大野機(jī)械南通工廠專業(yè)生產(chǎn)混合機(jī),乳化機(jī),分散機(jī),給料閥,混合器,過(guò)濾器,阻火器等非標(biāo)混合設(shè)備.

      其結(jié)構(gòu)由水旋轉(zhuǎn)段、母液分散段和水與母液混合段構(gòu)成。經(jīng)試驗(yàn)，該混合器在井口處的母液混合液粘度比普通靜態(tài)混合器的提高了20%以上，能滿足油田注聚要求。

　　黑龍江省大慶市，163318隨著石油和石化工業(yè)生產(chǎn)工藝要求的提高，經(jīng)常遇到高粘度介質(zhì)與低粘度介質(zhì)混合的情況，應(yīng)用普通靜態(tài)混合器混合均勻度滿足不了要求，采用攪拌混合，既消耗能源又降低經(jīng)濟(jì)效益。大慶油田注聚采油過(guò)程中，由注入中低粘度聚合物改為高粘度聚合物，出現(xiàn)了原有工藝中的普通靜態(tài)混合器混合效果不好，達(dá)不到混合后的粘度要求等問(wèn)題。為此，筆者開展適合于高粘度介質(zhì)混合的靜態(tài)混合器的研發(fā)與應(yīng)用工作。

　　1聚合物注入工藝聚合物注入工藝是在地面將油田高壓回注水（16~17MPa）與聚合物母液按一定比例（1~44）混合后，通過(guò)注聚井注入地下的地層從而達(dá)到驅(qū)油的目的。中的高壓靜態(tài)混合器是保證水與聚合物母液均勻混合的重要設(shè)備，混合效果對(duì)驅(qū)油起到關(guān)鍵性的作用。混合效果的判定是分別在注聚井口（中A點(diǎn)）和混合器出口（中B點(diǎn)）進(jìn)行取樣，檢測(cè)聚合物母液混合液的粘度和濃度，根據(jù)模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)定出粘度和濃度大于或等于油田規(guī)定數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，且以井口的采樣數(shù)據(jù)（A點(diǎn)）為依據(jù)性數(shù)據(jù)，混合器出口的采樣數(shù)據(jù)（B點(diǎn)）為性數(shù)據(jù)。

　　隨著油田的開采和油層的性質(zhì)發(fā)生改變，特別是在油田開米的中后期，由過(guò)去注入低、中粘度聚合物，改為注入高粘度聚合物，原有適合于低、中分子量聚合物與水混合的普通靜態(tài)混合器，用于高、超高分子量聚合物與水混合，出現(xiàn)了混合效果不均勻，聚合物母液混合液取樣粘度很低，不能滿足注聚要求等問(wèn)題。急需研發(fā)一種適用于高粘度的靜態(tài)混合器用于油田生產(chǎn)。

　　2普通靜態(tài)混合器普通混合器是將低、中粘度聚合物與水通過(guò)管道一起輸入到混合器，在混合器內(nèi)完成混合過(guò)程。混合器由一段圓管并在圓管中安裝多個(gè)混合單元構(gòu)成。經(jīng)常使用的混合單元有K形單元和X形單元122）。

　　混合單元對(duì)普通混合器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初級(jí)改進(jìn)，分別采用了全部是不同旋向K形單元的結(jié)構(gòu)、全部是互相為90°X形單元的結(jié)構(gòu)或K形單元與X形單元組合式結(jié)構(gòu)。經(jīng)試驗(yàn)證明，對(duì)于高粘度聚合物的混合效果沒(méi)有提高。

　　3高粘度聚合物靜態(tài)混合器研發(fā)的高粘度聚合物靜態(tài)混合器結(jié)構(gòu)如所示，水入口法蘭1與來(lái)水管線連接，母液混合液出口法蘭12與母液混合液管線連接，母液入口法蘭4與母液來(lái)液管線連接；來(lái)水管段2內(nèi)安裝同旋向的K形單元3母液混合液管段7內(nèi)安裝4母液入口法蘭；5緩沖室；6母液分散管；7母液混合液管段；8 X形單元9內(nèi)管；10外管；11環(huán)形板；12混合液出口法蘭互為90°X形單元8兩段之間安裝母液分散段，包含母液入口法蘭4母液緩沖室5和母液分散管6母液分散段由內(nèi)管9、外管10、分散管6和入口法蘭4組成，外管直徑大于內(nèi)管直徑，在內(nèi)管和外管兩端部用環(huán)形板11封閉，內(nèi)、外管和環(huán)板形成的環(huán)形空間作為母液緩沖室，在內(nèi)管安裝互為90°母液分散管6在分散管迎向來(lái)水的180范圍內(nèi)鉆有按一定幾何形狀布置的小孔（b）母液通過(guò)此小孔進(jìn)入內(nèi)管與水接觸。來(lái)水管段和母液混合液管段分別插入內(nèi)管，并與內(nèi)管焊接。

　　4工作原理超高粘度聚合物母液靜態(tài)混合器工作原理旋轉(zhuǎn)段主要由同旋向K形單元構(gòu)成，當(dāng)水從入口進(jìn)入此段，K形單元使水流束產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，其軌跡為螺旋線形。根據(jù)混合器的處理量，即水的流量和內(nèi)管直徑，適當(dāng)布置K形單元的數(shù)量，使水流速的周向分量Ut和軸向分量Ua達(dá)到所要求的數(shù)值。

　　分散段由聚合物母液緩沖室和分散管組成，聚合物母液從入口進(jìn)入該段，考慮到聚合物母液來(lái)液是由柱塞泵提供的高壓，為消除母液來(lái)液的壓力波動(dòng)，首先在緩沖室進(jìn)行緩沖，壓力穩(wěn)定的母液進(jìn)入安裝在內(nèi)管上的分散管，分散管在迎向來(lái)水的180范圍內(nèi)開有小孔，母液從這些小孔中被壓出，在分散管外形成多個(gè)母液柱，分散管頂部孔產(chǎn)生的母液柱受到具有流速Ut的水流作用力，受到剪切和彎曲力的聯(lián)合作用，在母液柱的根部即靠近分散管外表面，作用力最大，母液柱形成是逐漸由短變長(zhǎng)，作用力也隨之由小變大，當(dāng)作用力大于母液柱的抗剪強(qiáng)度時(shí)，母液柱從分散管上脫離。產(chǎn)生在分散管側(cè)面孔的母液柱，主要受水軸向流速認(rèn)的作用力，作用原理與分散管頂部孔產(chǎn)生的母液柱相類似。脫離后的母液柱在其表面張力的作用下，形成球狀分散到水流中，達(dá)到了母液在水中分散的目的。理論分析表明，當(dāng)母液柱的長(zhǎng)度為其直徑的1.0~1.2倍時(shí)，母液柱脫落和成球性最好，按此原則由水流量、母液配比量及物性等參數(shù)，計(jì)算水的Ut和認(rèn)值，由此對(duì)混合器進(jìn)行水力部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　混合段安裝互為90°X形混合單元，此段的作用是將分散在水中的小球狀母液與水進(jìn)行機(jī)械混合，根據(jù)分析和試驗(yàn)結(jié)果，此段不宜過(guò)長(zhǎng)，具備一定的機(jī)械混合作用即可，否則會(huì)使聚合物降解降粘。

　　5試驗(yàn)與應(yīng)用高粘度聚合物母液靜態(tài)混合器研發(fā)完成后，在大慶油田責(zé)任有限公司第四采油廠進(jìn)行試驗(yàn)。選取己安裝普通混合器的兩口注聚井，進(jìn)行為期1個(gè)月的定期采樣，分別測(cè)量混合器出口和注聚井口聚合物混合液的濃度和粘度，并做記錄。而后更換為研發(fā)的混合器，并作取樣測(cè)量記錄。表1是試驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)，表2是混合液粘度對(duì)比。

　　表1兩種混合器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)普通混合器高粘度聚合物母液混合器井號(hào)采樣點(diǎn)井口混合器出口采樣點(diǎn)井口混合器出口樣品粘度濃度表2更換混合器前后母液混合液粘度對(duì)比井口粘度混合器出口粘度井號(hào)更換前更換后提高率更換前更換后提高率由表2可看出，兩口井在井口處混合液粘度分別提高了368%和200%，混合器出口處混合液粘度分別提高12 2%和159%.研發(fā)的新型靜態(tài)混合器混合液粘度有了較大的提高，井口處大于30mPa°s達(dá)到油田注聚的標(biāo)準(zhǔn)。普通與研發(fā)的混合器使?jié)舛茸兓�很小媒�?50號(hào)導(dǎo)熱油。導(dǎo)熱油在使用過(guò)程中，受熱超溫時(shí)會(huì)分解聚合而沉淀形成殘?zhí)浚瑲執(zhí)繒?huì)附著在管束外面和殼體內(nèi)壁上，形成炭積層|51.廠家在設(shè)備試運(yùn)行之前，盡管對(duì)殼程進(jìn)行清洗，但是常規(guī)的化學(xué)清洗（清洗劑、堿液及清水清洗）方法難以將殼程結(jié)存的油垢和積炭洗凈。兩臺(tái)反應(yīng)器爆炸事故現(xiàn)場(chǎng)證明了設(shè)備內(nèi)壁和列管外表面存在大量的油垢和積炭（3）。

　　前面己經(jīng)提及熔鹽的成分和組成。其中硝酸鉀、硝酸鈉為強(qiáng)氧化劑，亞硝酸鈉為還原劑。硝酸鹽受熱分解生成亞硝酸鹽和氧，但是亞硝酸鹽又和氧生成硝酸鹽。即亞硝酸鹽的存在抑制了硝酸鹽的分解反應(yīng)方程式如下：但是由于積炭及油污的存在，生成的氧先和碳反應(yīng)，生成一氧化碳或者二氧化碳，反應(yīng)方程式如下：該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。由于生成的氧被碳消耗掉，亞硝酸鹽抑制硝酸鹽分解的作用消失，而且放出的熱量使內(nèi)部溫度升高，進(jìn)一步加劇了硝酸鹽的分解引起惡性循環(huán)，致使反應(yīng)速度加快，最終導(dǎo)致爆炸的發(fā)生。在爆炸發(fā)生前，反應(yīng)器的溫度顯示為280°G而熔鹽爐出口溫度為260°G這也充分說(shuō)明反應(yīng)器內(nèi)部發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

　　忽略其他反應(yīng)對(duì)能量的影響，算出生成上述爆炸能量需要消耗碳大約為288~329kg全部生成一氧化碳）或929~106kg（全部生成二氧化碳）從對(duì)反應(yīng)器的介紹中可以得出殼體內(nèi)表面及管束外表面的表面積約為259.6m2.由于積炭為非定態(tài)，沒(méi)有固定的密度值，炭材料視密計(jì)算可得，殼體內(nèi)表面及管束表面參與反應(yīng)的積炭層厚度為0 04~013mm從和中可以看出，在殼體內(nèi)表面和管束外表面有厚厚的積炭層，遠(yuǎn)超出這一厚度范圍。

　　根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)人員的介紹，在甲反應(yīng)器爆炸前和乙反應(yīng)器爆炸之后都發(fā)生了先冒黃煙后冒灰煙的現(xiàn)象，這是由于硝酸鉀按照另外一種模式分解，生成了黃色的二氧化氮，反應(yīng)方程式如下：個(gè)+02個(gè)5結(jié)束語(yǔ)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的勘察、能量的估算和爆炸發(fā)生時(shí)的種種跡象，得出發(fā)生爆炸的固定床反應(yīng)器殼程有有機(jī)物殘余，致使熔鹽分解最終導(dǎo)致產(chǎn)生化學(xué)爆炸。反應(yīng)器殼程有機(jī)物的殘留，是由于所用熱煤導(dǎo)熱油的高溫分解聚合而致，而積炭用常規(guī)清洗的方法難以除去，應(yīng)堅(jiān)決杜絕通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)清洗方法，將用導(dǎo)熱油等有機(jī)物作為熱媒質(zhì)的設(shè)備直接改為熔鹽加熱設(shè)備。