阻垢型靜態(tài)混合器現(xiàn)場應(yīng)用情況分析及效果評價

趙 千 ，宋茹娥 ，張 丹 ，張立東 ，魏文文 ，高清河

（1.大慶油田有限責任公司 第四采油廠,黑龍江 大慶 163000；2.黑龍江省油田應(yīng)用化學與技術(shù)重點實驗室（大慶師范學院），黑龍江 大慶 163712）

三元復(fù)合驅(qū)是利用三元體系中的堿、表面活性劑和聚合物3 種化學劑的協(xié)同效應(yīng)驅(qū)油，它在擴大波及體積的基礎(chǔ)上，能夠進一步提高驅(qū)油效率[1,2]，從而大幅度提高原油采收率。國內(nèi)油田在表面活性劑/堿/聚合物三元復(fù)合驅(qū)礦場試驗或工業(yè)化推廣應(yīng)用中取得了明顯的增油降水效果[3-6]，但在三元復(fù)合驅(qū)體系中由于堿的注入，從而導致管道、泵閥、靜態(tài)混合器等經(jīng)過設(shè)備中結(jié)垢，因此，必須經(jīng)常酸洗以維持設(shè)備的正常運行，結(jié)垢就成為了制約復(fù)合驅(qū)推廣和應(yīng)用的主要技術(shù)難題[7-10]。綜上所述，本文在現(xiàn)場試驗“單泵單井、單劑點滴”注入工藝流程中應(yīng)用了一種便于清洗式的靜態(tài)混合器，安裝在單井注入管道處，通過與常規(guī)式靜態(tài)混合器進行對比試驗，考察其應(yīng)用性能。

1 現(xiàn)場試驗情況

2016 年9 月，更改新流程“單泵單井、單劑點滴”注入工藝，在七口注入井安裝新型井口靜態(tài)混合器（圖1），即阻垢型井口靜態(tài)混合器?，F(xiàn)場試驗中，與常規(guī)靜態(tài)混合器的方案符合率、粘損、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、前后壓差及清垢周期進行了對比試驗。

圖1 阻垢型靜態(tài)混合器現(xiàn)場實物圖Fig.1 Physical map of scale inhibition static mixer

2 分析與討論

2.1 不同類型靜態(tài)混合器混合效果試驗

混合效果是評價靜態(tài)混合器最基本的參數(shù)，因此，對兩種靜態(tài)混合器的混合效果進行了測定。在靜態(tài)混合器后連續(xù)取5 個樣品，取樣間隔時間5min，化驗聚合物濃度，按照均方差公式（1～3），計算出混合不均勻度，評價混合效果，結(jié)果見圖2。

圖2 阻垢型靜態(tài)混合器和常規(guī)靜混器混合不均勻度對比Fig.2 Comparison of mixing inhomogeneity between scale inhibition static mixer and conventional static mixer

由圖2 可以看出，阻垢型靜態(tài)混合器混合不均勻度的最大值是1.75%，最小值是0.96%，平均值為1.30%；而原有靜混器混合不均勻度的最大值是2.83%，最小值是1.40%，平均值為2.31%；新型比原有的靜混器混合不均勻度下降了1.01%，從而阻垢型靜態(tài)混合器的混合效果優(yōu)于原靜態(tài)混合器。

2.2 不同類型靜態(tài)混合器粘損試驗

粘損也是評價靜態(tài)混合器的常用參數(shù)，因此，分別對原有和新型靜混器的粘損進行測試，結(jié)果見圖3。

由圖3 可見，新型靜混器的粘損均低于5%，而原有靜混器的粘損在7%～14%之間，均高于新型靜混器，從而說明阻垢型靜態(tài)混合器能夠很好的降低粘度損失。

圖3 阻垢型靜態(tài)混合器和常規(guī)靜混器粘損對比Fig.3 Comparison of viscosity loss between scale inhibition static mixer and conventional static mixer

2.3 不同類型靜態(tài)混合器內(nèi)部單元對結(jié)垢的影響

原靜態(tài)混合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)單元材質(zhì)為鋼質(zhì)（圖4a），內(nèi)部交叉連接，呈圓球狀，與輸送介質(zhì)的接觸面較大，垢易附著在單元內(nèi)部，不易清理，需要外協(xié)進行酸洗，費用780 元·根-1。新型阻垢靜態(tài)混合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)單元為鈍角和圓角的組合單元（圖4b），能夠很好的避免剪切和降低粘度損失。并且在材料方面，新型工程塑料構(gòu)成的靜混單元具有較低的表面能和摩擦系數(shù)，垢不易附著，防垢性能較好，能夠大幅度的減少結(jié)垢問題，與此同時，新型阻垢靜態(tài)混合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)單元具有較強的硬度和耐腐蝕性，便于清洗，小隊可自行清理，降低清垢費用。

圖4 混合單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)對比Fig.4 Comparison of internal structure between scale inhibition static（a）mixer and conventional static mixer（b）

2.4 不同類型靜態(tài)混合器對壓降的影響

靜態(tài)混合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)單元的組成不同，會對壓力產(chǎn)生影響，因此，對不同類型靜態(tài)混合器壓差進行測定。結(jié)果見圖6。阻垢型靜態(tài)混合器運行5 個月后其壓差值小于1MPa，而原靜態(tài)混合器運行2.5 個月后壓差就超過1MPa，新型阻垢型靜態(tài)混合器的壓差變化遠遠小于原靜態(tài)混合器，說明防垢型靜態(tài)混合器能夠很好的控制壓差變化。

圖5 阻垢型靜態(tài)混合器清洗前后壓差數(shù)據(jù)曲線Fig.5 Pressure difference data curve of scale inhibition static mixer before and after cleaning

圖6 常規(guī)靜混器清洗前后壓差數(shù)據(jù)曲線Fig.6 Pressure difference data curve of conventional static mixer before and after cleaning

2.5 不同類型靜態(tài)混合器清垢周期的研究

新型阻垢型靜態(tài)混合器能夠很好的抑制垢的產(chǎn)生，對運行不同時間的阻垢型靜態(tài)混合器內(nèi)部結(jié)垢情況進行測定發(fā)現(xiàn)，運行3 個月以內(nèi)，內(nèi)部結(jié)垢情況較輕；而運行周期超過4 個月，則結(jié)垢較重，會影響液體的流通和混合，需進行清洗。從而確定阻垢型靜態(tài)混合器的清洗周期為4 個月，對比原靜態(tài)混合器的清垢周期大約為2.5 個月。

圖7 不同時期阻垢型靜態(tài)混合器結(jié)垢情況Fig.7 Scale formation of scale inhibition static mixer in different periods:（a）1.5months,（b）3months,（c）4 months,and（d）5months

3 結(jié)論

（1）阻垢型靜態(tài)混合器的混合不均勻度小于2%，原有靜混器混合不均勻度小于4%，均滿足注入方案5%的要求，但新型阻垢型靜態(tài)混合器的效果更好。

（2）阻垢型靜態(tài)混合器的粘損低于5%，而原靜混器的粘損在7%～14%之間。

（3）阻垢型靜態(tài)混合器具有避免剪切、粘度小、防垢性能好、易清理等優(yōu)點，原靜態(tài)混合器垢易附著在單元里面，需外協(xié)酸洗，清垢難度大。

（4）阻垢型靜態(tài)混合器運行5 個月后，其壓差值均小于1MPa；原靜混運行2.5 個月后，壓差超過1MPa，新型阻垢型靜態(tài)混合器能夠很好的減低壓差。

（5）與原靜態(tài)混合器相比，阻垢型靜態(tài)混合器清洗周期延長至4 個月，能夠一定程度上抑制垢的產(chǎn)生。