H型静电聚结分离器油水分离技术研究

介绍了国外新一代高效紧凑型静电聚结设备———H型静电聚结分离器CES的结构和工作原理。通过对其油水分离的工作机理进行理论分析,探讨了运行中临界流量产生的原因和影响因素,提出了进行工程化设计时应注意的问题和改进思路,对于自主开发新型静电聚结技术,满足石油行业对高效紧凑型原油脱水设备的需求具有积极意义。     

原油脱水用管式静电聚结技术研究概况

传统的原油脱水设备因占地面积大、效率低,难以满足海洋石油、陆上高含水油田和绿色油田开发的需要。国外围绕高效紧凑原油电脱水技术进行了长期研究,其中以管式静电聚结技术的发展最为引人注目。介绍了国外第一代管式静电聚结产品电脉冲感应聚结器EPIC、紧凑型静电聚结器CEC、在线静电聚结器IEC和新一代在线静电聚结器IEC、H型紧凑静电聚结分离器CES的结构、工作原理和应用研发情况,总结对比了两代管式静电聚结器的特点和发展规律,提出了研究管式静电聚结技术的方向和思路。     

紧凑型静电分离器的技术进展

为了提高原油的脱水效率和减小处理设备体积,国外研发了一系列紧凑型静电聚结设备如EPIC、CEC、IEC、CES等。详细阐述了国外最新的紧凑型静电分离器(CES)的发展历程,对其发展过程中所历经的"L"型、小"y"型、大"Y"型、斜体"H"型CES的优缺点进行了分析,并探讨了其在原油处理过程中的应用方式和改进思路,为国内研发和应用该技术提供了参考。     

高频脉冲动态电聚结显微实验研究

高频脉冲电聚结技术是一种利用脉冲电场处理原油的电脱水技术,适用于处理含水率高的原油。设计了动态电聚结在线和离线实验装置,从显微层面研究了流动和电场参数对高频脉冲电聚结技术效果和能耗的影响。研究结果表明:随着电压的增加,电聚结效果先提升后下降;随着频率的增加,电聚结效果先提升后下降;随着脉宽比的增加,电聚结效果提升;电压、频率、脉宽比的增大都会提高能耗。流动能够促进电聚结,尤其是液滴间距离较大时,但是过高的流速会产生相反的结果,且流动对能耗基本无影响。     

W/O型乳化液在矩形流道中的静电聚结破乳研究

分析了带绝缘层矩形流道电场强度的影响因素以及分散相水颗粒在均匀交流电场下的聚结机理,设计了矩形流道连续流动静电聚结实验装置。以矩形波高压/高频脉冲交流电源为基础,研究电场强度、脉冲频率、脉宽比、流动速度等参数对不同W/O型乳化液中分散相水颗粒静电聚结特性的影响。实验结果表明,含水率为5%、电场强度为1.69kV/cm、流动速度为0.17m/s、脉宽比为40%、脉冲频率为1000Hz,水颗粒粒径能增长24倍,聚结效果明显。     

W/O型原油模拟乳化液稳定性影响因素实验研究

室内配制的模拟乳化液的稳定性与真实原油的相似度对实验结果能否具有工程指导意义至关重要,首次在国内借助Turbiscan LABExpert稳定性分析仪,较为全面地评价连续相黏度、含水率等物性参数和剪切时间、剪切强度以及化学试剂添加量等配制参数对W/O型模拟乳化液稳定性的影响,筛选出配制满足稳定性要求乳化液所需的最优参数,为后续降黏处理、破乳剂筛选和乳化液静电聚结特性研究等实验奠定基础。     

高压脉冲DC电场破乳技术研究

W／O型乳化液的静电聚结破乳技术在石油开采、石油炼制、液膜分离等领域应用非常广泛。讨论了采用“高压脉冲DC电场＋绝缘涂层电极”进行破乳过程的作用机理,并阐述了国内外基于高压脉冲DC电场而研发的旋转式静电聚结器、静电预原油脱水器、非旋转式电破乳器等电场力和离心力组合作用的连续式电破乳器产品。虽然“高压脉冲DC电场＋绝缘涂层电极”组合具有一定的优点,但至今在石油开采领域并未得到工业化推广应用,人们尚需针对高压脉冲DC电场和高压AC电场的破乳性能进行进一步的对比研究。     

柱状旋流电脱水器分离性能实验研究

三相分离器与电脱水器常见于原油处理环节,这类设备体积庞大、处理效率低。通常电脱水器还要求入口乳状液含水率不能超过30%。为了解决这些问题,设计并制作了一种柱状旋流电脱水器,该电脱水器结构紧凑,分离效果好,能处理含水率高于30%的乳状液。针对该电脱水器的聚结特性与分离特性进行了实验研究。结果表明,该电脱水器在处理含水率20%、40%的乳状液时,液滴增大倍数最高,分别可达5.6、4.5倍;场强为356.44kV/m时,分离效率可以达到75%;适当增大乳状液在聚结段的停留时间,液滴平均粒径增大,分离效率大幅提高。     

高压脉冲电晕降解液相苯酚的实验研究

利用针-筒式反应器进行高压脉冲电晕放电降解液相苯酚的试验,研究Fe2+、脉冲电压峰值、脉冲频率、曝气及pH等对苯酚降解的影响.结果发现,苯酚降解率随着Fe2+添加量的增加先升高后降低,最佳Fe2+的添加量为0.015 mmol/L;提高脉冲电压峰值、脉冲频率、曝气体积流量和pH均可达到提高苯酚降解率的效果,其经济性、适应性最佳值如下：脉冲电压峰值为40 kV,脉冲频率为180 Hz,曝气O2的体积流量为6 L/min,此条件下苯酚降解率可达到84.8 %;偏碱性环境有利于苯酚的降解;曝气种类对苯酚降解率有较大影响,降解率由高到低依次是氩气、氧气、氮气.当曝气源为氩气时,苯酚的降解率可达到98.1 %.     

新型破乳剂对高含蜡原油破乳脱水净水的应用研究

采用传统瓶试法测定了3种不同相对分子质量的含氮聚醚型破乳剂(PRO7501 X,X=A、B或C)对南海某高含蜡原油破乳脱水净水的能力,考察了破乳剂种类、破乳剂相对分子质量、破乳剂质量浓度等因素对原油乳状液脱水率的影响。通过现场中试以及加药点改造,考察了该药剂在现场实际脱水净水的能力。结果表明,在现场停留10min时,破乳剂PRO7501 X的脱水速度较快,其中,破乳剂PRO7501B因其相对分子质量适中,脱水率最大。在实验范围内,随着破乳剂PRO7501B质量浓度的增大,脱水率逐渐升高,当质量浓度升高到15mg/L时,脱水率趋于稳定。对现场中试以及加破乳剂点进行了改造,检测结果表明,破乳剂PRO7501B可以明显降低P-V-103分离器油相出口的含水率,由原来的11.0%~15.0%降至0.2%~1.0%,处理后外输原油的含水率为2.5%~3.0%,可以满足平台的正常生产及外排要求,水相出口含油的质量浓度从30~35mg/L降至3mg/L以下,基本解决海面存在油膜的问题。     

乳化剂的HLB值对搅打稀奶油的搅打性能的影响

研究了乳化剂的亲水亲油平衡值（HLB值）对搅打稀奶油的搅打性能的影响。结果表明，乳化剂的HLB值对均质后的乳状液粒度分布的影响并不显著，但对脂肪部分的附聚作用明显，乳化剂的HLB值越高，其促进脂肪部分附聚的能力也越强。当HLB值低于6，脂肪部分的附聚率低于50％，不足以形成稳定的泡沫结构。HLB值在6～8范围内，恰好能够形成理想的泡沫结构。如果HLB值大于9，脂肪部分附聚太快，所形成的泡沫结构粗糙且稳定性差。     

Fracture evolution characteristics of sandstone containing double fissures and a single circular hole under uniaxial compression

The uniaxial compression experiments on the sandstone samples containing double fissures and a single circular hole were carried out by using electro-hydraulic servo universal testing machine to investigate the effect of rock bridge angle β and fissure angle α on mechanical properties and evolution characteristics of cracks.The results show that the peak strength,peak strain and elastic modulus of defected specimens decrease comparing with those for intact sample,and show a decreased trend firstly and then increase with β changing from 0° to 90°.The peak strength and elastic modulus achieve the minimum value as the rock bridge angle is 60°,while the peak strain reaches the minimum value with the rock bridge angle of 45°.The crack initiation of tested rock samples occurs firstly in stress concentration areas at tips of prefabricated fissures under uniaxial compression,and then propagates constantly and coalescences with the prefabricated hole.Some secondary cracks initiate and propagate as well until buckling failure happens.The rock bridge angle has a great influence on crack initiation,coalescence,final failure mode,crack initiation stress and transfixion stress.The peak strength varies significantly,while the elastic modulus and peak strain change slightly,and the failure modes are also different due to the influence of fissure angle.     

溶气原油乳状液的溶气特性与稳定性研究

利用带压溶气原油乳化装置在不同溶气环境（CO2、CH4、N2）下对长庆原油进行带压乳化,并通过溶解度测定装置、溶气原油乳液稳定性分析装置、界面张力仪、高压流变仪测得不同气体的溶解度Rs、分水率fv、界面张力γ、界面膜弹性模量εd、溶气原油黏度μ,溶气原油乳状液表观黏度μap。结果表明,油水界面膜的存在会在一定程度上抑制气体从外相向内相的迁移,使溶气原油乳状液的溶解度小于内外相各自的溶解度之和;在溶CO2的环境下,由于其油/水界面张力最小,使其乳化效果最好,形成的带压W/O型乳状液乳滴最为细密,同时由于其油水界面弹性模量最大,形成的带压乳液体系最为稳定,乳液体系较原油体系的增黏率最明显;与之相反,在溶N2的环境下,带压乳液体系的稳定性较差,易于破乳。     

纤维聚结分离过程流场的数值模拟研究

对纤维聚结分离流场进行了数值模拟研究。结果表明,纤维聚结分离器的压力场由前到后呈现缓慢降低的分布,随着厚度的增加压力变小;聚结模块压降随着流速、厚度的增加而线性增加,随着孔隙率的减小而增加;纤维聚结分离器的速度场呈现对称式分布,流体在流进纤维层时明显加速,最大速度出现在纤维的间隙中,在纤维间隙中速度呈现“M”形分布。