一种聚合物快速溶解系统.pdf

本发明涉及一种聚合物快速溶解系统，其特征在于：它包括一固液喷淋混合装置、一聚合物多级拉研装置、一聚合物搅拌装置、连通各装置的若干管线和设置在所述管线上的若干输送泵；固液喷淋混合装置和聚合物搅拌装置分别在搅拌罐内设置一双轴搅拌器，采用双轴搅拌的方式，改善了搅拌效果，使聚合物的搅拌和溶解更加充分，同时也提高了搅拌的效率，减少了聚合物熟化所需的时间。固液喷淋混合装置将聚合物干粉与水的混合搅拌集成到一个装置中，聚合物多级拉研装置采用复式多级的拉研磨结构设计，从而使本发明结构紧凑，减小了设备体积，节约了空间，从而可以适用于海上石油开采的要求，有利于推广和使用。本发明可以广泛应用于海上石油开采的聚合物驱作业。

1、  一种聚合物快速溶解系统，其特征在于：它包括一固液喷淋混合装置、一聚合物多级拉研装置、一聚合物搅拌装置、连通各装置的若干管线和设置在所述管线上的若干输送泵；
所述固液喷淋混合装置包括一混合装置壳体、一混合装置支架和一混合装置底座，所述混合装置壳体竖直固定设置在所述混合装置支架内，所述混合装置支架则固定设置在所述混合装置底座上；所述混合装置壳体包括上下两层，上层为一混合罐，下层为一截面呈8字形且底部具有一聚合物胶体出料口的混合装置搅拌罐；所述混合罐的上部设置有一聚合物干粉进料口和一注气口；所述混合罐的底部连通若干喷嘴，所述喷嘴的下端与所述混合装置搅拌罐的顶部相连通；所述混合装置搅拌罐内每个所述喷嘴下方均设置有一环绕所述喷嘴的环形喷淋器；所述混合装置搅拌罐内设置有一混合装置双轴搅拌器，所述混合装置双轴搅拌器包括两根轴向贯穿所述混合装置搅拌罐的混合装置主轴，两所述混合装置主轴的上下端分别通过轴向轴承与所述混合装置搅拌罐固定；两所述混合装置主轴的下端分别设置有一混合装置齿轮，两所述混合装置齿轮通过一混合装置齿轮传动装置连接一混合装置电机的输出端；两所述混合装置主轴的不同高度上径向设置若干组混合装置桨叶，且两所述混合装置主轴上的所述混合装置桨叶在高度上交错布置；
所述聚合物多级拉研装置包括一拉研装置壳体、一拉研装置支架和拉研装置底座，所述拉研装置壳体固定设置在所述拉研装置支架上，所述拉研装置支架则固定设置在所述拉研装置底座上；所述拉研装置壳体内设置一拉研机构，所述拉研机构包括一磨盘和一轴向贯穿所述拉研装置壳体的转动轴；所述磨盘由上至下、从粗到细设计为至少二级，且下一级的磨盘的直径大于上一级的磨盘的直径；每级所述磨盘包括一同轴安装在所述转动轴上的转子和定子，所述转子与所述转动轴固定连接，所述定子通过周向设置的密封盘根分别与所述拉研装置壳体固定连接和与所述转动轴活动连接；围绕每级所述转子和定子的中心，均匀设置多条从上到下的倾斜流道，在所述转子和定子的顶面围绕各所述流道设置一向内凹的导流槽；每级所述磨盘均连通一出料管；所述转动轴的上下端分别通过轴向轴承与所述拉研装置壳体固定；所述转动轴的上部为空心，形成一聚合物胶体进料管，所述聚合物胶体进料管通过所述管线与所述固液喷淋混合装置的聚合物胶体出料口相连通；所述转动轴的上端设置有一拉研装置齿轮，所述拉研装置齿轮通过一拉研装置齿轮传动装置连接一拉研装置电机的输出端；
所述聚合物搅拌装置包括一搅拌装置搅拌罐、一搅拌装置支架和一搅拌装置底座，所述搅拌装置搅拌罐竖直固定设置在所述搅拌装置支架内，所述搅拌装置支架则固定设置在所述搅拌装置底座上；所述搅拌装置搅拌罐的截面呈8字形，且其上部设置有一聚合物溶液进料口，底部设置有一聚合物溶液出料口，所述聚合物溶液进料口通过所述管线与所述聚合物多级拉研装置的出料管相连通；所述搅拌装置搅拌罐内轴向设置有一搅拌装置双轴搅拌器，所述搅拌装置双轴搅拌器包括两根轴向贯穿所述搅拌装置搅拌罐的搅拌装置主轴，两所述搅拌装置主轴的上下端分别通过轴向轴承与所述搅拌装置搅拌罐固定；两所述搅拌装置主轴的上端分别设置有一搅拌装置齿轮，两所述搅拌装置齿轮通过一搅拌装置齿轮传动装置连接一搅拌装置电机的输出端；两所述搅拌装置主轴的不同高度上径向设置若干组搅拌装置桨叶，且两所述搅拌装置主轴上的所述搅拌装置桨叶在高度上交错布置。

2、  如权利要求1所述的一种聚合物快速溶解系统，其特征在于：所述喷嘴的下端具有喇叭形喷口，且所述喷嘴围绕所述混合罐的中心线周向布置，数量为3～4个。

3、  如权利要求1所述的一种聚合物快速溶解系统，其特征在于：所述混合罐的底部采用坡形设计。

4、  如权利要求2所述的一种聚合物快速溶解系统，其特征在于：所述混合罐的底部采用坡形设计。

5、  如权利要求1或2或3或4所述的一种聚合物快速溶解系统，其特征在于：所述喷淋器喷出的水雾向上与水平面成30°夹角。

6、  如权利要求1或2或3或4所述的一种聚合物快速溶解系统，其特征在于：所述定子与所述拉研装置壳体活动连接，每个所述定子对应的所述拉研装置壳体外壁上均固定有至少三个蜗杆机构，所述蜗杆机构按相同的间隔角度分布；所述蜗杆机构包括一竖直设置的蜗杆，所述蜗杆上滑动设置一套筒，所述蜗杆的上下两端通过轴承与所述拉研装置壳体固定连接，所述套筒则通过所述拉研装置壳体上开设的孔与所述定子固定连接，所述孔的长度不超过所述密封盘根所对应的位置。

7、  如权利要求5所述的一种聚合物快速溶解系统，其特征在于：所述定子与所述拉研装置壳体活动连接，每个所述定子对应的所述拉研装置壳体外壁上均固定有至少三个蜗杆机构，所述蜗杆机构按相同的间隔角度分布；所述蜗杆机构包括一竖直设置的蜗杆，所述蜗杆上滑动设置一套筒，所述蜗杆的上下两端通过轴承与所述拉研装置壳体固定连接，所述套筒则通过所述拉研装置壳体上开设的孔与所述定子固定连接，所述孔的长度不超过所述密封盘根所对应的位置。

8、  如权利要求1～7所述的一种聚合物快速溶解系统，其特征在于：所述转子和定子的磨面沿圆周方向等分为若干块，块与块之间具有相同的倾角设计，每块由若干个倾斜的凹凸槽组成，每一所述凹凸槽的槽线与过所述磨盘中心点的水平线的夹角为30°～45°。

9、  如权利要求1～8所述的一种聚合物快速溶解系统，其特征在于：在与每一级所述磨盘相连通的所述出料管上均设置有一阀门。

10、  如权利要求1～9所述的一种聚合物快速溶解系统，其特征在于：所述混合装置电机垂直固定在所述混合装置支架的底部，所述拉研装置电机垂直固定在所述拉研装置壳体的顶部，所述搅拌装置电机垂直固定在所述搅拌装置支架的顶部。

一种聚合物快速溶解系统
技术领域
本发明涉及一种聚合物溶解系统，特别是关于一种在石油开发生产中溶解聚合物用的聚合物快速溶解系统。
背景技术
在石油开发生产中，聚合物驱是一项提高采收率的重要技术，该技术将水溶性聚合物固体干粉溶解均匀以后，注入油层驱油，从而达到最终提高采收率和提高油田产量的目的。其中，聚合物的分散溶解是关键的一步。一般的分散溶解工艺过程是：固体粉末通过水粉混合装置，与水充分接触后，由泵送到溶解罐中混合，再输送到熟化罐中溶胀，溶解形成母液，之后与高压注入水混合，将溶液稀释至工作液浓度，注入地层。这个过程一般时间较长且设备占用空间大；而海上油田开采的平台可用空间较小，同时要求迅速溶解以减少设备的占用空间，所以在海上油田的聚合物驱技术的实施面临缩短熟化时间以缩小熟化罐容积的要求。因此，需要小体积的设备并确保聚合物在有限的时间内快速溶解。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种溶解均匀，节省时间的聚合物快速溶解系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种聚合物快速溶解系统，其特征在于：它包括一固液喷淋混合装置、一聚合物多级拉研装置、一聚合物搅拌装置、连通各装置的若干管线和设置在所述管线上的若干输送泵；所述固液喷淋混合装置包括一混合装置壳体、一混合装置支架和一混合装置底座，所述混合装置壳体竖直固定设置在所述混合装置支架内，所述混合装置支架则固定设置在所述混合装置底座上；所述混合装置壳体包括上下两层，上层为一混合罐，下层为一截面呈8字形且底部具有一聚合物胶体出料口的混合装置搅拌罐；所述混合罐的上部设置有一聚合物干粉进料口和一注气口；所述混合罐的底部连通若干喷嘴，所述喷嘴的下端与所述混合装置搅拌罐的顶部相连通；所述混合装置搅拌罐内每个所述喷嘴下方均设置有一环绕所述喷嘴的环形喷淋器；所述混合装置搅拌罐内设置有一混合装置双轴搅拌器，所述混合装置双轴搅拌器包括两根轴向贯穿所述混合装置搅拌罐的混合装置主轴，两所述混合装置主轴的上下端分别通过轴向轴承与所述混合装置搅拌罐固定；两所述混合装置主轴的下端分别设置有一混合装置齿轮，两所述混合装置齿轮通过一混合装置齿轮传动装置连接一混合装置电机的输出端；两所述混合装置主轴的不同高度上径向设置若干组混合装置桨叶，且两所述混合装置主轴上的所述混合装置桨叶在高度上交错布置；所述聚合物多级拉研装置包括一拉研装置壳体、一拉研装置支架和拉研装置底座，所述拉研装置壳体固定设置在所述拉研装置支架上，所述拉研装置支架则固定设置在所述拉研装置底座上；所述拉研装置壳体内设置一拉研机构，所述拉研机构包括一磨盘和一轴向贯穿所述拉研装置壳体的转动轴；所述磨盘由上至下、从粗到细设计为至少二级，且下一级的磨盘的直径大于上一级的磨盘的直径；每级所述磨盘包括一同轴安装在所述转动轴上的转子和定子，所述转子与所述转动轴固定连接，所述定子通过周向设置的密封盘根分别与所述拉研装置壳体固定连接和与所述转动轴活动连接；围绕每级所述转子和定子的中心，均匀设置多条从上到下的倾斜流道，在所述转子和定子的顶面围绕各所述流道设置一向内凹的导流槽；每级所述磨盘均连通一出料管；所述转动轴的上下端分别通过轴向轴承与所述拉研装置壳体固定；所述转动轴的上部为空心，形成一聚合物胶体进料管，所述聚合物胶体进料管通过所述管线与所述固液喷淋混合装置的聚合物胶体出料口相连通；所述转动轴的上端设置有一拉研装置齿轮，所述拉研装置齿轮通过一拉研装置齿轮传动装置连接一拉研装置电机的输出端；所述聚合物搅拌装置包括一搅拌装置搅拌罐、一搅拌装置支架和一搅拌装置底座，所述搅拌装置搅拌罐竖直固定设置在所述搅拌装置支架内，所述搅拌装置支架则固定设置在所述搅拌装置底座上；所述搅拌装置搅拌罐的截面呈8字形，且其上部设置有一聚合物溶液进料口，底部设置有一聚合物溶液出料口，所述聚合物溶液进料口通过所述管线与所述聚合物多级拉研装置的出料管相连通；所述搅拌装置搅拌罐内轴向设置有一搅拌装置双轴搅拌器，所述搅拌装置双轴搅拌器包括两根轴向贯穿所述搅拌装置搅拌罐的搅拌装置主轴，两所述搅拌装置主轴的上下端分别通过轴向轴承与所述搅拌装置搅拌罐固定；两所述搅拌装置主轴的上端分别设置有一搅拌装置齿轮，两所述搅拌装置齿轮通过一搅拌装置齿轮传动装置连接一搅拌装置电机的输出端；两所述搅拌装置主轴的不同高度上径向设置若干组搅拌装置桨叶，且两所述搅拌装置主轴上的所述搅拌装置桨叶在高度上交错布置。
所述喷嘴的下端具有喇叭形喷口，且所述喷嘴围绕所述混合罐的中心线周向布置，数量为3～4个。
所述混合罐的底部采用坡形设计。
所述喷淋器喷出的水雾向上与水平面成30°夹角。
所述定子与所述拉研装置壳体活动连接，每个所述定子对应的所述拉研装置壳体外壁上均固定有至少三个蜗杆机构，所述蜗杆机构按相同的间隔角度分布；所述蜗杆机构包括一竖直设置的蜗杆，所述蜗杆上滑动设置一套筒，所述蜗杆的上下两端通过轴承与所述拉研装置壳体固定连接，所述套筒则通过所述拉研装置壳体上开设的孔与所述定子固定连接，所述孔的长度不超过所述密封盘根所对应的位置。
所述转子和定子的磨面沿圆周方向等分为若干块，块与块之间具有相同的倾角设计，每块由若干个倾斜的凹凸槽组成，每一所述凹凸槽的槽线与过所述磨盘中心点的水平线的夹角为30°～45°。
在与每一级所述磨盘相连通的所述出料管上均设置有一阀门。
所述混合装置电机垂直固定在所述混合装置支架的底部，所述拉研装置电机垂直固定在所述拉研装置壳体的顶部，所述搅拌装置电机垂直固定在所述搅拌装置支架的顶部。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的固液喷淋混合装置和聚合物搅拌装置采用双轴搅拌的设计，同时固液喷淋混合装置将聚合物干粉与水的混合搅拌集成到一个装置中，结构紧凑，减小了设备体积，节约了空间，从而可以适用于海上石油开采的要求，有利于推广和使用。2、本发明的固液喷淋混合装置和聚合物搅拌装置分别在搅拌罐内设置一双轴搅拌器，采用双轴搅拌的方式，改善了搅拌效果，使聚合物的搅拌和溶解更加充分，同时也提高了搅拌的效率，减少了聚合物熟化所需的时间。3、本发明的固液喷淋混合装置采用聚合物干粉与水雾混合的方式，优化了预溶工艺，也提高了聚合物预溶效果。4、本发明的聚合物多级拉研装置采用复式多级的拉研磨结构设计，结构紧凑，减小了设备体积，不仅节约了空间，而且提高了研磨效率，从而可以适用于海上石油开采的要求，有利于推广和使用。5、本发明的聚合物多级拉研装置由于采用一与定子固定连接的蜗杆机构，通过蜗杆机构可调整的定子和转子间隙，因此使磨盘能够适应不同聚合物胶体所需的研磨要求，更加适应生产作业的需要。6、本发明的聚合物多级拉研装置由于采用多级阶梯状的磨盘设计，增大了聚合物胶体与磨盘的接触面积，延长了研磨时间，从而优化了研磨效果。本发明可以广泛应用于海上石油开采的聚合物驱作业。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图
图2是本发明的固液喷淋混合装置结构示意图
图3是图2的俯视图
图4是图2的A-A剖视图
图5是本发明的聚合物搅拌装置结构示意图
图6是图5的局部放大图
图7是本发明转子和定子的磨面结构示意图
图8是本发明的聚合物搅拌装置结构示意图
图9是图8的A-A剖视图
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明包括一固液喷淋混合装置1、一聚合物多级拉研装置2、一聚合物搅拌装置3、连通各装置的若干管线4和设置在管线4上的若干输送泵5。
如图2～图4所示，固液喷淋混合装置1包括一壳体101、一筒形支架102和一底座103，壳体101竖直固定设置在支架102内，支架102则固定设置在底座103上。壳体101包括上下两层，上层为一混合罐104，下层为一截面呈8字形且底部具有一出料口151的搅拌罐105。混合罐104的上部设置一聚合物干粉进料口141和一压缩氮气注气口142。混合罐104的底部连通若干喷嘴106，喷嘴106的下端具有喇叭形喷口161并与搅拌罐105的顶部相连通。喷嘴106围绕混合罐104的中心线周向布置，数量为3～4个。混合罐104的底部采用坡形设计，以便聚合物干粉顺利落下。搅拌罐105内每个喷嘴106下方均设置一环绕喇叭形喷口161的环形喷淋器107，喷淋器107喷出的水雾向上与水平面成30°夹角。搅拌罐105内轴向设置一双轴搅拌器108，双轴搅拌器108包括两根轴向贯穿搅拌罐105的主轴181，两主轴181的上下端分别通过轴向轴承182与搅拌罐105固定。同时两主轴181的下端分别设置一齿轮183，两齿轮183连接一齿轮传动装置109，齿轮传动装置109轴向连接一电机110的输出端，电机110垂直固定在支架102的底部。两主轴181的不同高度上径向设置若干组桨叶184，且两根主轴181上的桨叶184在高度上交错布置。
如图5、图6所示，聚合物多级拉研装置2包括一壳体201、一支架202和一底座203，壳体201固定设置在支架202上，支架202则设置在底座203上。壳体201内设置一拉研机构204，拉研机构204包括一磨盘240和一轴向贯穿壳体201的转动轴241。根据研磨的工艺要求，磨盘240由上至下、从粗到细设计为三级(仅以此为例，并不限于此)，且下一级的磨盘240的直径大于上一级的磨盘240的直径，目的是为了增大聚合物胶体与磨盘240的接触面积。每级磨盘240包括一同轴安装在转动轴241上的转子242和定子243，其中转子242与转动轴241固定连接，定子243与壳体201和转动轴241活动连接，并通过周向设置的密封盘根244分别与壳体201和转动轴241密封。每个定子243对应的壳体201外壁上均固定有三个蜗杆机构205(仅以此为例，但并不限于此)，三个蜗杆机构205呈120°角分布。蜗杆机构205包括一竖直设置的蜗杆251，蜗杆251上滑动设置一套筒252，蜗杆251的上下两端通过轴承253与壳体201固定连接，套筒252则通过壳体201上开设的孔220与定子243固定连接，孔220的长度不超过密封盘根244所对应的位置。每级磨盘240均连通一出料管207，每一出料管207上均设置一阀门208。转动轴241的上部为空心，形成一进料管209，进料管209通过管线4与固液喷淋混合装置1的出料口151相连通，聚合物胶体由此注入转动轴241，沿转动轴241的空心部分流入第一级磨盘240。转动轴241的上下端分别通过轴向轴承245与壳体201固定，同时转动轴241的上端连接一齿轮246，齿轮246连接一齿轮传动装置210，齿轮传动装置210轴向连接一电机211的输出端，电机211垂直固定在壳体201的顶部。
如图7所示，转子242和定子243的磨面沿圆周方向等分为若干块，块与块之间具有相同的倾角设计，每块由若干个倾斜的凹凸槽247组成，每一凹凸槽247的槽线与过磨盘240中心点的水平线的夹角α为30°～45°。围绕每级转子242和定子243的中心，均匀设置多条从上到下的倾斜流道248，在每级转子242和定子243的顶面围绕各流道248设置一向内凹的导流槽249，以便于聚合物胶体流入流道，聚合物胶体则通过自身重力流至下一级磨盘240。
如图8、图9所示，聚合物搅拌装置3包括一搅拌罐301、一筒形支架302和一底座303，搅拌罐301竖直固定设置在支架302内，支架302则固定设置在底座303上。搅拌罐301的截面呈8字形，且其上部设置一进料口311，底部设置一出料口312，进料口311通过管线4与聚合物多级拉研装置2的出料管207相连通。搅拌罐301内轴向设置一双轴搅拌器304，双轴搅拌器304包括两根轴向贯穿搅拌罐301的主轴341，两主轴341的上下端分别通过轴向轴承342与搅拌罐301固定。同时两主轴341的上端分别设置一齿轮343，两齿轮343连接一齿轮传动装置305，齿轮传动装置305轴向连接一电机306的输出端，电机306垂直固定在支架302的顶部。两主轴341的不同高度上径向设置若干组桨叶344，且两根主轴341上的桨叶344在高度上交错布置。
本发明使用时，其包括以下流程：
1、先从聚合物干粉进料口141将聚合物干粉送入混合罐104，当聚合物干粉在混合罐104中堆积到一定量时，从压缩氮气注气口142吹入压缩氮气，从而将聚合物干粉从喷嘴106喷出。同时打开喷淋器107喷出水雾，使混合了压缩氮气的聚合物干粉与水充分接触后形成聚合物胶体流入搅拌罐105。聚合物胶体在搅拌罐105内经双轴搅拌器108的搅拌作用充分溶解后，经出料口142泵送入聚合物多级拉研装置2。
2、聚合物胶体从聚合物多级拉研装置2的转动轴241上端进料管209注入，沿转动轴241的空心部分流入第一级磨盘240的间隙进行研磨。在重力的作用下，聚合物胶体沿各级流道249，从上而下逐级进行研磨，最终被研磨形成聚合物溶液并经出料管207泵送入聚合物搅拌装置3。若不需进行下一级的研磨，则只需关闭与下一级磨盘240连通的出料管207上的阀门208即可。此外，同时转动与一个定子243相连接的蜗杆机构205能够微调定子243与相对应转子242之间的研磨间隙，使之适应不同聚合物胶体所需的研磨要求。
3、聚合物溶液由聚合物搅拌装置3上部的进料口311注入搅拌罐301中，电机306通过齿轮343带动两主轴341转动，在搅拌罐301内对聚合物溶液进行搅拌，从而使聚合物溶液充分溶解，被充分溶解的聚合物溶液从聚合物搅拌装置3底部的出料口312泵送入地层，进行聚合物驱作业。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。