氣泡對配注系統地面工藝的影響

王穎 大慶油田采油三廠

氣泡對配注系統地面工藝的影響

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，聚合物干粉顆粒孔隙內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#分散裝置上設計了不同分離因數的超重力式氣液分離器，當分離因數超過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 系統運行現狀

配注系統的穩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噴嘴時產生的負壓，將攜帶有干粉的空氣吸入，通過調整工作參數，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，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現，過濾器內部有大量的母液結塊，直徑在8cm左右，形狀如鴨蛋。母液結塊的原因為分散裝置供水泵的水量與干粉配比失調，造成干粉與清水混配不均勻，形成大量的魚眼。經分散裝置廠家整改后，大塊魚眼雖然消失，但是罐內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注聚泵不供液以及柱塞與腔體長時間摩擦過熱的現象，單井無法完成配注。對所存在的問題作如下分析：

（1）聚合物干粉顆粒孔隙內含有空氣。在熟化過程中，隨著聚合物的溶脹以及鏈的打開，聚合物干粉顆粒孔隙內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。經測試，此時射流器內的真空度為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迅速將空氣分離出去，避免進入到熟化系統中。

3 改進措施

針對以上問題，在射流器的出口設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分離區。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分離區內壁進行旋轉，密度較小的氣體向中心逸出，大量的氣體從預分離區脫除。然后混合物旋轉進入下端的錐形分離區，在保證流速基本不變的前提下，逐漸縮小旋轉半徑，提高分離因數，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，經圓周方向均布的固定角度的旋轉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#分散裝置上設計了不同分離因數的超重力式氣液分離器，其主要設計參數見表1。

表1 超重力氣液分離器主要設計參數

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 結論

（1）水射流分散裝置在配制母液時很容易產生氣泡，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，當分離因數超過14.8g以上時氣體脫除效果最好，可以保證后續供液平穩。

（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）注入站內注聚泵本身泵效為80%，加之注入母液中含有氣泡，導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地面工藝的影響，平穩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