CN206660668U - 一种充氮聚合物除氧装置 - Google Patents

Abstract

一种充氮聚合物除氧装置，包括封闭的气体流量控制箱，所述气体流量控制箱内设有聚合物溶液容器，所述聚合物溶液容器上方设有充氮气体管线及其接口，充氮气体管线设置在管线支架上并与氮气瓶连接，所述气体流量控制箱还设有总压力表、总气体流量表、第一阀门和第二阀门，所述第一阀门和第二阀门设置在充氮气体管线与氮气瓶的连接气路上，总压力表与第一阀门连接并由第一阀门控制，总气体流量表与第二阀门连接并由第二阀门控制。适用于不同粘度聚合物溶液，且可精细控制。由于装置上装有气体流量控制阀，针对不同粘度的流体，精细控制使用不同的氮气流量，达到经济和同时完成的效果。

Description

一种充氮聚合物除氧装置

技术领域

本实用新型涉及一种充氮聚合物除氧装置，更具体地说，涉及一种聚合物溶液中溶解氧的氮气置换精细去除装置。

背景技术

用经过处理的油田产出水（也叫污水）配制并稀释聚合物溶液进行驱油提高采收率的方法称为污水聚合物驱油方法，有别于清水配制聚合物驱油方法。区别在于污水中的离子成分非常复杂，这是由于油田在多年开采中，为了提高开发效果，采取了各种各样的调剖堵水措施，加清防蜡和杀菌剂等措施，其中的溶液均溶解在了注入水中了，使得注入水的成分非常复杂。李道山（《油田化学》2007.9，Vol.24（3）“大港南部油田污水分析及主要成份对聚合物溶液黏度的影响”）在文献中描述了油井产出水中有70多种离子。聚合物热溶液的热稳定性评价是一项关键参数，要求聚合物溶液中溶解氧含量越低越好，使影响因素简单化。一般来说，在污水聚合物驱油现场试验中，在中心大站用处理后的注入水与聚合物干粉混合后配制母液，在注水管线或大罐中稀释成目的液后注入油层进行驱油，提高采收率。用于评价聚合物热稳定性的样品取自注入井的井口，在室内测粘度达标后分装到试验小瓶中，将装有取自井口的聚合物溶液小瓶放在厌氧手套箱中，通过低压抽空、氮气置换空气、混合气体在钯／离子交换树脂催化加氢作用下除残余氧，将试验小瓶加盖橡胶塞，再用铝盖压紧封好，然后将实验小瓶放入恒温箱中，定期取小瓶测量聚合物粘度，由此计算黏度保留率，评价聚合物的性质。

2008年12月1日开始实施的中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5862-2008《驱油用聚合物技术要求》6.13热稳定性中规定了聚合物待测样品除氧方法。该法是冷冻与抽空配合反复三次后充氮火焰封口，即认为是除氧彻底。此方法需要动用高温火焰器，有易燃的气体参与，比较危险，且需要专业人士操作，属于特种作业范畴，对环境要求比较高，较为不便。

也有人使用氮气置换法除氧。即将氮气通过管线插入盛有聚合物溶液烧杯中（粗略法），通过氮气排出聚合物溶液中的氧，由于是一主根管线分出几个小管线通入不同聚合物溶液样中，因此，没有流量控制，造成了除氧无法在同一时间完成，也存在氮气严重浪费的现象。除氧后的样在暴露空气的条件下，将聚合物溶液分装在样瓶中，分装过程中又有氧进入聚合物溶液中，而且在样瓶的上部依然存有空气，然后用橡胶塞封口，将铝帽压在橡胶塞上，用工具压好密封，但是样瓶中上部的氧同样会影响对聚合物溶液的正确评价,这种方法经过测氧管的测量时也不能达到标准。

谭中良等人在1997年6期《河南石油》以<聚合物溶液稳定性试验方法的研究>题目报道了聚合物溶液的除氧方法，通过多管直接法、多管间接法和整体除氧-单管抽空法对比，认为整体除氧-单管抽空法除氧比较彻底，且氧含量可控。该方法中也要使用安瓿瓶，也需要高温火焰的配合将安瓿瓶封口，有一定危险性，操作也不便。

发明专利申请号为201410854585.3“一种去除粘稠液体中溶解氧方法”中介绍需要借助厌氧手套箱去除溶解氧，实际上很难将粘稠的聚合物溶液中让溶解氧抽得动，因此既不实用也不方便。

因此需要一种简易精细针对不同粘度的聚合物溶液的氮气置换去除聚合物溶液中溶解氧的装置，同时在此基础上进一步深度除氧的切实可行的方法。

发明内容

鉴于以上情形，为了解决上述技术存在的问题，本实用新型提出一种可靠，且便于操作的精细的氮气置换装置，以及氮气置换后深度除氧的方法。

一种充氮聚合物除氧装置，包括封闭的气体流量控制箱，所述气体流量控制箱内设有聚合物溶液容器，所述聚合物溶液容器上方设有充氮气体管线及其接口，充氮气体管线设置在管线支架上并与氮气瓶连接，所述气体流量控制箱还设有总压力表、总气体流量表、第一阀门和第二阀门，所述第一阀门和第二阀门设置在充氮气体管线与氮气瓶的连接气路上，总压力表与第一阀门连接并由第一阀门控制，总气体流量表与第二阀门连接并由第二阀门控制。

在根据本实用新型实施例的充氮聚合物除氧装置中，优选地，所述气体流量控制箱内设有若干聚合物溶液容器，所述充氮气体管线设有若干分支充氮管线，每个分支充氮管线分别设置于对应的聚合物溶液容器上方。

在根据本实用新型实施例的充氮聚合物除氧装置中，优选地，所述气体流量控制箱还设有若干分支氮气流量阀门和若干分支流量表，所述分支氮气流量阀门设置在对应的分支充氮管线上，分支流量表与分支氮气流量阀门连接并由对应的分支氮气流量阀门控制。

在根据本实用新型实施例的充氮聚合物除氧装置中，优选地，所述气体流量控制箱内设有第一聚合物溶液容器、第二聚合物溶液容器和第三聚合物溶液容器，所述充氮气体管线设有第一充氮管线、第二充氮管线和第三充氮管线，所述第一充氮管线、第二充氮管线和第三充氮管线分别设置于第一聚合物溶液容器、第二聚合物溶液容器和第三聚合物溶液容器的上方。第一聚合物溶液容器、第二聚合物溶液容器和第三聚合物溶液容器内分别装有不同粘度的聚合物溶液，例如第一聚合物溶液容器内装有粘度为A mPa.s 聚合物溶液，第二聚合物溶液容器内装有粘度为B mPa.s 聚合物溶液，第三聚合物溶液容器内装有粘度为C mPa.s 聚合物溶液，A、B、C 为不同的聚合物溶液粘度。

在采取本实用新型提出的技术后，根据本实用新型实施例的充氮聚合物除氧装置，适用于不同粘度聚合物溶液，且可精细控制。由于装置上装有气体流量控制阀，针对不同粘度的流体，精细控制使用不同的氮气流量，达到经济和同时完成的效果。而在厌氧手套箱中放置80-100 分钟是聚合物溶液中的溶解氧在压力不等的条件下进一步向手套箱中扩散，从而使聚合物中溶解氧进一步下降，达到深度除氧的效果。不仅便于操作，也满足了相关实验要求。

附图说明

图1示出了根据本实用新型实施例的充氮聚合物除氧装置示意图

图2示出了根据本实用新型实施例的充氮聚合物除氧装置在氮气流量为3L/min时的除氧记录表（实验室条件下测量）

图3示出了根据本实用新型实施例的充氮聚合物除氧装置在氮气流量为6L/min时的除氧记录表（实验室条件下测量）

图4示出了根据本实用新型实施例的充氮聚合物除氧装置在氮气流量为9L/min时的除氧记录表（实验室条件下测量）

图5示出了根据本实用新型实施例的室温（26℃）条件下聚合物浓度与粘度曲线

图6示出了根据本实用新型实施例的聚合物溶液在手套箱中放置90 分钟后的氧含量变化表

具体实施方式

下面将参照附图对本实用新型的各个优选的实施方式进行描述。提供以下参照附图的描述，以帮助对由权利要求及其等价物所限定的本实用新型的示例实施方式的理解。其包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的。因此，本领域技术人员将认识到，可对这里描述的实施方式进行各种改变和修改，而不脱离本实用新型的范围和精神。而且，为了使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。

如图1所示，一种充氮聚合物除氧装置，包括封闭的气体流量控制箱10，所述气体流量控制箱10内设有聚合物溶液容器20，所述聚合物溶液容器20上方设有充氮气体管线30及其接口，充氮气体管线30设置在管线支架上并与氮气瓶连接，所述气体流量控制箱10还设有总压力表4、总气体流量表5、第一阀门6和第二阀门7，所述第一阀门6和第二阀门7设置在充氮气体管线30与氮气瓶的连接气路上，总压力表4与第一阀门6连接并由第一阀门6控制，总气体流量表5与第二阀门7连接并由第二阀门7控制。

作为根据本实用新型一个实施例的充氮聚合物除氧装置，所述气体流量控制箱10内设有第一聚合物溶液容器21、第二聚合物溶液容器22和第三聚合物溶液容器23，所述充氮气体管线30设有第一充氮管线31、第二充氮管线32和第三充氮管线33，所述第一充氮管线31、第二充氮管线32和第三充氮管线33分别设置于第一聚合物溶液容器21、第二聚合物溶液容器22和第三聚合物溶液容器23的上方。

第一聚合物溶液容器21、第二聚合物溶液容器22和第三聚合物溶液容器23内分别装有不同粘度的聚合物溶液，例如第一聚合物溶液容器21内装有粘度为A mPa.s 聚合物溶液，第二聚合物溶液容器22内装有粘度为B mPa.s 聚合物溶液，第三聚合物溶液容器23内装有粘度为C mPa.s 聚合物溶液，A、B、C 为不同的聚合物溶液粘度。

作为根据本实用新型一个实施例的充氮聚合物除氧装置，所述气体流量控制箱10还设有若干分支氮气流量阀门71和若干分支流量表51，所述分支氮气流量阀门71设置在对应的分支充氮管线上，分支流量表51与分支氮气流量阀门71连接并由对应的分支氮气流量阀门71控制。

根据本实用新型的充氮聚合物除氧装置精细、深度除氧方法如下。

1、按照不同粘度聚合物溶液需要的充氮置换时间和氮气量进行定量置换，然后将盛有聚合物的烧杯、快速转移到厌氧手套箱中，经过小室自动置换后，将聚合物样移入大室，将大室的氧含量通过氮气置换降低至0.2mg/L以下。

2、由此时开始计时，经过80-100分钟的溶液中氧箱气体中扩散，在30分钟内将聚合物分装到样瓶中。

3、将实验小瓶加盖胶塞，在盖上铝帽，用压盖钳将铝帽压紧，取出厌氧手套箱，放置于恒温箱中开始老化试验。至此，完成精细控制和深度除氧工作。

具体操作过程和实施效果如下所述。

1、氮气控制精细置换聚合物中溶解氧

将现场注聚井口取来的或者是实验室配制的聚合物溶液样品根据用量需要盛于容积适合的烧杯中，放到图1所示的精细充氮除氧装置里，将充氮气管线和装置上接口相连接，将充氮管线下至烧杯底部，根据溶液的粘度，选择不同的流量，一般可以在30分钟内完成，图2、图3和图4中分别列出了3L/min，6L/min，9Lmin等3个不同流氮气流量（流量计为美国CHIGAGO,ILL公司产WET TEST METER）在不同充氮时间后测得的聚合物溶液中溶解氧含量。聚合物粘度对应的浓度可以在图5的粘浓曲线中查到，随着氮气流量的增加，充氮置换除氧速度加快。在3个设定的模式中，通过综合充氮时间和聚合物中残余溶解氧含量对比，以氮气流量6L/min为最佳，充氮时间以20-30分钟为宜，由此可以达到最佳和经济的充氮置换除氧效果。

2、将氮气置换除氧完成的烧杯快速移入厌氧手套箱小室中，通过自动氮气置换方式，去除小室中的氧，这个过程有一0.06MPa的负压，可以抽提出部分聚合物溶液中的氮气。

3、将厌氧手套箱小室中的聚合物溶液样移入大室。手动方式开启抽空泵，待抽空泵自动停止后，手动打开供气阀门，通入氮气至手套全部鼓起，关闭供气阀门，启动抽空泵，如此反复循环，直至手套箱中的氧含量至0.2mg/L以下。

4、将聚合物样品放在手套箱中80-100分钟，依靠气体和液体中的压力差，聚合物中的溶解氧会分散到气体中去，使聚合物溶液中的溶解氧进一步降低，降低幅度为23-32%，聚合物溶液在手套箱中放置90 分钟后的氧含量变化如图6所示。

根据上述本实用新型一个实施例的充氮聚合物除氧装置，适用于不同粘度聚合物溶液，且可精细控制。由于装置上装有气体流量控制阀，针对不同粘度的流体，精细控制使用不同的氮气流量，达到经济和同时完成的效果。而在厌氧手套箱中放置80-100 分钟是聚合物溶液中的溶解氧在压力不等的条件下进一步向手套箱中扩散，从而使聚合物中溶解氧进一步下降，达到深度除氧的效果。不仅便于操作，也满足了相关实验要求。

以上对本实用新型进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本实用新型可实施。当然，以上所列的情况仅为示例，本实用新型并不仅限于此。本领域的技术人员应该理解，根据本实用新型技术方案的其他变形或简化，都可以适当地应用于本实用新型，并且应该包括在本实用新型的范围内。

Claims (4)

1.一种充氮聚合物除氧装置，其特征在于，包括封闭的气体流量控制箱（10），所述气体流量控制箱（10）内设有聚合物溶液容器（20），所述聚合物溶液容器（20）上方设有充氮气体管线（30）及其接口，充氮气体管线（30）设置在管线支架上并与氮气瓶连接，所述气体流量控制箱（10）还设有总压力表（4）、总气体流量表（5）、第一阀门（6）和第二阀门（7），所述第一阀门（6）和第二阀门（7）设置在充氮气体管线（30）与氮气瓶的连接气路上，总压力表（4）与第一阀门（6）连接并由第一阀门（6）控制，总气体流量表（5）与第二阀门（7）连接并由第二阀门（7）控制。

2.根据权利要求1所述的一种充氮聚合物除氧装置，其特征在于，所述气体流量控制箱（10）内设有若干聚合物溶液容器（20），所述充氮气体管线（30）设有若干分支充氮管线，每个分支充氮管线分别设置于对应的聚合物溶液容器（20）上方。

3.根据权利要求2所述的一种充氮聚合物除氧装置，其特征在于，所述气体流量控制箱（10）还设有若干分支氮气流量阀门（71）和若干分支流量表（51），所述分支氮气流量阀门（71）设置在对应的分支充氮管线上，分支流量表（51）与分支氮气流量阀门（71）连接并由对应的分支氮气流量阀门（71）控制。

4.根据权利要求2所述的一种充氮聚合物除氧装置，其特征在于，所述气体流量控制箱（10）内设有第一聚合物溶液容器（21）、第二聚合物溶液容器（22）和第三聚合物溶液容器（23），所述充氮气体管线（30）设有第一充氮管线（31）、第二充氮管线（32）和第三充氮管线（33），所述第一充氮管线（31）、第二充氮管线（32）和第三充氮管线（33）分别设置于第一聚合物溶液容器（21）、第二聚合物溶液容器（22）和第三聚合物溶液容器（23）的上方。