阻垢型静态混合器现场应用情况分析及效果评价

赵 千 ，宋茹娥 ，张 丹 ，张立东 ，魏文文 ，高清河

（1.大庆油田有限责任公司 第四采油厂,黑龙江 大庆 163000；2.黑龙江省油田应用化学与技术重点实验室（大庆师范学院），黑龙江 大庆 163712）

三元复合驱是利用三元体系中的碱、表面活性剂和聚合物3 种化学剂的协同效应驱油，它在扩大波及体积的基础上，能够进一步提高驱油效率[1,2]，从而大幅度提高原油采收率。国内油田在表面活性剂/碱/聚合物三元复合驱矿场试验或工业化推广应用中取得了明显的增油降水效果[3-6]，但在三元复合驱体系中由于碱的注入，从而导致管道、泵阀、静态混合器等经过设备中结垢，因此，必须经常酸洗以维持设备的正常运行，结垢就成为了制约复合驱推广和应用的主要技术难题[7-10]。综上所述，本文在现场试验“单泵单井、单剂点滴”注入工艺流程中应用了一种便于清洗式的静态混合器，安装在单井注入管道处，通过与常规式静态混合器进行对比试验，考察其应用性能。

1 现场试验情况

2016 年9 月，更改新流程“单泵单井、单剂点滴”注入工艺，在七口注入井安装新型井口静态混合器（图1），即阻垢型井口静态混合器。现场试验中，与常规静态混合器的方案符合率、粘损、内部结构、前后压差及清垢周期进行了对比试验。

图1 阻垢型静态混合器现场实物图Fig.1 Physical map of scale inhibition static mixer

2 分析与讨论

2.1 不同类型静态混合器混合效果试验

混合效果是评价静态混合器最基本的参数，因此，对两种静态混合器的混合效果进行了测定。在静态混合器后连续取5 个样品，取样间隔时间5min，化验聚合物浓度，按照均方差公式（1～3），计算出混合不均匀度，评价混合效果，结果见图2。

图2 阻垢型静态混合器和常规静混器混合不均匀度对比Fig.2 Comparison of mixing inhomogeneity between scale inhibition static mixer and conventional static mixer

由图2 可以看出，阻垢型静态混合器混合不均匀度的最大值是1.75%，最小值是0.96%，平均值为1.30%；而原有静混器混合不均匀度的最大值是2.83%，最小值是1.40%，平均值为2.31%；新型比原有的静混器混合不均匀度下降了1.01%，从而阻垢型静态混合器的混合效果优于原静态混合器。

2.2 不同类型静态混合器粘损试验

粘损也是评价静态混合器的常用参数，因此，分别对原有和新型静混器的粘损进行测试，结果见图3。

由图3 可见，新型静混器的粘损均低于5%，而原有静混器的粘损在7%～14%之间，均高于新型静混器，从而说明阻垢型静态混合器能够很好的降低粘度损失。

图3 阻垢型静态混合器和常规静混器粘损对比Fig.3 Comparison of viscosity loss between scale inhibition static mixer and conventional static mixer

2.3 不同类型静态混合器内部单元对结垢的影响

原静态混合器内部结构单元材质为钢质（图4a），内部交叉连接，呈圆球状，与输送介质的接触面较大，垢易附着在单元内部，不易清理，需要外协进行酸洗，费用780 元·根-1。新型阻垢静态混合器内部结构单元为钝角和圆角的组合单元（图4b），能够很好的避免剪切和降低粘度损失。并且在材料方面，新型工程塑料构成的静混单元具有较低的表面能和摩擦系数，垢不易附着，防垢性能较好，能够大幅度的减少结垢问题，与此同时，新型阻垢静态混合器内部结构单元具有较强的硬度和耐腐蚀性，便于清洗，小队可自行清理，降低清垢费用。

图4 混合单元内部结构对比Fig.4 Comparison of internal structure between scale inhibition static（a）mixer and conventional static mixer（b）

2.4 不同类型静态混合器对压降的影响

静态混合器内部结构单元的组成不同，会对压力产生影响，因此，对不同类型静态混合器压差进行测定。结果见图6。阻垢型静态混合器运行5 个月后其压差值小于1MPa，而原静态混合器运行2.5 个月后压差就超过1MPa，新型阻垢型静态混合器的压差变化远远小于原静态混合器，说明防垢型静态混合器能够很好的控制压差变化。

图5 阻垢型静态混合器清洗前后压差数据曲线Fig.5 Pressure difference data curve of scale inhibition static mixer before and after cleaning

图6 常规静混器清洗前后压差数据曲线Fig.6 Pressure difference data curve of conventional static mixer before and after cleaning

2.5 不同类型静态混合器清垢周期的研究

新型阻垢型静态混合器能够很好的抑制垢的产生，对运行不同时间的阻垢型静态混合器内部结垢情况进行测定发现，运行3 个月以内，内部结垢情况较轻；而运行周期超过4 个月，则结垢较重，会影响液体的流通和混合，需进行清洗。从而确定阻垢型静态混合器的清洗周期为4 个月，对比原静态混合器的清垢周期大约为2.5 个月。

图7 不同时期阻垢型静态混合器结垢情况Fig.7 Scale formation of scale inhibition static mixer in different periods:（a）1.5months,（b）3months,（c）4 months,and（d）5months

3 结论

（1）阻垢型静态混合器的混合不均匀度小于2%，原有静混器混合不均匀度小于4%，均满足注入方案5%的要求，但新型阻垢型静态混合器的效果更好。

（2）阻垢型静态混合器的粘损低于5%，而原静混器的粘损在7%～14%之间。

（3）阻垢型静态混合器具有避免剪切、粘度小、防垢性能好、易清理等优点，原静态混合器垢易附着在单元里面，需外协酸洗，清垢难度大。

（4）阻垢型静态混合器运行5 个月后，其压差值均小于1MPa；原静混运行2.5 个月后，压差超过1MPa，新型阻垢型静态混合器能够很好的减低压差。

（5）与原静态混合器相比，阻垢型静态混合器清洗周期延长至4 个月，能够一定程度上抑制垢的产生。