一种制备微米级气泡分散体系的孔板喷射方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备微米级气泡分散体系的孔板喷射方法及装置，属于石油开发技术领域。
【背景技术】
[0002]油藏开发普遍采用补充能量的方法，采用向油藏中注入驱替剂(水、聚合物溶液、气体等)驱替原油的方式，在我国应用最为广泛的是注水开发。
[0003]目前，注水开发面临两个常见问题:一是油藏非均质性导致注入水沿大孔道窜流，使其无法进入渗透率相对较低的孔隙。二是低渗透油藏，岩石孔隙半径小，注入水在较大压差下才能渗流进入孔隙。如果能将微米气泡分散到水中使之成为分散体系，在驱油时，微小气泡可以进入注入水难以进入的孔隙内，从而提高波及效率，提高采出程度。微米级气泡在较大孔隙内易于膨胀，对大孔道进行封堵，使液体转向起到调剖作用。
[0004]另外，由于微气泡在水中分散后所具有的特性，该体系也应用于污水处理、矿物浮选等领域。现有技术多采用常温常压条件下的高速搅拌加气的方式，其泡径多在100微米以上，聚合速度快、稳定时间在I小时之内。
[0005]因此，探索微米级分散体系生成方法，制备适合在高温高压油藏条件下的分散体系成为本领域亟待解决的问题。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种制备微米级气泡分散体系的孔板喷射方法及装置，采用本发明提供的装置制备得到的微米级气泡分散体系，气泡泡径为20-80微米，该微米级气泡分散体系能够应用于污水处理、矿物浮选及高温高压油藏注水开采等领域。
[0007]本发明中的微米级气泡分散体系是指不能按照任意比例互溶的气体和液体，其中气体在液体中以微米粒径气泡的形式均匀分布而形成的体系。
[0008]为达到上述目的，本发明提供了一种制备微米级气泡分散体系的装置，该装置包括电子散射源、体系反应生成容器、孔板喷射器和栗注系统，所述孔板喷射器置于所述体系反应生成容器内，所述体系反应生成容器与所述栗注系统相连；
[0009]所述体系反应生成容器包括釜体和上端盖；所述釜体的侧壁上设有观察窗，该观察窗是由耐压玻璃制成的(微米级气泡分散体系的生成过程可通过观察窗进行观察，及时调整控制)，所述釜体的底部设有进出口、气体入口和微量栗入口 ；所述上端盖上设有体系出口和排气口(排气口处设有排气阀)；所述进出口可以让液体由此进入体系反应生成容器内，所述气体入口可以让气体进入孔板喷射器内，所述微量栗入口可以让液体进入孔板喷射器内，所述体系出口可以让形成的微米级气泡分散体系由此排出，所述排气口可以排出体系反应生成容器顶部聚集的单相气体，保证体系出口的流体为连续的微米级气泡分散体系；上端盖的厚度、釜体的厚度、观察窗的厚度和直径可根据实际耐压要求来确定；
[0010]所述孔板喷射器包括壳体、气体管线、钢体、孔板、液体管、上盖和密封垫；所述孔板由上盖和密封垫压实在所述壳体和钢体的上方，所述孔板上开有孔眼；所述气体管线位于所述壳体内部的中心位置，其顶部端口与所述孔眼正对，其底部端口与所述气体入口连通，工作时气体由气体入口直接进入气体管线内；所述钢体位于所述壳体内部并位于所述气体管线的周围；所述液体管由所述壳体的侧壁进入并穿过所述钢体，其一端口置于所述气体管线的顶部端口与所述孔眼之间，另一端口与所述微量栗入口连通，工作时液体由微量栗入口直接进入液体管内；
[0011]所述栗注系统包括微量容器、中间容器、驱替栗和微量栗；所述微量容器的一端与所述微量栗入口相连，另一端与所述微量栗相连；所述中间容器包括第一中间容器和第二中间容器(第一中间容器中盛装气体，第二中间容器中盛装液体)，所述驱替栗包括第一驱替栗和第二驱替栗；其中，所述第一中间容器的一端与所述气体入口相连，另一端与所述第一驱替栗连接，所述第二中间容器的一端与所述进出口相连，另一端与所述第二驱替栗连接;
[0012]所述电子散射源的电子束发射端与所述观察窗正对，电子散射源通过观察窗将电子束打入体系反应生成容器内。
[0013]在上述装置中，优选地，所述孔板的厚度为0.1-lmm，更优选为0.1-0.5mm，所述孔板的材质包括钢；所述孔眼位于孔板的中心，孔眼的直径为10-100 μπι。
[0014]在上述装置中，优选地，所述孔眼的个数为I个，该孔眼是通过激光打孔制得的，其直径精度为±3 μπι。
[0015]在上述装置中，优选地，所述气体管线的顶部端口与孔眼之间的距离为l-2cm。
[0016]在上述装置中，优选地，所述钢体具有孔隙结构，所述钢体的顶端和底端均为凹面结构，更优选地，所述凹面结构位于中心位置。顶端凹面的作用是液体管内的液滴经气体的高压冲击，使部分混合体在此凹面空间内产生紊流，由于孔隙结构的粗糙性，使破碎的液滴与气体间的界面非常不稳定。下部凹面的作用是允许液体管提供的液滴量稍多，此时部分液滴经孔隙向下流动在下部凹面处聚集，管内气体也将在此区域产生紊流，使其在孔隙钢体内呈现非连续状分布。紊流状态将随机的将这部分混合流体带到上部，使其通过细孔。
[0017]在上述装置中，优选地，所述电子散射源包括第一阳极、阴极、加速阳极、可调聚焦线圈和玻璃外罩；所述第一阳极、阴极和加速阳极从上至下依次设置在所述电子散射源背对观察窗的一端上，所述可调聚焦线圈置于所述玻璃外罩的外面，能够沿玻璃外罩的轴向移动；本发明提供的电子散射源能够使电子具有一定的覆盖范围，且该电子散射源采用加热阴极发射电子的方式，因而电压不高、耗能低。
[0018]在上述装置中，优选地，所述体系反应生成容器上设有压力表。
[0019]在上述装置中，优选地，所述体系反应生成容器的体系出口与应用系统相连。
[0020]本发明中的体系反应生成容器进行温度控制时，可以将所述体系反应生成容器放置在恒温空气浴中，也可采用外敷循环水浴的方式对所述体系反应生成容器进行温度控制。
[0021]本发明还提供了一种利用上述装置制备微米级气泡分散体系的方法，其包括以下步骤:
[0022]步骤1:开启第二驱替栗将液体输入体系反应生成容器内，使体系反应生成容器内的温度和压力达到设计值；
[0023]步骤2:开启微量栗，将微量容器中的液体输入孔板喷射器中，使液体在孔板的孔眼处形成液膜；
[0024]步骤3:开启第一驱替栗将第一中间容器中的气体输入孔板喷射器中，使气体穿过上述液膜在体系反应生成容器内形成气泡；
[0025]步骤4:开启电子散射源，将电子打入上述气泡中，形成微米级气泡分散体系。
[0026]在上述方法中，优选地，在步骤I中，所述体系反应生成容器内的温度为常温至90°C，压力为0-50MPa(该装置的耐温、耐压性很强，其耐温耐压值已覆盖我国大部分油藏)。
[0027]温度和压力条件适应于相近的高温高压油藏，制得的分散体系能够在该条件下保持分散特性，直接应用于高温高压油藏。
[0028]在上述方法中，优选地，在步骤2中，控制微量容器中液体的流速不高于0.1mL/min0
[0029]在上述方法中，优选地，在步骤3中，将第一中间容器中的气体输入孔板喷射器中时，气体的输入速度不超过2mL/min。
[0030]在上述方