[发明专利]一种高效电磁同步协同作用聚结装置

说明书

本发明涉及一种高效电磁同步协同作用的聚结装置。包括入口封头，出口封头，与其间的布液孔板和聚结器主体，其特征是入口封头和出口封头之间含有电磁同步协同装置，且入口封头与筒状外电极之间设有布液孔板，所述电磁同步协同装置包括同轴分布的电场产生组件和磁场激励组件，电场与磁场正交分布且同步协同作用。电场产生组件包括接地筒状外电极及轴心处外包绝缘筒的电极，磁场激励组件包括同轴套封在外电极上的外层和内层线圈，且外层线圈大于内层线圈匝数，二者包容于自循环冷却套内。本发明显著提高了油水分离效率和范围，可处理含水率高达40％的油水乳状液，因此广泛地适用于陆地及海上油水分离高效和稳定的装置和设施。

技术领域

本发明属于油气集输系统多相分离技术领域，具体涉及一种高效电磁同步协同作用聚结装置。

背景技术

随着各大油田进入开发中后期，注水开采、注剂开采及注聚开采等强化采油方法应用愈加广泛，从井口采出的油水混合物乳化程度愈加严重。原油含水增大了动力系统无效功占比，提高了热力系统无效热能占比，也易引起储运设备腐蚀及结垢。因此，研究油水乳状液高效分离技术对提高原油集输系统的安全稳定运行具有重要的意义。

外加电场能够有效促进乳状液中水滴的运动与聚并，基于电场作用机理研发的原油电脱水器已成为炼化厂、油田联合站等石油化工企业的原油处理关键设备。乳化液滴通过高强度电场时，其中的水滴被极化带电形成偶极，它们在电力线方向上呈直线排列，电吸引力使相邻的水滴靠近、接触、聚集而沉降分离。虽然，提高电场强度有利于提高脱水率，但电场强度超过临界场强时会造成水滴两端变尖，分裂出极微小的水滴，而适得其反。

美国专利US3412002公开了一种电泳破乳装置，其技术方案为通过电场作用使乳状液中的水滴带电，然后利用磁场作用使水滴偏转聚结，最后在重力沉降罐中分离。电场产生部件由板式正极极板和环绕式负极极板组成，磁场通过绕制在凹型非闭合铁芯上的铜线或者永磁铁激励产生，带电水滴被强磁场偏转，利用直流磁场从油中除去乳化水。这种装置的正极板与负极板非对称分布，进而影响油中水滴极化带电均匀程度。

已有专利CN103849428A公开了一种磁电场破乳器，该破乳器沿金属管道产生磁场与电场，以隔层形式存在的中心电极和环形电极栏通过电极棒与供电变压器连接，电极通过绝缘吊挂固定于带法兰的金属管段顶部，金属管段接地，磁场通过位于金属管段管内或管外的环形磁体产生。这种装置的中心电极、环形电极栏均为裸金属电极，当乳状液含水量较高或者电压较高时，有可能出现水滴链导电或者介质击穿引起的垮电场效应，仅适用于含水率较低的乳状液，并且电场强度有限。

已有专利CN103087762A公开了一种基于磁场和不均匀电场的原油脱水器，利用励磁线圈产生的磁场和柱状电极产生的不均匀电场实现油水分离。该装置为立式脱水器，原油乳状液从下部进入脱水器，水从脱水器下部侧面出口流出，原油从脱水器上部侧面出口流出。这种设备电极下端位于出水口位置处，电极下端将长时间处于水层中，对电极绝缘材料寿命有很大影响。另外，由于乳状液经电场与磁场处理后，仍需要重力沉降一段时间才能将水分离而出，因此，为了保证重力沉降时间，这种装置轴向尺寸较大，该因素将严重影响其安装及固定。

上述专利所公开的磁电脱水装置主要存在四方面的问题：第一，裸金属电极板，乳状液含水量较高时，乳状液流道内可能出现水滴链导电引起的垮电场效应，电压较高时，极板之间可能出现高电压击穿介质引起的电场崩溃，因此，此类装置仅适用于含水率较低的乳状液，并且电场强度有限；第二，装置尺寸，聚结与沉降分离一体立式设计将增大装置轴向尺寸，不利于安装及固定；第三，电磁体发热，激励产生高强度磁场时伴随着大量放热，线圈过热使磁场强度难以提高甚至有可能发生短路事故。更重要的是已有技术分离效率较低，特别是对高含水乳状液处理效果不佳，显然实现油水乳状液的高效聚结，并提升装置运行的稳定性和安全性是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效电磁同步协同作用聚结装置，以克服现有技术的不足。