[发明专利]一种原油乳状液静电聚结器

说明书

技术领域

本发明涉及一种原油乳状液静电聚结装置，主要用于陆地及海上油田采出液电聚结脱水工艺中，可以实现油包水乳状液中水滴的快速聚结，具有结构紧凑，运输方便，连接快速的优点。

背景技术

油包水乳化物广泛存在于石油、化工等工业生产过程中，对原油进行脱水是石油行业必须经过的关键环节，通常采用化学和物理方法加速水滴界面膜的薄化和破裂从而提高聚结效率。静电聚结技术是原油脱水过程中常用的方法之一，其基本原理是对乳化物施加高强电场，增加分散水滴的碰撞和聚集，促进水滴聚结，加速油水分离。

我国绝大部分处理站、联合站目前使用的是传统的电聚结器。传统电脱水器一般为卧式罐体结构，网状的裸露金属电极分层布置于罐体上部，在相邻的电极上施加不同电压，其间形成电场，油包水乳状液通过布液管进入罐体，以层流流态自下而上穿过电极部分，在电场的作用下分散水滴发生电泳聚结、偶极聚结和振荡聚结，体积变大，从而加速沉降分离。随着油田开发进入中后期，大量三采助剂的使用，油品的电导率显著上升，形成的油包水乳状液性质更加稳定，导致含水率增大，破乳困难，聚合物容易在电脱水器内积聚，裸露的金属电极暴露出腐蚀严重、脱水电流过大、电场强度降低甚至“垮电场”等问题，对油田生产造成极大影响。

传统电脱水器内部流体的流动状态为层流，对于含水率较低、分散程度较大的原油乳状液，水滴自身过小的体积和相邻水滴之间过大的间距导致聚结力过小，因此，在层流流态下，相邻的水滴需要经过漫长的迁移过程才能发生有效的聚结，这就导致传统电脱水方法脱水时间过长，脱水效率低下，设备体积过大，特别是对于海上原油的处理成本过高。美国专利US6136174公开了一种原油脱水用静电聚结器(CEC)，其电极部分是由绝缘电极和金属电极以立式同轴圆筒的形式交替排列，狭窄的电极间距产生高强电场，同时加快乳状液流速，获得紊流流态，从而促进分散相水滴之间的相互碰撞，缩短相邻水滴之间的迁移时间。但为了保证足够的电场作用时间，高流速状态就使得CEC长度过大，因此影响了设备的紧凑性，电极制造难度也大大增加；此外，井口来油的流量波动也使得紊流的实现较为困难，无法保证设备始终位于高效工作区。因此，这种紊流流态的实现方式使设备的适用性受到很大的限制。

此外，目前常用电脱水器采用的电极板多为规则的平板状或同轴圆筒状，极板间电场强度的分布较为均匀，近似于匀强电场，其间的聚结方式包含电泳聚结、偶极聚结和振荡聚结。对于含水率较高，水滴间距较小的原油乳状液，传统电脱水器一般采用交流电场偶极聚结的方式；而对于含水率较低、水滴间距较大的原油乳状液，传统电脱水器常采用直流电场形式，其聚结方式主要为电泳聚结，但电泳聚结的实现需要水滴自身带有一定量的电荷，因此，部分不带电荷水滴的聚结分离较为困难。而若电极之间产生的电场为非均匀电场，在常规电泳聚结的基础上，电场对一端处于较弱的电场中的水滴产生一个净力，推动水滴向高场强区域运动，发生介电泳聚结，由于介电泳聚结并不需要水滴自身带电，因此能够实现不带电水滴的有效聚结。

鉴于以上3点原因，有必要发明一种能够有效克服“垮电场”现象，具有更大的含水率适应范围，合理产生并运用紊流脉动，同时能够引入介电泳聚结的原油乳状液静电聚结器，从而实现电脱水设备的稳定性与高效性，减小下游沉降设备的体积，降低电脱水的能耗。

发明内容

针对传统电脱水设备内部电极容易击穿，聚结效率低下，无法有效利用紊流脉动和介电泳聚结的问题，本发明提供一种能够有效克服“垮电场”现象，适应较大的含水率范围，合理产生并运用紊流脉动，同时能够引入介电泳聚结的高效、紧凑型原油乳状液静电聚结器，从而减小下游沉降设备的体积，降低电脱水过程的能耗，为陆地和海上油田的原油脱水处理提供一种占地面积小、效率高、拆装方便的新式原油乳状液静电聚结器。

本发明的技术方案通过以下方式实现：

一种原油乳状液静电聚结器，其特征在于包括一个圆筒状结构的聚结器筒体，该聚结器筒体外侧面设有接地端子，且外侧面两端分别设有入口管道和出口管道，所述的入口管道和出口管道具有径向的开口，且开口处分别设有入口法兰和出口法兰；该聚结器筒体两端焊接法兰，并通过封头紧固螺栓与圆盘状绝缘封头相连，并有高/低压接线端面封盖通过封盖紧固螺栓与绝缘封头相连；

高/低压接线端面封盖与绝缘封头之间灌封变压器油，高/低压接线端面封盖上设有引线孔，其中一端的引线孔引入低压电缆与聚结器筒体内部的多个低压柱状绝缘电极相连，另一端的引线孔引入高压电缆与聚结器筒体内部的多个高压柱状绝缘电极相连；