CN112138557A - 一种固液混合射流器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固液混合射流器，包括：干粉输入管，套装到干粉输入管出口端的调节喷嘴，套装到调节喷嘴外侧的液体输入管，与干粉输入管同轴设置的输出管；输出管包括依次连接的内径逐渐减小的渐缩段、内径一致的喉管段和内径逐渐增大的扩口段；液体输入管内送入带有一定压力的液体，液体输入管的出口端与输出管的渐缩段端部连接；调节喷嘴与输出管渐缩段的内壁之间形成供液体通过的环形间隙；干粉输入管外套设活塞件，调节喷嘴固定在活塞件上，活塞件通过带动调节喷嘴在输出管的轴向移动，改变环形间隙的大小。本发明固液混合射流器能够加速干粉的流速，调节液体的流量和流速，通过二者的协同作用易于配制大量溶液和配制浓度高的溶液。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采的化学驱领域，尤其是一种用于聚合物分散装置的气-固射流器。
背景技术
石油开采一般分为三个阶段：通常把利用油层能量开采石油称为一次采油；向油层注入水、气，给油层补充能量开采石油称为二次采油；而用化学的物质来改善油、气、水及岩石相互之间的性能，开采出更多的石油，称为三次采油。而化学驱已成为三采阶段重要的稳产手段之一。所谓化学驱，又称改型水驱化学法，是指向注入水中加入化学剂，以改变驱替流体的物化性质及驱替流体与原油和岩石矿物之间的界面性质，从而有利于原油生产的一种采油方法。聚合物分散装置就是将用于驱油的化学药剂配置成标准溶液的设备，在该设备中需要将水与聚合物干粉充分混合，因此，保证聚合物干粉充分分散到水是聚合物溶液配制中核心的工艺。
常用的水与聚合物干粉混合方式，主要有两种：一种是干粉自然下落与水混，或者，通过风将干粉吹送至水粉混合头，干粉呈分散形式与水混合，这两种方式均属于水幔式；另一种是利用文丘里管原理的通过射流的方式使干粉与水分散混合。水幔式的混合方式由于易造成鱼眼，且其设备复杂、能耗高，逐步被结构简单、维修方便、能耗低的射流方式所取代。
现有射流器的结构组成单一，容易造成粉管堵塞，射流器能力有限，一般配制量仅为60m3/h，配制浓度5000-6000ppm，吸程也仅为2m多。在化学驱逐步成为提高采收率主要手段的今天，对聚合物溶液配制工艺不断提出新的更高的要求（更高的溶液浓度、更大的溶液配制量、更精确的配制溶液浓度、提供更高的吸程等）；同时，在不同的三次采油过程中，配置不同浓度的聚合物溶液，需要调节干粉和水的相对加入量，在现有聚合物分散装置中，需要分别控制干粉和水的加入量，且干粉的加入量只能通过调整射流器的气体流速来调节，这种调节方式局限性较大，不利于准确配制聚合物溶液的浓度和浓度较高的聚合物溶液。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种固液混合射流器，在射流器中干粉、气体与液体充分混合，混合后注入溶解罐的溶液浓度高、单位时间的配制量和吸程大。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种固液混合射流器，包括：干粉输入管，套装到所述干粉输入管出口端的调节喷嘴，套装到所述调节喷嘴外侧的液体输入管，与所述干粉输入管同轴设置的输出管；
所述输出管包括依次连接的内径逐渐减小的渐缩段、内径一致的喉管段和内径逐渐增大的扩口段；所述液体输入管内送入带有一定压力的液体，所述液体输入管的出口端与所述输出管的渐缩段端部连接；所述调节喷嘴与所述输出管渐缩段的内壁之间形成供液体通过的环形间隙；
所述干粉输入管外套设活塞件，所述调节喷嘴固定在所述活塞件上，所述活塞件通过带动所述调节喷嘴在所述输出管的轴向移动，改变所述环形间隙的大小。
进一步，所述固液混合射流器还包括套装在所述调节喷嘴上的壳体，所述壳体的内径与所述调节喷嘴的外径配合，所述壳体固定在所述液体输入管的端部，所述壳体伸入所述液体输液管一端的外壁与所述液体输入管的输入端形成输液通道。
进一步，所述固液混合射流器还包括固定在所述壳体端面的透盖，所述活塞件安装在所述透盖和所述壳体之间的空间中；所述活塞件上连接有伸出所述透盖的调节件，所述调节件用于通过带动所述活塞件，进而带动所述调节喷嘴在所述输出管的轴向上移动。
进一步，所述调节件为调节螺栓，所述调节螺栓穿过所述透盖旋拧在所述活塞件上。
进一步，所述壳体端面设置容置槽，所述活塞件安装到所述容置槽中。
进一步，所述液体输入管的输入管段对称地设置在其轴线的两侧。
进一步，所述液体输入管的液体流动方向与所述调节喷嘴内干粉流动方向的夹角为锐角。
进一步，所述液体输入管的出口端和所述输出管的渐缩段端部通过内径逐渐缩小的法兰连接。
进一步，所述调节喷嘴出口段具有外径逐渐减小的导流段和内径变径段，所述内径变径段包括依次连接的内径逐渐缩小的渐缩段、内径一致的喉管段和内径逐渐增大的扩口段。
进一步，用于将干粉送入所述干粉输入管内的气体为氮气或惰性气体。
进一步，所述液体输入管内送入的液体为水。
本发明固液混合射流器具有如下有益效果：
调节喷嘴位于输出管渐缩段，并通过输出管渐缩段、喉管段、扩口段的设置，利用文丘里原理有利于将干粉吸入到输出管内，在输出管内由气体吹送的干粉与液体混合，混合后注入溶解罐中；其中，输出管渐缩段加速干粉的流速，扩口段使二者完成更加充分地混合；通过调节活塞件沿干粉输入管轴向的位移，调整调节喷嘴与输出管渐缩段的环形间隙来控制液体的射入量和液体的流速。本发明固液混合射流器通过文丘里原理设置的输出管能够加速干粉的流速，同时调节输出管与调节喷嘴之间的环形间隙可以调节液体的流量和流速，通过上述的协同作用易于配制大量溶液和配制浓度高的溶液。
附图说明
图1为本发明示例提供的一种固液混合射流器的剖面结构示意图；
图中：
10、干粉输入管；20、调节喷嘴；21、导流段；22、调节喷嘴的渐缩段；23、调节喷嘴的喉管段；24、调节喷嘴的扩口段；30、液体输入管；31、输入管段；40、输出管；41、输出管的渐缩段；42、输出管的喉管段；43、输出管的扩口段；50、活塞件；51、调节件；60、壳体；61、容置槽；70、透盖；80、法兰。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的方案，下面结合本发明示例中的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例仅仅是本发明的一部分示例，而不是全部的示例。基于本发明的中示例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施方式都应当属于本发明保护的范围。
在本实施方式的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示的示例，提供了本发明的一种固液混合射流器，包括：干粉输入管10，套装到干粉输入管10出口端的调节喷嘴20，套装到调节喷嘴20外侧的液体输入管30，与干粉输入管10同轴设置的输出管40；输出管40包括依次连接的内径逐渐减小的渐缩段41、内径一致的喉管段42和内径逐渐增大的扩口段43；液体输入管30内送入带有一定压力的液体，液体输入管30的出口端与输出管40的渐缩段41端部连接；调节喷嘴20与输出管40渐缩段41的内壁之间形成供液体通过的环形间隙A；干粉输入管10外套设活塞件50，调节喷嘴20固定在活塞件50上，活塞件50通过带动调节喷嘴20在输出管40的轴向移动，改变环形间隙A的大小。
本示例中的固液混合射流器，调节喷嘴20位于输出管40渐缩段41，并通过输出管40渐缩段41、喉管段42、扩口段43的设置，利用文丘里原理有利于将干粉吸入到输出管40内，在输出管40内由气体吹送的干粉与液体混合，混合后注入溶解罐中；其中，输出管40渐缩段41加速干粉的流速，扩口段43使二者完成更加充分地混合；通过调节活塞件50沿干粉输入管10轴向的位移，调整调节喷嘴20与输出管40渐缩段的环形间隙A来控制液体的射入量和液体的流速。本发明固液混合射流器通过文丘里原理设置的输出管40能够加速干粉的流速，同时调节输出管40与调节喷嘴20之间的环形间隙A可以调节液体的流量和流速，通过上述的协同作用易于配制大量溶液和配制浓度高的溶液。
需要说明的是，本示例中的活塞件50自身可以带有限位装置，也可以是活塞件50本身不带有限位装置，与额外的辅助限位装置进行配合限位。活塞件50的限位是指，通过活塞件50调整好调节喷嘴20与输出管40渐缩段的环形间隙A后，将活塞件50进行定位，保证环形间隙A不会发生变化，保证该固液混合射流器在工作时加入液体的速度保持一致。
本示例中的固液混合射流器还包括套装在调节喷嘴20上的壳体60，壳体60的内径与调节喷嘴20的外径配合，壳体60固定在液体输入管30的端部，壳体60伸入液体输液管30一端的外壁与液体输入管30的输入端形成输液通道I。通过壳体60的设置形成输液通道I，便于液体进入到液体输入管30中，同时，避免液体影响活塞件50的轴向运动。
本示例中的固液混合射流器还包括固定在壳体60端面的透盖70，活塞件50安装在透盖70和壳体60之间的空间中；活塞件50上连接有伸出透盖70的调节件51，调节件51用于通过带动活塞件50，进而带动调节喷嘴20在输出管40的轴向上移动。活塞件50在透盖70和壳体60之间的空间沿轴向移动，将活塞件50设置在透盖70和壳体60之间的空间，保护活塞件50免受外界的影响，保证其稳定地轴向移动。优选地，壳体60端面设置容置槽61，活塞件50安装到容置槽61中。即活塞件50在容置槽61中轴向移动。
液体输入管30的输入管段31对称地设置在其轴线的两侧。以便液体能够均匀地输入到输出管40中，如图1所示，在本示例中，两个输入管段31对称地设置在其轴线的两侧。
在本示例中，液体输入管30的液体流动方向与调节喷嘴20内干粉流动方向的夹角为锐角，即图1中的α1~α4，均为锐角，且为夹角逐渐减小的锐角。
液体输入管30的输入管段31对称设置，且液体流动方向与干粉流动方向的夹角为锐角，便于液体内向输出管40流动，减少旋窝乱流。
在本示例中，调节件51可以为调节螺栓，调节螺栓穿过透盖70旋拧在活塞件50上。
液体输入管30的出口端和输出管40的渐缩段41端部通过内径逐渐缩小的法兰80连接。输出管40通过法兰80与液体输入管30进行机械密封连接，当然，为了增加输出管40与液体输入管30的密封性能，在连接处可以增设各种形式的密封圈。
在本示例中，调节喷嘴20出口段具有外径逐渐减小的导流段21和内径变径段，内径变径段包括依次连接的内径逐渐缩小的渐缩段22、内径一致的喉管段23和内径逐渐增大的扩口段24。调节喷嘴20的导流段21有利于将液体导流到输出管40中；调节喷嘴20靠近其出口段设置的内径变径段同样利用文丘里原理，在渐缩段22有助于干粉的加速，在扩口段24将干粉送入的气流与干粉充分混合，使干粉尽量弥散，以便与液体在输出管40中能够充分混合。
用于将干粉送入干粉输入管10内的气体为氮气或惰性气体，利用氮气或惰性气体送入干粉，有助于干粉的送入，以及干粉与液体混合后形成的聚合物发生降解，提高配制浓度。本示例中利用氮气将干粉送入。
本示例中，液体输入管30内送入的液体为水。
干粉、液体和气体在输出管40内充分混合，混合后注入溶解罐（图中未示出）中。采用本示例中的固液混合射流器配制的溶液浓度高、单位时间的配制量大，配制量达150m3/h，配制浓度高达15000ppm，吸程达7米。
最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种固液混合射流器，其特征在于，包括：干粉输入管，套装到所述干粉输入管出口端的调节喷嘴，套装到所述调节喷嘴外侧的液体输入管，与所述干粉输入管同轴设置的输出管；
所述输出管包括依次连接的内径逐渐减小的渐缩段、内径一致的喉管段和内径逐渐增大的扩口段；所述液体输入管内送入带有一定压力的液体，所述液体输入管的出口端与所述输出管的渐缩段端部连接；所述调节喷嘴与所述输出管渐缩段的内壁之间形成供液体通过的环形间隙；
所述干粉输入管外套设活塞件，所述调节喷嘴固定在所述活塞件上，所述活塞件通过带动所述调节喷嘴在所述输出管的轴向移动，改变所述环形间隙的大小。
2.根据权利要求1所述的固液混合射流器，其特征在于，所述固液混合射流器还包括套装在所述调节喷嘴上的壳体，所述壳体的内径与所述调节喷嘴的外径配合，所述壳体固定在所述液体输入管的端部，所述壳体伸入所述液体输液管一端的外壁与所述液体输入管的输入端形成输液通道。
3.根据权利要求2所述的固液混合射流器，其特征在于，所述固液混合射流器还包括固定在所述壳体端面的透盖，所述活塞件安装在所述透盖和所述壳体之间的空间中；所述活塞件上连接有伸出所述透盖的调节件，所述调节件用于通过带动所述活塞件，进而带动所述调节喷嘴在所述输出管的轴向上移动。
4.根据权利要求3所述的固液混合射流器，其特征在于，所述调节件为调节螺栓，所述调节螺栓穿过所述透盖旋拧在活塞上。
5.根据权利要求2或3所述的固液混合射流器，其特征在于，所述壳体端面设置容置槽，所述活塞件安装到所述容置槽中。
6.根据权利要求1所述的固液混合射流器，其特征在于，所述液体输入管的输入管段对称地设置在其轴线的两侧。
7.根据权利要求1所述的固液混合射流器，其特征在于，所述液体输入管的液体流动方向与所述调节喷嘴内干粉流动方向的夹角为锐角。
8.根据权利要求1所述的固液混合射流器，其特征在于，所述液体输入管的出口端和所述输出管的渐缩段端部通过内径逐渐缩小的法兰连接。
9.根据权利要求1所述的固液混合射流器，其特征在于，所述调节喷嘴出口段具有外径逐渐减小的导流段和内径变径段，所述内径变径段包括依次连接的内径逐渐缩小的渐缩段、内径一致的喉管段和内径逐渐增大的扩口段。
10.根据权利要求1所述的固液混合射流器，其特征在于，用于将干粉送入所述干粉输入管内的气体为氮气或惰性气体。
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