CN113769600A - 高粘易剪切流体加料静混装置及方法 - Google Patents
高粘易剪切流体加料静混装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高粘易剪切流体加料静混装置及方法，包括如下部件：主体混合管，主体混合管内设置有挡流板以及若干空心管，空心管设置于挡流板和主体混合管的进料端端壁之间，空心管上设置有贯穿其管壁的通孔，主体混合管的两端端壁上分别设置有进料管和出料管或主体混合管的两端端壁上分别设置有进料口和出料口；加料输送管，加料输送管的第一端贯穿主体混合管的管壁与送料装置连接，第二端位于主体混合管内与空心管流体导通连接。本发明通过增加分流混合板，使得高粘易剪切流体与加料二次混合，进一步提高混合均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高粘易剪切流体加料静混装置及方法，属于油田开发领域。
背景技术
高粘流体的加料静混在各生产领域都具有广泛应用，其目的是为了让不同物料能够充分混合，从而使混合料发挥最佳的作用效果。在油田开发过程中，为了更好的发挥聚合物溶液等高粘流体的驱油、调剖作用，需要向聚合物溶液中加入表面活性剂、交联剂等助剂，或用水稀释成目标液注入地层；在涂料加工方面，高粘环氧树脂等流体中加入稀释剂、固化剂以及促进剂等添加物。在向高粘流体中加入液相物料的过程中，由于作为液相主体的高粘流体粘度高，使得物料在高粘度流体中不易溶解、扩散，导致混合程度较低。为使其充分、高效混合，需要高速机械搅拌或额外混合装置及空间，但这种混合过程中的高速搅拌会使部分高粘易剪切流体发生剪切，进而使其物性发生变化，影响混合效果。
现有技术之一是公开一种大型静态混合器，其是一种由管道和放置于管道之内的混合单元组成的混合装置，其内混合单元由不同叶片组成。该现有技术主要是依靠独有的凸出部位设计，使得混合流体流过每片叶片时产生更大的扰流，从而大幅度提高混合的效率。但是对于高粘度流体而言，在掺入一般粘度流体之后很难通过单纯的流动过程中的扰流使其与所加料完全混合。
现有技术之二是公开一种高粘度液相物料的静态混料器，混料机构包括多个无次序连接的混料节和导流节，流体在混合的过程中需要多次通过喷枪系统，并且其流动混合动力也是由喷枪系统提供，喷枪口出的高速剪切会使得部分不耐剪切的高粘流体的性质遭到破坏，该现有技术公开的方式不适用于聚合物等非牛顿流体的加料混合。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种高粘易剪切流体加料静混装置及方法，该装置及方法可以解决现有高粘流体在加料混合装置存在的问题，为快速、高效完成高粘易剪切流体的加料混合提供技术支持。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种高粘易剪切流体加料静混装置，包括如下部件：
主体混合管，所述主体混合管内设置有挡流板以及若干空心管，所述空心管设置于所述挡流板和所述主体混合管的进料端端壁之间，所述空心管上设置有贯穿其管壁的通孔，所述主体混合管的两端端壁上分别设置有进料管和出料管或所述主体混合管的两端端壁上分别设置有进料口和出料口；
加料输送管，所述加料输送管的第一端贯穿所述主体混合管的管壁与送料装置连接，第二端位于所述主体混合管内与所述空心管流体导通连接。
所述的高粘易剪切流体加料静混装置，优选地，还包括分流混合板，所述分流混合板的右端与所述主体混合管的出料端内管壁固定连接，所述分流混合板的上端固定在所述主体混合管的内管壁的上端，下端与所述挡流板固定连接，所述挡流板、所述分流混合板和所述主体混合管共同限定出二次混合腔。
所述的高粘易剪切流体加料静混装置，优选地，还包括连接器，所述加料输送管上设置有分流孔，所述连接器的第一端与所述分流孔连接，所述连接器的第二端与所述空心管的进料口连接。
所述的高粘易剪切流体加料静混装置，优选地，所述连接器内设置有单向阀，以防止待混高粘易剪切流体通过所述空心管倒流入所述加料输送管，所述连接器由不同直径的同轴连接管串联而成。
所述的高粘易剪切流体加料静混装置，优选地，所述连接器由直径逐渐变小的同轴连接管串联而成。
所述的高粘易剪切流体加料静混装置，优选地，所述空心管成矩阵形式排列或无规排列，所述加料输送管上的所述分流孔与所述空心管的数量一致。
所述的高粘易剪切流体加料静混装置，优选地，所述通孔沿轴向或周向均匀分布在所述空心管上或无规分布在所述空心管上。
所述的高粘易剪切流体加料静混装置，优选地，所述挡流板与所述空心管相连接的一端通过密封卡槽相连。
所述的高粘易剪切流体加料静混装置，优选地，所述高粘易剪切流体的粘度为100～100000mPa·s。
基于上述的高粘易剪切流体加料静混装置，本发明还提供该装置的静混方法，包括如下步骤：
高粘易剪切流体通过所述进料管或所述进料口进入所述主体混合管，待加料通过所述加料输送管进入所述空心管，并通过所述空心管上的所述通孔进入所述主体混合管与所述高粘易剪切流体混合，然后进入所述二次混合腔再次混合后通过所述出料管或所述出料口输出。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明通过在主体混合管内加入可调节内径和间距的多孔空心管来控制加料速度与加料均匀分散程度，加料混合过程中避免了高速搅拌带来的对高粘流体的剪切作用，并且仅靠高粘流体自身流动的惯性完成混料过程，不需要额外增加混料动力。
2、本发明通过增加分流混合板，使得高粘易剪切流体与加料二次混合，进一步提高混合均匀性。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的高粘易剪切流体加料静混装置整体示意图；
图2为本发明该实施例提供的高粘易剪切流体加料静混装置局部示意图；
图3为本发明该实施例提供的高粘易剪切流体加料静混装置中连接器的示意图；
图4为本发明该实施例提供的高粘易剪切流体加料静混装置中空心管的示意图；
图5为本发明该实施例提供的高粘易剪切流体加料静混装置中加料输送管的示意图；
图中各标记如下：
1-进料管；2-加料输送管；3-连接器；4-空心管；5-主体混合管；6-挡流板；7-分流混合板；8-出料管；9-通孔；10-分流孔；11-二次混合腔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“上”、“下”、“左右”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
如图1所示，本发明提供一种高粘易剪切流体加料静混装置，包括如下部件：主体混合管5，主体混合管5内设置有挡流板6以及若干空心管4，空心管4设置于挡流板6和主体混合管5的进料端端壁之间，空心管4上设置有贯穿其管壁的通孔9，主体混合管5的两端端壁上分别设置有进料管1和出料管8或主体混合管5的两端端壁上分别设置有进料口和出料口；加料输送管2，加料输送管2的第一端贯穿主体混合管5的管壁与送料装置连接，第二端位于主体混合管5内与空心管4流体导通连接。本发明通过在主体混合管内加入可调节内径和间距的多孔空心管来控制加料速度与加料均匀分散程度，加料混合过程中避免了高速搅拌带来的对高粘流体的剪切作用，并且仅靠高粘流体自身流动的惯性完成混料过程，不需要额外增加混料动力。
在本实施方案中，挡流板6(挡流板6为半圆形板状结构，固定在主体混合管5 的下端内管壁上)将主体混合管5分为上下两部分，使进入主体混合管5的待混高粘易剪切流体在管体底部聚集，并且随着流体的聚集注入液面逐渐抬升，抬升至一定程度后从空心管4间流过，并进入主体混合管5的另一侧。
在本发明一个优选的实施方案中，如图1、2所示，还包括分流混合板7，分流混合板7的右端与主体混合管5的出料端内管壁固定连接，分流混合板7的上端固定在主体混合管5的内管壁的上端，下端与挡流板6固定连接，挡流板6、分流混合板7 和主体混合管5共同限定出二次混合腔11。分流混合板7能够将进入到主体混合管5 上半部分的混合流体进行分流处理，使混合流体分成两部分进入主体混合管5的出料管8的附近区域，依靠待混合液与加料的流动压力和流体自身重力，使混合流体在挡流板6与出料管8之间的二次混合腔11进行再次混合形成双漩涡流动，从而达到进一步混合流体的目的。
在本发明一个优选的实施方案中，如图1、3所示，还包括连接器3，加料输送管 2上设置有分流孔10，连接器3的第一端与分流孔10连接，连接器3的第二端与空心管4的进料口连接。分流孔10的数量和半径根据空心管4的数量和半径确定。
连接器3的一端与加料输送管2通过螺纹与密封圈连接，另一端通过密封圈与空心管4连接，连接器3有不同外径台阶设置，接口台阶半径的设置与空心管4的内径匹配，是为了根据加料的需求变换空心管4时，能够更好的实现加料输送管2与空心管4的连接。
在本发明一个优选的实施方案中，连接器3内设置有单向阀，以防止待混高粘易剪切流体通过空心管4倒流入加料输送管2，连接器3由不同直径的同轴连接管串联而成。
在本发明一个优选的实施方案中，如图3所示，连接器3由直径逐渐变小的同轴连接管串联而成。
在本发明一个优选的实施方案中，空心管4成矩阵形式排列或无规排列，加料输送管2上的分流孔10与空心管4的数量一致。
在本发明一个优选的实施方案中，通孔9沿轴向或周向均匀分布在空心管4上或无规分布在空心管4上。通孔9的数量、形状、排列方式与其密度大小可以根据混料的性质以及加入混料的量等因素进行控制。
在本发明一个优选的实施方案中，挡流板6与空心管4相连接的一端通过密封卡槽相连。挡流板6将待混高粘易剪切流体截留后液面上升，漫过空心管4时，待混流体均匀流过空心管4，此时空心管4中的混合料通过通孔9均匀流到待混液体中，空心管4上通孔9越密集、空心管4的间距越小、待混流体流速越小混合效果越好。
出料管8连接主体混合管5的部分的靠下部开长口处，通过分流混合板7的两部分流体形成碰撞旋涡，进一步混合后被输出，便于混合充分流体进入出料管8并输出到需液部位。
在本发明一个优选的实施方案中，高粘易剪切流体的粘度为100～100000mPa·s。
基于上述高粘易剪切流体加料静混装置，本发明还提供该装置的静混方法，包括如下步骤：
高粘易剪切流体通过进料管1或进料口进入主体混合管5，待加料通过加料输送管2进入空心管4，并通过空心管4上的通孔9进入主体混合管5与高粘易剪切流体混合，然后进入二次混合腔11再次混合后通过出料管8或出料口输出。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种高粘易剪切流体加料静混装置，其特征在于，包括如下部件：
主体混合管(5)，所述主体混合管(5)内设置有挡流板(6)以及若干空心管(4)，所述空心管(4)设置于所述挡流板(6)和所述主体混合管(5)的进料端端壁之间，所述空心管(4)上设置有贯穿其管壁的通孔(9)，所述主体混合管(5)的两端端壁上分别设置有进料管(1)和出料管(8)或所述主体混合管(5)的两端端壁上分别设置有进料口和出料口；
加料输送管(2)，所述加料输送管(2)的第一端贯穿所述主体混合管(5)的管壁与送料装置连接，第二端位于所述主体混合管(5)内与所述空心管(4)流体导通连接。
2.根据权利要求1所述的高粘易剪切流体加料静混装置，其特征在于，还包括分流混合板(7)，所述分流混合板(7)的右端与所述主体混合管(5)的出料端内管壁固定连接，所述分流混合板(7)的上端固定在所述主体混合管(5)的内管壁的上端，下端与所述挡流板(6)固定连接，所述挡流板(6)、所述分流混合板(7)和所述主体混合管(5)共同限定出二次混合腔(11)。
3.根据权利要求1所述的高粘易剪切流体加料静混装置，其特征在于，还包括连接器(3)，所述加料输送管(2)上设置有分流孔(10)，所述连接器(3)的第一端与所述分流孔(10)连接，所述连接器(3)的第二端与所述空心管(4)的进料口连接。
4.根据权利要求3所述的高粘易剪切流体加料静混装置，其特征在于，所述连接器(3)内设置有单向阀，以防止待混高粘易剪切流体通过所述空心管(4)倒流入所述加料输送管(2)，所述连接器(3)由不同直径的同轴连接管串联而成。
5.根据权利要求4所述的高粘易剪切流体加料静混装置，其特征在于，所述连接器(3)由直径逐渐变小的同轴连接管串联而成。
6.根据权利要求1所述的高粘易剪切流体加料静混装置，其特征在于，所述空心管(4)成矩阵形式排列或无规排列，所述加料输送管(2)上的所述分流孔(10)与所述空心管(4)的数量一致。
7.根据权利要求1所述的高粘易剪切流体加料静混装置，其特征在于，所述通孔(9)沿轴向或周向均匀分布在所述空心管(4)上或无规分布在所述空心管(4)上。
8.根据权利要求1所述的高粘易剪切流体加料静混装置，其特征在于，所述挡流板(6)与所述空心管(4)相连接的一端通过密封卡槽相连。
9.根据权利要求1所述的高粘易剪切流体加料静混装置，其特征在于，所述高粘易剪切流体的粘度为100～100000mPa·s。
10.一种如权利要求2-9任意一项所述的高粘易剪切流体加料静混装置的静混方法，其特征在于，包括如下步骤：
高粘易剪切流体通过所述进料管(1)或所述进料口进入所述主体混合管(5)，待加料通过所述加料输送管(2)进入所述空心管(4)，并通过所述空心管(4)上的所述通孔(9)进入所述主体混合管(5)与所述高粘易剪切流体混合，然后进入所述二次混合腔(11)再次混合后通过所述出料管(8)或所述出料口输出。
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