氣泡對配注系統(tǒng)地面工藝的影響

王穎 大慶油田采油三廠

氣泡對配注系統(tǒng)地面工藝的影響

王穎 大慶油田采油三廠

聚合物干粉顆粒在熟化過程中，隨著聚合物的溶脹以及鏈的打開，聚合物干粉顆?？紫秲?nèi)含有的空氣逐漸釋放到溶液中，使溶液黏度逐漸升高，氣體難以析出。同時聚合物干粉顆粒直徑越小，所含氣泡越多，致使氣泡在熟化罐內(nèi)越難脫除。針對以上問題，分別在1#分散裝置和2#分散裝置上設(shè)計了不同分離因數(shù)的超重力式氣液分離器，當分離因數(shù)超過14.8g以上時氣體脫除效果最好，母液中氣泡含量明顯減少，完全達到了配注母液的要求。

射流型分散裝置；氣泡；聚合物；超重力氣液分離器

1 系統(tǒng)運行現(xiàn)狀

配注系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是保證油田開采的前提，北Ⅲ—5配制站采用了新式的射流型分散裝置。射流型分散裝置的工作原理是利用定量的清水高速通過射流器內(nèi)噴嘴時產(chǎn)生的負壓，將攜帶有干粉的空氣吸入，通過調(diào)整工作參數(shù)，保證配制用水和聚合物干粉按所需比例混合，達到配制不同濃度聚合物溶液的目的。但是在某些工況下，射流型分散裝置配制的聚合物溶液容易出現(xiàn)較多的氣泡，影響注入效率。

2 問題與分析

北Ⅲ—5配制站于2010年9月15日正式投產(chǎn)，但運行10天后，外輸泵無法輸送母液，造成憋停泵。清洗外輸泵前過濾器發(fā)現(xiàn)，過濾器內(nèi)部有大量的母液結(jié)塊，直徑在8cm左右，形狀如鴨蛋。母液結(jié)塊的原因為分散裝置供水泵的水量與干粉配比失調(diào)，造成干粉與清水混配不均勻，形成大量的魚眼。經(jīng)分散裝置廠家整改后，大塊魚眼雖然消失，但是罐內(nèi)和外輸出口的母液中仍然存有大量的氣泡，影響注入站的正常注入，并且下轄注入站均出現(xiàn)注聚泵不供液以及柱塞與腔體長時間摩擦過熱的現(xiàn)象，單井無法完成配注。對所存在的問題作如下分析：

（1）聚合物干粉顆?？紫秲?nèi)含有空氣。在熟化過程中，隨著聚合物的溶脹以及鏈的打開，聚合物干粉顆?？紫秲?nèi)含有的空氣逐漸釋放到溶液中，使溶液黏度逐漸升高，氣體難以析出。同時聚合物干粉顆粒直徑越小，所含氣泡越多，致使氣泡在熟化罐內(nèi)越難脫除。

（2）射流器工作時吸入空氣量大。分散裝置的配制量越大，干粉量越多，需要的空氣量也越大。當配制量為150m3/h，溶液濃度為5000mg/L時，所需要的干粉量為750kg/h。經(jīng)測試，此時射流器內(nèi)的真空度為8kPa，吸入的空氣量為159m3/h。由于聚合物溶液隨著熟化過程的進行，其黏度是逐漸增加的，因此溶液的黏度越大，氣體脫除的難度也越大。因此要求當清水與干粉均勻混合后應(yīng)迅速將空氣分離出去，避免進入到熟化系統(tǒng)中。

3 改進措施

針對以上問題，在射流器的出口設(shè)計了超重力氣液分離器，見圖1。

圖1 超重力氣液分離器

從射流器出來的氣、固、液三相混合物從切線方向高速進入到螺旋強制整流管中，混合液被均勻整流成薄的帶形進入圓筒形預(yù)分離區(qū)。在超出重力加速度N倍的離心力作用下，密度較大的液體和固體被約束在預(yù)分離區(qū)內(nèi)壁進行旋轉(zhuǎn)，密度較小的氣體向中心逸出，大量的氣體從預(yù)分離區(qū)脫除。然后混合物旋轉(zhuǎn)進入下端的錐形分離區(qū)，在保證流速基本不變的前提下，逐漸縮小旋轉(zhuǎn)半徑，提高分離因數(shù)，進一步脫除殘余的氣體，以加強氣、液分離效果。脫除了氣體的溶液進入到整流區(qū)，經(jīng)圓周方向均布的固定角度的旋轉(zhuǎn)力量進入到溶解罐中。選擇合理的整流板，不需要在溶解罐上再安裝電動攪拌器。

分別在1#分散裝置和2#分散裝置上設(shè)計了不同分離因數(shù)的超重力式氣液分離器，其主要設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 超重力氣液分離器主要設(shè)計參數(shù)

對改造后的分散裝置進行試運行，在不同的裝置上取樣分析，測量溶液中的氣體含量。1#分散裝置在分離器出口的氣體含量為0.1%，2#分散裝置中的氣體含量為0，氣、液分離效率達到99%以上。在熟化罐出口取樣，母液中氣泡含量明顯減少，完全達到了配注母液的要求。

4 結(jié)論

（1）水射流分散裝置在配制母液時很容易產(chǎn)生氣泡，并且在熟化過程中，隨著溶液黏度不斷升高，氣體越難析出。

（2）超重力氣液分離器可以很好地將氣、固、液三者分離，當分離因數(shù)超過14.8g以上時氣體脫除效果最好，可以保證后續(xù)供液平穩(wěn)。

（3）母液在長距離輸送過程中，氣泡不斷析出聚集，因長距離輸送拐點多，在拐點處由于受剪切力作用，母液與管道中的空氣瞬間混合，造成輸送過程中母液含有大量氣泡。

（4）注入站內(nèi)注聚泵本身泵效為80%，加之注入母液中含有氣泡，導(dǎo)致注聚泵的泵效進一步降低，完不成單井配注。欲如何克服母液氣泡對配注系統(tǒng)地面工藝的影響，平穩(wěn)注入是今后要解決的問題。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.069