CN113351087A - 一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置及其实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置及其实验方法，注入系统利用空气将聚合物干粉进行分散，加药系统通过加药漏斗将聚合物干粉加入其中并与空气进行混合和分散，药剂混合系统水、聚合物干粉和空气的混合容器，配液分析系统用于观察混合药剂的状态、高度并取样测试混合药剂的粘度，温控系统用于保持实验温度恒定。该实验装置能够监测配聚过程中注入压力的变化、实现气体注入量的控制、实现地层水注入速度的控制、实现聚合物干粉的自动加入以及实现聚合物干粉、地层水和空气的充分混合。

Description

一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置及其实验方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，更具体地说涉及一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置及其实验方法。

背景技术

在聚合物母液配制过程中需要控制好聚合物干粉的分散速度，才能有效保证聚合物母液的均一性、浓度的准确性；如果聚合物干粉分散不均匀或引入空气均会造成聚合物溶液浓度失真，影响聚合物溶液的注入性及注入效果。

海上油田配制聚合物母液装置属于密闭容器，该装置可自动控制聚合物干粉的分散速度，保证聚合物母液的均一性、浓度的准确性。但是，在室内开展聚合物性能评价实验中，母液的配置过程属于敞开式，容易引入空气，同时采用手动加药，无法保证聚合物母液的均一性以及浓度的准确性。同时，室内聚合物母液配制还存在如下问题：①无法监测配液过程中压力的变化；②无法实现气体注入量控制；③无法实现地层水注入速度的控制；④无法实现聚合物干粉的自动加入；⑤无法实现聚合物干粉、地层水和空气的充分混合。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，室内聚合物母液配制存在无法监测配液过程中压力的变化、气体注入量控制、地层水注入速度的控制、聚合物干粉的自动加入以及聚合物干粉、地层水和空气的充分混合的问题，提供了一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置及其实验方法，该实验装置能够监测配聚过程中注入压力的变化、实现气体注入量的控制、实现地层水注入速度的控制、实现聚合物干粉的自动加入以及实现聚合物干粉、地层水和空气的充分混合。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置，包括注入系统、加药系统、药剂混合系统、配液分析系统和温控系统，

所述注入系统包括气体注入系统和注水调节系统，所述气体注入系统包括空压机、储气罐、空压阀和储气阀，所述空压机通过空压管路与所述储气罐相连，在所述空压管路上设置所述空压阀，所述储气罐通过排气管路与所述加药系统的气体注入口相连，在所述排气管路上设置所述储气阀，所述注水调节系统包括注水泵、中间容器和注水阀，所述注水泵通过注水输出管路与所述中间容器相连，所述中间容器通过注水调节管路与所述药剂混合系统的注水口相连，在所述注水调节管路上设置所述注水阀；

所述加药系统包括加药器和加药漏斗，所述加药漏斗安装在所述加药器的顶端，所述加药器的的气体注入口与所述排气管路相连，所述加药器的干粉输出口通过干粉输入管路与所述药剂混合系统的药剂输入口相连；

所述药剂混合系统采用混合器，所述混合器的药剂输入口与所述加药器的干粉输出口相连，所述混合器的注水口与所述中间容器相连，所述混合器的混合药剂输出口通过排液管路与所述配液分析系统相连，在所述排液管路上设置有排液阀；

所述配液分析系统包括水浴装置、磁力搅拌罐、磁力搅拌器和堵头，在所述磁力搅拌罐的外侧套接所述水浴装置，所述水浴装置通过管路与所述温控系统相连，所述磁力搅拌罐放置在所述磁力搅拌器上，在所述磁力搅拌罐内放置有用于搅拌的磁力转子，所述磁力搅拌罐的敞口处安装所述堵头，所述排液管路贯穿所述堵头伸入磁力搅拌罐内。

所述温控系统包括恒温控制装置、出水管路和入水管路，在所述水浴装置的上下分别开设有水浴出口和水浴入口，所述水浴入口通过入水管路与所述恒温控制装置相连，所述水浴出口通过出水管路与所述恒温控制装置相连。

在所述气体注入系统上还设置有气体流量计和流量控制阀，所述气体流量计设置在所述储气罐和所述加药器之间的排气管路上，在所述气体流量计与所述加药器之间的排气管路上设置所述流量控制阀。

在所述注水调节系统上还设置有压力表，所述压力表设置在所述中间容器和所述注水阀之间的所述注水调节管路上。

在所述排液阀和所述堵头之间的所述排液管路上设置有可视窗，用于观察混合药剂状态。

所述磁力搅拌罐采用透明罐状结构，在所述磁力搅拌罐上设置有刻度，用于观察磁力搅拌罐中的混合药剂的高度。

所述加药器采用文丘里加药器。

一种利用用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置的实验方法，按照下述步骤进行：

步骤1，调节恒温控制装置的温度，将恒温控制装置中的恒温水的温度调整至实验温度，以保证恒温水的温度始终为实验所需温度，开启流量控制阀、空压阀和储气阀，调节空压机和储气罐，以使得气体流量计显示的示数达到实验注气流量；

步骤2，开启注水阀，调节注水泵和中间容器，以使得压力表显示的示数达到实验压力，进而完成调节控制实验所需注水流量和注水压力的目的；

步骤3，利用加药漏斗向加药器中加入聚合物干粉，水、聚合物干粉和空气在药剂混合系统中均匀混合得到混合药剂；

步骤4，开启排液阀，混合药剂经由排气管路流入可视窗中，通过可视窗观察混合药剂的状态，开启磁力搅拌器的电源，调节磁力搅拌器的搅拌速度，通过磁力搅拌罐和刻度观察混合药剂的高度，并对磁力搅拌罐中的混合药剂进行取样，对样品进行混合药剂的粘度测试，通过观察记录混合药剂形成形态及混合药剂的粘度，对聚合物配聚工艺参数进行优化。

本发明的有益效果为：该实验装置能够实现监测配液过程中压力的变化，解决传统的聚合物评价过程中无法检测配液过程中压力变化的问题；

该实验装置能够真实的反映现场聚合物配液过程中空气、聚合物干粉及地层水的混合工艺，解决实验室聚合物溶液配液过程无法真实模拟现场聚合物溶液配液过程的问题；

该实验装置能够通过高温高压可视窗观察混合后聚合物溶液形态，可通过高温高压可视窗观察聚合物溶液配制过程中是否存在气泡，决实验室聚合物溶液配液过程无法观察高温高压条件下聚合物溶液配制过程中聚合物溶液的形态；

该实验装置能够采用气体流量计与阀门开度调整的结合，实现空气注入速度的恒定及实时调整，解决实验室聚合物溶液配制过程中无法模拟气体对聚合物溶液的影响；

该实验装置能够采用注入泵、压力表与阀门开度调整的结合，实现地层水注入速度的恒定及实时调整，解决实验室聚合物溶液配制过程中无法模拟聚合物动态配液工艺流程及地层水注入速度对聚合物溶液的影响；

该实验装置能够采用加药漏斗、文丘里加药器和地层水注入速度的结合，实现聚合物干粉的自动加药，同时能够控制聚合物干粉注入速度的恒定及实时调整，解决实验室聚合物溶液配制过程中聚合物干粉注入速度对聚合物溶液的影响；

该实验装置的可视储罐上带有刻度尺，能够实时观察聚合物溶液的配注量，同时能够根据可视储罐上的刻度尺实时调整聚合物溶液排液管的高度，防止由于聚合物溶液排液管与聚合物溶液液面高度差过大，造成聚合物溶液中形成大量气泡，影响聚合物的效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1为空压机，2为储气罐，3为气体流量计，4为流量控制阀，5为空压阀，6为储气阀，7为注水泵，8为中间容器，9为压力表，10为注水阀，11为加药器，12为加药漏斗，13为混合器，14为排液阀，15为可视窗，16为磁力搅拌罐，17为刻度，18为水浴装置，19为磁力搅拌器，20为磁力转子，21为水浴入口，22为水浴出口，23为出水管路，24为恒温控制装置，25为堵头，26为排液管路，27为入水管路。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例一

一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置，包括注入系统、加药系统、药剂混合系统、配液分析系统和温控系统，

注入系统包括气体注入系统和注水调节系统，气体注入系统包括空压机1、储气罐2、空压阀5和储气阀6，空压机1通过空压管路与储气罐2相连，在空压管路上设置空压阀5，储气罐2通过排气管路与加药系统的气体注入口相连，在排气管路上设置储气阀6，注水调节系统包括注水泵7、中间容器8和注水阀10，注水泵7通过注水输出管路与中间容器8相连，中间容器8通过注水调节管路与药剂混合系统的注水口相连，在注水调节管路上设置注水阀10；

加药系统包括加药器11和加药漏斗12，加药漏斗12安装在加药器11的顶端，加药器11的的气体注入口与排气管路相连，加药器11的干粉输出口通过干粉输入管路与药剂混合系统的药剂输入口相连；

药剂混合系统采用混合器13，混合器13的药剂输入口与加药器11的干粉输出口相连，混合器13的注水口与中间容器8相连，混合器13的混合药剂输出口通过排液管路与配液分析系统相连，在排液管路26上设置有排液阀14；

配液分析系统包括水浴装置18、磁力搅拌罐16、磁力搅拌器19和堵头25，在磁力搅拌罐16的外侧套接水浴装置18，水浴装置18通过管路与温控系统相连，磁力搅拌罐16放置在磁力搅拌器19上，在磁力搅拌罐16内放置有用于搅拌的磁力转子20，磁力搅拌罐16的敞口处安装堵头25，排液管路26贯穿堵头25伸入磁力搅拌罐16内。

实施例二

在实施例一的基础上，温控系统包括恒温控制装置24、出水管路23和入水管路27，在水浴装置18的上下分别开设有水浴出口22和水浴入口21，水浴入口21通过入水管路27与恒温控制装置24相连，水浴出口22通过出水管路23与恒温控制装置27相连。

在气体注入系统上还设置有气体流量计3和流量控制阀4，气体流量计3设置在储气罐2和加药器11之间的排气管路上，在气体流量计3与加药器11之间的排气管路上设置流量控制阀4。

在注水调节系统上还设置有压力表9，压力表9设置在中间容器8和注水阀10之间的注水调节管路上。

实施例三

在实施例二的基础上，在排液阀14和堵头25之间的排液管路26上设置有可视窗15，用于观察混合药剂状态。

磁力搅拌罐16采用透明罐状结构，在磁力搅拌罐16上设置有刻度17，用于观察磁力搅拌罐16中的混合药剂的高度。

加药器11采用文丘里加药器。

实施例四

一种利用用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置的实验方法，按照下述步骤进行：

步骤1，调节恒温控制装置的温度，将恒温控制装置中的恒温水的温度调整至实验温度，以保证恒温水的温度始终为实验所需温度，开启流量控制阀、空压阀和储气阀，调节空压机和储气罐，以使得气体流量计显示的示数达到实验注气流量；

步骤2，开启注水阀，调节注水泵和中间容器，以使得压力表显示的示数达到实验压力，进而完成调节控制实验所需注水流量和注水压力的目的；

步骤3，利用加药漏斗向加药器中加入聚合物干粉，水、聚合物干粉和空气在药剂混合系统中均匀混合得到混合药剂；

步骤4，开启排液阀，混合药剂经由排气管路流入可视窗中，通过可视窗观察混合药剂的状态，开启磁力搅拌器的电源，调节磁力搅拌器的搅拌速度，通过磁力搅拌罐和刻度观察混合药剂的高度，并对磁力搅拌罐中的混合药剂进行取样，对样品进行混合药剂的粘度测试，通过观察记录混合药剂形成形态及混合药剂的粘度，对聚合物配聚工艺参数进行优化。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置，其特征在于：包括注入系统、加药系统、药剂混合系统、配液分析系统和温控系统，

所述注入系统包括气体注入系统和注水调节系统，所述气体注入系统包括空压机、储气罐、空压阀和储气阀，所述空压机通过空压管路与所述储气罐相连，在所述空压管路上设置所述空压阀，所述储气罐通过排气管路与所述加药系统的气体注入口相连，在所述排气管路上设置所述储气阀，所述注水调节系统包括注水泵、中间容器和注水阀，所述注水泵通过注水输出管路与所述中间容器相连，所述中间容器通过注水调节管路与所述药剂混合系统的注水口相连，在所述注水调节管路上设置所述注水阀；

所述加药系统包括加药器和加药漏斗，所述加药漏斗安装在所述加药器的顶端，所述加药器的的气体注入口与所述排气管路相连，所述加药器的干粉输出口通过干粉输入管路与所述药剂混合系统的药剂输入口相连；

所述药剂混合系统采用混合器，所述混合器的药剂输入口与所述加药器的干粉输出口相连，所述混合器的注水口与所述中间容器相连，所述混合器的混合药剂输出口通过排液管路与所述配液分析系统相连，在所述排液管路上设置有排液阀；

所述配液分析系统包括水浴装置、磁力搅拌罐、磁力搅拌器和堵头，在所述磁力搅拌罐的外侧套接所述水浴装置，所述水浴装置通过管路与所述温控系统相连，所述磁力搅拌罐放置在所述磁力搅拌器上，在所述磁力搅拌罐内放置有用于搅拌的磁力转子，所述磁力搅拌罐的敞口处安装所述堵头，所述排液管路贯穿所述堵头伸入磁力搅拌罐内。

2.根据权利要求1所述的一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置，其特征在于：所述温控系统包括恒温控制装置、出水管路和入水管路，在所述水浴装置的上下分别开设有水浴出口和水浴入口，所述水浴入口通过入水管路与所述恒温控制装置相连，所述水浴出口通过出水管路与所述恒温控制装置相连。

3.根据权利要求2所述的一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置，其特征在于：在所述气体注入系统上还设置有气体流量计和流量控制阀，所述气体流量计设置在所述储气罐和所述加药器之间的排气管路上，在所述气体流量计与所述加药器之间的排气管路上设置所述流量控制阀。

4.根据权利要求2所述的一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置，其特征在于：在所述注水调节系统上还设置有压力表，所述压力表设置在所述中间容器和所述注水阀之间的所述注水调节管路上。

5.根据权利要求2所述的一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置，其特征在于：在所述排液阀和所述堵头之间的所述排液管路上设置有可视窗。

6.根据权利要求2所述的一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置，其特征在于：所述磁力搅拌罐采用透明罐状结构，在所述磁力搅拌罐上设置有刻度。

7.根据权利要求2所述的一种用于模拟海上配聚工艺流程的实验装置，其特征在于：所述加药器采用文丘里加药器。

8.利用权利要求1-7任一所述的实验装置的实验方法，其特征在于：按照下述步骤进行：

步骤1，调节恒温控制装置的温度，将恒温控制装置中的恒温水的温度调整至实验温度，以保证恒温水的温度始终为实验所需温度，开启流量控制阀、空压阀和储气阀，调节空压机和储气罐，以使得气体流量计显示的示数达到实验注气流量；

步骤2，开启注水阀，调节注水泵和中间容器，以使得压力表显示的示数达到实验压力，进而完成调节控制实验所需注水流量和注水压力的目的；

步骤3，利用加药漏斗向加药器中加入聚合物干粉，水、聚合物干粉和空气在药剂混合系统中均匀混合得到混合药剂；

步骤4，开启排液阀，混合药剂经由排气管路流入可视窗中，通过可视窗观察混合药剂的状态，开启磁力搅拌器的电源，调节磁力搅拌器的搅拌速度，通过磁力搅拌罐和刻度观察混合药剂的高度，并对磁力搅拌罐中的混合药剂进行取样，对样品进行混合药剂的粘度测试，通过观察记录混合药剂形成形态及混合药剂的粘度，对聚合物配聚工艺参数进行优化。

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