一种基于多场协同作用的组合式原油电脱水器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于多场协同作用的组合式原油电脱水器，包括外管、静电聚结段、旋流段和重力沉降段；外管的顶部形成有第一油出口管，靠近外管底部的侧方设置有原油乳化液入口管，靠近重力沉降段底部的外管侧方设置有第一水出口管；静电聚结段外接正负极，静电聚结段和外管之间以及静电聚结段内均形成有非均匀电场；旋流段包括内管、起旋元件、第二油出口管和第二水出口管，内管位于静电聚结段的上方并同轴设置在外管内；起旋元件设置在所述内管的下端；第二油出口管同轴设置在内管的顶部；第二水出口管套在第二油出口管的外部并设置在内管的顶部；重力沉降段为由内管、外管以及过渡管段之间围成的上部敞口的环形空间。渡管段之间围成的上部敞口的环形空间。渡管段之间围成的上部敞口的环形空间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多场协同作用的组合式原油电脱水器


[0001]本专利技术涉及一种海上高含水原油乳化液高效破乳脱水处理装置，特别涉及一种基于多场协同作用的组合式原油电脱水器，尤其涉及一种基于电场、离心力场和重力场综合作用的原油脱水器。

技术介绍

[0002]随着我国大部分陆上或海上油田逐渐进入开采中后期，油井采出液中的含水率逐年上升，部分甚至高达95％以上。为了提高原油采收率，提出了酸化压裂、堵水调剖、聚合物驱/化学驱等新技术。尤其是随着聚合物驱、化学驱等三次强化采油(EOR)技术的大规模推广应用，进一步加剧了油井采出液的乳化程度。如果继续沿用当前多数油田采用的以“高压级三相分离器
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低压级三相分离器
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常规电脱水器”为主体设备的原油集输处理流程，难免会导致进入常规电脱水器的原油乳化液含水量过高，极易引起电极之间短路；而且原油乳化液中碱性物质等表面活性剂的存在，使其电场破乳脱水更加困难，从而无法保证外输原油的质量。尽管近年来高频/高压脉冲电场脱水技术在电脱水器中的逐步尝试应用，有效解决了其处理高含水率原油时存在的问题，且能够降低破乳剂的使用量，但由于常规电脱水器仍采用基于重力沉降的传统卧罐结构，依旧存在设备占地面积大、脱水效率低等不足。以水力旋流器为代表的基于离心分离技术的脱水设备，因其具有分离效率高，结构紧凑等特点而被广泛应用，而将电场破乳与油水离心分离相结合，能够极大地简化传统电脱水工艺流程，提高脱水效率，保证原油达标外输质量。此外，对于深水油气田而言，在油井采出液含水率逐年上升的现状下，为了保持原油稳产甚至增产而必须增加提液量。在海上生产平台空间和承重能力有限的情况下，无法继续加装常规分离设备以扩充处理能力。而且深水浮式平台的造价非常昂贵，其成本随体量的增大急剧攀升，因此对平台空间和上部载荷要求严格。常规油气集输处理工艺流程的布局已经难以满足设计要求，迫切需要油气集输分离处理设备不断“管式化”，以取代常规“卧式罐”或“立式容器”结构。
[0003]早在1987年，美国Combustion Engineering公司的Prestridge在专利US4116790中就提出了一种将静电聚结和离心分离相结合进行油水分离的设备，其结构包括前后串联的静电聚结段和油水分离段，聚结段由水平管和电极组成，分离段为水力旋流器。1994年，英国布拉德福德大学的Bailes在专利US5352343中提出了一种连续旋转油水乳化液静电破乳及分离的结构，在圆筒状结构中心处安装有电极进行破乳，同时，圆筒在与电机连接的驱动轴带动下旋转，通过离心力实现油水分离。同年，清华大学毛宗强在专利CN94200766.2中提出了一种离心式高压静电油水分离装置，通过静电场与离心场综合作用对油水乳化液进行脱水处理，位于装置中心处的转筒旋转产生离心场，在外部筒形电极与转筒之间形成静电场。2004年，法国石油研究院(IFP)Christine NoiK和Jean Trapy在专利US6702947B2和US7166218中提出了一种基于电场和离心场耦合作用的、立式放置的油水乳化液破乳分离设备，主要由上部分的聚结段和下部分的旋流段组成，其整体为管式结构。油水乳化液首先通过聚结段的环形流道，在电场作用下进行聚结破乳，然后通过含有螺旋叶片的旋流段进
行油水两相分离。2009年，原中国石化胜利油田设计院冯永训在专利CN101564605A中提出了一种电场与离心场相结合的乳化液脱水装置，离心腔在外部电机的驱动下绕空心轴旋转，形成离心场。在离心腔内部安装有交错的蝶形电极板，在极板间形成高压电场，油水乳化液经过空心腔中心处的布液器进入空心腔中的电场区域。在电场和离心场作用下，油相从集油器排出，水相经离心腔通过集水器排出。其随后在专利CN202179874U中提出了另一种形式的油水乳化液脱水装置，由电机带动转鼓旋转形成离心场，同时在转鼓中心处安装有高压柱状电极以形成高压电场。2014年，重庆理工大学龚海峰在专利CN103289808B中提出了将旋流和脉冲电场组合进行工业废润滑油脱水净化处理的结构，即在水力旋流器的溢流管段安装电极，与脉冲电源连接产生电场对乳化液进行破乳，然后在离心力作用下进行分离。2016年，承德石油高等专科学校徐进在专利CN104560129B中提出了一种带驱动叶轮的旋流式电脱水装置，其主体为水力旋流器，在内部圆柱段安装有驱动叶轮，在其下方中心轴线上安装有集油管和若干层正负极交错的伞状电极板。原油乳化液切向进入圆柱段，在驱动叶轮的旋转作用下产生较强离心力，其中的小液滴在电极板产生的高压电场作用下聚结成较大液滴。大液滴在离心力作用下向筒壁方向运动，实现油水分离。
[0004]总的来看，现有基于多场耦合作用的静电聚结分离设备主要可以分为外加动力旋转式(简称器旋)和非旋转式(简称液旋)。外加动力旋转式需要借助电机通过轴带动转筒或叶轮旋转来形成旋流，虽然可以通过调节转速来调整旋转强度，但因动密封的存在而使得设备结构设计复杂化，而且能量消耗相对较高。非旋转式则通过静止的螺旋叶片或者采用切向入口“引导”带压流体产生旋转运动，虽然结构简单，但为使旋流强度达到期望值而不得不尽量增大入口流体压力或减小旋转半径，往往使得旋流单体结构的处理量有限而不得采取多个单体结构并联以增大处理能力，最终致使占地空间较大的问题依然存在。尤其无法保证足够大的离心旋流强度而对运行工况条件较为敏感，油水乳化严重时更是无能为力。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于多场协同作用的组合式原油电脱水器，可用于高含水油井采出液中油水乳化液的高效破乳分离，具有结构紧凑性高、脱水效率高等优点，尤其适用于海上生产平台的原油电脱水处理。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，一种基于多场协同作用的组合式原油电脱水器，包括：
[0007]接地的外管，所述外管的顶部形成有第一油出口管，靠近所述外管底部的侧方设置有原油乳化液入口管，靠近重力沉降段底部的所述外管侧方设置有第一水出口管；
[0008]静电聚结段，外接正负极，所述静电聚结段和外管之间以及静电聚结段内均形成有非均匀电场，以对进入所述外管内的原油乳化液进行静电破乳处理，获得油水混合液；
[0009]旋流段，包括内管，位于所述静电聚结段的上方并同轴设置在所述外管内；起旋元件，设置在所述内管的下端；第二油出口管，同轴设置在所述内管的顶部；第二水出口管，套在所述第二油出口管的外部并设置在所述内管的顶部；其中，所述起旋元件被配置为将进入所述内管内的油水混合液分离成沿所述内管中心轴线向所述第二油出口管运动的油核以及沿所述内管壁面向所述第二水出口管运动的水滴；
[0010]所述重力沉降段为由内管、外管以及过渡管段之间围成的上部敞口的环形空间。
[0011]所述的基于多场协同作用的组合式原油电脱水器，优选地，所述静电聚结段包括：
[0012]圆管电极，位于原油乳化液入口管上方并同轴设置在所述外管内，外接正极；
[0013]圆柱电极棒，同轴设置在所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多场协同作用的组合式原油电脱水器，其特征在于，包括：接地的外管，所述外管的顶部形成有第一油出口管，靠近所述外管底部的侧方设置有原油乳化液入口管，靠近重力沉降段底部的所述外管侧方设置有第一水出口管；静电聚结段，外接正负极，所述静电聚结段和外管之间以及静电聚结段内均形成有非均匀电场，以对进入所述外管内的原油乳化液进行静电破乳处理，获得油水混合液；旋流段，包括内管，位于所述静电聚结段的上方并同轴设置在所述外管内；起旋元件，设置在所述内管的下端；第二油出口管，同轴设置在所述内管的顶部；第二水出口管，套在所述第二油出口管的外部并设置在所述内管的顶部；其中，所述起旋元件被配置为将进入所述内管内的油水混合液分离成沿所述内管中心轴线向所述第二油出口管运动的油核以及沿所述内管壁面向所述第二水出口管运动的水滴；所述重力沉降段为由内管、外管以及过渡管段之间围成的上部敞口的环形空间。2.如权利要求1所述的一种基于多场协同作用的组合式原油电脱水器，其特征在于，所述静电聚结段包括：圆管电极，位于原油乳化液入口管上方并同轴设置在所述外管内，外接正极；圆柱电极棒，同轴设置在所述圆管电极内，并外接负极。3.如权利要求2所述的一种基于多场协同作用的组合式原油电脱水器，其特征在于：所述圆管电极和圆柱电极棒的两端均通过电极定位块固定在所述外管上，所述电极定位块的中部形成镂空结构；在所述外管的外部设置集线管，所述圆管电极和圆柱电极棒的底部通过集线管与外部高频高压交流电源连接。4.如权利要求2所述的一种基于多场协同作用的组合式原油电脱水器，其特征在于：所述圆管电极采用复合管，包括导电的骨架增强体，包覆于所述骨架增强体内外部的绝缘层；所述圆柱电极棒采用不锈钢材质，所述圆柱电极棒...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春升，石熠，陈家庆，姬宜朋，尚超，张明，王海燕，郑晓鹏，平朝春，王艳红，刘帆，
申请(专利权)人：中海油研究总院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：