用于聚合物驱的聚合物水溶液配制装置及方法与流程

本发明涉及驱油技术领域，特别涉及一种用于聚合物驱的聚合物水溶液配制装置及方法。

背景技术：

聚合物驱指的是：将聚合物驱油剂等药剂溶于油井采出水后形成聚合物水溶液，并注入油层，由于聚合物水溶液具有一定的粘度，能够带动所波及的原油流动，进而提高原油的采收率。可见，聚合物水溶液的粘度对于能否提高原油的采收率十分重要。因此，有必要提供一种能够配制适宜粘度的聚合物水溶液的装置或方法。

相关技术中，根据所需的注入浓度计算聚合物干粉的下粉量和掺水量，并设定相应的下粉速度和掺水速度，混配后形成所需注入浓度的聚合物水溶液。并且，计算和混配过程均为在室内的模拟实验，水为去离子水。

发明人发现相关技术至少存在以下问题：

由于在实际应用中，将油井采出水与聚合物干粉混合得到聚合物水溶液，并且，油井采出水中含有杂质，会影响聚合物水溶液的粘度，进而不能控制聚合物水溶液的粘度，影响聚合物驱替效果。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种用于聚合物驱的聚合物水溶液配制装置及方法，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种用于聚合物驱的聚合物水溶液配制装置，所述聚合物水溶液配制装置包括：上料机构、储料机构、下粉控制机构、混合喷射机构、分散机构、熟化机构、输送机构、注入机构、粘度检测机构、控制单元、第一电动阀；

所述上料机构用于向所述储料机构输送聚合物干粉；

所述下粉控制机构的入口与所述储料机构的出口连通，所述下粉控制机构的出口通过管线与所述混合喷射机构的第一入口连通，所述混合喷射机构的第二入口与第一输水管线连通；

所述混合喷射机构的出口通过管线顺次与所述分散机构、所述熟化机构、所述输送机构、所述注入机构、目标井口连通；

所述输送机构和所述注入机构之间的管线还与第二输水管线连通，所述第一电动阀位于所述第二输水管线上；

所述粘度检测机构用于检测所述注入机构输出的聚合物水溶液的粘度；

所述控制单元与所述下粉控制机构、所述粘度检测机构、以及所述第一电动阀电连接。

在一种可能的设计中，所述上料机构包括：加料斗、上料管线、上料泵；

所述加料斗、所述上料管线、所述上料泵顺次连通，且所述上料泵设置于所述储料机构的上方。

在一种可能的设计中，所述混合喷射机构为文丘里喷射器。

在一种可能的设计中，所述熟化机构包括通过管线顺次连通的三个储罐，且所述储罐内设置有搅拌器。

在一种可能的设计中，所述分散机构为分散泵；

所述输送机构为喂入泵；

所述注入机构为变频的注聚泵。

在一种可能的设计中，所述聚合物水溶液配制装置还包括：三个第二电动阀；

所述粘度检测机构的入口和出口分别通过第一管线和第二管线连通至所述注入机构和所述目标井口之间的管线上；

三个所述第二电动阀分别设置于所述第一管线、所述第二管线、所述第一管线和所述第二管线之间的管线上。

在一种可能的设计中，所述聚合物水溶液配制装置还包括：单流阀，所述单流阀设置于所述分散机构与所述熟化机构之间的管线上。

在一种可能的设计中，所述聚合物水溶液配制装置还包括：压力表、第三电动阀、第一流量计；

所述第三电动阀、所述压力表、所述第一流量计顺次设置于所述第一输水管线上，且所述第三电动阀距离所述混合喷射机构最近。

在一种可能的设计中，所述聚合物水溶液配制装置还包括：第二流量计和第三流量计；

所述第二流量计设置于所述第二输水管线上；

所述第三流量计设置于所述注入机构与所述目标井口之间的管线上。

另一方面，本发明实施例还提供了一种用于聚合物驱的聚合物水溶液的配制方法，所述配制方法采用上述提及的任一种所述聚合物水溶液配制装置，所述配制方法包括：

通过上料机构向储料机构输送聚合物干粉；

通过下粉控制机构控制由所述储料机构输出至混合喷射机构第一入口的所述聚合物干粉的量；

通过第一输水管线向所述混合喷射机构的第二入口输入水；

通过所述混合喷射机构将所述聚合物干粉和水混合并喷至分散机构进行分散，得到分散物；

通过所述分散机构向熟化机构输送所述分散物；

通过所述熟化机构对所述分散物进行熟化，得到聚合物水溶液；

通过输送机构将所述聚合物水溶液由所述熟化机构输送至所述注入机构；

通过第二输水管线向所述输送机构和所述注入机构之间的管线输入水；

通过粘度检测机构检测由所述注入机构输出的所述聚合物水溶液的粘度，并将检测结果发送至控制单元；

所述控制单元根据所述检测结果和所述聚合物水溶液的预设粘度，控制所述下粉控制机构调整由所述储料机构输出至所述混合喷射机构的所述聚合物干粉的量，并且所述控制单元控制所述第一电动阀的开度。

在一种可能的设计中，所述控制单元根据所述检测结果和所述聚合物水溶液的预设粘度，控制所述下粉控制机构调整由所述储料机构输出至所述混合喷射机构的所述聚合物干粉的量，包括：

所述控制单元根据所述检测结果和所述聚合物水溶液的预设粘度，计算当前所述聚合物水溶液的粘度与预设粘度的差值：

若所述差值不在预设范围内，则所述控制单元控制所述下粉控制机构调整由所述储料机构输出至混合喷射机构的所述聚合物干粉的量，直至所述差值在所述预设范围内。

在一种可能的设计中，所述粘度检测机构的检测频率为次/2～4h；

所述预设范围为-5～5pa·s。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的用于聚合物驱的聚合物水溶液配制装置，通过设置控制单元、以及与控制单元电连接的粘度检测机构和下粉控制机构，控制单元根据粘度检测机构检测的聚合物水溶液的粘度和预设粘度，控制下粉控制机构调整输出的聚合物干粉的量，控制单元还控制第一电动阀的开度，调整输出的水量，进而使聚合物水溶液的粘度满足聚注条件。该聚合物水溶液配制装置的结构简单，能够调整聚合物水溶液的粘度，保证生产效果，避免聚合物的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的用于聚合物驱的聚合物水溶液配制装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的用于聚合物驱的聚合物水溶液的配制方法的方法流程图。

其中，附图标记分别表示：

1-上料机构，101-加料斗，102-上料管线，103-上料泵，

2-储料机构，

3-下粉控制机构，

4-混合喷射机构，

5-分散机构，

6-熟化机构，

7-输送机构，

8-注入机构，

9-粘度检测机构，

10-控制单元，

11-第一电动阀，

12-第二电动阀，

13-第一管线，

14-第二管线，

15-单流阀，

16-压力表，

17-第三电动阀，

18-第一流量计，

19-第二流量计，

20-第三流量计，

m-目标井口。

具体实施方式

除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

需要说明的是，聚合物水溶液的配制用水的水质变化会对聚合物水溶液的粘度产生较大影响。举例来说，当配制用水中的fe²⁺离子含量超过0.2mg/l后，会造成聚合物水溶液的降解，使聚合物水溶液的粘度迅速下降，影响聚合物驱效果。为此，本发明提供了一种用于聚合物驱的聚合物水溶液配制装置及方法。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一方面，本发明实施例提供了一种用于聚合物驱的聚合物水溶液配制装置，如附图1所示，该聚合物水溶液配制装置包括：上料机构1、储料机构2、下粉控制机构3、混合喷射机构4、分散机构5、熟化机构6、输送机构7、注入机构8、粘度检测机构9、控制单元10、第一电动阀11。上料机构1用于向储料机构2输送聚合物干粉；下粉控制机构3的入口与储料机构2的出口连通，下粉控制机构3的出口通过管线与混合喷射机构4的第一入口连通，混合喷射机构4的第二入口与第一输水管线连通；混合喷射机构4的出口通过管线顺次与分散机构5、熟化机构6、输送机构7、注入机构8、目标井口m连通；输送机构7和注入机构8之间的管线还与第二输水管线连通，第一电动阀11位于第二输水管线上；粘度检测机构9用于检测注入机构8输出的聚合物水溶液的粘度；控制单元10与下粉控制机构3、粘度检测机构9以及第一电动阀11电连接。

在本发明实施例中，第一输水管线和第二输水管线均输送油井采出水。

以下就本发明实施例提供的用于聚合物驱的聚合物水溶液配制装置的工作原理进行描述：

通过上料机构1向储料机构2输送聚合物干粉，通过下粉控制机构3控制由储料机构2输出至混合喷射机构4第一入口的聚合物干粉的量，通过第一输水管线向混合喷射机构4的第二入口输入水，通过混合喷射机构4将聚合物干粉和水混合并喷至分散机构5进行分散，得到分散物，通过分散机构5向熟化机构6输送分散物，通过熟化机构6对分散物进行熟化，得到聚合物水溶液，通过输送机构7将聚合物水溶液由熟化机构6输送至注入机构8，通过粘度检测机构9检测由注入机构8输出的聚合物水溶液的粘度，并将检测结果发送至控制单元10，控制单元10根据检测结果和聚合物水溶液的预设粘度，控制下粉控制机构3调整由储料机构2输出至混合喷射机构4的聚合物干粉的量。控制单元10根据检测结果和聚合物水溶液的预设粘度，还控制第一电动阀11的开度，调整由第一电动阀11和第二输水管线输出的水量，进而改变由注入机构8输出的聚合物水溶液的粘度。

本发明实施例提供的用于聚合物驱的聚合物水溶液配制装置，通过设置控制单元10、以及与控制单元10电连接的粘度检测机构9和下粉控制机构3，控制单元10根据粘度检测机构9检测的聚合物水溶液的粘度和预设粘度，控制下粉控制机构3调整输出的聚合物干粉的量，控制单元10还控制第一电动阀11的开度，调整输出的水量，进而使聚合物水溶液的粘度满足聚注条件。通过上料机构1向储料机构2内输送聚合物干粉，并使储料机构2的出口与下粉控制机构3的入口连通，便于下粉控制机构3控制输出的聚合物干粉量。通过设置混合喷射机构4，利于将聚合物干粉和水混合均匀。通过设置分散机构5，避免聚合物干粉发生团聚，利于聚合物干粉和水混合均匀，并输送聚合物水溶液。通过设置熟化机构6，利于将聚合物水溶液再次混合均匀。通过设置输送机构7和注入机构8，利于将聚合物水溶液输送至目标井口m。综上，该聚合物水溶液配制装置的结构简单，能够调整聚合物水溶液的粘度，保证生产效果，避免聚合物的浪费。

考虑到能够方便操作员远距离对储料机构2上聚合物干粉，如附图1所示，上料机构1包括：加料斗101、上料管线102、上料泵103；加料斗101、上料管线102、上料泵103顺次连通，且上料泵103设置于储料机构2的上方。

可以理解的是，上料泵103的出口与储料机构2的内腔连通，以便于向储料机构2内输入聚合物干粉。

通过在加料斗101内加入聚合物干粉，并通过上料管线102和上料泵103输送至储料机构2。其中，上料管线102为聚合物干粉提供输送路径，上料泵103为聚合物干粉提供运输动力。

考虑到聚合物干粉和水能够在混合喷射机构4内混合均匀，且不易出现团聚，在本发明实施例中，混合喷射机构4为文丘里喷射器。

其中，文丘里喷射器采用由鼓风机产生的正压空气流经喷射器时产生吸力，抽吸走位于喷射器上方的物料，使之在正压气动输送系统中输送粉体、颗粒及散装物料。

上述提及，熟化机构6用于进一步将聚合物水溶液混合均匀，起到熟化效果。熟化机构6可以设置为多种结构，在基于结构简单，混合均匀和熟化效果好的前提下，给出以下示例：

熟化机构6包括通过管线顺次连通的三个储罐，且储罐内设置有搅拌器。

可以理解的是，三个储罐中位于端部的一个储罐通过管线与分散机构5连通，位于端部的另一个储罐通过管线与注入机构8连通。

当聚合物水溶液流经三个储罐时，搅拌器进行搅拌，以保证聚合物水溶液的均匀。并且，储罐还为聚合物水溶液提供了部分储存空间，保证后期注入时不会间断。

由于聚合物水溶液具有一定的粘度，流动性差，为了保证聚合物水溶液能够通畅地流动，并且保证聚合物水溶液的均匀性，在本发明实施例中，分散机构5可以为分散泵；输送机构7可以为喂入泵；注入机构8可以为变频的注聚泵。

将注入机构8设置为变频的注聚泵，能够保证注入量的恒定。

为了方便粘度检测机构9检测聚合物水溶液的粘度，以及使聚合物水溶液注入井内，如附图1所示，本发明实施例提供的聚合物水溶液配制装置还包括：三个第二电动阀12；粘度检测机构9的入口和出口分别通过第一管线13和第二管线14连通至注入机构8和目标井口m之间的管线上；三个第二电动阀12分别设置于第一管线13、第二管线14、第一管线13和第二管线14之间的管线上。

当设置于注入机构8与目标井口m之间的管线上第二电动阀12关闭，设置于第一管线13和第二管线14上的第二电动阀12打开时，由注入机构8输出的聚合物水溶液经由第一管线13进入粘度检测机构9内，利于粘度检测机构9检测聚合物水溶液的粘度。待粘度检测机构9检测完后，聚合物水溶液由第二管线14输入至目标井口m，不影响聚合物水溶液的注入。当设置于注入机构8与目标井口m之间的管线上的第二电动阀12打开，设置于第一管线13和第二管线14上的第二电动阀12关闭时，聚合物水溶液不进入粘度检测机构9，直接进入目标井口m。粘度检测机构9不进行粘度检测。

如此设置，能够保证向目标井口m内注入聚合物水溶液不间断，并且，可以间断性地检测聚合物水溶液的粘度，沿长粘度检测机构9的使用寿命。

为了避免聚合物水溶液在输送过程中发生堵塞而逆流，如附图1所示，本发明实施例提供的聚合物水溶液配制装置还包括：单流阀15，单流阀15设置于分散机构5与熟化机构6之间的管线上。

可以理解的是，由分散机构5至熟化机构6之间的路径导通，由熟化机构6至分散机构5之间的路径关闭。

考虑到能够容易地控制向混合喷射机构4输入的水量，如附图1所示，本发明实施例提供的聚合物水溶液配制装置还包括：压力表16、第三电动阀17、第一流量计18；第三电动阀17、压力表16、第一流量计18顺次设置于第一输水管线上，且第三电动阀17距离混合喷射机构4最近。

通过压力表16可以观察输入水的压力，通过第一流量计18可以计量输入水的流量。通过第三电动阀17的开启或关闭，能够控制水能否输入混合喷射机构4内。

考虑到能够容易地控制第二电动阀12和第三电动阀17开启或关闭，第二电动阀12和第三电动阀17可以均与控制单元10电连接。或者，单独设置其他控制器，使第二电动阀12和第三电动阀17与控制器电连接，以便于通过控制器控制第二电动阀12和第三电动阀17开启或关闭。

如附图1所示，本发明实施例提供的聚合物水溶液配制装置还包括：第二流量计19和第三流量计20；第二流量计19设置于第二输水管线上；第三流量计20设置于注入机构8与目标井口m之间的管线上。

通过第二流量计19可以观察输入至输送机构7与注入机构8之间的管线中的水的流量。通过第三流量计20可以观察由注入机构8输出至目标井口m的聚合物水溶液的流量。

作为一种示例，下粉控制机构3可以为下粉控制器。通过控制单元10可以控制下粉控制器的出口的开度，进而控制输出的聚合物干粉量。

控制单元10可以为plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存储存与执行。

另一方面，本发明实施例提供了一种用于聚合物驱的聚合物水溶液的配制方法，该配制方法采用上述提及的任一种聚合物水溶液配制装置，如附图2所示，该配制方法包括：

步骤101、通过上料机构1向储料机构2输送聚合物干粉。

步骤102、通过下粉控制机构3控制由储料机构2输出至混合喷射机构4第一入口的聚合物干粉的量。

步骤103、通过第一输水管线向混合喷射机构4的第二入口输入水。

步骤104、通过混合喷射机构4将聚合物干粉和水混合并喷至分散机构5进行分散，得到分散物。

步骤105、通过分散机构5向熟化机构6输送分散物。

步骤106、通过熟化机构6对分散物进行熟化，得到聚合物水溶液。

步骤107、通过输送机构7将聚合物水溶液由熟化机构6输送至注入机构8。

步骤108、通过第二输水管线向输送机构7和注入机构8之间的管线输入水。

步骤109、通过粘度检测机构9检测由注入机构8输出的聚合物水溶液的粘度，并将检测结果发送至控制单元10。

步骤110、控制单元10根据检测结果和聚合物水溶液的预设粘度，控制下粉控制机构3调整由储料机构2输出至混合喷射机构4的聚合物干粉的量，并且控制单元10控制第一电动阀11的开度。

本发明实施例提供的用于聚合物驱的聚合物水溶液的配制方法，通过上料机构1向储料机构2输送聚合物干粉，通过下粉控制机构3控制由储料机构2输出至混合喷射机构4第一入口的聚合物干粉的量，通过第一输水管线向混合喷射机构4的第二入口输入水，通过混合喷射机构4将聚合物干粉和水混合并喷至分散机构5进行分散，得到分散物，通过分散机构5向熟化机构6输送分散物，通过熟化机构6对分散物进行熟化，得到聚合物水溶液，通过输送机构7将聚合物水溶液由熟化机构6输送至注入机构8，通过第二输水管线向输送机构7和注入机构8之间的管线输入水，通过粘度检测机构9检测由注入机构8输出的聚合物水溶液的粘度，并将检测结果发送至控制单元10，控制单元10根据检测结果和聚合物水溶液的预设粘度，控制下粉控制机构3调整由储料机构2输出至混合喷射机构4的聚合物干粉的量，并且控制单元10控制第一电动阀11的开度。可见，该聚合物水溶液配制方法简单，能够调整聚合物水溶液的粘度，保证生产效果，避免聚合物的浪费。

作为一种示例，步骤109，控制单元10根据检测结果和聚合物水溶液的预设粘度，控制下粉控制机构3调整由储料机构2输出至混合喷射机构4的聚合物干粉的量，包括：

控制单元10根据检测结果和聚合物水溶液的预设粘度，计算当前聚合物水溶液的粘度与预设粘度的差值：

若差值不在预设范围内，则控制单元10控制下粉控制机构3调整由储料机构2输出至混合喷射机构4的聚合物干粉的量，直至差值在预设范围内。

可以理解的是，检测结果指的是当前的粘度检测机构9所检测到的聚合物水溶液的粘度。

如此设置，能够精确地控制下粉控制机构3调整由储料机构2输出至混合喷射机构4的聚合物干粉的量，以使聚合物水溶液的粘度能够满足聚注的要求。

考虑到能够延长粘度检测机构9的使用寿命，减少粘度检测机构9的使用频率，并且不影响其检测聚合物水溶液的粘度。在本发明实施例中，粘度检测机构9的检测频率为次/2～4h，例如可以为次/2h、次/3h、次4h等。

考虑到能够精确地确认是否需要控制下粉控制机构3调整输出的聚合物干粉的量，可以将预设范围设置为-5～5pa·s，例如可以为-5pa·s、-4pa·s、-3pa·s、-2pa·s、-1pa·s、0pa·s、1pa·s、2pa·s、3pa·s、4pa·s、5pa·s等。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。