三次采油注聚物静态混合器对比实验.pdf

化工进展
2011年第30卷增刊
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
475
研究开发
次采油注聚物静态混合器对比实验
刘仁柜,袁丁,王云峰,王金花,金有海
(中国石油大学(华东),山东青岛26655
摘要:针对目前三次采油注聚物现场使用的SK型静态混合器对聚两烯酰胺(PAM)剪切降解大的缺陷,本
文在前人研究的基础上设计了一类新型静态混合器,将设计出的静态混合器与SK型静态混合器对比发现,设计
出的混合器具有低剪切的特点,但混合效果相对略差。结果表明:所设计优化出的静态合器能满足三次采油
注聚物エ业对聚合物降解毕的工艺要求;エ业现场中推荐使用3静态混合器。
关键词:静态泥合器;三次采油;降解率;混合效果
Experimental study on a new tipe Static Mixer
using in EOR injection polymer
LIU Renhuan, YUAN Ding, WANG Yunfeng, WANG Jinhua, JIN Youhai
China Petroleum University (East China), Qingdao 266555, Shandong. China)
Abstract: According to the defects that the SK type static mixer which was used in EOR polymer
for mixing polyacrylamide (PAM) shear degradation big flaw Based on the previous studies
this paper designed a kind of special static mixer for mixing polymer, the combination of inner
tube length and leaf blade angle which degradation rate less than 2% was optimized by
experiments Comparing with the optimized structure and sk static mixer, We discovered that the
optimal structure have the low cutting characteristic, however, the mixing effect is little
worse. The results show: the optimizing static mixer can satisfy the polymer degeneration rate
technological requirement, the 3 type static state mixer is recommended Industrial field
Key words: static mixer; third oil extraction; degradable rate, mixture performance
油田三次采油过程中需要用静态混合器将聚丙
烯酰胺母液(质量分数为0.5%的PAM)和油田
采出水按1:1混合成聚合物水溶液后再注人井下,
以保证混合后溶液的黏度达到聚合物驱油的要
求以。目前,用于油田注聚合物站上的静态混合器
SMV
SMX
大体有以下几种:SK型、SMV型、SMX型。
图1现场静态混合器类型
倪玲英等对目前油田现场使用的静态混合器
的性能进行了测试发现:现场使用的静态混合器对
的研究则基本没有,更没有针对聚合物溶液的特殊
聚合物的机械剪切降解很大,这是因为现场使用的
要求进行专门设计,故而一直没有找到合适的静态
混合器大部分是从化工行业移植过来,对聚合物溶合器来满足PAM与水混合的需要。
液剪切降解都很大,经过剪断后的PAM溶液黏度
为了提高我国的石油产量、降低开采成本,就
大大下降,在井下油层中的驱油效果明显下降。
目前,大部分研究者1对静态混合器的研究第一作者。刘仁(1972-),男,副数授,从事化工过程设备方
集中在流场及混合性能研究,而针对剪切降解性能
面的研究和教学。E-mailhwxlrhe@hdpu,edu.cn
你你wwW. kululu.con
化工进展
2011年第30卷
必须研发出适用于三次采油过程混合聚合物的低剪
切静态混合器
1静态混合器结构设计
以目前工业现场所使用的SK型注聚物静态混
合器的结构为基础,以前人所设计的面向三次采油
过程注聚物用的静态混合器结构为依据,考虑
到工业上要求混合器对聚丙烯酰胺溶液低剪切的待
点,因此,在混合器内部结构中不能有任何突起或
图3实验装置流程图
者锋利的棱角,以减少混合器对聚丙烯酰胺分子链
进料鑛;2一搅拌器;3一螺杄泵;4一阀门;5一电磁流最计
的机械切割。按照以上设计思路,所设计出的低剪
6-取样口;7一精密歴力表;8一废料罐;9一精密压力表
切静态混合器如图2所示。它由7个部分组成,
10一静态混合器;11一精密压力表;12一转子流量计;
PAM母液从外管入口流入混合器的混合腔中,水
13一自吸泵;14一水罐
从内管入口流入混合器,在内管上的适当位置开设
多个小孔,并且将内管末端出口用管堵封住,以保
证水全部从内管上的小孔射入混合腔与聚丙烯酰胺
母液混合,为了提高混合效果,在内管外壁上安装
00000
有一定角度的螺旋状导流叶片来增长混合长度、提
高旋转混合作用,经混合后的两股物料从混合器出
60
口流出。
感40
20
蝶旋导流叶片ー外管内管
0.050.100.150.200,25
PAM质量浓度%
图4PAM浓度与黏度关系图
(如图4),忽略高黏度流体的扩散作用,所以,可
以通过测量混合器出口样品的不同位置的黏度来间
合器
堵一小孔混合腔
接反映混合器的混合性能。
图2静态混合器结构示意图
为了定性分析混合效果,定义样品不均匀度
?,见式(2)。
2实验装置流程
100
%
实验装置流程如图3所示,聚丙烯酰胺母液由
式中,4m为测量样本中最大黏度值,mPa
螺杆泵吸入,经电磁流量计和流体管路系统进人静g;m为测量样本中最小黏度值,mPa?s
态混合器;水被自吸泵吸入,经转子流量计和流体
为了考虑样品的波动性,根据样本方差定义可
管路系统进人静态混合器,两股流体在静态混合器计算样品样本方差S,见式(3)。
内混合后经混合器出口流入废料罐。
2.1降解性能
s--D2+(9-P+…+(k-D2
降解率的定义是单相液体通过静态混合器后的
式中,n为测量的次数;n为第n次测量样本
黏度降解率,根据定义可计算降解率E,见式(1)。
的黏度值,mPa?s;x为m个样本平均黏度值,
E
ma·S。
式中,A为PAM入口黏度,mPa
不同的内管对混合效果及降解率有一定的影
PAM出口黏度,mPa?s
响,在实验研究的基础