一種制備微米級氣泡分散體系的孔板噴射方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種制備微米級氣泡分散體系的孔板噴射方法及裝置。該裝置包括電子散射源、體系反應生成容器、孔板噴射器和泵注系統，所述孔板噴射器置于所述體系反應生成容器內，所述體系反應生成容器與所述泵注系統相連。利用該裝置制備微米級氣泡分散體系的方法包括以下步驟：將液體輸入體系反應生成容器內，使體系反應生成容器內充滿液體；將液體輸入孔板噴射器中，使液體在孔板的孔眼處形成液膜；將氣體輸入孔板噴射器中，使氣體穿過上述液膜在體系反應生成容器內形成氣泡；將電子打入上述氣泡中，形成微米級氣泡分散體系。該微米級氣泡分散體系能夠應用于污水處理、礦物浮選及高溫高壓油藏注水開采等領域。

【技術實現步驟摘要】
一種制備微米級氣泡分散體系的孔板噴射方法及裝置
本專利技術涉及一種制備微米級氣泡分散體系的孔板噴射方法及裝置，屬于石油開發

技術介紹
油藏開發普遍采用補充能量的方法，采用向油藏中注入驅替劑(水、聚合物溶液、氣體等)驅替原油的方式，在我國應用最為廣泛的是注水開發。目前，注水開發面臨兩個常見問題：一是油藏非均質性導致注入水沿大孔道竄流，使其無法進入滲透率相對較低的孔隙。二是低滲透油藏，巖石孔隙半徑小，注入水在較大壓差下才能滲流進入孔隙。如果能將微米氣泡分散到水中使之成為分散體系，在驅油時，微小氣泡可以進入注入水難以進入的孔隙內，從而提高波及效率，提高采出程度。微米級氣泡在較大孔隙內易于膨脹，對大孔道進行封堵，使液體轉向起到調剖作用。另外，由于微氣泡在水中分散后所具有的特性，該體系也應用于污水處理、礦物浮選等領域。現有技術多采用常溫常壓條件下的高速攪拌加氣的方式，其泡徑多在100微米以上，聚合速度快、穩定時間在1小時之內。因此，探索微米級分散體系生成方法，制備適合在高溫高壓油藏條件下的分散體系成為本領域亟待解決的問題。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術的目的在于提供一種制備微米級氣泡分散體系的孔板噴射方法及裝置，采用本專利技術提供的裝置制備得到的微米級氣泡分散體系，氣泡泡徑為20-80微米，該微米級氣泡分散體系能夠應用于污水處理、礦物浮選及高溫高壓油藏注水開采等領域。本專利技術中的微米級氣泡分散體系是指不能按照任意比例互溶的氣體和液體，其中氣體在液體中以微米粒徑氣泡的形式均勻分布而形成的體系。為達到上述目的，本專利技術提供了一種制備微米級氣泡分散體系的裝置，該裝置包括電子散射源、體系反應生成容器、孔板噴射器和泵注系統，所述孔板噴射器置于所述體系反應生成容器內，所述體系反應生成容器與所述泵注系統相連；所述體系反應生成容器包括釜體和上端蓋；所述釜體的側壁上設有觀察窗，該觀察窗是由耐壓玻璃制成的(微米級氣泡分散體系的生成過程可通過觀察窗進行觀察，及時調整控制)，所述釜體的底部設有進出口、氣體入口和微量泵入口；所述上端蓋上設有體系出口和排氣口(排氣口處設有排氣閥)；所述進出口可以讓液體由此進入體系反應生成容器內，所述氣體入口可以讓氣體進入孔板噴射器內，所述微量泵入口可以讓液體進入孔板噴射器內，所述體系出口可以讓形成的微米級氣泡分散體系由此排出，所述排氣口可以排出體系反應生成容器頂部聚集的單相氣體，保證體系出口的流體為連續的微米級氣泡分散體系；上端蓋的厚度、釜體的厚度、觀察窗的厚度和直徑可根據實際耐壓要求來確定；所述孔板噴射器包括殼體、氣體管線、鋼體、孔板、液體管、上蓋和密封墊；所述孔板由上蓋和密封墊壓實在所述殼體和鋼體的上方，所述孔板上開有孔眼；所述氣體管線位于所述殼體內部的中心位置，其頂部端口與所述孔眼正對，其底部端口與所述氣體入口連通，工作時氣體由氣體入口直接進入氣體管線內；所述鋼體位于所述殼體內部并位于所述氣體管線的周圍；所述液體管由所述殼體的側壁進入并穿過所述鋼體，其一端口置于所述氣體管線的頂部端口與所述孔眼之間，另一端口與所述微量泵入口連通，工作時液體由微量泵入口直接進入液體管內；所述泵注系統包括微量容器、中間容器、驅替泵和微量泵；所述微量容器的一端與所述微量泵入口相連，另一端與所述微量泵相連；所述中間容器包括第一中間容器和第二中間容器(第一中間容器中盛裝氣體，第二中間容器中盛裝液體)，所述驅替泵包括第一驅替泵和第二驅替泵；其中，所述第一中間容器的一端與所述氣體入口相連，另一端與所述第一驅替泵連接，所述第二中間容器的一端與所述進出口相連，另一端與所述第二驅替泵連接；所述電子散射源的電子束發射端與所述觀察窗正對，電子散射源通過觀察窗將電子束打入體系反應生成容器內。在上述裝置中，優選地，所述孔板的厚度為0.1-1mm，更優選為0.1-0.5mm，所述孔板的材質包括鋼；所述孔眼位于孔板的中心，孔眼的直徑為10-100μm。在上述裝置中，優選地，所述孔眼的個數為1個，該孔眼是通過激光打孔制得的，其直徑精度為±3μm。在上述裝置中，優選地，所述氣體管線的頂部端口與孔眼之間的距離為1-2cm。在上述裝置中，優選地，所述鋼體具有孔隙結構，所述鋼體的頂端和底端均為凹面結構，更優選地，所述凹面結構位于中心位置。頂端凹面的作用是液體管內的液滴經氣體的高壓沖擊，使部分混合體在此凹面空間內產生紊流，由于孔隙結構的粗糙性，使破碎的液滴與氣體間的界面非常不穩定。下部凹面的作用是允許液體管提供的液滴量稍多，此時部分液滴經孔隙向下流動在下部凹面處聚集，管內氣體也將在此區域產生紊流，使其在孔隙鋼體內呈現非連續狀分布。紊流狀態將隨機的將這部分混合流體帶到上部，使其通過細孔。在上述裝置中，優選地，所述電子散射源包括第一陽極、陰極、加速陽極、可調聚焦線圈和玻璃外罩；所述第一陽極、陰極和加速陽極從上至下依次設置在所述電子散射源背對觀察窗的一端上，所述可調聚焦線圈置于所述玻璃外罩的外面，能夠沿玻璃外罩的軸向移動；本專利技術提供的電子散射源能夠使電子具有一定的覆蓋范圍，且該電子散射源采用加熱陰極發射電子的方式，因而電壓不高、耗能低。在上述裝置中，優選地，所述體系反應生成容器上設有壓力表。在上述裝置中，優選地，所述體系反應生成容器的體系出口與應用系統相連。本專利技術中的體系反應生成容器進行溫度控制時，可以將所述體系反應生成容器放置在恒溫空氣浴中，也可采用外敷循環水浴的方式對所述體系反應生成容器進行溫度控制。本專利技術還提供了一種利用上述裝置制備微米級氣泡分散體系的方法，其包括以下步驟：步驟1：開啟第二驅替泵將液體輸入體系反應生成容器內，使體系反應生成容器內的溫度和壓力達到設計值；步驟2：開啟微量泵，將微量容器中的液體輸入孔板噴射器中，使液體在孔板的孔眼處形成液膜；步驟3：開啟第一驅替泵將第一中間容器中的氣體輸入孔板噴射器中，使氣體穿過上述液膜在體系反應生成容器內形成氣泡；步驟4：開啟電子散射源，將電子打入上述氣泡中，形成微米級氣泡分散體系。在上述方法中，優選地，在步驟1中，所述體系反應生成容器內的溫度為常溫至90℃，壓力為0-50MPa(該裝置的耐溫、耐壓性很強，其耐溫耐壓值已覆蓋我國大部分油藏)。溫度和壓力條件適應于相近的高溫高壓油藏，制得的分散體系能夠在該條件下保持分散特性，直接應用于高溫高壓油藏。在上述方法中，優選地，在步驟2中，控制微量容器中液體的流速不高于0.1mL/min。在上述方法中，優選地，在步驟3中，將第一中間容器中的氣體輸入孔板噴射器中時，氣體的輸入速度不超過2mL/min。在上述方法中，優選地，在步驟4中，所述電子散射源的陰極電壓為220V，電流為5A。在上述方法中，優選地，在步驟3開始前，還包括使第一中間容器內氣體的壓力高于第二中間容器內液體的壓力，形成壓差的步驟；更優選地，所述壓差為3.0MPa。在上述方法中，優選地，始終保持體系反應生成容器內的溫度和壓力為上述設計值。在上述方法中，優選地，該方法還包括當所述體系反應生成容器的頂部有單相氣體聚集時，從體系反應生成容器上端蓋上的排氣口排出單相氣體的步驟。在上述方法中，優選地，該方法還包括當形成微米級氣泡分散體系時，將其從體系反應生成容器的體系出口注入應用系統的步驟。本專利技術制備的述本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備微米級氣泡分散體系的裝置，該裝置包括電子散射源、體系反應生成容器、孔板噴射器和泵注系統，所述孔板噴射器置于所述體系反應生成容器內，所述體系反應生成容器與所述泵注系統相連；所述體系反應生成容器包括釜體和上端蓋；所述釜體的側壁上設有觀察窗，所述釜體的底部設有進出口、氣體入口和微量泵入口；所述上端蓋上設有體系出口和排氣口；所述孔板噴射器包括殼體、氣體管線、鋼體、孔板、液體管、上蓋和密封墊；所述孔板由上蓋和密封墊壓實在所述殼體和鋼體的上方，所述孔板上開有孔眼；所述氣體管線位于所述殼體內部的中心位置，其頂部端口與所述孔眼正對，其底部端口與所述氣體入口連通；所述鋼體位于所述殼體內部并位于所述氣體管線的周圍；所述液體管由所述殼體的側壁進入并穿過所述鋼體，其一端口置于所述氣體管線的頂部端口與所述孔眼之間，另一端口與所述微量泵入口連通；所述泵注系統包括微量容器、中間容器、驅替泵和微量泵；所述微量容器的一端與所述微量泵入口相連，另一端與所述微量泵相連；所述中間容器包括第一中間容器和第二中間容器，所述驅替泵包括第一驅替泵和第二驅替泵；其中，所述第一中間容器的一端與所述氣體入口相連，另一端與所述第一驅替泵連接，所述第二中間容器的一端與所述進出口相連，另一端與所述第二驅替泵連接；所述電子散射源的電子束發射端與所述觀察窗正對。...

【技術特征摘要】
1.一種制備微米級氣泡分散體系的裝置，該裝置包括電子散射源、體系反應生成容器、孔板噴射器和泵注系統，所述孔板噴射器置于所述體系反應生成容器內，所述體系反應生成容器與所述泵注系統相連；所述體系反應生成容器包括釜體和上端蓋；所述釜體的側壁上設有觀察窗，所述釜體的底部設有進出口、氣體入口和微量泵入口；所述上端蓋上設有體系出口和排氣口；所述孔板噴射器包括殼體、氣體管線、鋼體、孔板、液體管、上蓋和密封墊；所述孔板由上蓋和密封墊壓實在所述殼體和鋼體的上方，所述孔板上開有孔眼；所述氣體管線位于所述殼體內部的中心位置，其頂部端口與所述孔眼正對，其底部端口與所述氣體入口連通；所述鋼體位于所述殼體內部并位于所述氣體管線的周圍；所述液體管由所述殼體的側壁進入并穿過所述鋼體，其一端口置于所述氣體管線的頂部端口與所述孔眼之間，另一端口與所述微量泵入口連通；所述泵注系統包括微量容器、中間容器、驅替泵和微量泵；所述微量容器的一端與所述微量泵入口相連，另一端與所述微量泵相連；所述中間容器包括第一中間容器和第二中間容器，所述驅替泵包括第一驅替泵和第二驅替泵；其中，所述第一中間容器的一端與所述氣體入口相連，另一端與所述第一驅替泵連接，所述第二中間容器的一端與所述進出口相連，另一端與所述第二驅替泵連接；所述電子散射源的電子束發射端與所述觀察窗正對。2.根據權利要求1所述的制備微米級氣泡分散體系的裝置，其特征在于：所述孔板的厚度為0.1-1mm，所述孔板的材質包括鋼；所述孔眼位于孔板的中心，孔眼的直徑為10-100μm。3.根據權利要求1或2所述的制備微米級氣泡分散體系的裝置，其特征在于：所述孔眼的個數為1個，該孔眼是通過激光打孔制得的，其直徑精度為±3μm。4.根據權利要求1所述的制備微米級氣泡分散體系的裝置，其特征在于：所述氣體管線的頂部端口與孔眼之間的距離為1-2cm。5.根據權利要求1所述的制備微米級氣泡分散體系的裝置，其特征在于：所述鋼體具有孔隙結構，所述鋼體的頂端和底端均為凹...

【專利技術屬性】
技術研發人員：秦積舜，李實，陳興隆，俞宏偉，張可，許世京，姬澤敏，
申請(專利權)人：中國石油天然氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11