专利名称：超高分子量聚合物水解搅拌装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及非牛顿流体的搅拌设备，更具体说是一种超高分子量聚合物水解搅拌装置。
背景技术：
在提高石油采收率的诸方法中，聚合物驱油是目前发展最快且具有很大潜力的一种新方法。聚合物驱技术相对较为成熟。该技术对我国油藏的物化环境有较强的适应性，且已在油田广泛推广应用，并取得了较好的驱油效果，采收率可提高到10％以上。
由于聚合物驱是高分子量的聚合物或高分子复合型聚合物，分子量在2.0×107g/mol以上。但是，无论是聚合物溶液还是复合体系，其水解过程作为整个驱油工艺过程中重要的一环，配制所用的搅拌装置是关键因素。
目前应用的聚合物分子量在1.5×107～3.5×107g/mol，搅拌罐中高分子量的聚合物溶液的浓度为3000～7000mg/L，搅拌罐的设计容积为100～250m3。
已知用于此类超高分子量聚合物水解过程的搅拌装置是双层三叶推进式搅拌器。该搅拌器为双层桨，每层桨具有三个推进式叶片，其叶片可拆卸。
该种搅拌器使超高分子量的聚合物水解过程需要4～6小时，又因为应用该种搅拌器流场有大面积停滞区域，水解不完全，形成凝胶状不溶物质，溶液浓度、粘度不均一，影响驱油效果。
超高分子量的聚合物水解时间过长；流场混合不均匀，水解过程不完全。造成聚合物溶液粘弹性下降，从而影响驱油效率。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种能在大型搅拌槽内使超高分子量聚合物在较短的时间完成水解过程的搅拌装置；并能实现全流场区域的混合，溶液浓度、粘弹性均匀一致。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种超高分子量聚合物水解搅拌装置，它是由减速机1、支架2、搅拌槽3和搅拌体系4组成，其特征是搅拌体系包括联轴器6、承载一条绕轴10固定盘旋的螺杆9，两条螺带8及多对搅拌臂7；减速机1通过联轴器5与支架2连接，联轴器6连接支架与搅拌轴10，多对搅拌臂固定在搅拌轴上，并与双螺带8连接，两条螺带旋向相同，螺带8与螺杆9旋向相反。
所述的搅拌轴位于搅拌槽中心。
所述的两条螺带是对称的双螺带或内外单螺带，固定于多对搅拌臂上。
所述的螺带每绕轴盘旋90°，设计一对搅拌臂。
所述的搅拌臂7的横截面可为圆形、矩形或其它形状。
所述的搅拌槽的槽体是圆柱形，槽底为平底、椭圆底或锥形底，搅拌槽设计容积为100～250m3。
所述的搅拌槽是不锈钢或搪玻璃材料制成。搅拌轴10是不锈钢材料制成。螺杆、螺带和搅拌臂是不锈钢或高强度塑料制成。
搅拌系统的最佳操作转速在10～13r/min之间，搅拌系统双螺带桨叶直径在4.0～4.95m。
所述的超高分子量聚合物的相对分子量在1.5×107～3.5×107g/mol，聚合物溶液的浓度为3000～7000mg/L。
该装置的特点在于搅拌装置为慢速型，在层流区操作，减少由于剪切作用造成聚合物溶液粘度损失；两条螺带和与其旋向相反的螺杆，旋转时推动流体产生切向流和轴向流，使液体以螺旋形轨道沿螺旋面向上运动或向下运动，形成良好的轴向循环，使罐内液体从上到下流动，促进了搅拌罐内流体的混合；螺带外廓接近于搅拌槽内壁，搅拌直径大，强化了近罐壁区域流体的混合；搅拌系统有多对支撑双螺带的搅拌臂，每对搅拌臂的方向可调，搅拌臂可视为平桨或斜叶桨，加强流场的径向流动，增强流体的湍动程度，使其更有利于混合。承载一条绕轴的螺杆又强化了近轴区域流体的循环。
本发明的有益效果是，可以在2小时内完成聚合物的水解过程；操作转速低，降低了对高分子聚合物分子链的剪切作用，提高了聚合物水溶液的表观粘度；实现全流场区域的混合，溶液浓度、粘弹性均匀一致。保证整个注入过程的顺利进行，提高驱油效率。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的装配示意图；图3为本发明的俯视图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明实施例1如图1、2和3所示，超高分子聚合物水解搅拌装置，减速机1通过联轴器5与支架2连接，支架2又由联轴器6与搅拌轴10连接；搅拌轴10穿过搅拌槽3的轴线，搅拌轴10为悬臂轴，搅拌轴10承载一条绕轴盘旋的螺杆9，多对搅拌臂7固定于搅拌轴10上，并与搅拌轴10垂直；相邻两对搅拌臂相互垂直，多对搅拌臂7与两条螺带8连接，螺带8每旋转90°设一对搅拌臂，螺带旋转一周为一个螺距，双螺带旋转方向与螺杆的旋向相反。根据搅拌槽底部形状设计近槽底搅拌臂的形状，如搅拌槽为平底，则搅拌臂为平桨；若为槽底为锥形底，搅拌臂设计成锥形。
设计举例问题搅拌槽直径为Φ5.5米，高5.5米(圆柱直边段，见附图1)，槽底为平底，设计容积为130m3，聚合物的分子量为2.5×107g/mol，溶液浓度为5000mg/L。要求在120min完成聚合物水解过程。
方案根据试验数据和计算流变学的模拟结果，对上述问题设计搅拌装置结果如下1.操作条件搅拌轴转速为10～13r/min，电机功率为37kW。
2.双螺带-螺杆的设计数据如表1所示。
3.搅拌装置具体实施效果见“有益效果”。
表1 双螺带-螺杆设计数据
本发明提出的超高分子量聚合物水解搅拌装置，在大庆油田采油一厂、采油二厂和采油四厂进行工业试验，所用搅拌槽的容积为130m3，聚合物的分子量为2.5×107g/mol，溶液浓度为5000mg/L。与应用双层螺旋推进式搅拌装置同时测试，试验结果如表2中所述。
表2 两种搅拌器工业试验结果对比
本发明提出的超高分子量聚合物水解搅拌装置，在保持溶液粘度，功率消耗，水解时间等方面比现在应用的螺旋推进式搅拌装置优越许多。粘度提高10％以上；水解时间缩短了一半；功耗略有下降。
本发明公开和提出的超高分子量聚合物水解搅拌装置，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变结构和组件等环节实现。本发明的装置已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的仪器进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
权利要求
1.一种超高分子量聚合物水解搅拌装置，它是由减速机(1)、支架(2)、搅拌槽(3)和搅拌体系(4)组成，其特征是搅拌体系包括联轴器(6)、承载一条绕轴(10)固定盘旋的螺杆(9)，两条螺带(8)及多对搅拌臂(7)；减速机(1)通过联轴器(5)与支架(2)连接，联轴器(6)连接支架与搅拌轴(10)，多对搅拌臂固定在搅拌轴上，并与双螺带(8)连接，两条螺带旋向相同，螺带(8)与螺杆(9)旋向相反。
2.如权利要求1所述的一种超高分子量聚合物水解搅拌装置，其特征是所述的搅拌轴位于搅拌槽中心。
3.如权利要求1所述的一种超高分子量聚合物水解搅拌装置，其特征是所述的两条螺带是对称的双螺带或内外单螺带。
4.如权利要求3所述的一种超高分子量聚合物水解搅拌装置，其特征是所述的螺带每绕轴盘旋90°，设计一对搅拌臂。
5.如权利要求1所述的一种超高分子量聚合物水解搅拌装置，其特征是所述的搅拌臂7的横截面可为圆形、矩形或其它形状。
6.如权利要求1所述的一种超高分子量聚合物水解搅拌装置，其特征是所述的搅拌槽的槽体是圆柱形，槽底为平底、椭圆底或锥形底，搅拌槽设计容积为100～250m3，搅拌槽是不锈钢或搪玻璃材料制成。
7.如权利要求1所述的一种超高分子量聚合物水解搅拌装置，其特征是所述的搅拌轴10是不锈钢材料制成。
8.如权利要求1所述的一种超高分子量聚合物水解搅拌装置，其特征是所述的螺杆、螺带和搅拌臂是不锈钢或高强度塑料制成。
9.如权利要求1所述的一种超高分子量聚合物水解搅拌装置，其特征是所述的搅拌体统最佳操作转速在10～13r/min之间，搅拌器双螺带桨叶直径在4.0～4.95m。
10.如权利要求1所述的一种超高分子量聚合物水解搅拌装置，其特征是所述的超高分子量聚合物的相对分子量在1.5×107～3.5×107g/mol，聚合物溶液的浓度为3000～7000mg/L。
全文摘要
本发明涉及一种超高分子量聚合物水解搅拌装置。它是由减速机1、支架2、搅拌槽3和搅拌体系4组成，其特征是搅拌体系包括联轴器6、承载一条绕轴10固定盘旋的螺杆9，两条螺带8及多对搅拌臂7；减速机1通过联轴器5与支架2连接，联轴器6连接支架与搅拌轴10，多对搅拌臂固定在搅拌轴10上，并与双螺带8连接，两条螺带旋向相同，螺带8与螺杆9旋向相反。本发明的搅拌装置可以在2小时内完成聚合物的水解过程；操作转速低，降低了对高分子聚合物分子链的剪切作用，提高了聚合物水溶液的表观粘度；实现全流场区域的混合，溶液浓度、粘弹性均匀一致。保证整个注入过程的顺利进行，提高驱油效率。
文档编号B01F7/16GK1817428SQ20051013607
公开日2006年8月16日 申请日期2005年12月31日 优先权日2005年12月31日
发明者张吕鸿, 姜斌, 张丹, 张志恒 申请人:天津大学