[实用新型]一种采用VVVF装置的原油电脱水设备

说明书

技术领域

 本实用新型属于石油开发生产技术领域，具体涉及到一种采用VVVF装置的原油电脱水设备。

背景技术

从油井中采出的原油一般都含有一定数量的水，而原油含水量过大会给储运造成浪费，增加设备，增大耗能；原油中的水多数含有盐类，加速了设备、容器和管线的腐蚀；在石油外输炼制过程中，水和原油一起被加热时，水会急速汽化膨胀，压力上升，影响炼厂正常操作和产品质量，甚至会发生爆炸。因此原油外输前必须进行脱水，使含水量要求不超过0.5%。原油含水有百害无一利，但水在油田开发过程中，几乎是原油的永远伴生者，尤其是在油田开发的中后期，油井不采水，也就没有了油。所以原油脱水就成为油田开发过程中一个不可缺少的环节，一直受到人们的重视。

在众多原油脱水方法中，原油电脱水方法一直被认为是最经济有效的脱水方法。原油电脱水方法一经提出，便迅速地被推广应用开来，一直到现在仍然是油田原油脱水的主要方法之一。原油电脱水是根据静电聚结、偶极聚结、振荡聚结等原理，利用原油电脱水设备产生电场，使处于电场内的原油中的微小水珠在电场的牵引下发生移动、振荡，从而相互碰撞聚结变大，然后达到沉降分离的目的。原油电脱水方法根据电场或供电形式的不同又分为多种，常用的原油电脱水方法有：交流电脱水、直流电脱水和交直流混合电脱水等。

常规的交流电场脱水是将工频50Hz、220V或380V的正弦交流电压通过变压器升压到2～4万伏的高压，在电极间形成0.5～4.5kV/cm的电场，然后加载到电脱水器的电极板上（如图1所示），形成按照正弦规律变化的电场。这种电场对原油乳化液中的水滴产生振荡聚结和偶极聚结，正弦振荡产生的冲击力会破坏水珠表面的乳化膜，使水滴更容易聚结变大。工频交流电场的综合脱水效果好，所需设备简单，成本低，对原油的适应行强，而且不会引起设备腐蚀。但随着油田进入高含水期开采阶段，大部分油区综合含水高达90%，因而油田大量使用驱油剂，使采出液的组成和油水乳化状态极为复杂，乳化液粘度大、颗粒细微，破乳、沉降都很困难，且油品的绝缘性能变差，因此常使电脱水器极板间产生短路现象，即电场垮塌。

如专利号为CN01114971.X的发明所述，随着IGBT技术的发展与成熟，近年来在常规电脱水方法基础上发展了“高频脉冲电脱水”方法，很多高校与科研机构相继进行研究，在理论上与实践上都取得了很多成果。其大致过程是AC380的交流电经整流滤波后的直流电，经过IGBT变换电路形成高达20KHz的高频脉冲，通过PWM电路驱动和保护电路，形成占空比可调的高频脉冲，再经高频变压器升压形成高频高压脉冲，在电脱水器内形成脉冲电场。

高频脉冲电脱水最大的优点在于“频率和占空比”都可调，因此可以满足下述条件：高频脉冲输出时间（脉冲宽度）小于极间电场短路形成时间；高频脉冲的间隔时间大于短路消失时间。也就是说，原油乳状液短路形成之前，高频脉冲就消失了，乳状液短路消失，绝缘性能恢复后再发下一个脉冲。由此保证脱水器内电场的稳定，从而提高原油脱水效果。

虽然高频脉冲电脱水方法在技术上较先进，但目前没有大规模推广，仍处于“示范阶段”，而油田普遍采用的还是常规的电脱水方式。原因是：高频脉冲电脱水首先必须研发高频脉冲脱水电源，其可靠性与稳定性都不太理想，尤其合适的脉冲占空比很难掌握；二是需更换频率高达20KHz的高频变压器；三是脱水罐内电极结构的改造，这个难度非常大，上述第二点和第三点都会涉及到巨大的改造成本。

常规电脱水方法的弊端是频率与电压不可调，为解决这个问题相继出现了如申请号为CN201120141312.6的实用新型专利所公开的可控硅调压法、专利号为92227710.9的专利所公开的变压器中间抽头调压法及通过星角切换调压等方法，

但上述可控硅调压法严重影响电网质量，变压器中间抽头切换法必须通过交流接触器实现而切换时间较长，真正在油田现场应用较多的还是星角切换调压法，其只能实现AC220与AC380之间的切换，即在脱水电流过大电场垮塌前通过星角切换方式将AC380调到AC220，电场恢复正常时再反向切换，这是简单的两档切换，首先会产生频繁切换不利于稳定电场的建立，其次一旦垮塌发生，因为原油乳状液消除短路状态的时间较长，这期间脱水器无法再次送电。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种采用VVVF装置的原油电脱水设备，该设备既能解决常规电脱水中“电场垮塌”问题，又不需要对原有变压器及脱水罐、脱水电极进行改造，可以大大节约成本。