南粤36选7走势图表近50期:新型低剪切靜態混合器結構優化研究

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-11-18  來源:中國砂漿網
核心提示:  石油化工設備新型低剪切靜態混合器結構優化研究劉仁桓12,王金花2,謝知峻2,焦慧娟2,金有海2(1.中國石油大學(北京),北京昌平102249;2.中國石油大學(華東),山東青島266555)態混

南粤36选7开奖号码286 www.rhkmj.icu   石油化工設備新型低剪切靜態混合器結構優化研究劉仁桓12,王金花2,謝知峻2,焦慧娟2,金有海2(1.中國石油大學(北京),北京昌平102249;2.中國石油大學(華東),山東青島266555)態混合器以滿足聚合物驅油混合過程低剪切的要求,實驗結果表明:①PAM溶液降解率隨著葉片單元數目增大而增加,隨著葉片角度增加而減少。②葉片角度為60°、混合長度1m為最佳的結構。③通過計算開孔方式、開孔大小及開孔數目對混合效果的影響,得到前部均勻開孔、開孔孔徑3mm、開孔數39個的結構混合效果最佳。

  聚合物驅是種有效的三次采油技術。在采油過程中,靜態混合器的作用是將質量分數0.5%的聚丙烯酰胺(PAM)母液與采出水等比例混合成聚合物水溶液后注入井下,用以保證混合溶液的黏度達到聚合物驅油的工藝要求。目前,用于聚合物驅油的靜態混合器大多是從化工行業移植過來的,主要有Kenics型、SMV型及SMX型幾種,主要結構示意圖見。

  基金項目:國家自然科學基金(No:21276281);中央高?;究蒲幸滴穹炎ㄏ鈄式穡?2CX04049A):劉仁桓(1972-),男,山東長島人,副教授,博士,從事化工過程設備的研究和教學工作。

  常用靜態混合器混合元件結構示圖倪玲英對油田現場的靜態混合器進行了性能測試,結果顯示這些靜態混合器對聚合物的剪切降解很大,原因是靜態混和器的混合元件使聚合物的長鏈發生剪切斷裂,大幅降低了PAM溶液黏度,使驅油效果明顯下降。為了提高聚合物驅油的開采效果,開發出適用于三次采油過程聚合物混合的低剪切靜態混合器是十分必要的。

  1靜態混合器結構設計依據聚合物驅油對聚合物混合的要求,所設計的靜態混合器的混合機理應滿足以流動過程中的分散作用為主,輔以流體旋轉的攪拌運動,并盡量減少混合元件對聚合物切割作用的條件。設計中,現場靜態混合器的結構以及前人用于注聚過程的些新型靜態混合器結構,考慮到注聚過程靜態混合器的低剪切要求,設計出的靜態混合器結構示意圖見。

  此靜態混合器的外管上開有PAM母液入口,內管上纏繞有螺旋狀導流葉片作為混合元件,在部分位置開設多個小孔使得水從內管上的小孔射入內、外管之間的混合腔后與PAM母液混合,兩種流體在混合腔中螺旋前進,混合物從混合器出口流出。

  此靜態混合器的內部結構沒有突起或者鋒利的棱角,主要依靠水的噴射和流體流動的分散作用,伴以流體螺旋流動的旋轉攪拌運動,盡可能地減少混合元件對PAM分子鏈的機械切割。

  筆者借鑒了前人的一些研究成果,對所設計的靜態混合器進行了實驗,在滿足工藝要求的前提下,分析了試樣的黏度值,并從降解性能和混合性能兩方面優選出了靜態混合器的主要結構參數。

  實驗流程靜態混合器實驗裝置流程示意圖見。從圖中可以看出,熟化后的PAM母液由螺桿泵吸入,經流量計和流體管路系統進入靜態混合器。清水由自吸泵吸入,經流量計和流體管路系統進入靜態混合器。然后兩股流體在靜態混合器內混合后從出口排入料罐。

  靜態混合器實驗裝置流程。1降解性能定義工業生產中,降解率E的定義是單相液體通過靜態混合器后的黏度降低率,根據定義:!1 2.2混合性能定義PAM水溶液的質量分數與黏度具有定的單值關系,可以利用此質量分數變化用黏度變化進行分析,關系示意圖見。

  為了分析混合效果,測量出口樣不同區域的黏工業上要求混合器對PAM母液的降解率要低度來反映靜態混合器的混合性能,樣品不均勻度6于2%.根據上述降解實驗結果,可優選出各葉片的定義為:角度下對應的最長內管結構組合,結果見表1. 3結構優化研究靜態混合器的結構參數很多,文中選用內管/外管公稱直徑為DN20mm/DN50mm的尺寸,考察了與本結構有關的些參數。在考慮滿足降解性能要求的基礎上,篩選出混合長度與葉片角度等參數,然后考慮混合性能要求,篩選出開孔位置、數量以及孔徑等參數。

  混合長度與葉片角度優選混合長度與葉片角度是影響螺旋攪拌性能的2個重要參數?;旌銑ざ仁侵富旌顯姆植汲ざ?,由于混合元件遍布內管,即為內管長度。葉片角度為螺旋線與中心線垂線的夾角,代表所安裝螺旋線的圈數。

  5m3/h的情況下,不同葉片角度及內管長度對PAM母液降解率的關系曲線結果見,圖中的水平直線代表一般工業的降解率要求最高值2%.葉片角度、內管長度與降解率關系曲線從中可知,在相同葉片角度下,降解率隨著內管長度的增加而不斷增大。在相同內管長度下,隨著葉片角度不斷增大,降解率逐漸降低,葉片角度90°的靜態混合器的降解率最小。其原因是在相同葉片角度下,內管長度增長,葉片單元數目增大。在相同內管長度下,葉片角度越小,葉片單元數目越多。葉片單元數目增多使得流體在靜態混合器內旋轉的圈數增多,液體受到剪切的機會隨之增加,混合器對物料的黏度降解率也會增加。

  表1最佳混合器結構組合結構名稱葉片角度/內管長度/mm將優選出的4種結構,在內管開設直徑為5mm、數量為14的小孔作為水流入混合腔的通道。

  在質量分數0.5%的PAM,母液體積流量0.5m3/h的條件下進行混合實驗,得到的混合效果見表2.表2滿足降解要求結構的混合效果結構名稱不均勻度/%從表2中可以看出,M2出口樣品的混合效果最佳,M4出口樣品的混合器混合效果最差。雖然M2混合效果最佳,但不是非常理想。因此,需要對M2進行進一步的改進,對內管開孔位置、開孔數目、開孔孔徑等參數進步優化。

  開孔位置與數目優選為了研究開孔位置對混合效果的影響,取3種開孔位置,分別為內管前部分均勻開孔(00.5m)全管均勻開孔(01m)內管后部分均勻(0.51m)開孔,開孔位置示意圖見。

  對每種方式,又分別按孔徑和數量開設5種開孔尺寸,開孔明細見表3.開孔率K/%表中開孔率K是指開孔總面積占整個內管壁面積的比率,即:開孔數目,個;為內管半徑,a為孔徑,mm;L為內管長度,m.孔徑3mm時開孔數目及位置對混合效果的影響見。

  孔徑3mm時開孔數目及位置對不均勻度的影響從中可以發現:①內管前部均勻開孔混合效果最好,均勻開孔次之,后部開孔的效果最差。②在3種開孔方式下,不均勻度與開孔數均成彎鉤型曲線。③隨著孔數的增加,不均勻度隨著孔數的增加呈現出先減小后增大的現象。④孔數為26個時,不均勻度較大;孔數為39(開孔率為1. 775%)時,不均勻度最小,此時的混合效果最好。⑤隨著開孔數目繼續增加,不均勻度逐步上升并趨向于平緩。

  孔徑5mm時開孔數目及位置對混合效果的關系曲線見。

  mm開孔數目及位置對不均勻度的影響從中可以明顯看出,曲線變化趨勢與―致,開孔數為19個(開孔率為2.3362%)時,不均勻度最小、混合效果最好。

  開孔孔徑對混合效果的影響在前部開孔情況下,孔徑對混合效果的關系曲線見。

  兒孔宇/%前部開孔情況下孔徑對混合結果的影響從中可看出:①孔徑為3mm的混合效果優于孔徑為5mm的混合效果,5mm孔徑的最優值的開孔率略大于3mm孔徑的,兩者的數值都在2%附近。②在相同的開孔率條件下,內管上開孔孔徑越小、開孔數目越多、孔開設越均勻,靜態混合器的混合效果越好,內管開孔的分散程度對混合效果的好壞有著一定的影響。

  4結論PAM溶液降解率隨著葉片單元數目增大而增加,隨著葉片角度的增加而減少,90°葉片角的靜態混合器降解率為最小。

  將滿足物料降解率小于2%的內管長度與葉片角度進行混合實驗,得到了葉片角度60°、內管長度1m的最佳結構。)開孔率相同時,前部開孔混合效果最好,均勻開孔次之,后部開孔最差。

  開孔數目與混合不均勻度成彎鉤型曲線,隨著開孔數目增大,不均勻度先減小再增大??茁實淖鈑胖翟?%附近,孔徑增大,開孔率略增大。

  相同開孔率下,小孔徑的混合效果優??拙段?mm時,開孔數39個的混合效果最佳;孔徑5mm時,開孔數開19個的混合效果最佳。

 
 
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