[发明专利]脉冲放电处理中的高效电路

说明书

公开了示例性有效电路，其使用高压整流DC电源跨两电极间隙对电容器(内部或外部)放电，从而产生用于烃转化(或其他混合物的处理)的火花放电，所述电路被优化为通过以恒定电流、近似恒定电流或恒定功率模式操作而最小化能量浪费。所述电路可以在标准电源线(例如120 VAC或240 VAC 60 Hz的单相或多相)下运行。所公开的方法可扩展到任意数量的放电间隙，与此同时保持相似的脉冲特性和电效率。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年4月20日提交的名称为“脉冲放电处理中的高效电路(EFFICIENT CIRCUIT IN PULSED ELECTRICAL DISCHARGE PROCESSING)”的美国临时专利申请第62/660,694号的优先权，并且其通过引用整体并入本文。

技术领域

本技术整体上涉及高效电火花放电电路，以用于将重质液态烃经济地转化为较轻质的产物。

背景技术

石油和天然气工业分为时间上的三个阶段：上游、中游和下游。上游阶段涉及勘探和生产部分。其涉及从地下或水下领域搜索、生产和回收原油和/或天然气。其还涵盖了钻井过程和对井操作的过程，这些过程用于回收原油和原料气并将它们带到地面。勘探包括进行地质和地球物理勘测、寻找潜在的地下或水下原油和天然气田、获得租赁权和钻井许可以及整个钻井过程。

中游阶段涉及原油或精炼石油产品的运输，通常通过管道、油轮、驳船、卡车或铁路进行。最终目的地是炼油厂，然后开始下游过程。中游阶段还包括存储这些产品以及任何批发营销活动。由于其中间位置，中游阶段也可以包括上游和下游的要素。例如，中游阶段可能包括天然气加工厂，这些工厂净化原始天然气，并去除和生产单质硫和液化天然气(NGL)作为最终产品。

近来，由于原油价格上涨、中轻质原油储量下降以及充裕的非常规原油，重质原油和沥青储量的开采受到了极大的青睐。然而，重质原油和沥青在其生产和在将其运输到炼油厂方面都需要克服多重挑战。由于其高密度和高粘度(1000cP)以及在储层温度下的低迁移率，很难通过管道运输重质原油。此外，诸如沥青质沉积、重金属、硫和盐水或盐之类的污染物使得难以使用常规精炼方法进行运输和精炼。重质原油中盐水或盐的存在会导致管道腐蚀。在某些情况下，其可能会导致形成乳液，例如油水混合物，从而使运输变得困难。由于重质原油的重分子量和高粘度，沿管道的高压降预计会使其昂贵且耗能。此外，沥青质沉积情况会堵塞壁面，从而减小了可用于油流的横截面积。

因此，为了解决这些问题并运输重质原油，可以进行进一步的处理。它们包括：

(1)降低粘度，例如预热重质原油和沥青，然后加热管道、共混并用轻质烃或溶剂稀释。共混混合物的粘度由所添加的稀释剂及其比例决定。重质原油的稀释需要两条管道，一条用于油，另一条用于稀释剂，这进一步增加了额外的成本。

(2)通过形成水包油进行乳化。

(3)减小阻力/摩擦(例如，通过使用芯环流、减阻添加剂实现的管道润滑)

(4)重质原油的原地部分提质，以生产具有改进的粘度、美国石油学会(API)比重度和最小化沥青质、硫和重金属含量的合成原油。

重油的部分提质涉及仅转化一部分减压渣油，并生产含有5-25％渣油的合成原油(SCO)。它们的开发成本仅为完全提质成本的一半，但由于缺乏技术、与SCO的稳定性和经济性有关的问题而无法实现商业化。然而，在加拿大这样的国家中，由于其庞大的重质原油资源，部分提质可能正成为一种可行的选择。

下游阶段是石油和天然气工业的最后阶段。其包括石油原油的精炼以及原始天然气的加工和提纯。来自原油和天然气的产品的市场营销和分销也是该阶段的一部分。交付给普通消费者的产品包括汽油或汽油、煤油、喷气燃料、柴油、取暖油、燃料油、润滑剂、蜡、沥青、天然气和液化石油气(LPG)以及数百种石化产品。