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。     

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。     

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.     

紧凑型高压静电聚结器电场研究

电场是影响聚结器脱水效果的关键因素,开展紧凑型静电聚结器的电场研究对于该设备的设计、研发都具有重要意义。在分析比较聚结器所用各种电场的工作原理和特点的基础上,采用ANSYS有限元软件对紧凑型静电聚结器内部电场进行计算分析,并与理论公式计算进行了对比,两者基本吻合,表明采用ANSYS有限元软件进行建模分析是改进和优化紧凑型聚结器结构的一条有效途径。     

三相分离器内置静电聚结原油脱水技术研究

为了满足高含水油田、边际油田、深水油田及绿色油田开发对高效紧凑原油脱水装置的需求,提出了三相分离器内置静电聚结原油脱水技术。分析了三相分离器内置安装静电聚结模块后的总体结构布局、工作原理以及VIEC静电聚结模块的制造工艺。采用自主研制的三相分离器内置静电聚结分离中试装置在冀东油田高尚堡联合站进行了现场试验。试验结果表明:在静电聚结模块的作用下,原油经中试装置最短停留时间11.8 min,即可使出口含水体积分数降至0.03%左右,与联合站三相分离器需停留时间1 h以上才能使出口含水体积分数降至1.00%左右的结果相比,油水分离效果显著,并确定了较优的电场频率范围为600~1 000 Hz和1 900~2 500 Hz,较优的设定电压范围为250~300 V。研究成果对该技术今后的工业化进程有重要的参考价值。     

原油脱水用紧凑型静电预聚结技术(一)

紧凑型静电预聚结原油脱水是应含水油田、边际油田、深水油田以及绿色油田开发的客观需要而出现的一项新技术。在简单介绍静电预聚结理论和技术背景的基础上,介绍了基于高压脉冲DC电场的电脉冲感应聚结器(EPIC)和基于AC电场的紧凑型静电聚结器(CEC)2种研发历程相对较长的紧凑型静电预聚结技术。虽然EPIC目前并未在油田现场得到推广应用,但其应用理念和研发路线都值得CEC以及其它紧凑型静电预聚结产品借鉴。     

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。     

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。     

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。     

海洋油田原油乳化液高频/高压交流电脱水实验

采用自行设计的矩形波高频/高压脉冲交流电源和静电聚结器,以取自海洋油田原油配制的含水率分别为5%和20%的2种W/O型原油乳化液为研究对象,对原油乳化液进行了高频/高压静态电脱水实验,与工频/高压交流电源的脱水效果作对比,并测量了乳化液在施加电场前后的电导率。结果表明,相比工频交流电场,高频/高压脉冲交流电场对原油乳化液具有更好的破乳脱水效果;W/O型原油乳化液最佳脱水频率范围在1400~1500 Hz;高频/高压脉冲电场对W/O型乳化液的电导率参比值有明显影响,乳化液在电场作用后的电导率明显高于施加电场前的电导率,同时电导率参比值随电场强度和频率的变化也会发生变化,因此也可以作为评价原油乳化液脱水效果的指标。     

平挂电极式电脱水器静电聚结特性的实验研究

电脱水器由于能耗低、效率高,是目前应用范围最广的油水分离设备。设计并制作了一种平挂电极式电脱水器的实验评价装置,主要针对电脱水器的静电聚结特性进行研究。通过室内实验,分析电场强度、电场频率、含水率、温度4个因素对聚结特性的影响。实验结果表明:电场强度是影响静电聚结的主要因素,增加电场强度有利于油水分离;高于水滴破裂场强后,发生电分散现象,水滴破裂场强随温度及含水率的升高而变小;水滴聚结存在最优的频率,最优频率会因油品性质的不同而变化。     

高含水乳状液静电聚结脱水研究

随着原油重质化、劣质化、高含水时期的到来,原油静电聚结脱水出现了电弧及短路现象,造成静电聚结脱水电流增大,甚至造成变压器跳闸、烧损,致使常规电脱水器的稳定运行出现问题。为了解决这些问题,采用改性Teflon绝缘材料,通过热缩工艺制备复合电极。使用制备的复合电极进行了高含水乳状液静电聚结脱水研究,首先制备不同乳化状态乳状液并考察其脱水效果,然后采用不同含水量乳状液考察了静电聚结温度、停留时间、电压等因素对脱水效果的影响。结果表明,该复合电极对高含水乳状液静电聚结脱水不会产生电弧、短路等问题,并且有很好的脱水效果.对于40%含水量乳状液,当电压为1800 V,温度为80℃,停留时间10 min时,脱水效率可达85.8%。     

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。     

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。     

深水浮式平台新型静电聚结原油脱水技术现场试验

研发的新型原油静电聚结脱水技术,创新性地采用绝缘电极施加电场加速油水分离,能适应高含水率原油的脱水工况。将试验样机在流花11-1FPSO和渤中34-1平台进行现场中试试验,结果表明:静电聚结原油脱水技术可适应高含水原油脱水处理工况,且比常规自由水分离器效率提高50%以上。未来新型静电聚结原油脱水技术的推广和应用,可大幅降低深水浮式平台的尺寸和重量,有力促进深水油田的开发。     

新型高含水原油静电聚结脱水器在流花11-1油田的现场试验

介绍了自主研制的新型高含水原油静电聚结脱水器的工作原理,并对该设备在流花11-1油田FPSO现场试验结果进行了分析。新型高含水原油静电聚结脱水器采用内置专利技术的绝缘电极,利用电场作用加速油水分离的同时,有效避免了极板间电流增大与短路,可在产液含水高达95%以上的工况下工作。该设备工程样机在流花11-1油田FPSO现场试验的结果表明,新型高含水原油静电聚结脱水器在相同停留时间的脱水效果远远好于现场常规自由水分离器脱后含水16%的生产现状,即使将停留时间缩短至自由水分离器的1/4,其脱后含水均小于8.5%,油水分离效果显著,而且在相同处理量下可使设备体积较常规分离器减小约50%,处理能力提高约50%,可为推动该设备在海上油田的工业化应用提供实践基础。     

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。     

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。     

电场和剪切场耦合作用下双液滴聚结数值模拟

静电聚结设备中的液滴行为属于电流体动力学研究的重要内容,采用相场(phase-field)法,将电场与剪切场进行双向耦合,建立电场和剪切场协同作用下双液滴运动、聚结数值模型,采用微观实验对数值模型的准确性进行验证,研究双液滴的运动、聚结规律及毛细数、电毛细数、剪切强度和液滴粒径等因素对双液滴聚结速率的影响。研究结果表明,电场和剪切场协同作用下双液滴的动态行为分为不聚结、聚结和聚结后破裂3种类型;电场和剪切场协同作用比单一场作用下的聚结效率提高63% ~94% ;毛细数、电毛细数及雷诺数对双液滴聚结时间的影响规律较好地符合Holliday函数,一定范围内三者的增大均能明显提高双液滴聚结效率。本研究为复杂湍流场中液滴的电聚结和新型静电聚结设备的优化提供了理论基础。     

原油脱水用紧凑型静电预聚结技术(二)

IEC、VIEC、LOWACC是原ABB Offshore Systems公司自1999年以来研制开发的紧凑型静电预聚结系列产品,在当前的紧凑型静电预聚结技术中具有较大影响力。介绍了IEC和VIEC的基本结构和应用研发情况。VIEC兼顾了IEC的静电预聚结功能和常规三相分离器内穿孔板的整流功能,目前已经成为Aibel公司的主导产品,在十余处海洋石油开发中得到成功应用。随着稠油静电聚结脱水等技术难题的逐步攻克,VIEC和HTVIEC技术将与油井产出液的第1级三相分离器结合得更为紧密。