熟化系统，通过该系统使得聚合物达到三次采油注入聚合物的质量指标。整个过程连续操作，物料在体系中的停留时间小于5分钟。与目前工业上普遍采用的搅拌槽式熟化罐相比，熟化时间缩短了90%以上。

Description

一种聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统

技术领域

本发明涉及聚合物溶解技术领域，特别涉及一种聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统。

背景技术

随着我国石油资源日益减少，在许多油田，石油开采都进入了三次采油阶段。具体地说，就是利用向地层注入高粘度聚合物的方法提高石油采出率。在三次采油过程中普遍使用聚丙烯酰胺类聚合物作为驱油介质。这类介质普遍具有分子量大及高粘度的特点。聚丙烯酰胺为例，工业聚丙烯酰胺成品为白色粉末状物质，在使用之前需要用水溶解并使其均匀化。目前工业上普遍采用的技术是气流分散溶解，搅拌槽熟化技术。具体地说，就是使用气流将聚合物粉体高度分散，与水快速接触、溶解在其中。由于溶解了的聚合物高粘度特性，在固体颗粒表面形成了一层高粘度液膜，妨碍了颗粒的进一步溶解。这就造成了在溶液当中存在一些溶解不够充分的，被称为“鱼眼”的高粘胶状颗粒。为消除这些“鱼眼”，使用了大型搅拌槽，花费数小时的时间搅拌聚合物的水溶液使其均匀化，并且将悬浮在溶液中的气泡析出。这套技术使用了庞大的设备，能耗高，生产周期长。

发明内容

（一）所要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统，以克服现有技术中的溶解设备能耗高、生产周期长且溶解不充分的缺陷。

（二）技术内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统，包括溶解罐、定转子均质装置、超重力均匀化装置和真空熟化罐；

位于溶解罐中的水溶性聚合物经输送管道自吸进入定转子均质装置；所述定转子均质装置包括若干套定子和转子，所述定子安装在机壳内，转子与传动轴相连，在电动机的驱动下进行旋转；

超重力均匀化装置安装在真空罐上，在负压下操作，真空度不低于60kPa；

超重力均匀化装置设有填料层，所述超重力均匀化装置的进口管线上设有喷头，所述喷头将水溶性聚合物均匀地布撒在旋转的填料层的内缘；

所述熟化罐内设有呈折线形状分布的折挡板，所述折挡板分为若干层，其与水平面的夹角在5-45度之间；

水溶性聚合物离开填料层后，进入熟化罐，并靠重力流向折流板。

优选地，所述定子和转子间相对线速度为1-10m/s。

优选地，所述超重力均匀化装置使用泡沫金属或金属丝网填料，所述填料层的径向厚度不低于0.01m。

（三）有益效果

本发明提供一种聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统，通过该系统使得聚合物达到三次采油注入聚合物的质量指标。整个过程连续操作，物料在体系中的停留时间小于5分钟。与目前工业上普遍采用的搅拌槽式熟化罐相比，熟化时间缩短了90%以上。

附图说明

图1为本发明实施例聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统，包括溶解罐1、定转子均质装置2、超重力均匀化装置3和熟化罐5；

位于溶解罐1中的水溶性聚合物经输送管道自吸进入定转子均质装置2；所述定转子均质装置2包括若干套定子和转子，所述定子安装在机壳内，转子与传动轴相连，在电动机的驱动下进行旋转；

超重力均匀化装置3安装在真空罐4上，在负压下操作，真空度不低于60kPa；

超重力均匀化装置3设有填料层，所述超重力均匀化装置的进口管线上设有喷头，所述喷头将水溶性聚合物均匀地布撒在旋转的填料层的内缘；

所述熟化罐5内设有呈折线形状分布的折挡板51，所述折挡板51分为若干层，其与水平面的夹角在5-45度之间；

水溶性聚合物离开填料层后，进入熟化罐5，并靠重力流向折流板。

优选地，所述超重力均匀化装置使用泡沫金属或金属丝网填料，所述填料层的径向厚度不低于0.01m。

具体的，水溶性聚合物从溶解罐经输送管道自吸进入定转子均质装置。定转子均质装置包括若干套定子和转子。定子安装在机壳内，转子与传动轴相连，在电动机的驱动下旋转。其转速，根据定、转子的大小及二者间距不同而不同。为达到良好的均质效果同时不使剪切力过大而剪断大分子链，保持定转子间相对线速度为1-10m/s。

经过定转子均质装置后，聚合物溶液中“鱼眼”大部分消除，但从宏观上看溶液仍然存在较大的不均匀，需要进一步熟化。溶液从定转子均质装置出来后进入超重力均匀化装置。由于超重力均匀化装置在负压下操作，流体无需动力，可直接流入超重力机。

设置在超重力均匀化装置液体进口管线上的喷头将液体均匀地布撒在旋转的填料的内缘。液体在超重力均匀化装置填料层表面被离心力多次分散，形成细小的液滴、液丝和液膜，而后流出填料。在本实施例中，要求填料层的径向厚度超过0.01m。

离开填料层后，液体在机壳上汇集，靠重力流向折流板。折流板为安装在熟化罐内的呈折线形状的折挡板，分为若干层，其与水平面的夹角在5-45度之间。流体在折挡板上逐层向下流动，直到进入罐底液层。在此过程中，溶液中存在的大小气泡在真空的作用下破裂，形成清亮透明、质地均匀的、满足注入要求的三次采油驱油剂。

熟化罐在负压下操作。真空由水环式或其它类型真空泵形成，其真空度不小于60kPa。积存在罐底的溶液由螺杆泵抽出送往中间罐或直接输送到聚合物注入站使用。

其中，定转子均质装置可以安装在地面，亦可以安装在熟化罐罐体之上。

所述的超重力均匀化装置可以安装在熟化罐罐体顶部。通常采用立式结构，使用但不限于泡沫金属或金属丝网填料。转子转速不高于1200rpm。

本实例在某油田聚合物配制站实施。高分子聚合物为聚丙烯酰胺，处理量为30m3/hr。预配好的聚合物溶液由前工段通过螺杆泵打入定转子均质系统。转子转速设定为500rpm。经定转子均质装置处理后的聚合物溶液自吸进入超重力机。超重力机转子外径为500mm，内径为200mm，轴向高度为300mm，转子转速为1100rpm，安装在熟化罐之上。熟化罐高度为4m，直径为2.5m，内部装有4层折流板。罐体外部管线上装有一台螺杆泵，将积存在罐内的溶液排出。真空系统为水环式真空泵，操作真空度为80kPa。经测算，流体经过本系统共耗时4分钟。经过本系统处理，聚合物水溶液粘度符合质量标准。

本发明实施例提供的聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统，利用微观混合原理将初步溶解了的水溶性聚合物快速均匀化，加速熟化并脱除气泡，形成均质化、高粘度、满足油田三次采油注入要求的聚合物溶液。本系统由定、转子均质装置重力均匀化装置以及熟化罐组成。初步配制的聚合物水溶液经过定、转子均质装置第一次均质后进入超重力进一步熟化。熟化后的聚合物水溶液在真空熟化罐内脱除气泡，达到三次采油注入聚合物的质量指标。整个过程连续操作，物料在体系中的停留时间小于5分钟。与目前工业上普遍采用的搅拌槽式熟化罐相比，熟化时间缩短了95%以上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统，其特征在于，包括溶解罐、定转子均质装置、超重力均匀化装置和熟化罐；

位于溶解罐中的水溶性聚合物经输送管道自吸进入定转子均质装置；所述定转子均质装置包括若干套定子和转子，所述定子安装在机壳内，转子与传动轴相连，在电动机的驱动下进行旋转；

超重力均匀化装置安装在真空罐上，在负压下操作，真空度不低于60kPa；

超重力均匀化装置设有填料层，所述超重力均匀化装置的进口管线上设有喷头，所述喷头将水溶性聚合物均匀地布撒在旋转的填料层的内缘；

所述熟化罐内设有呈折线形状分布的折挡板，所述折挡板分为若干层，其与水平面的夹角在5-45度之间；

水溶性聚合物离开填料层后，进入熟化罐，并靠重力流向折流板。

2.如权利要求1所述的聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统，其特征在于，所述定子和转子间相对线速度为1-10m/s。

3.如权利要求1所述的聚合物快速均匀溶解、无气泡熟化系统，其特征在于，所述超重力均匀化装置使用泡沫金属或金属丝网填料，所述填料层的径向厚度不低于0.01m。