[发明专利]聚合高分子降失水剂干燥及堆积密度提高的方法及装置

说明书

本发明公开了聚合高分子降失水剂干燥及堆积密度提高的方法及装置，属于化工领域，该装置包括滚筒刮板干燥机和轮碾混砂机，滚筒刮板干燥机包括液体料槽、滚筒、刮刀和加热部分，轮碾混砂机包括料筒和碾轮；该方法包括以下步骤：将液体聚合高分子降失水剂倒入液体料槽内；滚筒预热并使滚筒的温度保持在一定范围内；启动滚筒，旋转的滚筒将液体聚合高分子降失水剂从液体料槽带出并干燥；刮刀将干燥成固态的聚合高分子降失水剂从滚筒上刮下；将固态聚合高分子降失水剂投入料筒至一定高度；启动碾轮将固态聚合高分子降失水剂碾实以增加其堆积密度。本发明不但能够有效的干燥聚合高分子降失水剂，还能够提高干燥后粉末的堆积密度，以方便包装和运输。

技术领域

本发明涉及降失水剂生产领域，特别涉及聚合高分子降失水剂干燥及堆积密度提高的方法及装置。

背景技术

在油气开采环节中一个重要的环节就是钻井，在钻井完成之后为了给后期采油工作提供长期稳定的通道，需要对井眼进行固井作业。一般油井的深度在数千米甚至更深，在这样的井眼深度环境中地层的压力达到几十兆帕甚至上百兆帕，地层的温度达到几十甚至超过二百摄氏度。固井材料在这样的极端环境中表现出的性质与其在地表环境中是截然不同的，其中固井材料在高温高压环境中发生严重失水的现象为固井作业增加了许多困难。目前针对固井材料的失水问题采取的有效方法就是加入降失水剂。

目前研究表明，降失水剂的作用机理有以下几点：1、颗粒性材料通过颗粒分布堵塞地层孔隙减少水泥浆中分液体向地层流动的渠道；2、增加水泥浆的粘度，增加液相流出的阻力；3、水溶性高分子吸附在水泥颗粒的表面，形成溶剂化层使水泥颗粒同水均匀分散，减少体系中自由水的比例；4、形成高分子膜或者胶粒阻止液相流出。

目前常用的降失水剂主要有，颗粒材料：膨润土、粉煤灰、沸石粉、火山灰、胶乳、沥青等通过阻塞地层孔隙或者水泥滤饼孔隙，阻断液相流动通道降低水泥浆失水量；天然改性高分子：纤维素、单宁、木质素、褐煤等通过改性制得的高分子材料在实际应用中具有良好的降失水作用；聚合高分子：聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、以及丙烯酸、衣康酸、马来酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮等单体的二聚物或者多聚物等。

这些油井水泥降失水剂在应用中各有优点，但随着近年来由于石油资源日益减少，钻井深度不断加深地层状况更加复杂，常规的颗粒材料和天然改性高分子降失水剂已经不能满足生产的需要，而聚合高分子降失水剂因为良好的稳定性和控制失水性能越来越多的被应用到油田生产中。

目前聚合高分子类的降失水剂产品大多是液体产品，降失水剂作为固井中一种主要的添加剂在油田上的使用量十分巨大，而聚合高分子类的降失水剂由于合成液体本身粘度相对较高，为了保证聚合反应的完整性、产品质量的稳定性、生产的可操作性等原因，导致液体降失水剂的固含量只有5-20％，而油田用量最多的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸类的降失水剂由于本身的粘度偏大其固含量只有10％左右。过高的含水量大大加大了聚合高分子降失水剂的运输成本与物流压力，尤其是在跨国长途运输情况下。而且液体降失水剂在使用过程中也会有很多的不便，尤其是在低温环境中，因为以水为溶剂的聚合高分子降失水剂可能在使用中出现凝固、聚合物粘度增大无法泵送等问题给现场使用带来了极大的不便。此外，液体降失水剂的溶剂大多为水或者一般的有机溶剂，长时间放置容易滋生细菌从而极大的缩短降失水剂的保质期。因此，将液体的聚合高分子降失水剂做成固体形态十分必要。

目前国内常用的降失水剂干燥方法有：喷雾干燥、冷冻干燥、造粒干燥、流化床干燥等方式。喷雾干燥要求液体物料的粘度相对较低以便通过压力和旋转雾化器等方式充分将液体雾化进而进行干燥，但是这种方法对于液体粘度相对较高的聚合高分子降失水剂不适用；冷冻干燥适用于固含量高、对温度敏感的物料，但是设备投入和干燥成本较高；造粒干燥对物料本身要求在高浓度下具有可塑性，但是聚合高分子降失水剂通常无法达到此要求；流化床干燥适用于对固体颗粒的干燥。因此，目前这些方法均无法满足聚合高分子降失水剂的干燥及后续包装生产的需要。