CN114653231B - 一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置及其溶解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置及其溶解方法，装置由进液口、拉伸重复单元和传质单元组成，拉伸单元从上依次由都具有若干通孔的上定齿盘、动齿盘、下定齿盘组成，上定齿盘和下定齿盘固定在溶解装置外壳上，所述上定齿盘和下定齿盘靠近动齿盘的面采用短齿结构，并且和动齿盘两面的短齿结构均匀咬合，拉伸单元从上至下串联重复设置，所述拉伸单元还包括传动轴和电机，拉伸单元下方设置有清扫结构，拉伸单元外围包围设置有传质单元，传质单元为可以绕同轴反向旋转的内外环，聚合物凝胶溶液经过传质单元后形成“均一”溶液，本发明安装简单，通过强制拉伸及超重力传质共同作用，实现聚合物快速溶解，提高溶解效率。

Description

一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置及其溶解方法

技术领域

本发明涉及聚合物快速溶解方法，特别涉及一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置及其溶解方法。

背景技术

聚合物驱作为油田开发提高采收率的重要方法之一，在国内外陆上油田得到广泛的应用。而海上油田由于缺乏淡水资源，其注入水的矿化度高、钙镁离子含量高。传统部分水解聚丙烯酰胺的抗盐能力不足，其粘度低，远不能满足海上油田的要求。疏水缔合聚合物因其主链上有少量疏水基团，溶液具有可逆三维网状结构、剪切稀释性和注入性良好、抗剪切能力强、抗盐能力好、粘度高等特点，在高矿化度、高钙镁离子含量的水中粘度高，适合在缺乏淡水资源的海上油田应用；对地层渗透率高、原油粘度高的油藏，疏水缔合聚合物具有更加突出的优势。疏水缔合聚合物在常温(20℃～25℃)下常规的搅拌熟化时间长，大大制约了其在海上油田上的应用。因此针对海上油田的矿场实际，加快疏水缔合聚合物溶解速度的研究，对海上油田以聚合物为主的提高采收率技术具有重要意义。

目前已经开展了疏水缔合聚合物的溶解性研究工作，现有方法下疏水缔合聚合物的溶解时间为120分钟以上，这就意味着要有很大体积和数量的熟化罐来保证聚合物的完全溶解，对于空间和承重能力有限的海上平台来讲，尤其是现有的小型海上平台，进行聚合物驱几乎不可能实现。

西南石油大学提高采收率实验室在线速溶课题组，通过在管线内部设置合适间距的不同孔径筛网或孔板，剥离和切割溶胀颗粒，减小溶胀颗粒的粒径，缩短溶解时间，并验证了这种想法的可行性。2006年进行现场放大试验，采取循环方式，多次剥离和切割聚合物溶胀颗粒，结果聚合物的溶解时间大大缩短。但由于反复切割聚合物分子链导致其断链，溶液粘度降低；同时溶胀颗粒堵塞筛网或孔板，不能满足海上平台聚合物配注的要求。因此，急需一种结构简单、操作方便的疏水缔合聚合物速溶装置，加快疏水缔合聚合物的溶解速度，缩短溶解时间，其溶液性能满足现场应用要求。

本发明的目的是提供一种能够实现与现场对接的加快疏水缔合聚合物溶胀颗粒溶解装置，并且安装简单，占地面积小，重量轻，处理量大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置及其溶解方法，装置由进液口、拉伸重复单元和传质单元组成，拉伸单元从上依次由都具有若干通孔的上定齿盘、动齿盘、下定齿盘组成，上定齿盘和下定齿盘固定在溶解装置外壳上，所述上定齿盘和下定齿盘靠近动齿盘的面采用短齿结构，并且和动齿盘两面的短齿结构均匀咬合，拉伸单元从上至下串联重复设置，所述拉伸单元还包括传动轴和电机，拉伸单元下方设置有清扫结构，拉伸单元外围包围设置有传质单元，传质单元为可以绕同轴反向旋转的内外环，聚合物凝胶经过传质单元后形成“均一”溶液，本发明安装简单，通过强制拉伸及超重力传质共同作用，实现聚合物快速溶解，提高溶解效率。

为达到上述目的，采用的技术方案如下：

一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置，装置由外壳、进液口、拉伸重复单元、传质单元、清扫单元及出液口组成，所述拉伸重复单元、传质单元和清扫单元均设置在装置外壳内部，进液口和出液口设置在外壳上；拉伸单元或者传质单元流出的聚合物溶液通过通道与传质单元下部设置的聚合物出液口相通；

所述拉伸重复单元从上依次由都具有若干通孔的上定齿盘、动齿盘和下定齿盘组成，上定齿盘和下定齿盘固定固定在传动轴或者装置外壳上，所述上定齿盘和下定齿盘靠近动齿盘的面采用短齿结构，并且和动齿盘两面的短齿结构均匀咬合，所述定齿盘的直径不大于动齿盘直径，拉伸重复单元从上至下串联重复设置，所述拉伸单元还包括传动轴和电机，传动轴与动齿盘相连，电机带动动齿盘旋转，所述拉伸重复单元重复个数为n，n≥1；

所述拉伸单元下方设置有清扫单元，清扫单元与传动轴相连，通过同轴反转器与拉伸单元动齿盘反向旋转，对下定齿盘上粘附的聚合物凝胶层进行清扫，清扫单元设置在每个拉伸重复单元下方或者设置在整体拉伸单元下方，传质单元底板与下定齿盘具有一定距离，存可放清扫单元刮落下的聚合物凝胶溶液；

所述拉伸单元外围包围设置有传质单元，传质单拉伸单元处理后聚合物进入传质单元，传质单元为k层传质环组成，其中，k≥1；聚合物溶液通过传质环上设置的多孔材料穿透传质后流出传质环，传质环与拉伸单元连接设置、分离设置或者复合设置，传质环活动设置在装置外壳，拉伸单元传动轴或者外接电机传动轴上：

当传质环与拉伸单元连接设置，传质环直接与拉伸单元的上下定齿盘外圈壁相连，与拉伸单元形成一体化的圆筒形态，传质环与上下定齿盘一样保持不动；

当传质环与拉伸单元分离设置，传质环通过同轴反转器或者单独电机以拉伸单元传动轴轴线实现旋转；相邻传质环均反向旋转，最内层分离传质环与拉伸单元动齿盘反向旋转，传质环下设置有底板，各个传质环之间水平方向留有间距，以便聚合物在不同传质环中存在反向拉扯；

当传质环与拉伸单元复合设置，先将传质环直接与拉伸单元的上下定齿盘外圈壁相连，与拉伸单元形成一体化的圆筒形态，传质环与上下定齿盘一样保持不动，其余分离传质环与拉伸单元分离设置，分离传质环通过同轴反转器或者单独电机以拉伸单元传动轴轴线实现旋转；相邻分离传质环均反向旋转，最内层分离传质环与拉伸单元动齿盘反向旋转，分离传质环下设置有底板，各个传质环之间水平方向留有间距，以便聚合物在不同传质环中存在反向拉扯；

为了缩小装置体积及提高装置可靠性，极端情况下，与拉伸单元分离设置的传质环均可以固定不动。

进一步的，所述动齿盘采用短齿结构，短齿齿长为3～5cm，短齿表面为圆弧过渡设计。

进一步的，所述动齿盘和下定齿盘的短齿结构呈齿形，拉伸单元从上至下串联重复设置，传动轴与动齿盘相连，电机带动动齿盘旋转，各个传质单元中上定齿盘与动齿盘、动齿盘与下定齿盘的咬合间距从上到下逐渐减小。

进一步的，所述各个拉伸重复单元之间的间隔部分增设进液口，以便满足更大的配液需求。

进一步的，所述进液口与拉伸重复单元相连，进液口设在拉伸单元上部，出液口设在壳体下部；所述传动轴连接外壳外部上置电机。

进一步的，所述多孔材料为不同目数砂体颗粒，不同孔径泡沫金属，不同孔径筛网，纤维素中的一种或者多种；

进一步的，当k为1时，传质环为单层，且传质环直接与拉伸单元的上下定齿盘外圈壁相连，与拉伸单元形成一体化的圆筒形态；即传质环固定在拉伸单元的上下定齿盘外圈壁，此时，传质环与拉伸单元动齿盘同向旋转。

进一步的，当k为2时，传质环分为内外环，传质环与拉伸单元分离设置，传质环通过同轴反转器或者单独电机以拉伸单元传动轴轴线实现旋转；传质环内环通过同轴反转器或者单独电机与拉伸单元动齿盘反向旋转，外环通过同轴反转器或者单独电机与内环实现反向旋转，传质环下设置有底板，各个传质环之间水平方向留有间距，以便聚合物在不同传质环中存在反向拉扯。

进一步的，当k为3时，传质环与拉伸单元复合设置，传质环分为固定环、分离内环和分离外环，固定环直接与拉伸单元的上下定齿盘外圈壁相连，与拉伸单元形成一体化的圆筒形态；即传质环固定在拉伸单元的上下定齿盘外圈壁，此时，固定传质环与拉伸单元动齿盘同向旋转；分离内环与分离外环分离设置，分离传质环通过同轴反转器或者单独电机以拉伸单元传动轴轴线实现旋转；分离内环通过同轴反转器或者单独电机与拉伸单元动齿盘反向旋转，分离外环通过同轴反转器或者单独电机与分离内环实现反向旋转，分离传质环均设置有底板，各个分离传质环之间水平方向留有间距，以便聚合物在不同分离传质环中存在反向拉扯。

进一步的，所述清扫单元为有波浪形状或者锯齿结构的十字花刮刀。

一种带有清扫结构的传质拉伸速溶溶解方法为：

先启动装置各个电机，使得拉伸单元、清扫单元和传质单元各个传质环开始旋转，从进液口泵入聚合物干粉与水的混合液，未溶解的聚合物的混合溶液从进液口进入最上部拉伸单元进行拉伸，溶液依次通过拉伸重复单元，从上定齿盘上的通孔进入上定齿盘和动齿盘，再从动齿盘进入下定齿盘，由于上定齿盘、动齿盘和下定齿盘均采用短齿结构，动齿盘和下定齿盘的短齿结构呈齿形，拉伸重复单元从上至下串联重复设置，各个拉伸单元中上定齿盘与动齿盘、动齿盘与下定齿盘的咬合间距从上到下逐渐减小，并且动齿盘以一定的转速运转，聚合物溶胀颗粒被短齿碾磨，通过拉伸单元的离心力，在拉伸单元里面产生切向力再次发生剪切，离心至传质单元的传质环：

当传质环与拉伸单元连接设置，聚合物强行通过传质环，被传质环的多孔材料穿透后流出传质环，通过传质环，传质环侧面出液，出液与装置出液口相连，排出装置，得到溶解后“均一”聚合物溶液；

当传质环与拉伸单元分离设置，在动齿盘的旋转带动下，离心力将未完全溶解的聚合物颗粒向传质环半径方向甩出，在超重力离心作用下通过设置在最内环上的传质环，在最内环与第二环的间距空腔内遇到与最内环反向旋转的第二环，由于第二环反向旋转，聚合物被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速暴露并伸展，并且继续通过第二传质环，并在第二环与第三环的间距空腔内反向旋转，凝胶状聚合物被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速伸展，并且继续利用第三环旋转超重力通过第三环上设置的传质环，直至通过所有传质环后在传质环侧面出液并排出装置，得到溶解后“均一”聚合物溶液；

当传质环与拉伸单元复合设置，拉伸单元处理后聚合物先强行通过传质环，被传质环的多孔材料穿透后流出传质环，通过传质环然后进入分离设置的最内环，分离设置的最内环在旋转过程中，聚合物在超重力离心作用下通过设置在分离最内环上的多孔材料，在分离最内环与分离第二环的间距空腔内由于反向旋转，聚合物被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速伸展，并且继续利用超重力至第二传质环并穿透过第二环，凝胶状聚合物再二三传质环间被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速伸展，并且传质出第三传质环，直至通过所有传质环后在传质环侧面出液，出液与装置出液口相连并排出装置，得到溶解后“均一”聚合物溶液；

当分离设置的传质环均固定不动，聚合物通过拉伸单元后依次强制通过传质环后流出。

有益效果：

本发明的有益效果体现在：

该装置可以快速溶解聚合物，特别针对于疏水缔合类型聚合物，其独特的缔合作用导致其分子链强相互作用，装置提供组合形式强制拉伸、传质与剥离，大大增加聚水接触表面积，从而达到快速溶解，并且其具备满足大的现场配注量，占地面积和承重小，安装及操作较强的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例中一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的一种结构示意图；

图2是本发明实施例中一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的另一种结构示意图；

图3是本发明实施例中一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的俯视图(去除电机和固定杆)；

图4是本发明实施例中一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的动齿盘的俯视图；

图5是本发明实施例中一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的上定齿盘、动齿盘、下定齿盘的短齿结构放大剖面图；

图6是本发明实施例中一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的传质单元俯视图；

图7是本发明实施例中一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的清扫单元示意图；

图8是本发明实施例中一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的一种特殊结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

实施例主要通过拉伸单元为2个拉伸重复单元串联而成的技术方案，即将2个拉伸重复单元由上至下重复设置，即重复单元个数n为2，其他个数的拉伸重复单元原理类似，就不再赘述。

实施例主要通过传质单元中传质环为1个和2个情况进行描述，其他个数的拉伸重复单元原理类似，就不再赘述。

其他实施例可以根据以下实施例进行组合，均属于本申请的保护范围。

实施例1：拉伸单元为2个拉伸重复单元串联而成，传质单元为分离设置的2个。

从图1可知，图1是本发明的一种构造图，一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置，由进液口3、拉伸重复单元和传质单元组成，单个拉伸单元从上依次由都具有若干通孔的上定齿盘5、动齿盘6、下定齿盘7组成，上定齿盘5和下定齿盘7固定在装置外壳4上，所述上定齿盘5和下定齿盘7靠近动齿盘6的面采用短齿结构，并且和动齿盘6两面的短齿结构均匀咬合，动齿盘6与传动轴2相连，通过电机1提供旋转动力，拉伸单元由上至下串联排列连接，动齿盘6均与传动轴2相连，通过电机1提供旋转动力，拉伸单元上部设有进液口3，下部设有出液口13，上定齿盘5通过固定杆18固定在装置外壳4上，下定齿盘7通过固定杆17固定在装置外壳4上，所述拉伸单元还包括传动轴2和电机1，传动轴2与动齿盘6相连，电机1带动动齿盘6旋转，拉伸单元下方设置有清扫单元24，清扫单元24与传动轴2相连，通过同轴反转器与拉伸单元动齿盘6反向旋转，对下定齿盘7上粘附的聚合物凝胶层有清扫功能，还有存在切向刮磨聚合物的作用，拉伸单元外围包围设置有传质单元，传质单元为可以绕同轴反向旋转的内环11和外环10。

第一种情况为：内环11通过设置在传动轴2的同轴反转器(图中未示出)实现与动齿盘6反向旋转，外环10也通过设置在传动轴2的同轴反转器(图中未示出)实现与内环11反向旋转，此时，装置只有拉伸单元一个电机；

第二种情况为：内环11通过设置在传动轴2的同轴反转器(图中未示出)实现与动齿盘6反向旋转，外环10通过外接电机实现与内环11的反向旋转，此时，装置有2个电机；

第三种情况为：内环11通过外接电机实现与动齿盘6的反向旋转，外环10通过设置在传动轴2的同轴反转器(图中未示出)实现与内环11反向旋转，此时，装置有2个电机；

第四种情况为：内环11通过外接电机实现与动齿盘6的反向旋转，外环10通过外接电机实现与内环11反向旋转，此时，装置有3个电机；

内环11具有容纳聚合物的空腔9，未完全溶解的聚合物颗粒在拉伸单元里面产生切向力再次被剪切，拉伸单元通过离心力将碾磨后的聚合物凝胶甩出至传质单元，聚合物凝胶首先进入内环11的空腔9内环和外环之间留有聚合物反向拉扯空间8，内环11和外环10上设置有多孔材料，聚合物一方面经过内环11及外环10的多孔材料进行剪切传质，另一方面，在内环11和外环10之间的空腔8内由于反向旋转后被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速伸展，聚合物凝胶经过传质单元后形成“均一”溶液，通过通道12与传质单元下部设置的聚合物出液口13相通，拉伸单元上部有聚合物进液口3，15为外环底板，16为内环底板，内环底板16与下定齿盘7具有一定距离，存放清扫单元24刮落下的聚合物凝胶，内环11旋转时超重力离心使其通过传质单元内外环，使得聚合物形成“均一”溶液。

当内环11和外环10都通过外接电机实现旋转，14为内环旋转传动轴及固定杆，内环传动轴14外接电机，外环10利用装置外壳上设置滑轨，将外环通过等间距设置的支点19固定在外壳滑轨上，利用电机将滑轨沿着外壳4旋转，从而带动外环10反向旋转。

还有一种情况为，内环11通过外接电机或者同轴反转器实现与拉伸单元反向旋转，外环10通过固定点固定在装置外壳上，工作时，外环10不旋转，在内环11和外环10之间的空腔8内由于内环旋转后被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速伸展，聚合物凝胶经过传质单元后形成“均一”溶液。

为了缩小装置体积及提高装置可靠性，极端情况下，与拉伸单元分离设置的传质环均可以固定不动，但此时，聚合物溶解配液量会有损失。

所述各个拉伸重复单元之间的间隔部分增设进液口，以便满足更大的配液需求。

溶解方法：先启动装置各个电机，使得拉伸单元动齿盘6，清扫单元，传质单元各个传质环开始旋转，从进液口3泵入聚合物干粉与水的混合液，未完全溶解的聚合物的水溶液从进液口3进入各个拉伸单元进行拉伸，聚合物的水溶液依次从上定齿盘5上的通孔进入上定齿盘5和动齿盘6，再从动齿盘6进入下定齿盘7，由于上定齿盘5、动齿盘6和下定齿盘7均采用短齿结构，动齿盘6和下定齿盘7的短齿结构呈齿形，传质重复单元由上至下串联重复设置，各个传质单元中上定齿盘5与动齿盘6、动齿盘6与下定齿盘7的咬合间距从上到下逐渐减小，并且动齿盘6以一定的转速运转，未完全溶解的聚合物颗粒被短齿结构碾压展开，形成表面积更大的溶胀颗粒，溶胀颗粒通过拉伸单元的离心力，离心至传质单元的内环空腔9中，在内环11的旋转带动下，超重力离心将聚合物溶胀颗粒向传质环半径方向甩出：在超重力离心作用下通过设置在内环11上的多孔材料，在内环11与外环10的间距空腔内遇到与内环11反向旋转的外环10，由于外环10反向旋转，聚合物被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速伸展，并且继续利用外环旋转超重力离心通过外环10上设置的多孔材料，通过外环10后在传质环侧面出液，出液与装置出液口相连，排出装置，得到溶解后“均一”聚合物溶液；

当分离设置的传质环均固定不动，聚合物通过拉伸单元后依次强制通过传质环后流出。

从图2可知，图2是本发明的另一种构造图，一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置，由进液口3、拉伸重复单元和传质单元组成，单个拉伸单元在由都具有若干通孔的上定齿盘5、动齿盘6、下定齿盘7组成，上定齿盘5和下定齿盘7固定在溶解装置外壳4上，所述上定齿盘5和下定齿盘7靠近动齿盘6的面采用短齿结构，并且和动齿盘6两面的短齿结构均匀咬合，拉伸重复单元由上之下重复设置，上定齿盘5通过固定杆18固定在装置外壳4上，下定齿盘7通过固定杆17固定在装置外壳4上，所述拉伸单元还包括传动轴2和电机1，传动轴2与动齿盘6相连，电机1带动动齿盘6旋转，拉伸单元下方设置有清扫单元24，清扫单元24与传动轴2相连，通过同轴反转器与拉伸单元动齿盘6反向旋转，对下定齿盘7上粘附的聚合物凝胶层有清扫功能，还有存在切向刮磨聚合物的作用，拉伸单元外围包围设置有传质单元，传质单元为可以绕同轴反向旋转的内环11和外环10，内环11具有容纳聚合物的空腔9，拉伸单元通过离心力将碾磨后的聚合物凝胶甩出至传质单元，聚合物凝胶首先进入内环11的空腔9内环和外环之间留有聚合物反向拉扯空间8，内环11和外环10上设置有多孔材料，聚合物一方面经过内环11及外环10的多孔材料进行拉伸，另一方面，在内环11和外环10之间的空腔8内由于反向旋转后被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速伸展，聚合物凝胶经过传质单元后形成“均一”溶液，通过通道12与传质单元下部设置的聚合物出液口13相通，拉伸单元上部有聚合物进液口3，15为外环底板，16为内环底板，内环底板16与下定齿盘7具有一定距离，存放清扫单元24刮落下的聚合物凝胶，内环11旋转时超重力离心使其通过传质单元内外环，使得聚合物形成“均一”溶液。

此时，内环11旋转直接利用传动轴2与拉伸单元电机1相连，直接利用传动轴2通过同轴反转器，实现内环11旋转方向与拉伸单元动齿盘6相反旋转；

外环10利用装置外壳上设置滑轨，将外环通过等间距设置的支点19固定在外壳滑轨上，利用电机将滑轨沿着外壳4旋转，从而带动外环10反向旋转，外环也可以通过设置在传动轴2上的同轴反转器实现与内环11反向旋转。

还有一种情况为，内环11通过外接电机或者同轴反转器实现与拉伸单元反向旋转，外环10通过固定点固定在装置外壳上，工作时，外环10不旋转，在内环11和外环10之间的空腔8内由于内环旋转后被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速伸展，聚合物凝胶经过传质单元后形成“均一”溶液。

所述各个拉伸重复单元之间的间隔部分增设进液口，以便满足更大的配液需求。

使用时，先启动装置各个电机，使得拉伸单元动齿盘6，清扫单元，传质单元各个传质环开始旋转，从进液口3泵入聚合物干粉与水的混合液，未完全溶解的聚合物的水溶液从进液口3进入各个拉伸单元进行拉伸，聚合物的水溶液依次从上定齿盘5上的通孔进入上定齿盘5和动齿盘6，再从动齿盘6进入下定齿盘7，由于上定齿盘5、动齿盘6和下定齿盘7均采用短齿结构，动齿盘6和下定齿盘7的短齿结构呈齿形，传质重复单元由上至下重复设置，各个传质单元中上定齿盘5与动齿盘6、动齿盘6与下定齿盘7的咬合间距从上到下逐渐减小，并且动齿盘6以一定的转速运转，未完全溶解的聚合物颗粒被短齿结构碾压展开，形成表面积更大的溶胀颗粒，溶胀颗粒通过拉伸单元的离心力，离心至传质单元的内环空腔9中，在内环11的旋转带动下，超重力离心将聚合物溶胀颗粒向传质环半径方向甩出，在超重力离心作用下通过设置在内环11上的多孔材料，在内环11与外环10的空间8内遇到反向旋转的外环10，在外环10反向旋转后被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速伸展，并且继续利用外环旋转超重力离心通过外环10上设置的多孔材料，通过外环10侧面出液，出液与装置出液口13相连，排出装置，得到溶解后“均一”聚合物溶液。

当分离设置的传质环均固定不动，聚合物通过拉伸单元后依次强制通过传质环后流出。

如图3所示，为带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的俯视图(去除电机和固定杆以及上定齿盘)，可见，拉伸单元以传动轴2为对称设置，省略上定齿盘后，6为动齿盘，拉伸单元外围包围设置有传质单元，传质单元为可以绕同轴反向旋转的内环11和外环10，内环11具有容纳聚合物的空腔9，拉伸单元通过离心力将碾磨后的聚合物凝胶甩出至传质单元，聚合物凝胶首先进入内环11的空腔9内环和外环之间留有聚合物反向拉扯空间8，内环11和外环10上设置有多孔材料，聚合物一方面经过内环11及外环10的多孔材料进行拉伸，另一方面，在内环11和外环10之间的空腔8内由于反向旋转后被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速伸展，聚合物凝胶经过传质单元后形成“均一”溶液，19为外环与外壳滑轨之间的支点，13为聚合物溶液出液口，12为聚合物通道，聚合物通过通道12和出液口13联通。

如图4是带有清扫结构的传质拉伸速溶装置动齿盘的俯视图，动齿盘6通过传动轴2带动进行运转，未完全溶解的聚合物颗粒被短齿62结构碾压展开，形成表面积更大的溶胀颗粒，从通孔61中流出。

如图5是带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的上定齿盘、动齿盘、下定齿盘的短齿结构放大剖视图。

每个拉伸重复单元的上定齿20和动齿21，动齿21和下定齿22之间的咬合间距一致，即每个重复单元上定齿盘、动齿盘、下定齿盘之间的咬合间距一样。拉伸单元由完全相同的拉伸重复单元并联而成。

即为，动齿盘、下定齿盘的短齿结构为梯形：上定齿盘5的上定齿20与动齿盘6的动齿21组成一级速溶结构，上定齿20和动齿21相互咬合而且有咬合间距23，其咬合间距23上部入口为2.45mm，咬合间距23下部出口为0.45mm，其0.45mm的深度为5mm。动齿盘6的动齿21与下定齿盘7的下定齿22组成二级速溶结构，动齿21和下定齿22相互咬合而且有咬合间距23，其咬合间距23上部入口为1.32mm，咬合间距19下部出口为0.15mm，其0.15mm的深度为5mm。通过以上的双极速溶结构，能使溶胀颗粒强制拉伸，得到粒径更小的溶胀颗粒，其效果比只有一个定齿盘和动齿盘要好，通过串联排列的2个完全一样的拉伸重复单元，聚合物凝胶成为粒径微小的溶胀颗粒，为后续传质单元打下基础。

图6为带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的传质单元俯视图，传质单元由传质环组成，分为内环11和外环10，以及内环容纳聚合物的空腔9，内环和外环之间的空间8，外环和内环反向旋转，内环和外环中均设置有多孔材料，使得聚合物凝胶通过内环和外环时，经过多孔材料拉伸，更快的形成“均一”聚合物溶液。

具体方式为：被拉伸单元处理过了的溶胀颗粒，进入到传质单元的内环空腔9中，在内环11的旋转带动下，超重力离心将聚合物溶胀颗粒向半径方向甩出，在超重力离心作用下通过设置在内环11上的多孔材料，在内环11与外环10的空间8内遇到反向旋转的外环10，在外环10反向旋转后被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速伸展，并且继续利用外环旋转超重力离心通过外环10上设置的多孔材料，通过外环10侧面出液，出液通过通道12与装置出液口13相连，排出装置，得到溶解后“均一”聚合物溶液。

图7为带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的清扫结构示意图，清扫结构有波浪形状或者锯齿结构的十字花刀，清扫单元24与传动轴2相连，通过同轴反转器与拉伸单元动齿盘6反向旋转，对下定齿盘7上粘附的聚合物凝胶层有清扫功能，还有存在切向刮磨聚合物的作用。

图8为是本发明的另一种构造图，一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置，由进液口3、拉伸重复单元和传质单元组成，单个拉伸单元在由都具有若干通孔的上定齿盘5、动齿盘6、下定齿盘7组成，上定齿盘5和下定齿盘7固定在溶解装置外壳4上，所述上定齿盘5和下定齿盘7靠近动齿盘6的面采用短齿结构，并且和动齿盘6两面的短齿结构均匀咬合，拉伸重复单元由上之下重复设置，上定齿盘5通过固定杆18固定在装置外壳4上，下定齿盘7通过固定杆17固定在装置外壳4上，所述拉伸单元还包括传动轴2和电机1，传动轴2与动齿盘6相连，电机1带动动齿盘6旋转，拉伸单元下方设置有清扫单元24，清扫单元24与传动轴2相连，通过同轴反转器与拉伸单元动齿盘6反向旋转，对下定齿盘7上粘附的聚合物凝胶层有清扫功能，还有存在切向刮磨聚合物的作用，

拉伸单元外围包围设置有传质单元，传质单元为单层传质环11，传质环11与拉伸单元连接设置，传质环11直接与拉伸单元的上下定齿盘外圈壁相连，与拉伸单元形成一体化的圆筒形态，传质环11与上下定齿盘一样保持不动；传质环11上设置有多孔材料，聚合物通过拉伸单元后通过离心力到达传质环内侧，强制通过传质环11，聚合物分子链段迅速伸展，聚合物凝胶经过传质单元后形成“均一”溶液，通过通道12与传质单元下部设置的聚合物出液口13相通，拉伸单元上部有聚合物进液口3，清扫单元24刮落下的聚合物凝胶直接进入出液口13排出装置。

所述各个拉伸重复单元之间的间隔部分增设进液口，以便满足更大的配液需求。

使用时，先启动装置各个电机，使得拉伸单元动齿盘6，清扫单元24开始旋转，从进液口3泵入聚合物干粉与水的混合液，未完全溶解的聚合物的水溶液从进液口3进入各个拉伸单元进行拉伸，聚合物的水溶液依次从上定齿盘5上的通孔进入上定齿盘5和动齿盘6，再从动齿盘6进入下定齿盘7，由于上定齿盘5、动齿盘6和下定齿盘7均采用短齿结构，动齿盘6和下定齿盘7的短齿结构呈齿形，传质重复单元由上至下重复设置，各个传质单元中上定齿盘5与动齿盘6、动齿盘6与下定齿盘7的咬合间距从上到下逐渐减小，并且动齿盘6以一定的转速运转，未完全溶解的聚合物颗粒被短齿结构碾压展开，形成表面积更大的溶胀颗粒，溶胀颗粒通过拉伸单元的离心力，离心至传质单元的传质环11内侧，强制通过传质环11，聚合物分子链段迅速伸展，聚合物凝胶经过传质单元后形成“均一”溶液，通过通道12与传质单元下部设置的聚合物出液口13相通，拉伸单元上部有聚合物进液口3，清扫单元24刮落下的聚合物凝胶直接进入出液口13排出装置。

在以上实施例的公开下，本领域技术人员可以根据需要进行不同拉伸重复单元数量，不同传质环设置方法及数量的组合装置，均属于本发明保护范围，在此不再穷举。

对比例：

对比例的装置采用CN110860250A中的聚合物高效配制装置及其组装方法，其技术方案为：

公开一种聚合物高效配制装置及其组装方法，包括输入汇管、强制拉伸聚合物的管式溶解装置、输出汇管和多级传质聚合物深化速溶装置；所述强制拉伸聚合物的管式溶解装置包括电机、上端座、管式溶解壳体、下端座、轴向设置在所述管式溶解壳体内的传动轴、并联设置在所述管式溶解壳体内的若干个溶解单元；所述电机轴向设置在所述上端座上，并与传动轴传动连接；所述输入汇管与输出汇管均是一端为封闭端，另一端为开口端；所述输出汇管的开口端与多级传质聚合物深化速溶装置连接相通，所述多级传质聚合物深化速溶装置上设有聚合物出口。安装简单、处理量大、重量轻、占地面积小，能有效加速聚合物溶解，可用于海上平台聚合物驱油技术中。

具体结构见CN110860250A文件记载，由于CN110860250A文件记载的一种聚合物高效配制装置，采用强制拉伸溶解装置加上多级传质装置，但其多级传质装置与本申请有本质区别，其传质环无法旋转，而本申请的传质环靠近拉伸动齿盘部分可以和动齿盘的旋转方向相反，且传质环的外环与内环旋转方向相反，所有相邻的传质环均相互反向旋转，且拉伸单元和传质单元设置在一起，使得拉伸单元中旋转带出的聚合物颗粒在传质环的反向旋转的拉扯作用下，快速的将聚合物溶解均匀，而现有技术CN110860250A中记载的一种聚合物高效配制装置，拉伸装置与传质装置分开，不能起到更好的协同作用，且传质环不能旋转，相邻传质环也不能反向旋转，导致其聚合物溶解速度偏慢，以AP-P4聚合物为例，渤海SZ36-1油藏水质下：

同等体积下，本申请的配制浓度为2000mg/L时，配制速度为对比例中的2倍。

按照配注要求，当配制速度一定时，装置体积相当的情况下，本申请的最高配制浓度可以为20000mg/L。

但对比例中，当配制速度一定时，装置体积相当的情况下，最高配制浓度只为5000mg/L。

因此，本申请通过拉伸动齿盘研磨聚合物后，将其甩出，与设置在一起的反向旋转的传质环直接相遇，其反向旋转拉扯力使聚合物快速分散，在加上相邻的传质环都反向旋转，在反向旋转的空间内继续拉扯，快速分散为均匀的聚合物溶液，这是现有技术中没有的技术方案，与现有技术完全不同，进步极大。

综上所述，本发明公开了一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置及其溶解方法，装置由进液口、拉伸重复单元和传质单元组成，拉伸单元从上依次由都具有若干通孔的上定齿盘、动齿盘、下定齿盘组成，上定齿盘和下定齿盘固定在溶解装置外壳上，所述上定齿盘和下定齿盘靠近动齿盘的面采用短齿结构，并且和动齿盘两面的短齿结构均匀咬合，拉伸单元从上至下串联重复设置，所述拉伸单元还包括传动轴和电机，拉伸单元下方设置有清扫结构，拉伸单元外围包围设置有传质单元，传质单元为可以绕同轴反向旋转的传质环，聚合物凝胶经过传质单元后形成“均一”溶液，本发明安装简单，通过强制拉伸及超重力传质共同作用，实现聚合物快速溶解，提高溶解效率。

以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置，其特征在于，所述装置由外壳、进液口、拉伸重复单元、传质单元、清扫单元及出液口组成，所述拉伸重复单元、传质单元、清扫单元均设置在装置外壳内部，进液口和出液口设置在外壳上；拉伸单元或者传质单元流出的聚合物溶液通过通道与传质单元下部设置的聚合物出液口相通；

所述拉伸重复单元从上依次由都具有若干通孔的上定齿盘、动齿盘和下定齿盘组成，上定齿盘和下定齿盘固定在传动轴或者装置外壳上，所述上定齿盘和下定齿盘靠近动齿盘的面采用短齿结构，并且和动齿盘两面的短齿结构均匀咬合，所述定齿盘的直径小于动齿盘直径，拉伸重复单元从上至下串联重复设置，所述拉伸单元还包括传动轴和电机，传动轴与动齿盘相连，电机带动动齿盘旋转，所述拉伸重复单元重复个数为n，n≥1；

所述拉伸单元下方设置有清扫单元，清扫单元与传动轴相连，通过同轴反转器与拉伸单元动齿盘反向旋转，对下定齿盘上粘附的聚合物凝胶层进行清扫，清扫单元设置在每个拉伸重复单元下方或者设置在整体拉伸单元下方，传质单元底板与下定齿盘具有一定距离，存放清扫单元刮落下的聚合物凝胶状溶液；

所述拉伸单元外围包围设置有传质单元，拉伸单元处理后聚合物进入传质单元，传质单元为k层传质环组成，其中，k＝3；传质环侧边上设置有多孔材料，聚合物溶液通过传质环上设置的多孔材料剪切传质后流出传质环，传质环与拉伸单元复合设置，传质环活动设置在装置外壳、拉伸单元传动轴或者外接电机传动轴上：

所述传质环与拉伸单元复合设置，先将传质环直接与拉伸单元的上下定齿盘外圈壁相连，与拉伸单元形成一体化的圆筒形态，传质环与上下定齿盘一样保持不动，其余传质环与拉伸单元分离设置，分离传质环通过同轴反转器或者单独电机以拉伸单元传动轴轴线实现旋转；相邻分离传质环均反向旋转，最内层分离传质环与拉伸单元动齿盘反向旋转，分离传质环设置有底板，各个传质环之间水平方向留有间距，以便聚合物在不同传质环中存在反向拉扯；传质环与拉伸单元复合设置，传质环分为固定环、分离内环和分离外环，固定环直接与拉伸单元的上下定齿盘外圈壁相连，与拉伸单元形成一体化的圆筒形态；即传质环固定在拉伸单元的上下定齿盘外圈壁，此时，固定传质环与拉伸单元动齿盘同向旋转；分离内环与分离外环分离设置，分离传质环通过同轴反转器或者单独电机以拉伸单元传动轴轴线实现旋转；分离内环通过同轴反转器或者单独电机与拉伸单元动齿盘反向旋转，分离外环通过同轴反转器或者单独电机与分离内环实现反向旋转，分离传质环均设置有底板，各个分离传质环之间水平方向留有间距，以便聚合物在不同分离传质环中存在反向拉扯。

2.如权利要求1所述的一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置，其特征在于，所述动齿盘采用短齿结构，短齿齿长为3～5cm，短齿表面为圆弧过渡设计；所述动齿盘和下定齿盘的短齿结构呈齿形，拉伸单元从上至下串联重复设置，传动轴与动齿盘相连，电机带动动齿盘旋转，各个传质单元中上定齿盘与动齿盘、动齿盘与下定齿盘的咬合间距从上到下逐渐减小。

3.如权利要求1所述的一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置，其特征在于，所述各个拉伸重复单元之间的间隔部分增设进液口，以便满足更大的配液需求。

4.如权利要求1所述的一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置，其特征在于，所述进液口与拉伸重复单元相连，进液口设在拉伸单元上部，出液口设在壳体下部；所述传动轴连接外壳外部上置电机。

5.如权利要求1所述的一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置，其特征在于，所述多孔材料为不同目数砂体，不同孔径泡沫金属，不同孔径筛网，纤维素中的一种或者多种。

6.如权利要求1所述的一种带有清扫结构的传质拉伸速溶装置，其特征在于，所述清扫单元为有波浪形状或者锯齿结构的十字花刮刀。

7.一种利用权利要求1中所述的带有清扫结构的传质拉伸速溶装置的聚合物溶解方法，其特征在于，所述方法为：

先启动装置各个电机，使得拉伸单元、清扫单元和传质单元各个传质环开始旋转，从进液口泵入聚合物干粉与水的混合液，未溶解的聚合物的混合溶液从进液口进入最上部拉伸单元进行拉伸，溶液依次通过拉伸重复单元，从上定齿盘上的通孔进入上定齿盘和动齿盘，再从动齿盘进入下定齿盘，由于上定齿盘、动齿盘和下定齿盘均采用短齿结构，动齿盘和下定齿盘的短齿结构呈齿形，拉伸重复单元从上至下串联重复设置，各个拉伸单元中上定齿盘与动齿盘、动齿盘与下定齿盘的咬合间距从上到下逐渐减小，并且动齿盘以一定的转速运转，聚合物溶胀颗粒被短齿碾磨，通过拉伸单元的离心力，在拉伸单元里面产生切向力再次发生剪切，离心至传质单元的传质环：

传质环与拉伸单元复合设置，拉伸单元处理后聚合物先强行通过传质环，被传质环的多孔材料穿透后流出传质环，通过传质环然后进入分离设置的最内环，分离设置的最内环在旋转过程中，聚合物在离心力作用下通过设置在分离最内环上的多孔材料，在分离最内环与分离第二环的间距空腔内由于反向旋转，聚合物被强制来回拉扯，并且继续利用超重力至第二传质环并穿透过第二环，凝胶状聚合物再二三传质环间被强制来回拉扯，聚合物分子链段迅速伸展，并且传质出第三传质环，直至通过所有传质环后在传质环侧面出液，出液与装置出液口相连并排出装置，得到溶解后“均一”聚合物溶液。

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