内置静电聚结构件油水分离器液滴聚结特性

为了提高含聚结构件油水分离器分离效率,针对容器内置式静电聚结构件进行研究,通过粒径的变化和分离器油出口含水变化来评价静电聚结效果。在油水分离器内安装单板绝缘电极,改变含水率、流量和电压,确定聚结板的分离特性。评价结果表明:电场强度对聚结设备分离效率有重要影响,提高电场强度,可以有效提高液滴聚并速率;含水率对原油乳状液的黏度、初始粒径分布和介电常数有重要影响;随着流量降低,分离器中水滴沉降时间延长,油水分离效率提高。     

新型静电聚结分离器油-水分离特性

将同轴圆柱绝缘电极和传统重力式分离器整合,设计出了新型静电聚结分离器。基于Maxwell-Wagner模型,从电介质极化的角度分析了同轴圆柱绝缘电极的电场-频率分布特性;采用水-原油乳状液作为实验介质,利用显微高速摄像系统考察了电场强度、频率、乳状液含水率对新型静电聚结分离器聚结和分离效率的影响。结果表明,新型静电聚结分离器能够有效避免乳状液的二次乳化,并对不同流量、含水率的乳状液具有良好的适应性。交流电场作用下,绝缘电极在低频和高频时具有不同的电场分布特性,可以通过计算绝缘电极的极化弛豫时间获得高效聚结频率。乳状液含水率越高,最优电场强度和拐点频率越小,极板电压和频率是决定静电聚结分离器能耗的关键因素。     

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。     

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。     

静电聚结原油脱水试验研究

针对目前高含水原油采出液采用传统三相分离与热化学分离和电脱水方法存在分离级数和设备多、油水分离效率低、电脱水运行不稳定等问题,在静电预聚结研究基础上,采用自制绝缘电极和乳化液,开展静电聚结脱水研究,使水滴预聚结和沉降分离同时进行。通过静态聚结脱水试验考察了乳化液水含量、电压、温度和沉降时间等因素对静电聚结脱水效果的影响,结果表明乳化液脱水率随温度升高、电压增大和沉降时间延长而提高。其中温度影响最大,电压和沉降时间影响较小。在动态静电聚结原油脱水试验装置上进行验证,同时对不同分离器结构和不同电极结构及进料方式进行了对比,对试验条件进行了优化。动态试验结果表明,在电压2 kV,温度65～70℃,停留时间不大于10 min的条件下,高含水乳化液的脱水率均可达95%以上。     

矩形流道静电聚结破乳机理与动态特性研究

分析了水颗粒在高压/高频交流电场中的聚结机理及变形破裂规律,基于设计的矩形静电聚结试验装置和高压/高频交流电源,研究了电场强度、脉冲频率、电场停留时间、绝缘层厚度等参数对不同含水率W/O型乳化液中分散相水颗粒静电聚结特性的影响。结果表明,电场强度是影响水颗粒聚结效果的主要因素,但增大到一定值后会发生电分散现象,影响破乳效果;脉冲频率、电场停留时间、绝缘层厚度等参数对聚结效果和电能消耗均产生重要影响。     

电极结构及绝缘层对静电聚结器的影响

对原油进行电脱水处理是油田生产中极为重要的一个环节,然而现有电脱水设备已无法满足实际需要。本文对电场力作用下油水静电聚结分离进行系统深入地研究,详细分析了电极结构以及绝缘层对聚结效率的影响。并以此为基础,开发了紧凑型静电聚结器的室内试验系统和现场应用型静电聚结器。试验证明,其脱水效果和能耗都优于传统电脱水器,且运行稳定,具有较好的应用前景。研究成果对完善静电聚结机理及实际应用具有十分重要的意义。     

平板绝缘电极静电聚结器脱水研究

随着原油重质化、劣质化,原油脱水变得更加困难,造成常规电脱水器的极板之间会产生电弧及短路、电脱水电流大,甚至造成变压器跳闸、烧毁现象发生.尝试采用氟塑料设计制造平板绝缘电极静电聚结器,并进行室内实验.通过分析实验结果,总结绝缘材料、电极结构和电场作用时间等因素对聚结效果的影响规律,评价该结构的静电聚结器及制作工艺的优缺点.实验结果表明,对含水特高的原油乳化液,该静电聚结器的脱水效果非常理想.对含水率为70％和80％的原油乳化液,脱水效率可达95％以上.     

海上平台用静电聚结原油脱水设备试验研究

基于静电场水滴聚结和沉降分离机理,进行静电聚结脱水试验,研究含水量、电压等因素对脱水效果的影响。在海上平台试验研究的基础上,优化静电聚结工艺流程和设计参数,提出海上高含水油田的原油脱水技术方案。试验结果表明,施加静电场作用后,原油含水率显著降低;原油脱水率会随乳化液含水量增加而逐渐降低,并随电压的提高和沉降时间的增加而不断增大。静电聚结原油脱水技术可简化原油处理流程,提高油水分离效率并减小设备尺寸。     

聚结器内置整流构件分离性能研究

目前,我国石油开采的主要方式逐渐从直接开采过渡到注水开采,各种药剂的使用增加了原油脱水的难度,仅靠重力脱水已经无法满足生产要求。电场作用能有效促进液滴聚并,因此,静电聚结脱水研究具有非常重要的意义。介绍了静电聚结器入口整流构件的设计、内置整流构件静电聚结器的现场实验工艺流程和实验内容,并对实验结果进行了分析。得出结论:内置整流构件可以减小介质对电极与电缆连接组件的冲击;用静电聚结器处理油水乳状液时,存在最佳电场强度;在有效电场作用下,聚结器分离效率随着电场作用时间的延长而增大。     

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。     

高强电场中液滴静电运动特性

针对油田生产中含表面活性剂原油电脱水极为困难,缺乏理论指导的现状,采用动态微观实验的方法,研究含表面活性剂的油水系统中液滴在电场力作用下聚并排液的情况,计算液滴的聚结时间,并观测液滴发生形变直至破裂时各个阶段的现象。结果表明,表面活性剂可引起液滴界面排斥力上升,聚并过程中液面出现形变,降低液滴聚结速度。此外,液滴表面所吸附的表面活性剂分子会加剧液滴形变率,降低液滴破裂所需临界场强,并改变液滴破裂机制,增加了次级微小液滴的产生。须严格控制电场强度,以避免液滴变形破裂,提高聚结效率,确保电脱水的效果。     

立式静电聚结器在油田联合站的试验应用

近年来,三次采油和酸化压裂等增油措施导致某油田FY联合站进站原油乳化严重,造成传统的重力沉降分离工艺脱水困难,外输原油含水经常超过0.5%的指标要求,严重影响了油田生产。因此,开展了新型静电聚结器室内试验及现场试验,探讨新型静电聚结器现场工业应用的可行性。介绍了试验流程、试验过程及试验结果,现场试验结果表明:立式静电聚结器最优电场强度为386.3k V/m,且当入口含水率低于30%、温度为60℃、沉降时间为2h时,装置油出口含水率≤0.5%,满足外输要求。     

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。     

LD16-1海洋稠油油水分离研究

针对海上稠油油水分离效率低的问题,研究了静电聚结脱水技术在此领域的应用。通过检测LD16-1采出液及原油性质,详细分析了稠油油水分离动力,并考察了静电聚结参数对油水分离工艺的影响。研究表明:静电聚结技术的使用有利于稠油中水滴的聚结及沉降析出,同时能够适应多种高含水条件下的工况,稠油脱后含水满足后期工艺要求;水质量分数为52%的LD16-1乳化液在温度90℃、破乳剂用量100μg/g、电压2 500 V和停留时间40 min等优化条件下,脱后稠油中水的质量分数小于20%;脱水温度对稠油的油水分离过程影响较大。     

实验室原油电脱水试验研究

方法 采用密闭原油电脱水器对原油进行脱水，目的 将原油中的水脱净，达到实验的要求。结果 原油电脱水主要靠电场对水滴的作用而造成的成水滴的聚结和沉降，因此选择脱水器，一要考虑原油的含水经和实际需要，二要注意加热温度，加热脱水时间对原油性质的影响．三要控制脱水釜顶部汽化水滴和脱油对脱水效果的影响，结论 采用原油电脱水器，可以快速有效地将含水原油中的水脱净，完全满足了实验室内进行原油物性和流变性试验研究     

表面活性剂体系下高频脉冲静电聚结规律

为深入探究脉冲静电聚结破乳机理,采用数码显微成像系统,对不同表面活性剂条件下W/O乳状液分散相水滴在高压高频脉冲电场作用下的破乳聚并行为进行显微实验研究。结果表明,随OP-10、Tween-80及Span-80的加入,油水界面张力大幅降低,水滴的回弹融合作用减弱;表面活性剂的"空间位阻"效应,阻碍了静电聚结过程中水滴的迁移和相互靠近,乳状液聚并破乳、沉降分离效果降低。表面活性剂浓度由200mg/L左右增大至1 000mg/L时,活性剂分子脱离油水界面形成胶束,乳状液稳定性基本恒定,脉冲静电聚结及破乳分离效果差别不甚明显。Span-80溶于油相,表面扩散效应显著,严重阻碍了液滴的静电聚并,实验条件下水滴聚并时间长达661s;OP-10和Tween-80溶于水相,此类表面活性剂的加入对静电聚结的影响主要体现在油水界面张力降低、水滴融合作用减弱,水滴聚并时间分别为528s和420s。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。     

聚合物和破乳剂对W/O型乳状液电脱水效果的影响

为揭示聚合物经地层剪切后对油田产出液的影响,通过室内静电聚结快速评价系统研究了破乳剂YFPC-792和降解非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)对巴西Peregrino油田W/O型乳状液静电分离效果的影响。结果表明,YFPC-792可提高W/O型乳状液的静电脱水效果,在150 Hz、294.44 k V/m的电场作用下,乳状液最佳电场停留时间为100 min;随NPAM浓度增加,乳状液分离效率和液滴平均粒径降低,NPAM溶液黏度增加;由于NPAM分子间的"架桥絮凝"效应,未降解的NPAM加量为200 mg/L时乳状液的静电聚结效果最好,电分离效率达81%;含降解NPAM的乳状液电分离效率随聚合物浓度增加而减小;含水率20%乳状液静电分离效率为49%,聚结效果最差,而含水率30%乳状液静电分离效率为81%,聚结效果最好。含YFPC-792和降解NPAM的乳状液脱水开始后的5数15 min,重力沉降的分离效果优于电脱水效果,而后电脱水效果优于重力沉降。     

管式静电旋流分离器的设计及内部流场研究

静电聚结与旋流分离相结合可以提高油水乳化液的分离效率,有效减少油水分离设备的占地面积。但现有静电聚结旋流分离器方面的研究文献均未关注水出口的含油量,同时缺少对分离器的具体结构参数设计。为此,提出了一种新型结构的管式静电旋流分离器。该分离器采用切向入口+等螺距螺旋叶片+向前型母线椭圆形叶片的多次起旋结构;依据油水乳化液中分散相粒径值和原紧凑型静电聚结器达到一定聚结效果的电场停留时间,初步确定了分离器的主体结构尺寸;在此基础上对简化后主体流道的内部流场进行了CFD数值模拟,分析了起旋叶片级数、分流比、入口流量及分散相水滴粒径对分离性能的影响。研究结果表明:对于含水体积分数为30%的油水乳化液,当分散相粒径为150μm、流量为4. 5 m3/h、分流比为0. 1时,分离器水出口含油体积分数小于0. 1%,分离效率达99. 3%。管式静电旋流分离器可多次发挥静电聚结和旋流分离的作用,大幅提高分离性能,实现水出口含油量和油出口含水量的双向指标控制。     

原油电脱水(脱盐)的电场设计及关键技术

在讨论基于静电聚结机理的原油电脱水器、电脱盐器常用的AC电场、DC电场和AC/DC双电场3种主要电场设计及相应聚结机理的基础上,详细阐述了国外Natco集团先进电脱水(脱盐)器上采用的复合板式电极、电载荷响应控制器、淡化水逆流静电混合技术和双频电源控制等关键技术。针对国外原油电脱水领域发展的最新动态,提出国内在该领域发展的建议。