一种连续流动静电聚结效果在线评价系统及方法技术方案

一种连续流动静电聚结效果在线评价系统及方法，可以对流动状态下油包水乳状液在静电聚结器内的聚结效果进行评价，包括乳化系统、连续流动系统、静电聚结系统、在线拍照及粒径分析系统。乳化系统产生稳定的油包水乳状液；聚结系统能够在静电聚结器内产生高压电场，促进油包水乳状液中水滴间的碰撞聚结；在线拍照及粒径分析系统利用高速摄像机拍摄微观样槽内经电场处理前后的油包水乳状液图片，分析水滴粒径的变化情况，从而确定最优的电场参数。采用本发明专利技术的评价系统及方法，具有操作简单、使用方便、评价迅速、贴近实际、结果准确的优点，能够为静电聚结器运行参数的选择、优化提供依据，使静电聚结器的运行更为高效。

Online evaluation system and method for continuous flow electrostatic coalescence effect

An on-line evaluation system and method for continuous flow electrostatic agglomeration effect can be used to evaluate the coalescence effect of the oil emulsion in the electrostatic coalescer under the flow state, including emulsion system, continuous flow system, electrostatic coalescence system, online photography and particle size analysis system. The emulsion system produces stable oil - clad water emulsion, the coalescence system can produce high voltage electric field in the electrostatic coalescer and promote collision and aggregation between water droplets in the oil - water emulsion. The optimum electric field parameters are determined by the change of droplet size. The evaluation system and method of this invention have the advantages of simple operation, convenient use, quick evaluation, close to reality and accurate results. It can provide the basis for the selection and optimization of the operating parameters of the electrostatic coalescer, and make the operation of the electrostatic coalescer more efficient.

【技术实现步骤摘要】
一种连续流动静电聚结效果在线评价系统及方法
本专利技术涉及一种连续流动聚结效果在线评价系统及方法，属于油气集输系统油田采出液脱水

技术介绍
目前大部分油田已进入高含水期，井口采出液中含有的伴生水，在阀、泵的剪切作用下与原油混合形成乳状液。同时，为了提高原油采收率，现场通常使用碱、聚合物、表面活性剂等进行驱油，这使得乳状液更加稳定。为满足国家规定的商品原油含水率指标，在油田地面集输站场中需对油水乳状液进行破乳脱水。重力沉降或热化学沉降方法脱水效率低，通常利用静电场方法强化破乳脱水，其基本原理是利用高压电场削弱油水间界面膜强度，加速水滴间运移、碰撞和聚结，形成大水滴从而加速沉降分离。针对静电聚结破乳脱水效果的评价，传统的方法是对破乳后的原油含水率进行检测。《GB/T8929-2006原油含水率的测定蒸馏法》和《SY/T5402-2008原油含水量的测定电脱法》中详细介绍了油田原油含水率的测定方法，但遗憾的是，蒸馏法耗时太长而原油含水电脱分析仪中电场精确度有限，两种方法普遍存在缺陷。中国专利CN104515692A公开了一种静电聚结快速评价的系统及方法，其利用波形发生器和高压电源放大器在小型静电聚结器上施加电信号来促使油包水乳状液中的水滴发生聚结，对聚结后的乳状液取样，通过显微镜拍照结合图像技术分析水滴粒径加电前后的变化，得到水滴粒径分布变化规律从而判断破乳脱水效果。该专利中所涉及的系统及方法只能在静态条件下使用，忽略了流动对油包水乳状液聚结效果的影响规律，但在实际生产中流动状态对聚结效果的影响却是不可忽略的；同时，其不能对液滴粒径实现在线拍摄，而是通过取样后进行拍摄，这会给实验结果带来误差。中国专利CN203048887U公开了一种静电聚结分离装置及系统，利用高压交流电场，水滴在进油口所连接的水平管内实现聚结，并在流动过程中向水平管道底部加速沉降，后油水混合液进入垂直管段利用重力沉降作用实现油水分离。该技术可以实现油水乳状液的动态破乳，但没有涉及到聚结效果的评价方法。鉴于以上原因，有必要设计一套能够对连续流动乳状液进行静电破乳并能对聚结效果进行在线评价的实验系统及方法，能够对静电聚结设备流动参数、电场参数进行优选，使静电聚结设备设计更合理，使用更高效。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种连续流动静电聚结效果在线评价系统及方法，以克服现有技术的不足。针对不同类型油包水乳状液最优电场参数不同、静态实验难以模仿流动条件的特点，能够利用高压电场加速油包水乳状液中水滴间的聚结，通过高速摄像装置在线采集乳状液真实图片，用于分析粒径变化，实现对连续流动乳状液静电聚结效果进行在线观测、评价并对电场强度、电场频率和电场波形等电场参数进行优选，其实验结果能为静电聚结设备运行的进一步优化提供依据，使其更高效地运行。一种连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于包括静电聚结系统、乳化系统、连续流动系统、在线拍照及粒径分析系统，所述静电聚结系统包括信号发生器、高压电源放大器、内含高压电极的静电聚结器，信号发生器产生的信号经高压电源放大器进行放大之后通过高压电线输送到静电聚结器，所述的乳化系统包括乳化机和沉降罐，所述的连续流动系统包括微量泵，所述微量泵的入口端与沉降罐相通，出口端通过三通分成两路，一路与静电聚结器上部的聚结器入口相通，另一路则返回所述的沉降罐，所述静电聚结器底部的聚结器出口有管路通至所述沉降罐的上方，该管路自静电聚结器至沉降罐的方向上依次设有微观样槽和流量计，所述的在线拍照及粒径分析系统包括微观样槽、高速摄像机、计算机、高亮光源，其中高速摄像机拍摄微观样槽中的图像并与计算机相连。所述的连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于所述静电聚结器包括聚结器外筒，外筒内的高压电极顶部带有接线柱，高压电极外部包覆聚四氟乙烯绝缘层，高压电极及接线柱插入绝缘压盖中，绝缘压盖与聚四氟乙烯绝缘层通过螺纹连接密封，后一同插入聚结器外筒，聚结器外筒进行接地处理，成为接地电极，与高压电极之间产生高压电场对油水乳状液进行破乳。所述的连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于所述高压电极为空心结构，按直径划分为上下两部分，上部呈等径圆筒状，而下部呈直径由上到下渐缩的倒圆台状；所述高压电极上方的接线柱为圆柱型，通过焊接方法与高压电极本体同轴相连；聚结器外筒呈等径圆筒状。所述高压电极与接地电极之间产生的高压电场为不完全均匀电场；所述高压电极上部等径部分与接地电极之间间距小，形成的电场强度高，因为上部含水率较低，可以施加较高的电场强度；而高压电极下部倒圆台部分与接地电极之间间距逐渐变大，形成的电场电场强度从上到下逐渐减小，因为下部含水率较高，施加的电场强度也较低。传统高压电极的设计通常只有上下一致的情况，这样是为了获得上下一致的电场，然而该设计有一定的局限性，因为从设备工作的角度而言，聚结器内上下部分含水率是不一致的；上部含水率低，可以施加高的电场强度而不致被击穿，下部含水率高，在高电场强度下电极板间易发生击穿现象，这样改变有利于保证电聚结器的正常工作，而设计成空心结构也能够带来更好的效果。此外，圆柱部分与锥形部分的比例各是多少以及锥形部分的倾斜度等均可按照实际需要来设计，而不同结构的高压电极的电场情况则是可以进行实测得到的。作为上述高压电极的一种特殊形态，本专利技术中的高压电极还可采用以下结构：所述的连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于所述高压电极为空心结构，该高压电极呈倒圆台状，即高压电极直径由上到下渐缩的；所述高压电极上方的接线柱为圆柱型，通过焊接方法与高压电极本体同轴相连，构成整体；聚结器外筒呈等径圆筒状。所述的连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于所述高压电极外部包覆的聚四氟乙烯绝缘层上部同呈等径圆筒状而下部呈倒圆台状，最底部有一圆柱凸台；所述聚四氟乙烯绝缘层与高压电极接触良好无缺陷；聚四氟乙烯绝缘层底部的圆柱凸台侧面均匀分布有四块同心固定柱，与聚结器外筒紧密接触，确保高压电极在工作时位置不发生变化。所述的连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于所述高压电极、接线柱、聚结器外筒和聚结器出口同轴。所述的连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于所述绝缘压盖与接线柱之间通过内螺纹连接密封，保证接线柱与外界环境之间电绝缘，同时确保接线柱、高压电极、聚结器外筒与聚结器出口四者同轴；通过金属压盖和法兰进一步固定绝缘压盖位置，防止发生乳状液泄漏。所述的连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于所述微观样槽是由透明的有机玻璃制成，保证聚结结果的可视化；所述微观样槽的入口和出口通过管路分别与静电聚结器出口和沉降罐相连；微观样槽的横截面积与管路的横截面积相同，保证乳状液流速一致。所述的连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于所述乳化机转速可调，乳化机使用浆叶进行搅拌以充分混合油水混合物。利用上述连续流动静电聚结效果在线评价系统对油包水乳状液样品进行电聚结特性分析的方法，其特征在于包括以下步骤：1）油水按设定的比例混合后加入所述的沉降罐中，经乳化机剪切乳化后通过微量泵泵入静电聚结器；2）利用所述的微量泵连续调节产生预定流速，从而将油包水乳状液泵入静电聚结器中，并由流量计显示读数；3）利用装有显微放大镜头的高速摄像机拍本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于包括静电聚结系统、乳化系统、连续流动系统、在线拍照及粒径分析系统，所述静电聚结系统包括信号发生器（1）、高压电源放大器（2）、内含高压电极（18）的静电聚结器（4），信号发生器（1）产生的信号经高压电源放大器（2）进行放大之后通过高压电线（3）输送到静电聚结器（4），所述的乳化系统包括乳化机（7）和沉降罐（8），所述的连续流动系统包括微量泵（9），所述微量泵（9）的入口端与沉降罐（8）相通，出口端通过三通分成两路，一路与静电聚结器（4）上部的聚结器入口（13）相通，另一路则返回所述的沉降罐（8），所述静电聚结器（4）底部的聚结器出口（21）有管路通至所述沉降罐（8）的上方，该管路自静电聚结器（4）至沉降罐（8）的方向上依次设有微观样槽（5）和流量计（6），所述的在线拍照及粒径分析系统包括微观样槽（5）、高速摄像机（10）、计算机（11）、高亮光源（12），其中高速摄像机（10）拍摄微观样槽（5）中的图像并与计算机（11）相连。

【技术特征摘要】
1.一种连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于包括静电聚结系统、乳化系统、连续流动系统、在线拍照及粒径分析系统，所述静电聚结系统包括信号发生器（1）、高压电源放大器（2）、内含高压电极（18）的静电聚结器（4），信号发生器（1）产生的信号经高压电源放大器（2）进行放大之后通过高压电线（3）输送到静电聚结器（4），所述的乳化系统包括乳化机（7）和沉降罐（8），所述的连续流动系统包括微量泵（9），所述微量泵（9）的入口端与沉降罐（8）相通，出口端通过三通分成两路，一路与静电聚结器（4）上部的聚结器入口（13）相通，另一路则返回所述的沉降罐（8），所述静电聚结器（4）底部的聚结器出口（21）有管路通至所述沉降罐（8）的上方，该管路自静电聚结器（4）至沉降罐（8）的方向上依次设有微观样槽（5）和流量计（6），所述的在线拍照及粒径分析系统包括微观样槽（5）、高速摄像机（10）、计算机（11）、高亮光源（12），其中高速摄像机（10）拍摄微观样槽（5）中的图像并与计算机（11）相连。2.如权利要求1所述的连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于所述静电聚结器（4）包括聚结器外筒（20），外筒（20）内的高压电极（18）顶部带有接线柱（14），高压电极（18）外部包覆聚四氟乙烯绝缘层（19），高压电极（18）及接线柱（14）插入绝缘压盖（15）中，绝缘压盖（15）与聚四氟乙烯绝缘层（19）通过螺纹连接密封，后一同插入聚结器外筒（20），聚结器外筒（20）进行接地处理，成为接地电极，与高压电极（18）之间产生高压电场对油水乳状液进行破乳。3.如权利要求3所述的连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于所述高压电极（18）为空心结构，按直径划分为上下两部分，上部呈等径圆筒状，而下部呈直径由上到下渐缩的倒圆台状；所述高压电极（18）上方的接线柱（14）为圆柱型，通过焊接方法与高压电极（18）本体同轴相连；聚结器外筒（20）呈等径圆筒状。4.如权利要求2所述的连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于所述高压电极（18）为空心结构，该高压电极（18）呈倒圆台状，即高压电极（18）直径由上到下渐缩的；所述高压电极（18）上方的接线柱（14）为圆柱型，通过焊接方法与高压电极（18）本体同轴相连；聚结器外筒（20）呈等径圆筒状。5.如权利要求1所述的连续流动静电聚结效果在线评价系统，其特征在于所述高压电极（18）外部包覆的聚四氟乙烯绝缘层（19）上部同呈等径圆筒状而下部呈倒圆台状，最底部有一圆柱凸台；所述聚四氟乙烯绝缘层（19）与高压电极（18）接触良好无缺陷；聚四氟乙烯绝缘层（...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨东海，孙永祥，何利民，吕宇玲，罗小明，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37