[发明专利]原油乳化液动态破乳脱水特性评价装置及评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种原油乳化液动态破乳脱水特性测试技术，尤其涉及一种原油乳化液动态破乳脱水特性评价装置及评价方法。

背景技术

水在原油开采的过程中几乎是“如影随形”，随着世界范围内各油田逐步进入开采中后期以及强化采油(EOR)技术的广泛使用，油井采出液中的含水率逐年上升，乳化程度日趋严重，不仅经常出现含水率高于15％的原油乳化液进入电脱水器的情况，而且电脱水器中乳化层的厚度增大、乳化液稳定性增强等因素均使得原有的电脱水器难以应对，频繁出现“垮电场”甚至“爬电”现象，很难将电脱水器出油口原油的含水率控制在0.5％以下，为此各油田均在积极寻找应对的方法。与此同时，国内外科研工作者针对W/O型乳化液的破乳脱水特性进行了大量应用基础研究，其中针对不同电场设计技术的研究主要致力于探讨不同电场形式(匀强电场、非匀强电场、DC脉冲电场、AC脉冲电场、AC/DC双电场等)、不同电场参数(电场波形、电场强度、电场频率、电场占空比等)对电场破乳脱水性能、功率消耗的影响，其中对不同电场参数的研究发现：电场波形对原油静电聚结效果有很大的影响；电场强度存在上临界值、下临界值，当电场强度位于该区间内时具有较好的静电聚结破乳脱水效果；电场频率存在最优值，当电场频率位于最优频率附近时原油乳化液体系的稳定性最差，原油破乳脱水效率最高；占空比不仅影响破乳脱水效果，还对功率消耗有很大的影响。当然，针对不同化学破乳剂的研究则主要致力于探讨破乳剂种类、浓度对破乳剂脱水性能、脱水水质的影响。

为获取不同原油乳化液破乳脱水所对应的最优电场参数或破乳剂种类及其添加剂量，需要有针对性地进行大量实验研究，但国内外各油田现场实际生产系统的工艺参数调节变化范围有限，很难对最优参数做出完整评价，实验室内因各方面条件的限制，工况条件与现场实际又有很大不同，因此所得结论往往同实际情况相差甚远。

辽河石油勘探局李佳旭等人在专利CN200964398Y中提到一种原油脱水动态模拟装置，该装置提出了“动态”这一概念，并能够针对外输原油药剂添加量、工作温度、脱水时间三个参数进行评价实验，但该装置仅能够提供220V恒压电源，并没有涉及不同电场参数对破乳脱水性能的评定。

陕西高新能源发展有限公司张淑芬在专利CN103555360A中提到一种电脱水实验系统，该系统包括高频脉冲电源、乳化槽、微距镜头，介观级别的乳化槽中设有铜片电极，该装置仅能在静态条件下通过使用显微镜对电场作用下的原油乳化液进行观测，功能十分有限。

哈尔滨理工大学陈国庆等人在专利CN103059909A中提出了一种原油脱水动态可视化模拟装置，以及利用该装置制备原油脱水的方法，该装置由高压电源、模温机、乳化剪切调配罐、原油计量泵、高压电脱水器、废液罐、循环泵等组成，可以完成原油在不同温度、流量、电场处理时间、电极板间距、电场参数条件下的动态脱水特性评价实验，同时破乳盒上开有可视窗口，可以实时监测油水界面层变化情况。但装置仍存在很多不足之处：①装置体积大、高压电脱水器结构复杂，不仅运行过程中需要消耗大量的原油乳化液，而且实验结束后设备的及时清洗问题也难以有效解决；②该装置电极板为裸露金属材料，含水率过高时会出现“垮电场”现象，很难对不同电场参数在高含水率下的破乳脱水特性做出有效评价；③在对破乳脱水效果评价方式上，该装置仅通过使用含水率在线监测仪对上层原油、下层污水进行监测，当原油层含水率<0.5％、水层含水率>99.5％时分别进行排油、排水，同时通过可视窗口对油层进行观测，仅能从宏观角度对电脱水性能进行评价，无法精确取样表征电场对乳化液理化特性的影响。综上所述很难将该设备用于非厂矿企业下属实验室内的应用基础研究。

中石化炼化工程股份有限公司曹振兴等人在CN203768310U中提出了一种可视动态电脱水模拟装置，该转置由原油加热罐、注水罐、混合搅拌加热罐、高压电源、柱塞计量泵和回收罐组成，其电脱水罐主体部分由玻璃制成，能够实现对罐内原油乳化液的实时观察，但存在以下问题：①裸露金属电极无法对高含水率原油乳化液实施电场破乳；②除了对罐内原油乳化液电场破乳脱水情况进行观察外没有其余评价手段，所得结论缺乏理论依据；③装置体积过大，运行过程中势必会消耗较多的原油乳化液，很难在非厂矿企业下属实验室内得以应用。