CN109316994B - 一种高浓度聚合物溶液的稀释方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高浓度聚合物溶液的稀释装置，包括至少一个混合器，所述混合器包括一根主管道、一根聚合物管道和一个稀释组件，主管道的两端分别设置为进水口和混合液出口，主管道的靠近进水口端的管壁上开设有聚合物进口，聚合物管道的出液端口固定设置于所述聚合物进口上；稀释组件包括水流入口分配板、多根导流管和水流出口分配板。本发明公开的高浓度聚合物溶液的稀释装置占地空间小，高浓度聚合物溶液与稀释用水的接触面积大，稀释混合的效率高，解决了目前高浓度聚合物溶液与稀释用水稀释混合不均匀的难题。

Description

一种高浓度聚合物溶液的稀释方法

技术领域

本发明公开了一种高浓度聚合物溶液的稀释方法，涉及石油开采技术领域。

背景技术

在海上油田实施聚合物驱时，由于海上平台空间狭小，从聚合物驱配注系统中的注聚泵出口到注聚井井口的距离仅几十米。而在这几十米的距离内，高浓度的聚合物溶液与稀释用水要完成混合形成均匀溶液。目前，对于高浓度聚合物溶液与稀释用水的混合，常规采用的是“三通管+静态混合器”工艺，即高浓度聚合物溶液和稀释用水分别通过三通管的两个入口进入，在三通管中混合后从三通管的另外一个口流出，混合液流出三通管后，再经过静态混合器进行一次溶液混合，然后通过井口注入地层。通过对注入井井口的聚合物溶液进行取样时发现，每次取样时聚合物溶液的浓度和粘度均存在一定的波动，说明通过“三通管+静态混合器”的方式，不能较好地完成高浓度聚合物溶液与稀释用水的均匀混合，对聚合物驱的效果存在一定的影响。因此，针对海上油田高粘高浓度聚合物溶液在短距离内混合不均匀的问题，有必要研究一种高浓度聚合物溶液的稀释装置代替传统三通管，提高高浓度聚合物溶液与稀释用水的均匀混合的程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高浓度聚合物溶液的稀释装置，用以解决高浓度聚合物溶液与稀释用水在短距离内混合不均匀的问题，通过该装置能够有效提高井口注入聚合物溶液的均匀程度。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种高浓度聚合物的稀释装置，所述高浓度聚合物的稀释装置包括至少一个混合器，所述混合器包括一根主管道、一根聚合物管道和一个稀释组件，所述稀释组件设置于所述聚合物管道与所述主管道的结合处；所述主管道的两端分别设置为进水口和混合液出口，所述主管道的靠近进水口端的管壁上开设有聚合物进口，所述聚合物管道的出液端口固定于所述聚合物进口上；所述稀释组件包括水流入口分配板、多根导流管和水流出口分配板，所述水流入口分配板上均匀开设有多个水流入口孔，所述水流入口分配板固定于所述聚合物进口处水流上游的所述主管道内壁上；所述水流出口分配板均匀开设有多个水流出口孔，所述水流出口孔的孔径大于所述导流管的出水端的外径，所述水流出口分配板固定于所述聚合物进口处水流下游的所述主管道内壁上；多个所述导流管于所述水流入口分配板与所述水流出口分配板之间的空间内均匀且相互平行设置，且所述导流管的进水端契合于所述水流入口分配板的水流入口孔上，所述导流管的出水端悬置于所述水流出口分配板的水流出口孔内。

优选地，所述聚合物管道的出液端口垂直固定于所述聚合物进口上。

优选地，所述水流入口分配板的水流入口孔的数量与所述水流出口分配板的水流出口孔的数量相等，且所述水流入口分配板的水流入口孔的圆心高度与所述水流出口分配板的水流出口孔的圆心高度一一对应；所述导流管的进水端的管口外径与所述水流入口孔的内径的大小相等。

优选地，所述导流管为两端开口的不锈钢管。

优选地，所述水流入口分配板为带通孔的钢板，所述导流管的进水端的端口通过焊接固定于所述水流入口分配板水流入口孔内。

优选地，所述主管道为两端开口的圆柱体铁管，所述水流入口分配板和所述水流出口分配板均为圆形铁板。

优选地，所述主管道为两端开口的长方形铁管，所述水流入口分配板和所述水流出口分配板均为长方形铁板。

优选地，所述高浓度聚合物的稀释装置包括第一混合器和第二混合器，所述第一混合器的主管道的混合液出口与所述第二混合器的聚合物管道的进液端口连通。

优选地，所述第一混合器的聚合物管道的管壁上设置有第一混合器支路开口，所述第二混合器的主管道的管壁上设置有第二混合器支路开口，所述第一混合器支路开口与所述第二混合器支路开口通过管道连通，所述第一混合器支路开口设置有第一阀门，所述第二混合器支路开口下游的第二混合器的主管道上设置有第二阀门。

本发明的有益效果是：本发明公开的高浓度聚合物溶液的稀释装置，通过稀释组件将高粘度、高浓度的聚合物溶液与稀释用水两种流体在导流管的内外均匀分散开，充分利用导流管的出水端悬置于水流出口分配板的水流出口孔的特性，当稀释用水从多根导流管的出水端流出时，在每根导流管周围流动的高浓度聚合物瞬间包裹住稀释用水，大大增大了高浓度聚合物与稀释用水的接触面积，加上多个导流管是均匀布置于水流出口分配板的水流出口孔内，即在稀释用水从多根导流管的出水端流出的一瞬间，就实现了稀释用水均匀分散于高浓度聚合物中。本发明公开的高浓度聚合物溶液的稀释装置占地空间小，高浓度聚合物溶液与稀释用水的接触面积大，稀释混合的效率高，可以解决目前高浓度聚合物溶液与稀释用水稀释混合不均匀的问题。

附图说明

图1为本发明实施例1的高浓度聚合物溶液的稀释装置的俯视图。

图2为本发明实施例1提供的水流入口分配板的剖视图。

图3为本发明实施例1提供的水流出口分配板的剖视图。

图4为本发明实施例2提供的水流入口分配板的剖视图。

图5为本发明实施例2提供的水流出口分配板的剖视图。

图6为本发明实施例2提供的高浓度聚合物溶液的稀释装置的俯视图。

图7为本发明实施例3提供的高浓度聚合物溶液的稀释装置的俯视图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。

实施例1

本实施例1提供一种高浓度聚合物溶液的稀释装置，下面对本实施例1提供的高浓度聚合物溶液的稀释装置的结构进行详细描述。

参考图1至图3，高浓度聚合物溶液的稀释装置包括一个混合器，混合器包括一根主管道1、一根聚合物管道2和一个稀释组件3，稀释组件3设置于聚合物管道2与主管道1的结合处；主管道1的两端分别设置为进水口11和混合液出口12，主管道1的靠近进水口端的管壁上开设有聚合物进口13，聚合物管道2的出液端口固定于聚合物进口13上；稀释组件3包括水流入口分配板31、多根导流管32和水流出口分配板33，水流入口分配板31上均匀开设有多个水流入口孔，水流入口分配板31固定于聚合物进口13处水流上游的主管道1内壁上；水流出口分配板33均匀开设有多个水流出口孔330，水流出口孔330的孔径大于导流管32的出水端322的外径，水流出口分配板33固定于聚合物进口13处水流下游的主管道1内壁上；多个导流管32于水流入口分配板31与水流出口分配板33之间的空间内均匀且相互平行设置，且导流管32的进水端321契合于水流入口分配板31的水流入口孔上，导流管32的出水端322悬置于水流出口分配板33的水流出口孔330内。

在本实施1中，需要说明的是，空心箭头表示稀释用水100的水流流动方向；四个实心箭头“→”分别表示高浓度的聚合物母液200、中浓度的一级混合溶液300和低浓度的二级混合溶液400的流动方向；“+”表示稀释用水100从纸面向里的的流进方向；“·”表示稀释用水100从纸面向外的的流出方向。

为了避免高粘度、高浓度的聚合物母液200进入导流管32时受到剪切而破坏聚合物分子结构，造成聚合物母液200的粘度降低，聚合物管道2的出液端口垂直固定于聚合物进口13上，形成T形结构。稀释用水100的水流在导流管32内水平流动形成单独的水流通道，将高粘度、高浓度的聚合物母液200从导流管32的垂直侧面进入至水流通道，并在导流管32周边流动，直至稀释用水100从多根导流管的出水端流出时，在每根导流管周围流动的高浓度聚合物母液200瞬间包裹住稀释用水100，其中，聚合物管道2的进液端口用于与油田使用聚合物驱管线对接。

在本实施1中，为了使导流管32能充分且均匀填充于水流通道内，导流管32的进水端321的管口外径与水流入口孔的内径的大小相等。水流入口分配板31的水流入口孔的数量与水流出口分配板33的水流出口孔330的数量相等，且水流入口分配板31的水流入口孔的圆心高度与水流出口分配板33的水流出口孔330的圆心高度一一对应；水流入口分配板31的水流入口孔具有固定不锈钢管的作用，高粘度、高浓度的聚合物母液200与稀释用水100在水流出口分配板33的水流出口孔330处交汇。

为了保证流量和壁面受力的分布，以便确保管道长期使用，降低更换频率，导流管32为两端开口的不锈钢管。

进一步地，主管道1为两端开口的圆柱体铁管，水流入口分配板31和水流出口分配板33均为圆形铁板，水流入口分配板31为带通孔的钢板，导流管32的进水端321的端口通过焊接固定于水流入口分配板31水流入口孔内。具体地，主管道1是内径115mm的T型管柱，能与常规油田使用管线有效对接，水流出口分配板33的板厚10mm，外径为115mm，水流出口孔330的内径是8.6mm

水流出口分配板33垂直契合于主管道1的的内壁上。水流出口分配板33和水流出口分配板33上都均匀分布的92个内径为7mm的圆形小孔。导流管32的外径为7mm、内径为5.8mm、长130mm的不锈钢管，

采用本实施例1中的高浓度聚合物的稀释装置进行稀释混合实验，其聚合物溶解稀释方法包括以下步骤：

步骤一：稀释用水100从主管道1的进水口11流入至水流入口分配板31，并从水流出口孔330中流入至导流管32；

步骤二：高粘度、高浓度的聚合物母液200从聚合物管道2的进液端口流入，通过聚合物进口13流入至主管道1；

步骤三：聚合物母液200围绕导流管32的外壁从导流管32的进水端321流入至导流管32的出水端322；

步骤四：稀释用水100从多根导流管的出水端流出，在每根导流管周围流动的高浓度聚合物母液200瞬间包裹住稀释用水100，稀释用水100与聚合物母液200混合，形成聚合物与稀释用水的一级混合液300；

步骤五：一级混合液300从主管道1的混合液出口12流出。

通过对本发明公开的高浓度聚合物溶液的稀释装置进行高浓度聚合物母液200与稀释用水100的稀释混合实验，采用室内建模模拟的方式，模拟日注入量为400m³/d，其中聚合物母液200原始浓度为8000mg/L，聚合物母液200注入量75m³/d，稀释用水100的注入量为325m³/d，稀释后的一级混合液300中的聚合物溶液浓度为1500mg/L。采用体积分数作为对比指标，该实验结果表明：通过该稀释装置的一级混合液300，其聚合物溶液的体积分数分布相对均匀；而通过常规管道得到的聚合物与稀释用水的混合液，其聚合物溶液的分布相对集中，具有鲜明的聚合物-水界面。

实施例2

本实施例2是在实施1的基础上进行了改进，该改进之处为：

参考图4和图5，主管道1为两端开口的长方形铁管，水流入口分配板31和水流出口分配板33均为长方形铁板。

参考图6，高浓度聚合物溶液的稀释装置包括第一混合器和第二混合器，第一混合器的主管道1的混合液出口12与第二混合器的聚合物管道2的进液端口连通。

当通过实施例1得到一级混合液300中的聚合物溶液浓度达不到稀释程度的要求时，一级混合液300从主管道1的混合液出口12流出后，可采用本实施例2中的高浓度聚合物溶液的稀释装置进行二次稀释混合，其聚合物溶解稀释方法在实施例1公开的步骤一至步骤五之后，还包括以下步骤：

步骤六：第一混合器的主管道1的混合液出口12流出的一级混合液300流入至第二混合器的聚合物管道2的进液端口；

步骤七：将第二混合器替换实施例1中第一混合器，重复实施例1中的步骤一至步骤五及实施例2中的步骤六，二级混合液400从第二混合器的主管道1的混合液出口12流出。

实施例3

本实施例3是在实施2的基础上进行了改进，该改进之处为：

参考图7，第一混合器的聚合物管道2的管壁上设置有第一混合器支路开口21，第二混合器的主管道1的管壁上设置有第二混合器支路开口22，第一混合器支路开口21与第二混合器支路开口22通过管道连通，第一混合器支路开口21设置有第一阀门23，第二混合器支路开口22下游的第二混合器的主管道1上设置有第二阀门24。

当通过实施例2得到二级混合液400中的聚合物溶液浓度仍达不到稀释程度的要求时，二级混合液400从第二混合器的主管道1的混合液出口12流出后，可采用本实施例3中的高浓度聚合物的稀释装置进行三次稀释混合，其聚合物溶解稀释方法在实施例2公开的步骤六至步骤七之后，还包括以下步骤：

步骤八：关上第二阀门24，打开第一阀门23；

第二混合器的主管道1的混合液出口12流出的二级混合液400通过第一混合器支路开口21重新流入至第一混合器的聚合物管道2的进液端口；

步骤九：二级混合液400与聚合物母液200在聚合物管道2内混合，重复实施例1中的步骤一至步骤六；

步骤十：重复实施例2中的步骤六至步骤七；

步骤十一：检验二级混合液400中的聚合物溶液浓度，直到二级混合液400中的聚合物溶液浓度达到稀释程度的要求；

步骤十二：打上第二阀门24，关开第一阀门23，二级混合液400从第二混合器的主管道1的混合液出口12流出。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种高浓度聚合物溶液的稀释方法，采用高浓度聚合物溶液的稀释装置，该装置包括第一混合器和第二混合器，第一混合器和第二混合器均包括一根主管道（1）、一根聚合物管道（2）和一个稀释组件（3），第一混合器或第二混合器的稀释组件（3）设置于各自混合器的聚合物管道（2）与主管道（1）的结合处；

主管道（1）的两端分别设置为进水口（11）和混合液出口（12），主管道（1）的靠近进水口端的管壁上开设有聚合物进口（13），聚合物管道（2）的出液端口固定于聚合物进口（13）上；

稀释组件（3）包括水流入口分配板（31）、多根导流管（32）和水流出口分配板（33），水流入口分配板（31）上均匀开设有多个水流入口孔，水流入口分配板（31）固定于聚合物进口（13）处水流上游的主管道（1）内壁上；水流出口分配板（33）均匀开设有多个水流出口孔（330），水流出口孔（330）的孔径大于导流管（32）的出水端（322）的外径，水流出口分配板（33）固定于聚合物进口（13）处水流下游的主管道（1）内壁上；多个导流管（32）于水流入口分配板（31）与水流出口分配板（33）之间的空间内均匀且相互平行设置，且导流管（32）的进水端（321）契合于水流入口分配板（31）的水流入口孔上，导流管（32）的出水端（322）悬置于水流出口分配板（33）的水流出口孔（330）内；

第一混合器的主管道（1）的混合液出口（12）与第二混合器的聚合物管道（2）的进液端口连通；

第一混合器的聚合物管道（2）的管壁上设置有第一混合器支路开口（21），第二混合器的主管道（1）的管壁上设置有第二混合器支路开口（22），第一混合器支路开口（21）与第二混合器支路开口（22）通过管道连通，第一混合器支路开口（21）的下游的管道上设置有第一阀门（23），第二混合器支路开口（22）下游的第二混合器的主管道（1）上设置有第二阀门（24）；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：稀释用水（100）从第一混合器的主管道（1）的进水口（11）流入至第一混合器的水流入口分配板（31），并从第一混合器的水流出口孔（330）中流入至第一混合器的导流管（32）；

步骤二：高粘度、高浓度的聚合物母液（200）从第一混合器的聚合物管道（2）的进液端口流入，通过第一混合器的聚合物进口（13）流入至第一混合器的主管道（1）；

步骤三：聚合物母液（200）围绕第一混合器的导流管（32）的外壁从第一混合器的导流管（32）的进水端（321）流入至第一混合器的导流管（32）的出水端（322）；

步骤四：在第一混合器的每根导流管（32）周围流动的高浓度聚合物母液（200）瞬间被从第一混合器的多根导流管（32）的出水端流出的稀释用水（100）包裹，稀释用水（100）与聚合物母液（200）混合形成聚合物与稀释用水的一级混合液（300）；

步骤五：一级混合液（300）从第一混合器的主管道（1）的混合液出口（12）流出；

步骤六：从第一混合器的主管道（1）的混合液出口（12）流出的一级混合液（300）流入至第二混合器的聚合物管道（2）的进液端口；

步骤七：稀释用水（100）从第二混合器的主管道（1）的进水口（11）流入至第二混合器的水流入口分配板（31），并从第二混合器的水流出口孔（330）中流入至第二混合器的导流管（32）；一级混合液（300）从第二混合器的聚合物管道（2）的进液端口流入，通过第二混合器的聚合物进口（13）流入至第二混合器的主管道（1）；一级混合液（300）围绕第二混合器的导流管（32）的外壁从第二混合器的导流管（32）的进水端（321）流入至第二混合器的导流管（32）的出水端（322）；在第二混合器的每根导流管（32）周围流动的一级混合液（300）瞬间被从第一混合器的多根导流管（32）的出水端流出的住稀释用水（100）包裹，稀释用水（100）与一级混合液（300）混合形成聚合物与稀释用水的二级混合液（400）；二级混合液（400）从第二混合器的主管道（1）的混合液出口（12）流出；

步骤八：关上第二阀门（24），打开第一阀门（23）；

第二混合器的主管道（1）的混合液出口（12）流出的二级混合液（400）通过第一混合器支路开口（21）重新流入至第一混合器的聚合物管道（2）的进液端口；

步骤九：二级混合液（400）与聚合物母液（200）在聚合物管道（2）内混合形成新聚合物混合母液，新聚合物混合母液取代高粘度、高浓度的聚合物母液（200），重复所述步骤一至所述步骤四，稀释用水（100）与新聚合物混合母液混合形成聚合物与稀释用水的一级混合液（300）；一级混合液（300）从第一混合器的主管道（1）的混合液出口（12）流出；

步骤十：重复所述步骤六至所述步骤七；

步骤十一：检验二级混合液（400）中的聚合物溶液浓度，直到二级混合液（400）中的聚合物溶液浓度达到稀释程度的要求；

步骤十二：打开第二阀门（24），关上第一阀门（23），二级混合液（400）从第二混合器的主管道（1）的混合液出口（12）流出。

2.如权利要求1所述的高浓度聚合物溶液的稀释方法，其特征在于，

所述聚合物管道（2）的出液端口垂直固定于所述聚合物进口（13）上。

3.如权利要求1所述的高浓度聚合物溶液的稀释方法，其特征在于，

所述水流入口分配板（31）的水流入口孔的数量与所述水流出口分配板（33）的水流出口孔（330）的数量相等，且所述水流入口分配板（31）的水流入口孔的圆心高度与所述水流出口分配板（33）的水流出口孔（330）的圆心高度一一对应；

所述导流管（32）的进水端（321）的管口外径与所述水流入口孔的内径的大小相等。

4.如权利要求1所述的高浓度聚合物溶液的稀释方法，其特征在于，

所述导流管（32）为两端开口的不锈钢管。

5.如权利要求1所述的高浓度聚合物溶液的稀释方法，其特征在于，

所述水流入口分配板（31）为带通孔的钢板，所述导流管（32）的进水端（321）的端口通过焊接固定于所述水流入口分配板（31）水流入口孔内。

6.如权利要求1所述的高浓度聚合物溶液的稀释方法，其特征在于，

所述主管道（1）为两端开口的圆柱体铁管，所述水流入口分配板（31）和所述水流出口分配板（33）均为圆形铁板。

7.如权利要求1所述的高浓度聚合物溶液的稀释方法，其特征在于，

所述主管道（1）为两端开口的长方形铁管，所述水流入口分配板（31）和所述水流出口分配板（33）均为长方形铁板。

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