电脱水器内电极层数设置数量的探讨

对电脱水器内乳化原油中水珠间吸引力进行计算后表明，靠增加电极层数，减少电极间距来提高电场强度，进而提高脱水效果的方法，不但没有作用，反而有害。原因是，水珠间的距离和水珠粒径对水珠间吸引力的影响远大于电场强度的影响。进而提出了应根据水电源装置的不同，采用两层或一层的建议。     

调整电脱水器电极的层数和距离提高脱水效率

目前,原油脱水广泛采用热化学沉降、直流电-化学脱水的两段脱水工艺。通过现场试验和实践证明,把原设计的电脱水器的6层电极改为4层电极,调整电极距离,可取得提高电脱水器的处理量和降低电能消耗的良好效果。由于6层电极的底层,其电场强度是按0.5千伏/厘米设计的,而底层电极与油水界面之间的距离是350毫米,因而控制油水界面的难度较大。当油水界面稍微偏高,就会导致底层电极放电,这不但使原油电脱水器的耗电量增大,而且使脱水器的运行不稳定。     

原油电脱水器电极板的新结构

华北油田的电脱水，通常采用三层电极板结构形式。电极板的结构形式直接影响电脱水器的正常工作。传统设计电极板时只通过调整层数与层间的距离来达到电场强度的分配。对电脱水器的核心部分电极板的结构进行改造，将传统的电极板网孔状结构改为条形结构。经定性分析，改造后的新极板各项指标均有明显的提高，从而提高了电脱水器的工作性能，在实际运行中效果明显；提高了原油的生产效率，降低了原油的生产成本，节约了电脱水器的维修     

内置式静电聚结器分离性能影响因素及研究现状

为提高原油脱水率,改善传统静电聚结器所存在的弊端,介绍了国内外有关容器内置式静电聚结器的最新研究进展。详细阐述了内置式静电聚结器聚结效果的影响因素,总结了各因素对脱水效果的影响:最优临界电场强度为2 000~4 000V/cm;延长电场作用时间可以提高原油脱水率,通过对比不同电场形式确定了其适用场合;提出了绝缘电极结构对材料介电常数和材质的要求;分析认为存在最优电场频率,总结了温度、压力、流态和入口含水率对脱水效果的影响。研究结果表明,运用内置式静电聚结器可有效提高原油脱水率,对今后原油脱水研究方向具有指导意义。     

单家寺油田稠油矿场脱水工艺试验

方法采用原油脱水电容调压补偿供电装置进行稠油脱水试验。目的解决一般供电装置经常出现的跳闸问题，提高脱水效果。结果稠油电脱水器内应采用少电极结构（设两层电极），既能降低耗电量，又能保证脱水效果。结论这是一种“永不跳闸”的脱水供电装置，不仅可以确保脱水质量和速度，还可大量减轻现场操作人员的劳动强度。     

海上油田特稠油静电聚结脱水实验研究

针对渤海特稠油的原油黏度大、油品密度高,油水分离十分困难的特点,研制了绝缘电极并开展了室内自然沉降和静电聚结脱水实验。实验结果表明,所研制的绝缘电极可以适应高含水特稠油脱水工况,对于初始含水70%~90%的乳化液,处理温度110℃,在适当的电场强度和药剂浓度作用下,沉降时间40 min,脱后含水可以低于30%;对于初始含水30%~60%的乳化液,处理温度130℃,在适当的电场强度和药剂浓度作用下,沉降时间40 min,脱后含水可以低于30%,满足相关规范中对进入常规电脱水器进一步处理的要求。通过与自然沉降脱水实验进行对比,静电聚结脱水技术能够较大幅度地提高特稠油脱水效率,大幅降低海上特稠油脱水设备的尺寸和质量。本文实验结果对海上特稠油静电聚结脱水处理工艺设计具有一定指导意义。     

对原油脱盐脱水的动态试验研究

(1)电场强度的影响。分别研究不同温度下电场强度与脱盐率的关系，结果表明电场强度对脱盐率的影响有相同的规律，电场强度存在最佳值，这与以往研究结果相吻合。由于脱盐是通过脱水而实现的，因而原油中水滴在电场中凝聚和分散的行为是影响电脱盐效果的重要因素之一。液滴的电分散和电凝聚虽是两种结果完全相反的行为，     

原油高频电脱盐机理研究

采用原油高频电脱盐流态工艺实验装置,研究了3种原油的高频电脱盐工艺中电场强度、电场频率和脱盐温度对脱盐效果的影响。在最佳脱盐参数条件下,采用显微分析系统观察了高频电脱盐过程中水珠聚集的形态和迁移的微观过程。结果表明,电场强度、电场频率和脱盐温度对高频电脱盐效果影响较大,并存在一个最佳电脱盐条件。最佳条件为电场强度450V/mm、特征频率范围7000±500Hz、脱盐温度96℃。油中的微水滴存在水链聚集、水珠聚集和水珠分散3种现象,按照聚集-长大-再聚集-再长大-沉降的运动过程进行。在此基础上,对其机理的研究进一步明确了原油高频电脱盐工艺的脱盐为偶极极化碰撞、特征频率振荡和介质损耗破坏乳化膜这3种机理共同作用的结果。     

第Ⅲ套常减压蒸馏装置电脱盐改造及运行效果

对中国石油化工股份有限公司广州分公司第Ⅲ套常减压蒸馏装置电脱盐加工原油性质、操作条件、运行效果进行了分析,分析结果表明:加工原油的劣质化、脱盐罐结构、操作温度、混合强度等均对电脱盐运行效果产生影响,其中一级脱盐罐的结构设计是关键因素之一。对一级高速电脱盐罐内构件进行了改造,电极板由水平式改为竖挂式后减小了极板间距提高了电场强度,且竖挂式电极板采用实心钢板以稳定电场空间;进油方式由电极板间油相进油改为从水相进油,提高了脱盐罐对原油的适应性,优化操作参数后,电脱盐设备运行稳定。在93%以上加工负荷率下改造后的电脱盐装置运行工况良好,脱后盐的质量浓度小于3 mg/L,水的质量分数小于0.1%,排水中油的质量浓度小于150 mg/L,脱盐脱水效果好,脱盐合格率高。     

紧凑型静电聚结器聚结构件结构优化

采用两种不同结构的聚结构件进行室内实验,通过变化构件尺寸考察电场强度、电场作用时间对脱水效果的影响。电场中液滴的变形率与电场强度、表面张力、液滴尺寸以及连续相的介电常数有关。增大电场强度可显著提高静电聚结器的聚结效果,但由于电分散现象会对聚结产生一定的限制作用,因此,静电聚结器存在一个最优电场强度范围,超过此范围聚结效果下降。在一定范围内,延长电场作用时间可提高聚结器的聚结效果,但是达到一定限度后,电场作用时间的变化对聚结效果影响不大。电场强度对聚结效果的影响高于电场作用时间。静电聚结器的聚结构件结构影响乳状液的流场分布,这对聚结效果有显著影响。     

An investigation into the deformation, movement and coalescence characteristics of water-in-oil droplets in an AC electric field

Drop-drop coalescence is important in electric dehydrators used for oil-water separation in the oil industry.The deformation degree,angle between the electric field and the center line of two drops,effects of intensities and frequencies of the electric field have been studied by analyzing droplet images.However,seldom have people investigated the movement and the relative velocity in the process of dropdrop coalescence.In this paper forces acting on a single droplet and horizontal water droplets in an AC electric field were analyzed,and experiments were carried out to investigate the deformation,movement and coalescence characteristics of droplets with white oil and water.With a micro high-speed camera system and image processing technology,the droplet images were collected and analyzed.The results indicate that the deformation is mainly affected by the electric field intensity,frequency,droplet diameter and the oil viscosity.High field strength and large diameter facilitate deformation of drops in the electric field.The effect of frequency and oil viscosity is not obvious.Higher frequency and higher oil viscosity will lead to smaller oscillation amplitude.The effect of electric field intensity and droplet diameter on oscillation amplitude is not obvious.When the center-to-center distance between droplets is large,the forces acting on droplets in the horizontal direction are mainly dipole-dipole attraction and drag forces.There is also the film-thinning force when droplets get closer.The forces are simplified and derived.Based on force analysis and Newton’s second law,the relative movement is analyzed in different parts,and the relationship of center-to-center distance and time is in accordance with an explinear function at different stages.According to experimental data,the movement of 145 μm double droplets before coalescence can be fitted well with an explinear function at two stages.In addition,the whole movement process is investigated and can be estimated with a fourth order polynomial curve,from which the relative velocity of droplet movement can also be obtained.With an increases in electric field intensity and droplet diameter and a decrease in oil viscosity,the relative velocity increases.Only when the oil-water interfacial tension is obviously high,can it influence the relative movement significantly.The coalescence is mainly dipole coalescence and chain coalescence under influence of the AC electric field.     

电场作用下W/O乳化液中水颗粒的形变模拟研究与动力学分析

采用COMSOL Multipysics^TM软件,对W/O乳化液中分散相水颗粒在电场作用下的变形特性进行数值模拟,并结合已开展的室内实验,讨论电场强度(E)、电压波形、电场频率(f)、水颗粒半径(r)和连续相黏度(μ_c)对单个水颗粒变形的影响。结果表明:增加电场强度、增大水颗粒半径、降低连续相黏度会加剧水颗粒变形,电场强度存在上临界值;当电场频率较低时其值变化对水颗粒变形影响不明显,频率较高时则影响显著,但总体来看存在一个最优电场频率(2000 Hz);交流矩形波对水颗粒变形的影响强于交流锯齿波、直流脉冲波、交流三角波、交流正弦波等波形。当E为3~4 kV/cm、r为0.25~0.5 mm、使用交流矩形波时,水颗粒的拉伸发生增速变形,从而缩短水滴间的碰撞时间和W/O乳化液的电场破乳时间。     

Coalescence behavior of two water drops in viscous oil under an AC electric field

Electric coalescence in alternating current (AC) electric field is one of the important electrical dehydrate technologies. In this study, the coalescence behavior of two water drops in an AC electric field was studied experimentally using a high-speed camera. There is a critical electric field strength above which the two drops would not coalescence. Such coalescence behavior was supposed to be depended on the electric field strength and the frequency. Lower electric field strength, lower frequency and smaller size would facilitate the coalescence of drops. The understanding of the electric coalescence could be helpful to advance the design of the electrocoalescencers.     

新型静电聚结器中水滴粒径的分布特性

传统电脱水器采用裸电极,乳化液含水率较高时高强电场作用下容易发生击穿现象,设计了包覆绝缘层的高压电极并加工了新型静电聚结器,采用水/原油乳状液为实验介质,并利用显微高速摄像系统结合图像处理技术,考察了电场强度,乳化液流量、含水率对液滴滴粒径分布特性的影响。结果表明,现场与室内实验的液滴粒径分布与Rosin-Rammler分布均吻合较好;包覆绝缘层的高压电极可有效防止电击穿现象的发生;增加电场强度有助于油、水分离,但高于临界电场强度后,容易导致液滴破碎,并且含水率越高,最优电场强度越低;随着乳化液流量的增加,电场作用降低,但高强电场在高流量下依然使液滴粒径明显增大。     

喇嘛甸油田高频防垢技术应用效果分析

在高频电场作用下，水中离子极化，使成垢晶体发生畸变，同时在高频振荡过程中，使水中大颗粒垢晶破碎，从而起到防垢作用。试验证明，电场频率越高垢粒子的颗粒越小和越分散，而不易聚集沉降；介质流速越慢防垢效果越好；试验还证明经高频电场处理后水中的成垢物质状态在24～72h内变化不大，延时到120h后，电场作用基本消失，成垢物质晶体恢复成大块晶，接近处理前的晶体形态。     

脉冲电场下W/O乳状液中水滴聚并行为的可视化研究

采用显微实验方法,全面考察高频高压脉冲电场下W/O乳状液中水滴的聚并行为。结果表明,实验范围内,随着脉冲电场强度、占空比和频率的增加,W/O乳状液中的水滴相互靠近的速率相应增大;当聚并时刻比超过0.8,水滴的靠近速率迅速增加。在脉冲电场中,W/O乳状液中的水滴融合时间与电场参数间并无直接关系,而与油-水界面张力紧密相关;油-水界面张力越大,水滴融合速率越快。静电脱水过程中,施加于W/O乳状液的电场强度应小于过度极化临界电场强度,否则将显著降低乳状液破乳脱水效果。上述研究成果为高压高频脉冲静电破乳机理的深入探讨奠定了基础。     

岩石孔隙性质对电脉冲破岩的影响规律

为研究岩石孔隙对电脉冲破岩的影响规律,以电脉冲作用下岩石电场强度为评价指标,推导了岩石孔隙电场强度数学模型,建立了电脉冲作用下岩石电场强度二维模拟方法,开展了电脉冲破岩影响规律的数值模拟及实验研究.结果表明:孔隙的存在会引起岩石电场畸变,孔隙与岩石基质交界处的电场强度最大,电脉冲击穿将首先发生在孔隙边缘处;岩石孔隙数量...     

高压原油脉冲电脱水试验

含水原油多为“油包水”(Ｗ/Ｏ)型乳化液,即水包在油内部形成“水池子”,其颗粒直径范围为10～12ｎｍ〔1〕,目前,传统的双电场脱水〔2〕效果并不理想,且能耗较高,在实际操作中聚结水滴沉降速度较慢,并可能导致第三相(ＳｐｏｎｇｅＥｍｕｌｓｉｏｎｓ—粘度大而且稳定的Ｗ/Ｏ乳化液,含水约94%〔3〕)的生成,这些都不利于破乳。由于高速离心场可大大加快水滴沉降速度,有人提出了采用静电场和离心场联合破乳脱水的方法〔4〕。脉冲电场可大大增强原油破乳效果,采用脉冲电场或脉冲电场与离心场联合脱水是一种有效方法。1脉冲电脱水试验在原油含水…     

南海北部天然气水合物藏垂直井网降压开采数值模拟

为了提高南海北部低渗透率、泥质粉砂型天然气水合物（以下简称水合物）储层降压开采的气产量和采收率，基于我国2017年水合物试采W17站位水合物层含有少量游离气且下伏泥层的条件，根据实际试采数据，针对单垂直井和垂直井网两种布井方式，利用TOUGH+HYDRATE软件进行了水合物层降压开采数值模拟，研究了开采井产气/产水特征及开采区温度场、压力场、水合物饱和度场的变化特征，进而分析了渗透率、井间干扰对压力场、温度场及流场变化的影响机制。研究结果表明：①低渗透率泥质粉砂型水合物层在降压开采过程中，水合物的分解使水合物沉积层渗透率增大，从而使气、水产量增加；②在降压开采初始阶段，开采井的气、水产量短时达到峰值后急剧减小，水合物迅速分解、吸热及游离气的涌入使得井筒附近温度降低，而后随着开采时间的延续，气、水渗流阻力增加，压降传播速率降低，水合物分解气产量和井口气产量不断降低，水产量则缓慢上升；③水合物的分解由压降和周边流体渗流、传热联合控制，井筒附近及水合物层上下界面处的水合物优先分解，井口产出的天然气有较大部分来自于周边水合物层中的游离气和孔隙水溶解气；④采用垂直井网进行水合物开采，每口井的控制面积减少，单井的产气/产水速率及累计产气/产水量均明显低于单垂直井，但垂直井网开采总的气产量更大、水合物采收率更高；⑤井距决定了每口井的控制面积和最终累计产气量，井间压降叠加效应加速了水合物的分解，井间区域的压力及温度显著低于单井，但井间对称流场的干扰会阻碍气液流动，在井间中心区域将形成“静止区”。结论认为，多井联合开采可以提高井场总的气产量，但需要根据钻井成本、水合物层渗透率、预计生产周期、井场总气产量和水合物采收率等指标来综合确定合理井距。     

大港滩海环境新型铝阳极的研究

同一种成份的牺牲阳极材料在不同介质中电化学性能存在着明显差异，这说明介质对阳极性能有较大影响。为提高阴极保护效果，在现有商用阳极的基础上研制出适合大港滩海环境的AZI－Mg－SiGa系和AZI－MgBi系新型铝合金牺牲阳极。该阳极综合电化化学性能优良，在海水、海泥介质中适应性强，工作电位负且平稳，在海泥中电流效率＞70％，可作为优异的阳极材料加以应用。