CN108854608A

CN108854608A - 氮气密闭聚合物分散溶解装置及其配制聚合物母液方法

Info

Publication number: CN108854608A
Application number: CN201810808131.0A
Authority: CN
Inventors: 唐立伟
Original assignee: Daqing Weida Petroleum Technology Co Ltd
Current assignee: Daqing Weida Petroleum Technology Co Ltd
Priority date: 2018-07-22
Filing date: 2018-07-22
Publication date: 2018-11-23
Anticipated expiration: 2038-07-22
Also published as: CN108854608B

Abstract

本发明涉及的是氮气密闭聚合物分散溶解装置及其配制聚合物母液方法，其中氮气密闭聚合物分散溶解装置的密闭干粉罐通过螺旋下料器连接密闭电热料斗，氮气管线也连接至密闭电热料斗，密闭电热料斗与溶解罐之间形成密闭循环系统，密闭循环系统的构成为：密闭电热料斗出料口通过物料输送高温气氛管道连接可调式射流器，可调式射流器连接溶解罐，物料输送高温气氛管道设置气输电动球阀，溶解罐通过循环气高温气氛管道连接密闭电热料斗，旋流气液分离器气体出口处设置气循环电动球阀；清水管线连接可调式射流器。本发明有效地解决氧气所导致的聚合物母液的降解，利用氮气密闭来隔决氧气，从源头上有效解决聚合降解难题。

Description

氮气密闭聚合物分散溶解装置及其配制聚合物母液方法

技术领域

本发明涉及油田三次采油注聚阶段聚合物母液配制装置，具体涉及氮气密闭聚合物分散溶解装置及其配制聚合物母液方法。

背景技术

当油田开采进入聚合物驱油阶段后，聚合物母液的粘度就显得至关重要，如何用少量的聚合物配制出粘度大，且不易剪切，降解率低的聚合物母液一直是聚合物驱的重要课题。经过实验大多数聚合物的特性是：无氧条件下老化180天，聚合物水解度由18.7%增加到83.3%，粘度由37.5 mPa•s 增加到63.1 mPa•s；水解度增加不引起聚合物溶液盐敏效应增强粘度下降和高价离子与高水解度聚合物产生沉淀的现象；聚合物自由基降解是聚合物高温降解的主要机理，提高聚合物稳定性的核心技术是控制氧含量；确定聚合物保证稳定的氧含量临界值小于0.5mg/L 。如果能隔决氧气，聚合物的降解将变小，降解程度与温度、pH值有关：温度升高将使降解增加，尤其在有Fe²⁺、Fe³⁺、H₂S等其他还原物存在时发生剧烈降解。在采出污水中Fe²⁺、Fe³⁺、H₂S比较常见，在无氧条件下它们对聚合物的降解没有影响，在有氧条件下会导致聚合物快速降解。

发明内容

本发明的一个目的是提供氮气密闭聚合物分散溶解装置，这种氮气密闭聚合物分散溶解装置用于解决现有技术中聚合物配制出的聚合物母液降解率高、不稳定的问题，本发明的另一个目的是提供氮气密闭聚合物分散溶解装置配制聚合物母液方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种氮气密闭聚合物分散溶解装置包括密闭干粉罐、密闭电热料斗、可调式射流器、溶解罐、气液分离器，密闭干粉罐通过螺旋下料器连接密闭电热料斗，氮气管线也连接至密闭电热料斗，密闭电热料斗与溶解罐之间形成密闭循环系统，密闭循环系统的构成为：密闭电热料斗出料口通过物料输送高温气氛管道连接可调式射流器，可调式射流器连接溶解罐，物料输送高温气氛管道设置气输电动球阀，溶解罐通过循环气高温气氛管道连接密闭电热料斗，循环气高温气氛管道设置旋流气液分离器，旋流气液分离器气体出口处设置气循环电动球阀；

清水管线也连接至可调式射流器，采用射流产生负压，使举升后的高速干粉流与高速水流在可调式射流器中相撞击混合，进入溶解罐溶解，高速干粉流是气粉混合流，气粉混合流由氮气与干粉形成；

溶解罐出口连接母液输送管线，母液输送管线上安装母液螺杆泵，溶解罐设置有液位计、排气电动球阀。

上述方案中溶解罐设置有呼吸阀，溶解罐的溢流口处设置水封鼓，溢流口连接水封鼓，水封鼓连接溢流管；清水管线通过其分支管线连接水封鼓，该分支管线上设置补水阀。

上述方案中清水管线上设置清水压力变送器、清水电动球阀、电磁流量计，用于控制水流及计量流量、水压；氮气管线上设置氮气压力变送器、氮气阀，用于控制氮气流量，计量氮气压。

上述方案中溶解罐底部出口连接母液螺杆泵，母液螺杆泵前后设置螺杆泵进口蝶阀、螺杆泵出口蝶阀，母液输送管线上还设置有母液压力变送器、止回阀；溶解罐还设置有安全阀、排液放空阀，排液放空阀汇入溢流管；溶解罐设置有搅拌器。

上述方案中螺旋下料器、母液螺杆泵、搅拌器、气输电动球阀、排气电动球阀、气循环电动球阀、清水电动球阀均连接PLC控制系统。

上述氮气密闭聚合物分散溶解装置配制聚合物母液方法：

利用氮气密闭来隔决氧气，在隔决氧气的条件下，采用射流式分散溶解聚合物，配制聚合物母液，具体为：PLC控制系统控制清水电动球阀打开，水经过电磁流量计进入可调式射流器中，高速水流在射流其中产生高负压，PLC控制系统打开气输电动球阀使得物料输送高温气氛管道中产生足够举升力，并有足够能量使举升后的干粉流高速流动，这时，PLC控制系统通过水流量与设定浓度计算出下料量，通过启动螺旋下料器并按照一定转速将密闭干粉罐中的聚合物干粉输送到密闭电热料斗中，负压将聚合物干粉与氮气形成的气粉输送到可调式射流器中，高速水流与高速粉流具备相匹配的速度，水粉在可调式射流器中相撞击混合，使水粉充分混合，形成母液；母液进入到溶解罐中，通过液位计的检测，到达搅拌设定液位后，搅拌器开始以要求速度转动，使母液进一步溶解；当液位达到母液螺杆泵工作液位时，母液螺杆泵启动，母液螺杆泵采用变频驱动，和液位计形成闭环控制，始终能保证工作液位恒定。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明有效地解决氧气所导致的聚合物母液的降解，利用氮气密闭来隔决氧气，控制含氧量，从源头上有效解决聚合降解这一难题，大幅度提高聚合物溶液的稳定性。

2、本发明可减少聚合物干粉用量，提高驱油效率。

3、本发明整个混配过程都是密闭的，并且是一个闭环循环系统，在氮气封闭之下，运行过程中氮气的消耗量非常小，正常无泄漏的情况下，补充的氮气应该仅是螺杆泵通过母液带走的小部分气体。

4、本发明溶解罐设置水封鼓，为水封鼓加入水封，可防止氮气从溢流口泄露，当溶解罐液位超高时，为防止冒罐，会从溢流口的水封鼓溢出液体，但不会排出氮气。

附图说明

图1为氮气密闭聚合物分散溶解装置示意图。

图中：1螺旋下料器 2密闭干粉罐 3氮气管线 4氮气压力变送器 5清水管线 6清水压力变送器 7物料输送高温气氛管道 8水封鼓 9气输电动球阀 10清水电动球阀 11电磁流量计 12搅拌器 13可调式射流器 14排气电动球阀 15气液分离器 16气循环电动球阀17呼吸阀 18止回阀 19母液压力变送器 20安全阀 21螺杆泵出口蝶阀 22溶解罐 23母液螺杆泵 24螺杆泵进口蝶阀 25排液放空阀 26液位计 27密闭电热料斗 28循环气高温气氛管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

如图1所示，这种氮气密闭聚合物分散溶解装置包括密闭干粉罐2、密闭电热料斗27、可调式射流器13、溶解罐22、气液分离器15、PLC控制系统，密闭干粉罐2通过螺旋下料器1连接密闭电热料斗27，氮气管线3也连接至密闭电热料斗27，氮气管线3上设置氮气压力变送器4、氮气阀。密闭电热料斗27与溶解罐22之间形成密闭循环系统，密闭循环系统的构成为：密闭电热料斗出料口通过物料输送高温气氛管道7连接可调式射流器13，可调式射流器13连接溶解罐22，物料输送高温气氛管道7设置气输电动球阀9，溶解罐22通过循环气高温气氛管道28连接密闭电热料斗27，循环气高温气氛管道28设置旋流气液分离器15，旋流气液分离器15气体出口处设置气循环电动球阀16。

清水管线5也连接至可调式射流器13，采用射流产生负压，使举升后的高速干粉流与高速水流在可调式射流器13中相撞击混合，进入溶解罐22溶解，高速干粉流是气粉混合流，气粉混合流由氮气与干粉形成。清水管线5上设置清水压力变送器6、清水电动球阀10、电磁流量计11。

溶解罐22设置有搅拌器12、液位计26、排气电动球阀14、呼吸阀17，溶解罐22的溢流口处设置水封鼓8，溢流口连接水封鼓8，水封鼓8连接溢流管；清水管线5通过其分支管线连接水封鼓8，该分支管线上设置补水阀。

溶解罐22底部出口连接母液螺杆泵23，母液螺杆泵23前后设置螺杆泵进口蝶阀24、螺杆泵出口蝶阀21，母液输送管线上还设置有母液压力变送器19、止回阀18；溶解罐22还设置有安全阀20、排液放空阀25，排液放空阀25汇入溢流管。

本发明中螺旋下料器1、母液螺杆泵23、搅拌器12、气输电动球阀9、排气电动球阀14、气循环电动球阀16、清水电动球阀10均连接PLC控制系统。

这种氮气密闭聚合物分散溶解装置配制聚合物母液方法：

利用氮气密闭来隔决氧气，在隔决氧气的条件下，采用射流式分散溶解聚合物，配制聚合物母液，具体为：

一定压力的来水从清水入口进入装置，当压力达到可调式射流器13要求压力后，PLC控制系统控制清水电动球阀10打开，水经过电磁流量计11进入可调式射流器13中，高速水流在可调式射流器13中产生高负压，PLC控制系统打开气输电动球阀9使得物料输送高温气氛管道7中产生足够举升力，并有足够能量使举升后的干粉流高速流动，这时，PLC控制系统通过水流量与设定浓度计算出下料量，通过启动螺旋下料器1并按照一定转速将密闭干粉罐2中的聚合物干粉输送到密闭电热料斗27中，负压将聚合物干粉与氮气形成的气粉输送到可调式射流器13中，高速水流与高速粉流具备相匹配的速度，水粉在可调式射流器13中相撞击混合，这样保证了充分的水粉混合（适合高浓度母液的配制18000PPM），防止鱼眼和黏团的出现；这时，混合后的母液进入到溶解罐22中，通过液位计26的检测，到达搅拌设定液位后，搅拌器12开始以要求速度转动（为保证母液进一步溶解）；当液位达到工作液位时，母液螺杆泵23启动，由于是变频驱动，所以和液位计26形成闭环控制，始终能保证工作液位恒定，防止设备频繁起停，影响连续工作。

本发明方法关键工艺：

（一）为保证水与干粉的充分混合，采用射流产生负压的方式来配制母液，要求负压达到一定值，才能保证干粉的顺利举升，并有足够能量使举升后的干粉流高速流动与高速水流在可调式射流器13中相撞击混合，保证了充分的水粉混合，防止鱼眼和黏团的出现，但高速干粉流是气粉混合流，所以要大量的气体才能带走干粉，这样耗氮气量非常大，为解决充分混合并且耗气量足够少，本发明采用如下技术：

本发明设计了密闭循环系统，整个流程为全密闭，溶解罐22与密闭电热料斗27为通气回路，同时向密闭电热料斗27充氮气，物料输送高温气氛管道7通过可调式射流器13连接至溶解罐22，清水管线5连接可调式射流器13水入口，溶解罐22与密闭电热料斗27又通过循环气高温气氛管道28连接，至此整个混配过程都是密闭的，并且是一个闭环循环系统，在氮气封闭之下，运行过程中氮气的消耗量非常小，正常无泄漏的情况下，补充的氮气应该仅是母液螺杆泵23通过母液带走的小部分气体。

（二）为保证装置循环，PLC控制系统自动打开气循环电动球阀16，溶解罐22为空罐或低液位时，PLC控制系统通过液位计26监测，打开排气电动球阀14，首先通过进液将溶解罐22内空气排出，当达到工作液位时，从密闭电热料斗27补进的氮气已充满溶解罐22，这时PLC控制系统自动关闭排气电动球阀14，进入氮气密闭循环混配过程；当由于某种原因，溶解罐22气压高于设定值时，呼吸阀17会向外排气，保证工作正常；装置启动前需要打开水封鼓8前端的补水阀，为水封鼓8加入水封，以防止氮气从溢流口泄露，当溶解罐22液位超高时，为防止冒罐，会从溢流口的水封鼓8溢出液体，但不会排出氮气。

（三）整个系统长期运行或采用热水配制，出现的问题是，由于整个系统密闭，就导致循环氮气中含大量水汽，含水氮气进入下料漏斗中，结成微小水滴，吸潮很强的聚合物则会吸附在漏斗壁上，经过累积会阻塞螺旋下料斗口，导致物料输送高温气氛管道7阻塞，无法继续生产，本发明在溶解罐22到循环气高温气氛管道28之间的通气回路间设置高速旋流气液分离器15，会脱去80%的水汽，剩余的含水氮气经过循环气高温气氛管道28返回密闭电热料斗27，由于是高温环境，含水氮气达不到露点，在密闭且高温的循环管道中不会凝结成水滴，也不会潮解干粉；另外整个系统停机时，PLC控制系统自动关闭气循环电动球阀16与气输电动球阀9，防止溶解罐中水气进入物料输送高温气氛管道7造成结露现象，达到氮气密闭式顺利配母液的目的。

Claims

1.一种氮气密闭聚合物分散溶解装置，其特征在于：这种氮气密闭聚合物分散溶解装置包括密闭干粉罐（2）、密闭电热料斗（27）、可调式射流器（13）、溶解罐（22）、气液分离器（15），密闭干粉罐（2）通过螺旋下料器（1）连接密闭电热料斗（27），氮气管线也连接至密闭电热料斗（27），密闭电热料斗（27）与溶解罐（22）之间形成密闭循环系统，密闭循环系统的构成为：密闭电热料斗出料口通过物料输送高温气氛管道（7）连接可调式射流器（13），可调式射流器（13）连接溶解罐（22），物料输送高温气氛管道（7）设置气输电动球阀（9），溶解罐（22）通过循环气高温气氛管道（28）连接密闭电热料斗（27），循环气高温气氛管道（28）设置旋流气液分离器（15），旋流气液分离器（15）气体出口处设置气循环电动球阀（16）；

清水管线（5）也连接至可调式射流器（13），采用射流产生负压，使举升后的高速干粉流与高速水流在可调式射流器（13）中相撞击混合，进入溶解罐（22）溶解，高速干粉流是气粉混合流，气粉混合流由氮气与干粉形成；

溶解罐（22）出口连接母液输送管线，母液输送管线上安装母液螺杆泵（23），溶解罐（22）设置有液位计（26）、排气电动球阀（14）。

2.根据权利要求1所述的氮气密闭聚合物分散溶解装置，其特征在于：所述的溶解罐（22）设置有呼吸阀（17），溶解罐（22）的溢流口处设置水封鼓（8），溢流口连接水封鼓（8），水封鼓（8）连接溢流管；清水管线（5）通过其分支管线连接水封鼓（8），该分支管线上设置补水阀。

3.根据权利要求2所述的氮气密闭聚合物分散溶解装置，其特征在于：所述的清水管线（5）上设置清水压力变送器（6）、清水电动球阀（10）、电磁流量计（11）；氮气管线上设置氮气压力变送器（4）、氮气阀。

4.根据权利要求3所述的氮气密闭聚合物分散溶解装置，其特征在于：所述的溶解罐（22）底部出口连接母液螺杆泵（23），母液螺杆泵（23）前后设置螺杆泵进口蝶阀（24）、螺杆泵出口蝶阀（21），母液输送管线上还设置有母液压力变送器（19）、止回阀（18）；溶解罐（22）还设置有安全阀（20）、排液放空阀（25），排液放空阀（25）汇入溢流管；溶解罐（22）设置有搅拌器（12）。

5.根据权利要求4所述的氮气密闭聚合物分散溶解装置，其特征在于：所述的螺旋下料器（1）、母液螺杆泵（23）、搅拌器（12）、气输电动球阀（9）、排气电动球阀（14）、气循环电动球阀（16）、清水电动球阀（10）均连接PLC控制系统。

6.一种权利要求5所述的氮气密闭聚合物分散溶解装置配制聚合物母液方法，其特征在于：利用氮气密闭来隔决氧气，在隔决氧气的条件下，采用射流式分散溶解聚合物，配制聚合物母液，具体为：PLC控制系统控制清水电动球阀（10）打开，水经过电磁流量计（11）进入可调式射流器（13）中，高速水流在可调式射流器（13）中产生高负压，PLC控制系统打开气输电动球阀（9）使得物料输送高温气氛管道（7）中产生足够举升力，并有足够能量使举升后的干粉流高速流动，这时，PLC控制系统通过水流量与设定浓度计算出下料量，通过启动螺旋下料器（1）并按照一定转速将密闭干粉罐（2）中的聚合物干粉输送到密闭电热料斗（27）中，负压将聚合物干粉与氮气形成的气粉输送到可调式射流器（13）中，高速水流与高速粉流具备相匹配的速度，水粉在可调式射流器（13）中相撞击混合，使水粉充分混合，形成母液；母液进入到溶解罐（22）中，通过液位计（26）的检测，到达搅拌设定液位后，搅拌器（12）开始以要求速度转动，使母液进一步溶解；当液位达到母液螺杆泵（23）工作液位时，母液螺杆泵（23）启动，母液螺杆泵（23）采用变频驱动，和液位计（26）形成闭环控制，始终保证工作液位恒定。