NLX型低剪切聚合物静态混合器的研制应用

时间:2022-10-20 15:56 来源:《石油与装备》 作者:顾永强 胜利油田孤
胜利油田孤东采油厂注聚站经过计量后的聚合物母液与高压污水经DJK型静态混合器混合后进入注聚井单井管线。目前,DJK型静态混合器外管有口径为40mm、50mm、65mm等3种规格的不锈钢管。中间体是由10块螺旋型不锈钢板拧成“麻花状”成不规则“十字型”(或叫交叉型)焊接为1200-1400mm不锈钢板体,中间体两头与外管焊接而成。当污水和母液通过DJK型静态混合器时,中间体螺旋状不锈钢板会迫使污水和母液在活动过程中混合。由于中间体呈不规则“十字型”状,其棱角非常“锐利”,易使聚合物溶液在流动过程中受到较大的剪切,且易于悬挂注入液中的杂物,难以保证注聚质量。因此,研制一种新型低剪切聚合物静态混合器成为摆在三采中心技术人员面前的一道难题。
 
原静态混合器的缺点
经过20多年的注聚开发实践,发现目前的DJK型静态混合器存在以下技术问题。为了偏面追求混合效果,静态混合器生产厂家没有考虑螺旋板对聚合物的剪切问题,中间体设计为“锐利”的“麻花状”混合螺旋板,生产时将混合螺旋板焊接成不规则十字型状,母液与污水在混合、高速流动过程中,被“腰斩”或“拦腰剪断”的次数过多,造成母液粘度下降幅度大。现场分析解剖显示,聚合物母液在1200-1400mm长的混合器内被“拦腰剪断”的次数多达8-10次以上,造成聚合物粘度损失偏大。
污水和母液在通过静态混合器时,聚合物母液和污水中携带的杂质被挂在螺旋板的连接处,造成混合器内缩径严重,影响聚合物与污水混合液的流动,扰动液体流向,造成节流损失和聚合物剪切。混合器解剖显示:螺旋板的连接处挂有线头和面纱头,还有编织袋子和杂草等。混合器内螺旋板上还沉积有大量的污垢,含有各种金属离子垢,对聚合物造成一定的粘度降解。
 
研制NLX静态混合器
针对原DJK型静态混合器存在的问题,在新型静态混合器研制设计时,去掉静态混合器中间体的螺旋板,重新设计中间体为一套仿螺杆泵定子的内旋型流道结构管体。即在原静态混合器管柱内,人工拆除原来的混合螺旋板,换上一根紧贴混合器内管壁的螺旋型不锈钢钢柱或(玻璃钢螺旋柱),仿螺杆泵流道结构旋转3-5周。当聚合物母液与污水高速通过时,使液体顺着内旋型流道旋转,起到混合螺旋作用能使母液与污水充分混合。由于剔除了原来“锐利”的混合螺旋板,聚合物完全不会再“拦腰剪断”,大大降低了聚合物母液的剪切,从而会大大提高母液粘度保留率。由于中间体为内旋型流道和低剪切特性,因此把新型静态混合器命名为NLX型低剪切聚合物静态混合器。

现场改造时,必须使螺旋型不锈钢钢柱紧贴混合器内壁,同时仿螺杆泵流道结构旋转3-5周。这样的改进可取得三方面的效果:使聚合物母液与污水在管内完全形成螺旋型流动体,有利于母液与污水的充分混合,甚至使混合液在离开混合器后仍能旋转混合,同时有利于延长改进后混合器使用寿命,改善母液与污水混合效果;减少混合液在混合器内的流动阻力,从而减少泵出口与管汇的压力差,起到一定的节能效果。参看静态混合器的解剖照片图1。通过改进,提高母液粘度保留率2%以上,减少泵出口与管汇的压力损失0.05-0.1MPa以上,图2为改造后的图。                                       
 
NLX静态混合器现场应用
NLX型低剪切聚合物静态混合器于2021年6月23日在孤东油田七区11-1#注聚站投入应用,经过3个月的应用实验,取得了很好的效。2021年6月4日,在NLX型低剪切聚合物静态混合器应用前进行取样,在应用4个月后的2021年10月4日进行再次取样分析,表明提高粘度保留率6.85%。多次取样化验结果表明,平均粘度保留率提高2%以上。到2021年底,取样分析表明,NLX型低剪切聚合物静态混合器使用后母液与污水混合均匀,母液剪切率明显下降,注入液通过顺畅,管内再无悬挂物和其它杂物滞留。NLX型低剪切聚合物静态混合器技术原理清楚,加工改造简单易行,施工方便,适合大面积推广应用,可有效地提高粘度保留率,提高注聚质量。该技术可推广应用于孤东采油厂5个配制注聚站100多口注聚单井中。
 
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