專利名稱：：使用水溶性聚合物進(jìn)行三次采油的設(shè)備及其實(shí)施方法使用水溶性聚合物進(jìn)行三次采油的設(shè)備及其實(shí)施方法本發(fā)明涉及使用水溶性聚合物進(jìn)行三次采油的設(shè)備。本發(fā)明還涉及使用所述設(shè)備實(shí)施三次采油的方法。丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺的聚合物(共聚物)占用于多種應(yīng)用的石油工業(yè)中的水溶性聚合物的很大份額。這類聚合物尤其在通過注入溶液中而提高三次采油率方面非常有利。該方法包括用其中溶有聚合物以使其變粘的或多或少咸的注入水(也稱為“鹽水”)灌滿或掠過油田，從而迫使油離開巖石的孔隙。在此應(yīng)用中，聚合物的用量可以非常大，超過50000噸/年，這是非常不尋常的。更確切的說，這種技術(shù)的有效性很大程度上依賴于油和鹽水之間存在的粘度差。為了使其減小，有必要通過添加水溶性聚合物(其很多時(shí)候?yàn)榉肿恿糠浅８叩谋０泛?或甲基丙烯酰胺的聚合物或共聚物)來增稠注入水。這是三次采油(EOR，EnhancedOilRecovery)的方法之一。但是，這些聚合物相對容易降解。在這些降解形式中，三種類型最明顯水解反應(yīng)、機(jī)械降解和自由基降解反應(yīng)。第一種使聚合物的化學(xué)組成發(fā)生變化，而另外兩種使鏈長度減少。因此，非常重要的是阻止聚合物鏈降解，從而在聚合物使用過程中保留聚合物的所有增粘特性。在本發(fā)明中，“降解”是指任何使大分子鏈斷裂的過程。這種類型的降解意味著形成進(jìn)攻大分子鏈的自由基，然后進(jìn)行增長反應(yīng)。這些作為降解引發(fā)劑的自由基尤其可以通過氧化部分(尤其是氧)和還原部分(氧抑制劑、硫化氫、Fe2+)之間的氧化還原反應(yīng)形成。在實(shí)踐中，丙烯酰胺聚合物(共聚物)通常是以粉末或乳液形式市售的。它們通常以稀水溶液用于工業(yè)應(yīng)用中。由于其分子量高，因此所得溶液的粘度高。如果期望部分消除分散裝置中聚集體的形成，則結(jié)果是限制了溶液中聚合物的濃度。對于分子量約為15000000的聚合物，該濃度一般不超過5g/l。高于此濃度，則觀察到“魚眼”的形成，這對應(yīng)于聚合物粉末的實(shí)際聚集。然后有必要應(yīng)用粗濾(100200微米)和精濾(1020微米)以在兩個(gè)連續(xù)步驟中移除“魚眼”。另外，在分散裝置中的停留時(shí)間相對短，聚合物沒有時(shí)間溶解，因此不可泵送或不可直接使用，必需進(jìn)行后續(xù)的熟化或溶解步驟。溶解之后，通過用于油田的鹽水來稀釋聚合物，以獲得所需的濃度(通常為5003000ppm)和粘度(通常為550厘泊)。在實(shí)踐中，采用下列方式之一進(jìn)行分散通過錐形物進(jìn)料的噴水器，所述錐形物本身被潤濕以防止粘附，空氣輸送粉末，然后用溶解罐上面的噴水嘴潤濕，任何其他方法，其中粉末與水在攪拌下接觸。關(guān)于溶解，其在溶解罐中在氧飽和度為47ppm的敞開氣氛中進(jìn)行，這即使在減氧劑(oxygenreducer)(亞硫酸氫銨)存在下也通過形成自由基使注入聚合物化學(xué)降解。顯然，目標(biāo)是能夠注入具有精確濃度的溶液，從而得到所需的粘度。例如，在注入濃度為10002000ppm且流量為每小時(shí)500m32000m3時(shí)，必須溶解5004000kg/h的聚合物，這比例如在污泥處理操作過程中絮凝時(shí)的常規(guī)用量大得多。本發(fā)明要解決的問題是開發(fā)直接將注入水/聚合物混合物注入井中而不經(jīng)過在罐中的預(yù)先溶解步驟且不需要隨后的過濾的設(shè)備。為此，申請人開發(fā)了濕磨裝置，其用于使分散體中的高分子量聚合物的濃度為0.53重量％，由于分散聚合物在注入管線中的停留時(shí)間獲得實(shí)際溶解。實(shí)際上，在EOR中，懸浮體或分散體通過管線輸送相當(dāng)長的距離(10010000米)，然后注入至少400米的深度，泵送速率為2米/秒。對于1000米的管線或注入管，行程時(shí)間為8分鐘，足以使聚合物完全溶解。更確切地，本發(fā)明的主題是三次采油設(shè)備，依次包括-具有標(biāo)準(zhǔn)粒徑分布的水溶性聚合物的儲料斗，-用于分散所述聚合物的研磨裝置，所述研磨裝置包括-潤濕錐，其中通常用計(jì)量螺桿計(jì)量聚合物，所述錐與一次水入口線路連接；_在錐的底端〇用于研磨和排出經(jīng)分散的聚合物的室，所述室包括■轉(zhuǎn)子，其通過發(fā)動機(jī)驅(qū)動并且裝配有相對于轉(zhuǎn)子半徑任選傾斜的刀，■固定的定子，其由相對于轉(zhuǎn)子半徑任選傾斜并且均勻隔開的刀片組成，■轉(zhuǎn)子/定子組件，其允許聚合物的濕磨，〇在室的全部或部分外周上的通過二次水線路進(jìn)料的環(huán)，所述環(huán)與室連通用于將加壓水噴到定子的刀片上，從而使磨碎且溶脹的聚合物釋放到所述刀片的表面上，〇用于降低轉(zhuǎn)速和增加離開研磨室的分散體的濃度的組件，-任選的低壓泵，其為高壓注射泵供料，使得在設(shè)備的壓力不足時(shí)不會發(fā)生空蝕，-泵，其用于在壓力下將聚合物懸浮體注入到輸送注入水的管線中，以將混合物(聚合物+注入水)引入井中，-所述設(shè)備沒有額外的溶解罐。在說明書的其余部分和權(quán)利要求書中，“具有標(biāo)準(zhǔn)粒徑分布的聚合物”是指粒徑分布為0.15的聚合物，尤其是分子量非常高(1500000025000000)的丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺共聚物。根據(jù)第一特征，聚合物通過溢流口在錐中潤濕，在這種情況下錐裝配有雙夾套，其底部連接一次水入口線路。或者，也可以通過任何其他手段(如噴嘴或扁平射流)來進(jìn)行該潤濕。在實(shí)踐中，轉(zhuǎn)子裝配有220個(gè)刀，有利地為412個(gè)刀。但是，刀的數(shù)目可以根據(jù)轉(zhuǎn)子直徑而變化。類似地，定子刀片的數(shù)目可根據(jù)其直徑而變化。在實(shí)踐中，對于200mm的轉(zhuǎn)子直徑，刀片為50300個(gè)，有利地為90200個(gè)。另外，根據(jù)另一個(gè)特征，刀任選相對于轉(zhuǎn)子半徑或多或少傾斜。有利的是，該傾斜為015°，優(yōu)選210°。根據(jù)另一個(gè)特征，定子刀片之間的距離是50800微米。對于有效研磨，轉(zhuǎn)子刀與定子刀片之間的距離為50300微米，有利地為10200微米，實(shí)踐中為約100微米。有利地，定子刀片相對于轉(zhuǎn)子半徑的傾斜角度小于10°。這些刀片組裝在套中，或者在金屬或高強(qiáng)度化合物塊中切割。在一個(gè)有利的實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子刀不傾斜，而定子刀片傾斜。另外，關(guān)于外周環(huán)，其通過孔、狹縫或等同物形式的穿孔與研磨和排出室連通，在環(huán)上所述穿孔的尺寸和分布使得二次水可以在一定壓力下被推到定子刀片上，以防止膠狀聚合物堵塞刀片之間的空間。因此，由轉(zhuǎn)子泵作用施加的壓力可以大幅下降而沒有堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。刀片的間距越小，連續(xù)操作所需的壓力越高。顯然，儲料斗允許連續(xù)進(jìn)料，并且接收散裝(貨車)或者各種容量的袋裝聚合物。根據(jù)一個(gè)基本特征，設(shè)備沒有溶解罐，實(shí)際溶解直接在管線中發(fā)生，經(jīng)分散的聚合物注入所述管線中并且注入水在其中流動?？梢栽黾痈裟な骄鶋浩饕员苊庥捎诹髁空{(diào)整引起的系統(tǒng)波動。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，當(dāng)溶解/熟化罐遠(yuǎn)離研磨裝置時(shí)，容積式泵(Moyno型)添加變速器，以在高壓注射泵的入口處保持預(yù)定壓力(13巴)。該壓力可以為泵供料而無空蝕。注射泵是例如三螺桿泵或其他泵。本發(fā)明的另一個(gè)主題是采用上述設(shè)備進(jìn)行三次采油的方法。根據(jù)本方法，以連續(xù)模式且在惰性氣氛、有利地為氮?dú)庀?向研磨裝置供給具有標(biāo)準(zhǔn)粒徑分布的聚合物，_在所述研磨裝置中〇在潤濕錐中通過適于獲得濃度為15100g/l、有利地為2080g/l的聚合物懸浮體的量的一次水預(yù)潤濕聚合物，〇然后，立即在研磨和排出室中通過切碎轉(zhuǎn)子刀和定子刀片之間的聚合物使經(jīng)預(yù)潤濕聚合物的尺寸減小到在實(shí)踐中為50200微米的尺寸，而未使聚合物分子量降解，〇然后，用來自外周環(huán)的加壓二次水來清理其中易于固定溶脹聚合物的定子刀片之間的空隙，-然后，任選使用回抽泵在13巴的壓力下，將實(shí)際上濃度為330g/l、有利地為1025g/l的經(jīng)分散的聚合物轉(zhuǎn)移到加壓注射泵，-用泵將經(jīng)分散的聚合物注入到注入水在其中流動的管線中，以將混合物(聚合物+注入水)注入井中。有利地，一次水占全部水(一次水+二次水)的2040重量％，而二次水占全部水(一次水+二次水)的6080重量％。在實(shí)踐中，根據(jù)本方法的一個(gè)特征，對于200mm的切割直徑，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20005000rpm,平均為約3000rpm。對于IOOmm的切割直徑，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30006000rpm，對于400mm的切割直徑，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為15003000rpm。更一般地，根據(jù)轉(zhuǎn)子直徑(也稱為切割直徑)，對于Comitrol1500設(shè)備，轉(zhuǎn)子圓周速度為2040m/s，而不是90120m/s。另外，為了避免磨碎的聚合物堵塞定子刀片之間的空間，以至少1巴的壓力，通常以一次水的壓力，或者36巴或更高，對于非常精細(xì)的間距，一般為110巴，將二次水推過環(huán)的穿孔。在實(shí)踐中，注入水是來自采油水的鹽水、海水或含水層水。同樣地，聚合物是丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺的聚合物(共聚物)。有利地，注入水的溫度為20°C80°C。但是，如果使用海水，其可以抽自中等深度(50200米)，其溫度可以低得多(410°C)。結(jié)合附圖，由下述實(shí)施例本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。圖1是本發(fā)明設(shè)備的示意圖。圖2是研磨裝置的示意性側(cè)視圖。圖3是沿圖2的AA，的截面圖。實(shí)施例1設(shè)備圖1示出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的設(shè)備。該設(shè)備包括用于粉末形式的聚合物的儲料斗(1)，在其底部具有在氮?dú)?4)下將所述聚合物轉(zhuǎn)移到研磨裝置(3)的計(jì)量螺桿(2)。在圖2和3中更具體地示出了研磨裝置。所述研磨裝置包括-潤濕錐(11)，在頂部與通常通過計(jì)量螺桿計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑分布的聚合物的柱(12)相連，錐(11)在其底部與一次水入口線路(13)相連，其向溢流口(14，14’)供料，-在所述錐的底端，組件(15)包括〇用于研磨和排出經(jīng)分散聚合物的室(16)(圖2)，所述室包括■通過發(fā)動機(jī)(18)驅(qū)動的裝配有刀(19)的轉(zhuǎn)子(17)，■固定的定子(20)，其包括均勻隔開并且相對于轉(zhuǎn)子半徑稍微傾斜的刀片(21)，〇在所述室的全部或部分外周上的通過二次水線路(23)進(jìn)料的環(huán)(22)，所述環(huán)(22)通過狹縫(24)與室(16)連通，以將加壓水噴到定子(20)的刀片(21)上。在研磨裝置中〇在潤濕錐中通過適于獲得濃度為2080g/l的聚合物懸浮體的量的一次水(全部水的2040重量％)預(yù)潤濕聚合物，〇然后，立即在研磨和排出室中通過切碎轉(zhuǎn)子刀和定子刀片之間的聚合物，使經(jīng)預(yù)潤濕聚合物的尺寸減小至50200微米的尺寸，〇然后，來自外周環(huán)的加壓二次水(全部水的6080重量％)用于清理其中易于固定溶脹聚合物的定子刀片之間的空隙。然后，聚合物用Moyno泵(5)從研磨和稀釋裝置抽出，通過管線(6)轉(zhuǎn)移到T(7)，在此聚合物與鹽水(8)混合，然后用注射泵(9)注入到延伸至井P的管線(10)中。實(shí)施例2應(yīng)用應(yīng)用條件-具有6個(gè)注入井和12個(gè)生產(chǎn)井的油田。-每個(gè)井的壓力為70100巴。聚合物懸浮體點(diǎn)與這些井的注入頭之間的距離為4003600米。井的平均深度為700米。每個(gè)井的壓力通過在與聚合物混合之前置于稀釋水上的阻風(fēng)門來保持，以避免聚合物機(jī)械降解。-每個(gè)井的注入水最大流量為40m3/h，6個(gè)井總計(jì)小于240m3/h。為了保持每個(gè)井頭的壓力，可以調(diào)節(jié)該量，以避免儲槽碎裂。-處理過和再次注入的生產(chǎn)用水的溫度為55°C，TDS(“總?cè)芙夤腆w”或鹽度)為18000ppm。-井的滲透度為2000毫達(dá)西。聚合物聚合物是30%陰離子聚丙酰烯胺，分子量為17000000。其在14cps粘度下以1200ppm的濃度注入。聚合物的用量為每小時(shí)288千克。所用設(shè)備包括1)容納聚合物且通過散裝貨車供料的60m3料斗。2)根據(jù)本發(fā)明的研磨裝置，其置于氮?dú)馓?<IOOppmO2)下以避免注入時(shí)聚合物化學(xué)降解，下表給出了技術(shù)特性和溶解條件。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>3)具有變速器的Moyno型進(jìn)料泵(單螺桿泵(progressivecavitypump)),40m3/h，3巴。4)六個(gè)三缸泵120巴，輸送量0.75m3/h。5)進(jìn)入注入水管線的引入點(diǎn)，其后是靜態(tài)混合器。通過調(diào)節(jié)回抽泵和調(diào)節(jié)研磨裝置的二次水流量和粉末流量，一系列控制器可以使三缸泵的吸入口保持1巴的壓力。該注入方法運(yùn)行了幾個(gè)月，顯示不存在井堵塞或壓力升高的問題。附注本發(fā)明的設(shè)備尤其適用于注入明顯具有發(fā)泡傾向的締合聚合物、“梳狀聚合物”和“星狀聚合物”，發(fā)泡問題通過省去溶解罐而得到解決。但是，必須記住這類聚合物的溶解時(shí)間比標(biāo)準(zhǔn)聚合物的溶解時(shí)間(在20°C時(shí)一般為45小時(shí))長。采用本發(fā)明的設(shè)備和高溫(4060°C)生產(chǎn)用水使得在大多數(shù)情況下能夠直接注入。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說同時(shí)且明顯的是，該設(shè)備適用于任何其他類型的可注入水溶性聚合物(細(xì)胞衍生物、黃原膠、聚乙烯吡咯烷酮等)。權(quán)利要求一種用于三次采油的設(shè)備，依次包括-用于具有標(biāo)準(zhǔn)粒徑分布的水溶性聚合物的儲料斗(1)，-用于分散所述聚合物的研磨裝置(3)，所述研磨裝置包括●潤濕錐(11)，在所述潤濕錐中計(jì)量所述聚合物，所述錐與一次水入口線路(13)相連，●在所述錐的底端，■用于研磨和排出經(jīng)分散聚合物的室(16)，所述室包括■轉(zhuǎn)子(17)，其通過發(fā)動機(jī)(18)驅(qū)動并且裝配有相對于所述轉(zhuǎn)子(17)的半徑任選傾斜的刀(19)，■固定的定子(20)，其由相對于所述轉(zhuǎn)子(17)的半徑任選傾斜并且均勻隔開的刀片(21)組成，■在所述室的全部或部分外周上的通過二次水線路(23)進(jìn)料的環(huán)(22)，所述環(huán)與所述室(16)連通以將加壓水噴到所述定子刀片上，從而將磨碎且溶脹的聚合物釋放到所述刀片的表面上，-泵(5)，用于將聚合物懸浮體加壓注入到輸送注入水的管線中，以將混合物(聚合物+注入水)引入井(P)中，-所述設(shè)備沒有額外的溶解罐。2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于所述刀(19)相對于所述轉(zhuǎn)子(17)半徑的傾斜角度為015°，有利地為210°。3根據(jù)權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其特征在于所述定子(20)刀片之間的距離為50800微米，而所述轉(zhuǎn)子(17)的刀(19)與所述定子(20)的刀片(21)之間的距離為50300微米，有利地為100200微米。4.實(shí)施權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的設(shè)備進(jìn)行三次采油的方法。5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，以連續(xù)模式且在惰性氣氛下-向研磨裝置供給具有標(biāo)準(zhǔn)粒徑分布的聚合物，-在所述研磨裝置中〇在潤濕錐(11)中通過適于獲得濃度為15100g/l，有利地為2080g/l的聚合物懸浮體的量的一次水預(yù)潤濕所述聚合物，〇然后，立即在研磨和排出室(16)中通過切碎在轉(zhuǎn)子(17)的刀(19)和定子(20)的刀片(21)之間的聚合物，使經(jīng)預(yù)潤濕的聚合物的尺寸減小，〇然后，用來自外周環(huán)(22)的加壓二次水清理其中易于固定溶脹聚合物的所述定子(20)的刀片(21)之間的空隙，_然后將經(jīng)分散的聚合物轉(zhuǎn)移到加壓注射泵(9)中，_使用泵(9)將所述經(jīng)分散的聚合物注入到注入水在其中流動的管線(10)中，以將混合物(聚合物+注入水)引入井(P)中。6.權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述一次水占全部水(一次水+二次水)的2040重量％，而所述二次水占全部水(一次水+二次水)的6080重量％。7.權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(17)的圓周轉(zhuǎn)速為2040m/s。8.權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于在110巴，優(yōu)選36巴的壓力下驅(qū)動所述二次水。9.權(quán)利要求48中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述聚合物為丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺的聚合物(共聚物)。全文摘要一種用于三次采油的設(shè)備，依次包括聚合物儲料斗(1)、研磨裝置(3)、加壓注射泵(5)，所述研磨裝置(3)包括包括轉(zhuǎn)子(17)和定子(20)的用于研磨和排出經(jīng)分散聚合物的室(16)，在所述室的全部或部分外周上的通過二次水線路(22)進(jìn)料的環(huán)(22)，所述環(huán)與室(16)連通以將加壓水噴到定子(20)的刀片(21)上。實(shí)施所述設(shè)備的方法。文檔編號E21B43/16GK101821355SQ200880110883公開日2010年9月1日申請日期2008年3月25日優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日發(fā)明者勒內(nèi)·皮希,菲利普·熱羅尼莫申請人:S.P.C.M.股份公司