[发明专利]一种基于双单相整流电源的原油电脱盐脱水器

说明书

技术领域

本发明涉及含水原油脱盐脱水技术领域，尤其涉及一种基于双单相整流电源的原油电脱盐脱水器。

背景技术

目前，双单相整流电源交流和直流双重电场原油电脱盐脱水器以其独特的交流和直流电场电极网分布结构特点(即：在同一电脱盐脱水器中同时形成交流和直流两种电场，直流电场其净化油质量高，交流电场较直流电场脱水清澈，两者结合起来发挥各自的优点)，在国内外石油石化工业得到极其广泛应用，在常规原油电脱盐脱水过程中，发挥极其重要的作用。然而，工业现场应用表明，这种结构的交流和直流电场节电效果显著，但是，对于特种原油(如：高含水油、老化油、重质油和高粘度原油等)，其脱盐脱水效果很差，即：原油脱出水中含油率高，脱盐脱水后原油含水率高。另外，为降低脱盐脱水后的原油含水率，现场运行人员加大电场，但导致了正电极网与地之间的交流电场过强，电流过大，容易出现交流“倒电场”等一系列故障，长时间运行后，经常发生某一电极网损坏现象，而直流电场仍然很弱使脱盐脱水后的原油含水率仍难以满足含水率要求。因而，这种交流和直流双重电场原油电脱盐脱水器无法在油田现场使用甚至停用。

美国发明专利(专利号3773180)和文献(张鸿仁，油田原油脱水，石油工业出版社，1990)给出了交流和直流双重电场原油电脱盐脱水器电源结构及原理如图1(a)所示，其中，1一升压变压器；2一高压整流器；3一正电极网；4一负电极网；5一直流电场；6一正、负电极网对地形成交流电场；7一含水原油；8一原油脱出水流向；9一低含水原油进电场；10一净化原油；11一油一水界面；12一水体；13一脱出水流向。高压整流器2由两个二极管构成，两个二极管的一端做反向连接连接到升压变压器1的一端，两个二极管的另一端分别接到正电极网3和负电极网4。该电源供给电脱水器单相半波直流电。由于正、负两组电极网间电场5方向始终不变，故称为直流电场；而正、负两组电极网与油一水界面之间分别形成的电场6方向却是相反的，相当于一个交变电场。所以，称这种形式的电场为交流和直流二重电场。含水原油7自电极网下方6处进入，首先经受交流电场处理，脱出部分水8之后，低含水原油9进入电场5，经进一步处理后净化原油10逸出电脱盐脱水器。原油电脱盐脱水器内部电极网的垂直电极网工业现场电极网分布方案如图1(e)所示，其中，17一电力线方向；18一乳化原油中水珠聚结方向。即“正电极网—负电极网—正电极网—负电极网—……—正电极网—负电极网”的无接地电极网的电极网分布方案，同理，也可给出水平电极网分布方案。

申请者对上述现象研究发现：

第一、对于不具有容性的原油乳状液而言，其电场分布如图1(b)所示，其中，14一正、负电极网电压峰值；15一正、负电极网电压下降曲线线方向。正电极网、负电极网和地之间的电压上升和下降曲线如图1(b)的14和15所示，横坐标轴代表地电位，正半周曲线代表正电极网对地电压，负半周曲线代表负电极网对地电压，正电极网和负电极网之间没有电压，因此，对于图1(e)排列分布的电极网而言，电场5在正负电极网之间不能建立。这就是交流和直流双重电场原油电脱盐脱水器对于含水量高的原油不能起到电脱盐脱水作用的原因。

第二、对于具有容性的原油乳状液而言，正电极网、负电极网和地之间的电压曲线如图1(c)所示，其中，16一正、负电极网电压延时下降曲线。横坐标轴代表地电位，正半周曲线14和曲线16代表正电极网对地电压，负半周曲线14和曲线16代表负电极网对地电压。如图1(d)所示的阴影部分代表正电极网和负电极网之间的电压曲线。对于正电极网，电压的数值大小分两个阶段，第一阶段，电压的数值取决于电容的放电情况，电容越大，电压会越高；第二阶段，电容进入负充电，电压的数值取决于电极网的位置电场强度，直流电压是被动的且无源的。负电极网曲线具有与正电极网曲线相同的性质。

第三，电极网之间电场受控性差。对于图1(e)和图1(f)所示的电极网排列分布，由于两组电极网并没有形成回路，每组电极上的直流电压只为交流电压的45％，正电极网和负电极网之间的直流电场很弱达不到脱盐脱水的电场强度甚至不起作用，真正起脱盐脱水作用的是交流电场。为了提高正电极网和负电极网之间的直流电场，文献(余大民，对“双电场”原油电脱水的粗浅看法，油田地面工程(OSE)，1987，6(2)：14-17)提出使用增加电容的方法来改善直流电场强度，但是，由于正电极网和负电极网之间的直流电场是正负电极网之间电容量和电极网处于的空间位置的影响而且是被动无源的，这种增加电容的方法是很有限的。因此，现有双重电场的特种原油脱水技术很难获得期望的效果。

发明内容