CN110130861B - 一种低剪切单井混液配注装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低剪切单井混液配注装置，包括注液管路和调压注聚装置，注液管路设置有高压球阀和压力变送器，还包括依次设置的流量测控组件、止回阀、混液入口和混合器；调压注聚装置，包括转换阀、螺旋管路和冲洗装置，转换阀至少为两个，螺旋管路至少为一个，设置于相邻的两个转换阀之间，冲洗装置包括冲洗水进管和冲洗水出管，分别与沿流体方向的前端和后端的两个转换阀连通；压力变送器、流量测控组件分别与控制系统连接。本发明，流量测控组件和调压注聚装置共同完成调压，调节更准确；调压注聚装置保证粘度降低在可控范围内；调压注聚装置设有双流程操作，采用清水进行在线冲洗，延长使用寿命；易于安装，调节灵活。
Description
技术领域
本发明涉及三次采油技术领域，具体涉及一种低剪切单井混液配注装置。
背景技术
目前全球石油只开采了三分之一，将全球石油开采量提高一个百分点即可提供全球两年的使用量。因此，运用各种技术手段提高石油的采收量成为一个非常有意义的讨论话题。三次采油是一种用来提高油田原油采收率的技术，通过气体注入、化学注入、超声波刺激、微生物注入或热回收等方法来实现。其中聚合物驱油法就是一种最常用的提高原油采收率的强化采油方法，它能在常规开采后期，使油藏采收率提高至少8％左右。
聚合物驱油法是把聚合物加到注水中以增大水的粘度，由于粘度加大以及使用某些聚合物所出现的水相渗透率减少，造成了流度比降低，而流度比的降低增大了体积波及系数，减少了波及带的含油饱和度，从而提高水驱效率。由于聚合物的流度较小，注入压力势必增加，所以要注意注入压力必须小于油层破裂压力。配置的母液浓度、井口注入粘度必须达到一定要求，否则不得注入油层。
常规采用的配注低剪切单井混液配注装置常用调压阀来调节注入压力，然而在使用过程中常存在以下问题：
(1)由于聚合物粘度高，经调压阀调节后粘度降低明显，达不到注聚要求；
(2)同时粘度高的注聚物易造成配置低剪切单井混液配注装置堵塞，影响采油进程。
有鉴于此，急需对现有的配注装置进行改进，以提高粘度的精确调整,保证达到注聚要求,同时避免装置堵塞。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的配注装置存在粘度无法精确调整，达不到注聚要求和装置容易堵塞的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种低剪切单井混液配注装置，包括：
注液管路，所述注液管路上设置有高压球阀和压力变送器，还包括沿注液方向依次设置在所述注液管路上的流量测控组件、止回阀、混液入口和混合器；
调压注聚装置，包括转换阀、螺旋管路和冲洗装置，所述转换阀至少为两个，各个所述转换阀分别设有进药口和出药口，螺旋管路至少为一个，设置于相邻的两个所述转换阀之间，冲洗装置包括冲洗水进管和冲洗水出管，分别与沿流体方向的前端和后端的两个所述转换阀连通，前端的所述转换阀的进药口为聚合物进口，后端的所述转换阀的出药口通过调压阀与所述混液入口连接；
控制系统，所述压力变送器、流量测控组件分别与所述控制系统连接。
在另一个优选的实施例中，所述流量测控组件包括磁电流量计和电动调节阀，磁电流量计可拆卸地设置于所述注液管路上，用于检测所述注液管路的瞬时流量，所述控制系统内设置有预设流量值和稳定度，所述预设流量值与所述瞬时流量值之差为流量差值，通过所述流量差值与所述稳定度控制所述电动调节阀。
在另一个优选的实施例中，各所述螺旋管路为螺旋管道构成的圆柱状结构，所述螺旋管路至少为一个，所述螺旋管路中流体的流向为由上到下。
在另一个优选的实施例中，所述冲洗装置还包括连接管，所述连接管包括连接两端的所述转换阀的主管道，所述主管道设有与中间的各所述转换阀连通的分支管道。
在另一个优选的实施例中，各所述转换阀为四通球阀，包括四个流体进出口的阀体以及转动设置于所述阀体的中部的阀芯，所述阀芯上设有手柄，转动所述手柄，所述阀芯同步转动。
在另一个优选的实施例中，所述磁电流量计内置旋涡发生体和污水传感器，所述污水传感器用于检测上述注液管路内液体质量，所述旋涡发生体用于对液体进行排污。
在另一个优选的实施例中，所述高压球阀包括：
第一高压球阀，设置于所述注液管路的前端，用于控制起始液体的流入或关闭，所述第一高压球阀和所述流量测控组件之间设有放空球阀；
第二高压球阀，设置于所述注液管路的末端，用于控制混合液体的流出或关闭。
在另一个优选的实施例中，所述注液管路上还包括：
第一取样阀，沿所述注液管路设置于所述混合器之后，所述第二高压球阀之前，用于对注液管路中的混合液体进行取样；
第二取样阀，设置于所述第二高压球阀之后，所述注聚液出口之前。
在另一个优选的实施例中，所述控制系统还包括用于显示和操作的触摸屏,所述控制系统内设有数据储存模块,所述控制系统设有USB接口。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.采用注液管路上的流量测控组件和调压注聚装置共同完成调压，压力调节更准确；
2.同时由于调压注聚装置保证粘度降低在可控范围内，注聚粘度稳定达标；
3.为了防止配注低剪切混配注装置在高粘度聚合物流通时发生堵塞，本调压注聚装置设有双流程操作，采用清水对低剪切混配注装置进行在线冲洗，延长低剪切混配注装置使用寿命；
4.整套装置结构紧凑，易于安装，调节灵活，完全满足配注要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
本发明提供了一种低剪切单井混液配注装置，整套装置结构紧凑，易于安装，调节灵活，在实现降压的同时保证粘度下降极其微量，完全能够满足油田第三次采油过程中注聚的要求。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供的一种低剪切单井混液配注装置，包括注液管路和调压注聚装置。现在将这两部分结构分别进行阐述说明。
一、注液管路
注液管路上设置有高压球阀和压力变送器21，还包括沿注液方向依次设置在注液管路上的流量测控组件5、止回阀6、混液入口和混合器8。流量测控组件5接入注液管路，并与控制系统20连接，设置于高压球阀之后，用于检测并控制通过流量测控组件5的流量；止回阀6接入注液管路，设置于流量测控组件5之后，用于防止液体回流；混液入口设置于流量测控组件5之后，用于向注液管路内注入液体；混合器8紧邻混液入口之后，用于混合液体，混合器8为静态混合器。
在该实施例中,进行单井注液的过程时，通过设置流量测控组件5于注液管路上，能够有效地控制通过流量测控组件5的流量，并在流量测控组件5对流量进行计量和调节后，再与混合液入口流入的液体在混合器8处混合，有利于提升混合液配比的精确性，保证了混合液的低粘度，并通过使用混合器8，使得混合液混合均匀，避免液体的浪费，降低了采油成本，提升了混合的效率，进而提升了注液的准确性，且装置采用撬装式结构，安装简单便捷，操作过程简单，节约人力。
具体地说，在进行单井注液的过程中，水经注液管路的总管进液口1进入，在高压球阀开启的情况下，水流经流量测控组件5，在由检测组件对水流量进行检测控制后，按照一定配比的流量与混液入口进入的液体相混合，该液体一般为聚合物母液或二元液，经由混合器8管内的混合单元内件，使二股或多股流体产生切割、剪切、旋转和重新混合，使得聚合物母液或二元液和水之间良好分散和充分混合，再经由注聚液出口2，实现注液操作。整个注液过程，无需人员操作，且具有单井流量自动调控和运行参数现场集中监测、远传等功能，达到了精确注液、稳产控量、节能增效、无人值守、数字化管理的目的。其中，止回阀6可以是旋启式止回阀6，能够有效地防止液体回流，提升撬装式混液注液装置安全性与稳定性。
在本发明的一个实施例中，优选地，流量测控组件5包括磁电流量计和电动调节阀，磁电流量计连接于控制系统20，可拆卸地设置于注液管路上，用于检测注液管路的瞬时流量；电动调节阀与控制系统20连接，控制系统20接收瞬时流量值，并对电动调节阀进行调节，以使注液管路的流量值至设定值。
在该实施例中,磁电流量计在检测注液管路的瞬时流量后，将瞬时流量的信号发送至控制系统20，并由控制系统20根据该信号控制电动调节阀的开度，能够实现实时检测经过的液体的瞬时流量值并进行调控，有利于实现远程智能控制，提升了经过流量测控组件5的流量的精确性，进而提升了混合液配比的精确性，保证了混合液的低粘度，有效地减少了资源浪费，达到了精确注液目的。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制系统20内设置有预设流量值和稳定度，预设流量值与瞬时流量值之差为流量差值，通过流量差值与稳定度控制电动调节阀。通过在控制系统20内预设流量值和稳定度计算流量差值，并由流量差值与稳定度控制电动调节阀，能够提升控制精度，保证了混合液的低粘度，有利于撬装式混液注液的精确注液，减少误差。
在本发明的一个实施例中，优选地，磁电流量计内置旋涡发生体和污水传感器，污水传感器用于检测上述注液管路内液体质量，旋涡发生体用于对液体进行排污。通过磁电流量计内置旋涡发生体和污水传感器，能够在污水传感器检测到液体有杂质时，进行直接清洁，有效地防止了杂质及颗粒对流量测控组件5的损坏，提升了产品使用寿命，提升用户体验。
在本发明的一个实施例中，优选地，高压球阀包括第一高压球阀3和第二高压球阀19，第一高压球阀3连接于控制系统20，设置于注液管路的前端，用于控制起始液体的流入或关闭；第二高压球阀19连接于控制系统20，设置于注液管路的末端，用于控制混合液体的流出或关闭；第一高压球阀3和流量测控组件5之间设有放空球阀4，放空球阀4连接于控制系统20，用于放空注液管路的液体。通过设置第一高压球阀3和第二高压球阀19，实现对注液管路的开闭的控制，避免了无效注液的情况，有利于节约资源，经低成本，并通过设置放空球阀4，在进行注液前，由放空球阀4对注液管路内的液体进行放空，避免了注液管路内原有液体影响流量测控组件5的检测与控制，减少了误差。
在本发明的一个实施例中，优选地，注液管路上还包括第一取样阀14和第二取样阀18，第一取样阀14沿注液管路设置于混合器8之后，第二高压球阀19之前，用于对注液管路中的混合液体进行取样。在该实施例中,通过在注液管路上设置第一取样阀14，能够实现对注液管路内的液体进行取样，由于第一取样阀14设置于混合器8之后，因此，第一取样阀14获得的样本液体为混合液，能够通过一系列分析，确定混合液的配比，以保证混合充分且配比适当，提升了混合液配比的精确性，保证了混合液的低粘度。进一步地，第二取样阀18设置于第二高压球阀19之后，注聚液出口2之前。通过设置第二取样阀18于第二高压球阀19之后，注聚液出口2之前，能够对注聚液出口2的液体进行取样，保证液体配比的准确性。进一步地，还可以在第一取样阀14上设置压力表12，检测此处压力。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，优选地，控制系统20控制多条注液管路。一个控制系统20能够控制多条注液管路，以实现多井同时注液，且各单井注液管路设计时均考虑互换性原则，各个单井注液管路均可互相替换。
其中，控制系统20可以是PLC。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制系统20还包括用于显示和操作的触摸屏,控制系统20内设有数据储存模块,控制系统20设有USB接口。通过在控制系统20内设置触摸屏，有利于显示与控制系统20相连的组件的参数，有利于实现对注气过程的智能化、数字化管理，且通过设置USB接口，管理人员可定期以USB接口将报表拷贝到上位机，实现无人值守，节约人工费用，降低生产成本。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制系统20配置为：预设流量值大于瞬时流量值，且流量差值大于稳定度，控制系统20控制电动调节阀的开度增大。在该实施例中,当控制系统20判定预设流量值大于瞬时流量值，且流量差值大于稳定度，意味着所需注液量大于当前开度的注液量，控制系统20控制电动调节阀的开度增大，增加注入水的比例，以实现提升混合液配比的精确性，保证混合液的低粘度的目的，实现撬装式混液注液装置的实时调控。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制系统20配置为：预设流量值小于瞬时流量值，且流量差值大于稳定度，控制系统20控制电动调节阀的开度减小。在该实施例中,当控制系统20判定预设流量值小于瞬时流量值，且流量差值大于稳定度，意味着所需注液量小于当前开度的注液量，控制系统20控制电动调节阀的开度减小，降低注如水的比例，以实现提升混合液配比的精确性，保证混合液的低粘度的目的，实现撬装式混液注液装置的实时调控。
进行单井注液的过程时，通过设置流量测控组件5于注液管路上，能够有效地控制通过流量测控组件5的流量，并在流量测控组件5对流量进行计量和调节后，再与混合液入口流入的液体在混合器8处混合，有利于提升混合液配比的精确性，保证了混合液的低粘度，并通过使用混合器8，使得混合液混合均匀，避免液体的浪费，降低了采油成本，提升了混合的效率，进而提升了注液的准确性，且操作过程简单，节约人力。
二、调压注聚装置
调压注聚装置包括转换阀11、螺旋管路和冲洗装置。转换阀11至少为两个，分别设有进药口和出药口，为聚合物的进口和出口。螺旋管路至少为一个，两端分别设有进口和出口，进口和出口分别与相邻的两个转换阀11连接，聚合物流经螺旋管路10。可通过增加调压注聚装置中的螺旋管路10及转换阀11数目实现调节降压范围的目的。前端的转换阀11的进药口为聚合物进口16，后端的转换阀11的出药口通过调压阀7与混液入口连接。进一步地，后端的转换阀11的出药口上可设置流量计9，用于检测流量，流量计9与控制系统20连接，以供控制系统20调节合适的配比。
冲洗装置包括冲洗水进管13和冲洗水出管15，分别与沿流体方向的前端和后端的两个转换阀11连通。冲洗装置用于冲洗转换阀11、螺旋管路10防止多次注聚导致的装置堵塞。
具体地，螺旋管路10至少为一个，螺旋管路10中流体的流向为由上到下。螺旋管路10的流体经过多重螺旋，逐步降低压力。流体下降至螺旋管路10的底部时，还需要经过竖直的提升管，向上流动才能进入下一个转换阀11，提升过程也进一步降低流体压力。
具体地，冲洗装置还包括连接管，连接管包括连接两端的转换阀11的主管道，主管道设有与中间的各转换阀11连通的分支管道。转换阀11之间联通，能有效提高冲洗水进入的速度，提供冲洗效率。
具体地，调压注聚装置设置与壳体17上。壳体17的上部内侧设有条形的水平的支座，用于固定转换阀11，转换阀11依次设置在支座上，设置为同一高度，进药口和出药口设置在转换阀11的侧面。聚合物水平进入水平流出各转换阀11。
具体地，螺旋管路10的底部固定在壳体17的底面，保证聚合物螺旋管路10内平稳流动，防止由于压差造成螺旋管路10的伸缩。在顶部与进药口或出药口平齐，保证聚合物的流进和流出状态的平稳。
具体地，壳体17上设有水平的进药管和出药管，进药管与前端的转换阀11的进药口连接，出药管与后端的转换阀11的出药口连接。冲洗水进管13和冲洗水出管15沿水平方向伸入壳体17，方便进水冲洗。
其中，优选地，转换阀11为四通球阀，包括四个流体进出口的阀体以及转动设置于阀体的中部的阀芯。阀芯用于切换流体流向，阀芯每转90°，流体流向切换一次。阀芯上设有手柄，通过手柄来控制阀芯的转动，转动手柄，阀芯同步转动。
具体地，螺旋管路10为螺旋管道构成的圆柱状结构，聚合物流过可产生压差。壳体17为上端敞口结构或设有可开合的上盖，方便伸入转动手柄或保养维修。
本发明的注聚过程包括注聚流程和反洗流程，其中，注聚流程实现聚合驱油，反洗流程防止装置堵塞。其工作过程如下：
(1)正常工作流程
总管来液通过总管进液口1经过球阀3进入流量测控组件5进行流量调节，随后经过止回阀6进入混合器8。
与此同时，聚合物通过聚合物进口16进入前端的转换阀11的进药口，聚合物在经过转换阀11、螺旋管路10、转换阀11后进行降压处理，随后通过流量计9进行流量计量后进入调压阀7再次进行压力调节，随后通过连接管进入混合器8与总管来液进行均匀混合，随后混合均匀的注聚液经过球阀3，通过注聚液出口2注入单井，实现聚合物驱油。
(2)反洗流程
反洗流程中，反洗水由冲洗水进管13进入后端的转换阀11，通过转换阀11切换至反洗流程，反洗水进入螺旋管路10，在水力冲刷作用下，实现对调压注聚装置的反冲洗，防止堵塞。
通过以上两个流程实现配注时减压保粘的目的。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.采用注液管路上的流量测控组件和调压注聚装置共同完成调压，压力调节更准确；
2.同时由于调压注聚装置保证粘度降低在可控范围内，注聚粘度稳定达标；
3.为了防止配注低剪切混配注装置在高粘度聚合物流通时发生堵塞，本调压注聚装置设有双流程操作，采用清水对低剪切混配注装置进行在线冲洗，延长低剪切混配注装置使用寿命；
4.整套装置结构紧凑，易于安装，调节灵活，完全满足配注要求。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低剪切单井混液配注装置，其特征在于，包括：
注液管路，所述注液管路上设置有高压球阀和压力变送器，还包括沿注液方向依次设置在所述注液管路上的流量测控组件、止回阀、混液入口和混合器；
调压注聚装置，包括转换阀、螺旋管路和冲洗装置，所述转换阀至少为两个，各个所述转换阀分别设有进药口和出药口，螺旋管路至少为一个，设置于相邻的两个所述转换阀之间，冲洗装置包括冲洗水进管和冲洗水出管，分别与沿流体方向的前端和后端的两个所述转换阀连通，前端的所述转换阀的进药口为聚合物进口，后端的所述转换阀的出药口通过调压阀与所述混液入口连接；
控制系统，所述压力变送器、流量测控组件分别与所述控制系统连接；
所述冲洗装置还包括连接管，所述连接管包括连接两端的所述转换阀的主管道，所述主管道设有与中间的各所述转换阀连通的分支管道；
各所述转换阀为四通球阀，包括四个流体进出口的阀体以及设置于所述阀体的中部的阀芯，所述阀芯上设有手柄，转动所述手柄，所述阀芯同步转动。
2.根据权利要求1所述的低剪切单井混液配注装置，其特征在于，所述流量测控组件包括磁电流量计和电动调节阀，磁电流量计可拆卸地设置于所述注液管路上，用于检测所述注液管路的瞬时流量值，所述控制系统内设置有预设流量值和稳定度，所述预设流量值与所述瞬时流量值之差为流量差值，通过所述流量差值与所述稳定度控制所述电动调节阀。
3.根据权利要求1所述的低剪切单井混液配注装置，其特征在于，各所述螺旋管路为螺旋管道构成的圆柱状结构，所述螺旋管路至少为一个，所述螺旋管路中流体的流向为由上到下。
4.根据权利要求2所述的低剪切单井混液配注装置，其特征在于，所述磁电流量计内置旋涡发生体和污水传感器，所述污水传感器用于检测上述注液管路内液体质量，所述旋涡发生体用于对液体进行排污。
5.根据权利要求1所述的低剪切单井混液配注装置，其特征在于，所述高压球阀包括：
第一高压球阀，设置于所述注液管路的前端，用于控制起始液体的流入或关闭，所述第一高压球阀和所述流量测控组件之间设有放空球阀；
第二高压球阀，设置于所述注液管路的末端，用于控制混合液体的流出或关闭。
6.根据权利要求5所述的低剪切单井混液配注装置，其特征在于，所述注液管路上还包括：
第一取样阀，沿所述注液管路设置于所述混合器之后，所述第二高压球阀之前，用于对注液管路中的混合液体进行取样；
第二取样阀，设置于所述第二高压球阀之后，注聚液出口之前。
7.根据权利要求1所述的低剪切单井混液配注装置，其特征在于，所述控制系统还包括用于显示和操作的触摸屏,所述控制系统内设有数据储存模块,所述控制系统设有USB接口。
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