CN106669476A - 静态混合器涡旋混合单元 - Google Patents

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盖忠辉
蒋立民
徐力明
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/421—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path
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Abstract

本发明涉及一种静态混合器涡旋混合单元。主要解决了现有静态混合器的混合单元混合效率低、粘度损失大、难以清洗的问题。其特征在于：所述本体（1）上端外边缘平均分布多个外端开口（4），由开口下行至下端底部开口（6）平均分布多个表面螺旋式孔道（2），同时在椎体的上表面也平均分布多个内部开口（5），由开口下行至底部开口（6）处开有若干内部螺旋式孔道（3）。该静态混合器涡旋混合单元，混合效率高、粘度损失小、容易清洗。

Description

静态混合器涡旋混合单元
技术领域
本发明涉及流体静态混合设备领域，特别涉及一种静态混合器涡旋混合单元。
背景技术
我国的大型油田，如大庆油田、胜利油田等东部油田都已进入开发末期，产量都有不同程度的递减，而新增储量又越来越缓慢。目前化学驱技术占有最重要的位置，而化学驱中又以聚合物驱技术最为成熟有效。聚合物驱能有效提高采收率，在宏观上，它能够增加驱替液粘度，降低驱替液和被驱替液的流度比，从而扩大波及体积；在微观上，聚合物由于其固有的粘弹性，在流动过程中产生对油膜或油滴的拉伸作用，增加了携带力，提高了微观洗油效率。聚合物已经形成系列产品，矿场试验已经取得明显效果，并形成配套技术。目前我国已经成为世界上使用聚合物驱技术规模最大，大面积增产效果最好的国家，该技术已成为我国石油持续高产稳产的重要技术措施。
随着聚合物驱的推广应用，驱替液在配注过程中需要利用静态混合器将聚合物母液与稀释用水进行混合。静态混合器是国外70年代初发展起来的一种新型混合设备。它是一种没有运动部件，但具有独特性能的搅拌混合机器。它依靠设备的特殊结构控制流体的运动，使互不相溶的液体各自分散，彼此混合起来达到良好的混合效果。流体通过静态混合器时，不断改变流动的方向，不但将中心的液流推向周边，而且将周边的流体推向中心，从而达到良好的径向混合效果。但是现有的应用与聚合物驱的静态混合器，使用时产生的机械剪切力较大，易造成造成聚合物高分子的降解，使聚合物的粘度损失达8%，影响驱油效果。除此之外，现有的静态混合物一般将其聚合物混合后的不均匀程度控制在5%左右，其控制剪切分割的程度，又会影响混合效果；还易造成结垢现象，难以清洗。
发明内容
本发明针对背景技术中现有静态混合器的混合单元存在的混合效率低、粘度损失大、难以清洗的问题，提供一种新型的静态混合器涡旋混合单元，该静态混合器涡旋混合单元，混合效率高、粘度损失小、容易清洗。
本发明解决以上问题可通过如下技术方案来达到：该静态混合器涡旋混合单元，包括呈椎体形状的本体，所述本体上端外边缘平均分布多个外端开口，由外端开口下行至下端底部开口平均分布多个表面螺旋式孔道，同时在椎体的上表面也平均分布多个内部开口，由内部开口下行至底部开口处开有若干内部螺旋式孔道。
本发明的工作原理是：当稀释水与聚合物母液的混合物流经涡旋式混合单元时，由于孔道的作用，混合液会被分割成多股，而由于旋转角度的存在，使多股混合液高速旋转，并在椎体中下部汇合。这种涡旋式流动，使得多股混合液相互碰撞、扩散，并且变径的孔道使流速有差别并形成一定的横流，因而多股混合液的流向不断变化，从而促进其混合，最终实现均匀混合的目的。
本发明与背景技术相比较具有如下有益效果：本发明通过特殊的孔道设计，使用该静态混合器涡旋混合单元配置驱替液，当聚合物母液与稀释水流经涡旋式混合器时，流体在分合过程中，会被分成高速旋转的多股细流，表现出不同的流速，形成一定的横流，当各股细流汇聚时，液体的相互碰撞与扩散，使得稀释水与母液混合均匀。静态混合器中配有多个本发明的模块，通常混合液通过8 - 10次的分合即可达到比背景技术更为均匀、彻底的混合程度。并且本发明采用特殊的生物亲和性材料，使得材料表面与流体有尽可能大的接触角，抑制结垢，延长清洗周期。总之，本涡旋式混合器采用涡旋式旋转、碰撞和扩散，实现聚合物母液与稀释用水的混合，避免了常规混合器的机械剪切力，实现降低粘度损失的目的；而特殊的结构设计，使得本发明涡旋式混合单元更便于安装和清理。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明的侧视图；
附图3是本发明的俯视图；
附图4是本发明内部螺旋式孔道的结构示意图。
图中：1-本体，2-表面螺旋式孔道，3-内部螺旋式孔道，4-外端开口，5-内部开口，6-底部开口。
具体实施方式：
下面结合附图及具体实施例将对本发明作进一步说明：
附图1结合图2、图3所示，该静态混合器涡旋混合单元，包括呈椎体形状的本体1，所述本体1上端外边缘平均分布多个外端开口4，由开口下行至下端底部开口6平均分布多个表面螺旋式孔道2，同时在椎体的上表面也平均分布多个内部开口5，由开口下行至底部开口6处开有若干内部螺旋式孔道3，如图4所示；所述本体1所述表面螺旋式孔道2及内部螺旋式孔道3为变直径，且上端孔道直径大于下端孔道直径；所述表面螺旋式孔道2及内部螺旋式孔道3旋转角度为30 - 60°；所述本体1采用特殊的生物亲和性材料PLA聚乳酸；所述本体1表面螺旋式孔道2及内部螺旋式孔道3上端孔道直径与下端孔道直径比为5-3：2-1。
实施例1：
涡旋式混合单元呈椎体性状，整体高度150 mm，椎体上部较粗部分直径为50 mm，下部较细部分直径为10 mm；椎体上部较粗部分平均分布4个孔道，孔道为变直径，上部直径为15mm，下部直径为6 mm，孔道的旋转角度为45°；椎体外表面平均分布4个孔道，孔道直径为12mm，孔道旋转角度为45°；椎体表面的4个通道和椎体内部的4个通道在椎体底部较细处汇合。如此设置，能使被混合的两种液体实现分合、旋转、速差变化等作用，使得两者充分混合。
当稀释水与聚合物母液的混合物流经涡旋式混合单元时，由于孔道的作用，混合液会被分割成8股，这8股混合液由于旋转角度的存在，使其高速旋转，并在椎体中下部汇合，这种涡旋式流动，使得多股混合液相互碰撞、扩散，并且由于孔道是变径的，其流速有差别，因而多股混合液的流向不断变化，从而促进其混合，最终实现均匀混合的目的。
实施例2：
涡旋式混合单元呈椎体性状，整体高度150 mm，椎体上部较粗部分直径为48 mm，下部较细部分直径为15 mm；椎体上部较粗部分平均分布3个孔道，孔道为变直径，上部直径为18mm，下部直径为10 mm，孔道的旋转角度为60°；椎体外表面平均分布3个孔道，孔道直径为15mm，孔道旋转角度为60°；椎体表面的3个通道和椎体内部的3个通道在椎体底部较细处汇合。如此设置，能使被混合的两种液体实现分合、旋转、速差变化等作用，使得两者充分混合。
当稀释水与聚合物母液的混合物流经涡旋式混合单元时，由于孔道的作用，混合液会被分割成6股，这6股混合液由于旋转角度的存在，使其高速旋转，并在椎体中下部汇合，这种涡旋式流动，使得多股混合液相互碰撞、扩散，并且由于孔道是变径的，其流速有差别，因而多股混合液的流向不断变化，从而促进其混合，最终实现均匀混合的目的。
实施例3：
涡旋式混合单元呈椎体性状，整体高度150 mm，椎体上部较粗部分直径为48 mm，下部较细部分直径为10 mm；椎体上部较粗部分平均分布6个孔道，孔道为变直径，上部直径为8mm，下部直径为6 mm，孔道的旋转角度为30°；椎体外表面平均分布6个孔道，孔道直径为8mm，孔道旋转角度为30°；椎体表面的6个通道和椎体内部的6个通道在椎体底部较细处汇合。如此设置，能使被混合的两种液体实现分合、旋转、速差变化等作用，使得两者充分混合。
当稀释水与聚合物母液的混合物流经涡旋式混合单元时，由于孔道的作用，混合液会被分割成12股，这12股混合液由于旋转角度的存在，使其高速旋转，并在椎体中下部汇合，这种涡旋式流动，使得多股混合液相互碰撞、扩散，并且由于孔道是变径的，其流速有差别，因而多股混合液的流向不断变化，从而促进其混合，最终实现均匀混合的目的。
上述实施例1-3，抑制结垢，延长清洗周期2个月，混合效率高达98%，降低粘度，使粘度损失达2%，其聚合物混合后的不均匀程度控制在95%
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，比如改变孔道的数量，孔道旋转的角度和方向等，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种静态混合器涡旋混合单元，包括呈椎体形状的本体（1），其特征在于：所述本体（1）上端外边缘平均分布多个外端开口（4），由外端开口（4）下行至下端底部开口（6）平均分布多个表面螺旋式孔道（2），同时在椎体的上表面也平均分布多个内部开口（5），由内部开口（5）下行至底部开口（6）处开有若干内部螺旋式孔道（3）。
2.根据权利要求1所述的静态混合器涡旋混合单元，其特征在于，所述本体（1）所述表面螺旋式孔道（2）及内部螺旋式孔道（3）为变直径，且上端孔道直径大于下端孔道直径；所述表面螺旋式孔道（2）及内部螺旋式孔道（3）旋转角度为30 - 60°。
3.根据权利要求1所述的静态混合器涡旋混合单元，其特征在于，所述本体（1）表面螺旋式孔道（2）及内部螺旋式孔道（3）平均分布分别为4个，孔道旋转角度为45°，混液体经涡旋式混合单元由孔道作用，混合液被分割成8股，在椎体底部较细处汇合。
4.根据权利要求1所述的静态混合器涡旋混合单元，其特征在于，所述本体（1）表面螺旋式孔道（2）及内部螺旋式孔道（3）平均分布分别为3个，孔道旋转角度为60°，混液体经涡旋式混合单元由孔道作用，混合液被分割成6股，在椎体底部较细处汇合。
5.根据权利要求1所述的静态混合涡旋混合单元，其特征在于，所述本体（1）表面螺旋式孔道（2）及内部螺旋式孔道（3）平均分布分别为6个，孔道旋转角度为30°，混液体经涡旋式混合单元由孔道作用，混合液被分割成12股，在椎体底部较细处汇合。
6.根据权利要求1所述的静态混合器涡旋混合单元，其特征在于，所述本体（1）采用特殊的生物亲和性材料，该生物亲和性材料为PLA。
7.根据权利要求1所述的静态混合器涡旋混合单元，其特征在于，所述本体（1）表面螺旋式孔道（2）及内部螺旋式孔道（3）上端孔道直径与下端孔道直径比为5-3：2-1。
8.根据权利要求1所述的静态混合器涡旋混合单元，其特征在于，所述本体（1）表面螺旋式孔道（2）上端孔道直径与下端孔道直径比为5：1 ；内部螺旋式孔道（3）上端孔道直径与下端孔道直径比为5：1。
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