CN113266325A - 聚合物注入装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种聚合物注入装置及方法，属于采油技术领域。本公开通过在注聚干线上连通表活剂注入单元，该表活剂注入单元中设有第一控制阀、流量分配器、配液罐和计量泵，在需要向该井口内注入表活剂时，通过打开该第一控制阀，调节该节流阀，使该注聚干线内的聚合物母液中的一部分注入到该配液罐中；聚合物母液与表活剂在该配液罐中混合均匀后，通过该第二节点注入注聚干线中，与该注聚干线内的聚合物母液混合后注入该井口。从而可以在配液罐内使表活剂与聚合物母液混合均匀，并连续汇入到注聚干线内，实现向井内注入表活剂，从而实现各井组压力的均衡增加。
Description
技术领域
本公开涉及采油技术领域，特别涉及一种聚合物注入装置及方法。
背景技术
聚合物驱是指向地层中注入聚合物进行驱油的一种增产措施。一方面，由于聚合物特定的分子结构，能够有效改善水油流度比，扩大波及体积，另一方面由于聚合物溶液的粘弹性，能够有效提高盲端残余油驱油效率。在聚合物驱注入过程中，注入井压力增幅普遍较水驱增加3～7MPa左右。
目前通常使用的聚合物注入装置包括单泵和多条注聚干线，用于向多个不同的井中注入聚合物溶液。
然而，但是由于储层物性的差异，不同注入井井区压力增幅差异较大，部分井组或井区注入压力升高幅度较大，造成实际注入量达不到配注标准。由于表活剂溶液可以通过降低水溶液和烃类物质的界面张力，形成O/W(水包油型乳状液)结构，达到乳化原油、降低原油粘度和提高原油流动性的目的，进而能够降低注入井的注入压力。因此，目前通常使用的聚合物注入装置不便向井内注入表活剂，从而不能实现各井组压力的均衡增加。
发明内容
本公开实施例提供了一种聚合物注入装置及方法，能够解决目前常用的聚合物注入装置及方法不便向井内注入表活剂，从而不能实现各井组压力的均衡增加的问题。该技术方案如下：
一方面，提供了一种聚合物注入装置，该装置包括：注聚干线以及表活剂注入单元；
该表活剂注入单元的入口端与该注聚干线的第一节点连通，该表活剂注入单元的出口端与该注聚干线的第二节点连通，该第一节点在该第二节点的上游；
该表活剂注入单元的入口端到出口端之间依次设有第一控制阀、流量分配器、配液罐和计量泵；
该配液罐上还设有能够以预设流量注入表活剂的注入子单元；
该注聚干线的第一节点与第二节点之间设有节流阀，该注聚干线的出口端与井口连通。
在一种可能设计中，该配液罐和该计量泵之间设有第二控制阀。
在一种可能设计中，该配液罐内设有搅拌机构。
在一种可能设计中，该搅拌机构为搅拌桨；
该搅拌桨的顶部连接在该配液罐的内腔的顶壁上。
在一种可能设计中，该配液罐和该计量泵之间设有缓冲罐，用于暂存从该配液罐中流出的液体。
在一种可能设计中，该第一控制阀和该配液罐之间设有第一单流阀，用于仅允许液体沿该第一控制阀向该配液罐的方向流动。
在一种可能设计中，该计量泵与该第二节点之间设有第二单流阀，用于仅允许液体沿该计量泵向该第二节点的方向流动。
在一种可能设计中，该计量泵与该第二单流阀之间设有流量计；
该流量计和该第二节点之间设有第一压力表。
在一种可能设计中，该注聚干线的第二节点与该出口端之间设有第二压力表。
一方面，提供了一种聚合物注入方法，应用于如上述任一种可能设计中提供的聚合物注入装置，该方法包括：
在需要向该井口内注入表活剂时，打开该第一控制阀；
调节该节流阀，使该注聚干线内的聚合物母液中的一部分注入到该表活剂注入单元的配液罐中；
该配液罐中的聚合物母液与表活剂的混合液，在该计量泵控制下经过该第二节点，与该注聚干线内的聚合物母液混合后注入该井口。
通过在注聚干线上连通表活剂注入单元，该表活剂注入单元中设有第一控制阀、流量分配器、配液罐和计量泵，在需要向该井口内注入表活剂时，通过打开该第一控制阀，调节该节流阀，使该注聚干线内的聚合物母液中的一部分注入到该配液罐中；聚合物母液与表活剂在该配液罐中混合均匀后，通过该第二节点注入注聚干线中，与该注聚干线内的聚合物母液混合后注入该井口。从而可以在配液罐内使表活剂与聚合物母液混合均匀，并连续汇入到注聚干线内，实现向井内注入表活剂，从而实现各井组压力的均衡增加。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种聚合物注入装置的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种聚合物注入方法的流程图。
附图中的各零件的标号说明如下：
1-注聚干线；
11-节流阀；
12-第二压力表；
2-表活剂注入单元；
21-第一控制阀；
22-流量分配器；
23-配液罐；
231-搅拌机构；
24-计量泵；
25-注入子单元；
26-第二控制阀；
27-缓冲罐；
28-第一单流阀；
29-第二单流阀；
210-流量计；
211-第一压力表；
3-井口。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种聚合物注入装置的结构示意图，请参见图1，该装置包括：注聚干线1以及表活剂注入单元2；该表活剂注入单元2的入口端与该注聚干线1的第一节点连通，该表活剂注入单元2的出口端与该注聚干线1的第二节点连通，该第一节点在该第二节点的上游；该表活剂注入单元2的入口端到出口端之间依次设有第一控制阀21、流量分配器22、配液罐23和计量泵24；该配液罐23上还设有能够以预设流量注入表活剂的注入子单元25；该注聚干线1的第一节点与第二节点之间设有节流阀11，该注聚干线1的出口端与井口3连通。
其中，第一节点处设有三通，分别连通第一节点的上游、下游和表活剂注入单元2的入口端。
第二节点处设有三通，分别连通第二节点的上游、下游和表活剂注入单元2的出口端。
在管路中，上游是指流体源头的方向，与之相对的是下游，也即是流体流向的方向，上游和下游不是绝对的，而是相对的，在管路中，上游到下游的方向为流体的流动方向。
第一控制阀21用于控制注聚干线1中的聚合物母液从第一节点流向该表活剂注入单元2；流量分配器22用于控制流入该表活剂注入单元2的聚合物母液的流量，配液罐23用于将表活剂和聚合物母液进行混合；计量泵24用于为配液罐23中的流体的排出提供动力，使配液罐23中的流体以预设的恒定流量流出；该井口3可以是注聚井口，通过注聚井口，流体注入油层。
下面对该装置的工作原理进行详述：
该装置可以用于只向一个井口3内注入聚合物母液，在需要向该井口3内注入表活剂时，通过打开该第一控制阀21，调节该节流阀11，使该注聚干线1内的聚合物母液中的一部分注入到该配液罐23中；聚合物母液与表活剂在该配液罐23中混合均匀后，通过该第二节点注入注聚干线1中，与该注聚干线1内的聚合物母液混合后注入该井口3。从而可以在配液罐23内使表活剂与聚合物母液混合均匀，并连续汇入到注聚干线1内，实现向井内注入表活剂。
通常，一个井组内设有多个井口，而根据储层性质和生产情况的不同，各井口对聚合物母液的需求量以及对表活剂的需求量不同，在不同的井口上分别设置一个该装置，每个装置的参数根据实际情况有所不同，从而实现各井组压力的均衡增加。
基于流量分配器22对聚合物母液的流量的控制，以及注入子单元25对表活剂流量的控制，能够控制配液罐23内的内流体中表活剂的浓度；基于该浓度，通过控制计量泵24的流量，以及注聚干线1内聚合物母液的流量，可以控制最终注入井口3内的流体中表活剂的浓度。对于不同的井，所需的表活剂的浓度也不相同，通过上述装置，可以根据需求调节表活剂的注入量和注入浓度。
将该表活剂加入井口内后，表活剂基于自身的性能发挥作用，乳化原油、降低原油粘度和提高原油流动性的目的，进而能够降低注入井的注入压力，提高实际注入量。
在施工中采用单泵对多井的工艺时，每一口油井对应一个注聚干线，该装置采用模块化结构，该表活剂注入单元2可以从第一节点、第二节点上拆卸下来，从而可以安装到需要注入表活剂的其他注聚干线上，从而节省了施工成本。
上述装置通过在注聚干线上连通表活剂注入单元2，该表活剂注入单元2中设有第一控制阀21、流量分配器22、配液罐23和计量泵24，在需要向该井口3内注入表活剂时，通过打开该第一控制阀21，调节该节流阀11，使该注聚干线内的聚合物母液中的一部分注入到该配液罐23中；聚合物母液与表活剂在该配液罐23中混合均匀后，通过该第二节点注入注聚干线中，与该注聚干线内的聚合物母液混合后注入该井口3。从而可以在配液罐23内使表活剂与聚合物母液混合均匀，并连续汇入到注聚干线内，实现向井内注入表活剂，从而实现各井组压力的均衡增加。
下面对该装置各部分结构及工作原理进行详述：
在一种可能设计中，该配液罐23和该计量泵24之间设有第二控制阀26。用于控制该配液罐23内流体是否流出。
具体地，可以是待配液罐23中的聚合物母液和表活剂混合均匀后，再打开该第二控制阀26；或者使该控制阀一直处于打开状态，边混合边排出。
该第二控制阀26可以是单向阀，用于控制表活剂在管道内的单向流动，从而避免流体倒流影响表活剂在聚合物母液中的浓度。
在一种可能设计中，该配液罐23内设有搅拌机构231。
该搅拌机构231通过电机带动旋转，具有不同速度档位，可以拆卸的连接在配液罐23内。
该搅拌机构231能够匀速搅拌，从而使配液罐23中的聚合物母液和表活剂充分快速的混合均匀。以便在后续向井口3排放时能够一直保持均匀的排放速度。
在一种可能设计中，一个配液罐23内可以设有多个搅拌机构231，从而可以进一步提高搅拌速度和均匀性。
在一种可能设计中，该搅拌机构231为搅拌桨；该搅拌桨的顶部连接在该配液罐23的内腔的顶壁上。
具体地，该搅拌桨的顶部通过转动轴可转动的连接在该配液罐23的内腔的顶壁上。
该搅拌桨的底部设有多个叶片，在电机的带动下，该多个叶片通过转动，不断搅拌配液罐23内的流体，使聚合物母液和表活剂充分快速的混合均匀。当然，该搅拌桨还可以有其他的安装形式，例如，底部连接在该配液罐23的底壁上，本实施例对此不作限定。
具体地，该搅拌桨可以是具有2～4个叶片，以充分进行搅拌。
该表活剂的注入子单元25和聚合物母液的注入口均设置于配液罐23的顶部，配液罐23的出口处于底部，以便流体能够在配液罐23内基于重力顺利流动。
在一种可能设计中，该配液罐23和该计量泵24之间设有缓冲罐27，用于暂存从该配液罐23中流出的液体。
具体地，该缓冲罐27位于该配液罐23和该第二控制阀26之间。该缓冲罐27用于对流出配液罐23的液体进行暂存。
基于上述设计，可以通过控制第一控制阀21的开闭，来控制聚合物母液是否停止流入配液罐23，相应的，通过控制注入子单元25的开闭，可以控制表活剂是否停止流入配液罐23。
在上述结构中，缓冲罐27可以缓冲系统的压力波动，使系统工作更平稳。具体地，缓冲罐27的缓冲性能主要通过压缩罐内的压缩空气来实现。缓冲罐27有隔膜式缓冲罐27和气囊式两种，广泛应用于供水设备和中央空调系统等事物中。
基于上述设计，该装置可以具有多种不同的使用方式，下面以其中两种为例进行说明：
第一种：可以在向配液罐23内注入足量的聚合物母液和表活剂后，停止注入，进行搅拌，搅拌后的液体流入缓冲罐27内，使混合完成后的液体可以暂存在缓冲罐27内，而后流出。
第二种：连续向配液罐23内注入聚合物母液和表活剂，并在配液罐23内不断搅拌，配液罐23内搅拌后的液体连续流入缓冲罐27内，再由缓冲罐27流出。
基于上述多种不同的使用方式，进一步地，可以通过控制缓冲罐27内流体的流出速度，来进一步精确控制通过第二节点注入到注聚干线内流体中表活剂的浓度。
在一种可能设计中，该第一控制阀21和该配液罐23之间设有第一单流阀28，用于仅允许液体沿该第一控制阀21向该配液罐23的方向流动。
上述设计可以防止配液罐23中的液体倒流至第一节点处，同时可以保证注聚干线内的聚合物母液可以顺畅流入配液罐23内。
具体地，单流阀是指单向节流阀，具有允许流体单向流动和流速可控的特点。单向节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。将节流阀和单向阀并联则可组合成单向节流阀。
在一种可能设计中，该计量泵24与该第二节点之间设有第二单流阀29，用于仅允许液体沿该计量泵24向该第二节点的方向流动。
上述设计还可以防止注聚干线1内的聚合物母液从第二节点倒流至配液罐23中，影响整个装置的正常的工作状态，以及影响表活剂的浓度。
该第二单流阀29与上述第一单流阀28的结构和工作原理同理，在此不再赘述。
在一种可能设计中，该计量泵24与该第二单流阀29之间设有流量计210；该流量计210和该第二节点之间设有第一压力表211。
其中，该流量计210用于测量从该计量泵24流出的流体的实际流量，以便根据该实际流量对该计量泵24进行调节，以保证从计量泵234流出的液体流量的准确性，该第一压力表211用于测量从该计量泵24中流出的流体的实际压强，基于压强来实时调节计量泵24的流量，保证生产安全。
具体地，第一压力表211是指以弹性元件为敏感元件，测量并指示高于环境压力的仪表。
具体地，计量泵也称定量泵或比例泵，是一种可以调节流量的往复泵，其流量可以在0-100％范围内无级调节。其特点是在调节流量时，可以保持排出压力恒定不变。
计量泵包括：电机、蜗杆、涡轮机构、偏心轮、连杆以及活塞，在工作时，通过电机旋转运动，带动蜗杆转动。蜗杆通过蜗轮机构和偏心轮的作用，得到连杆的往复运动。连杆推动活塞使活塞在计量泵工作室内作往复运动。当活塞向左运动时，泵腔内形成真空，吸入阀打开，排出阀关闭，液体进入泵腔；当活塞向右运动时，此时吸入阀关闭，排出阀打开，液体从排出阀排出。
流量计是可以指示被测流量和(或)在选定的时间间隔内流体总量的仪表，可以用于测量管道或明渠中流体流量。
在一种可能设计中，该注聚干线1的第二节点与该出口端之间设有第二压力表12。
该第二压力表12用于测量注入井口3的流体的实际压强，保证生产安全。
上述第二压力表12的结构和工作原理和第一压力表211同理，在此不再赘述。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
上述装置通过在注聚干线上连通表活剂注入单元2，该表活剂注入单元2中设有第一控制阀21、流量分配器22、配液罐23和计量泵24，在需要向该井口3内注入表活剂时，通过打开该第一控制阀21，调节该节流阀11，使该注聚干线内的聚合物母液中的一部分注入到该配液罐23中；聚合物母液与表活剂在该配液罐23中混合均匀后，通过该第二节点注入注聚干线中，与该注聚干线内的聚合物母液混合后注入该井口3。从而可以在配液罐23内使表活剂与聚合物母液混合均匀，并连续汇入到注聚干线内，实现向井内注入表活剂，从而实现各井组压力的均衡增加。
进一步地，，该配液罐23和该计量泵24之间设有缓冲罐27，用于暂存从该配液罐23中流出的液体，该缓冲罐27可以缓冲系统的压力波动，使系统工作更平稳，还可以通过控制缓冲罐27内流体的流出速度，来进一步精确控制通过第二节点注入到注聚干线内流体中表活剂的浓度。
图2是本公开实施例提供的一种聚合物注入方法的流程图，请参见图2，该方法应用于如上述任意一种可能设计中提供的聚合物注入装置，该方法包括：
201、在需要向该井口3内注入表活剂时，打开该第一控制阀21。
202、调节该节流阀11，使该注聚干线1内的聚合物母液中的一部分注入到该表活剂注入单元2的配液罐23中。
在该步骤中，可以通过控制聚合物母液和表活剂注入配液罐23的速度来控制混合液内表活剂的浓度。
203、该配液罐23中的聚合物母液与表活剂的混合液，在该计量泵24控制下经过该第二节点，与该注聚干线1内的聚合物母液混合后注入该井口3。
基于该步骤，可以根据上述混合液中表活剂的浓度、混合液的流速、注聚干线内聚合物母液的流速来获取注入井口3内的流体的表活剂的浓度，并可根据该浓度对上述步骤中各流体的注入速度进行调节，从而保证该浓度的准确性，使注入井口3内的流体更适合该井，起到更好的效果。
本公开提供的方法，在需要向该井口3内注入表活剂时，通过打开该第一控制阀21，调节该节流阀11，使该注聚干线1内的聚合物母液中的一部分注入到该配液罐23中；聚合物母液与表活剂在该配液罐23中混合均匀后，通过该第二节点注入注聚干线1中，与该注聚干线1内的聚合物母液混合后注入该井口3。从而可以在配液罐23内使表活剂与聚合物母液混合均匀，并连续汇入到注聚干线1内，实现向井内注入表活剂，从而实现各井组压力的均衡增加。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，上述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
上述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种聚合物注入装置，其特征在于，所述装置包括：注聚干线(1)以及表活剂注入单元(2)；
所述表活剂注入单元(2)的入口端与所述注聚干线(1)的第一节点连通，所述表活剂注入单元(2)的出口端与所述注聚干线(1)的第二节点连通，所述第一节点在所述第二节点的上游；
所述表活剂注入单元(2)的入口端到出口端之间依次设有第一控制阀(21)、流量分配器(22)、配液罐(23)和计量泵(24)；
所述配液罐(23)上还设有能够以预设流量注入表活剂的注入子单元(25)；
所述注聚干线(1)的第一节点与第二节点之间设有节流阀(11)，所述注聚干线(1)的出口端与井口(3)连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述配液罐(23)和所述计量泵(24)之间设有第二控制阀(26)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述配液罐(23)内设有搅拌机构(231)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述搅拌机构(231)为搅拌桨；
所述搅拌桨的顶部连接在所述配液罐(23)的内腔的顶壁上。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述配液罐(23)和所述计量泵(24)之间设有缓冲罐(27)，用于暂存从所述配液罐(23)中流出的液体。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一控制阀(21)和所述配液罐(23)之间设有第一单流阀(28)，用于仅允许液体沿所述第一控制阀(21)向所述配液罐(23)的方向流动。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计量泵(24)与所述第二节点之间设有第二单流阀(29)，用于仅允许液体沿所述计量泵(24)向所述第二节点的方向流动。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计量泵(24)与所述第二单流阀(29)之间设有流量计(210)；
所述流量计(210)和所述第二节点之间设有第一压力表(211)。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述注聚干线(1)的第二节点与所述出口端之间设有第二压力表(12)。
10.一种聚合物注入方法，其特征在于，应用于如上述权利要求1～权利要求9任一项所述的聚合物注入装置，所述方法包括：
在需要向所述井口(3)内注入表活剂时，打开所述第一控制阀(21)；
调节所述节流阀(11)，使所述注聚干线(1)内的聚合物母液中的一部分注入到所述表活剂注入单元(2)的配液罐(23)中；
所述配液罐(23)中的聚合物母液与表活剂的混合液，在所述计量泵(24)控制下经过所述第二节点，与所述注聚干线(1)内的聚合物母液混合后注入所述井口(3)。
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