[发明专利]一种优化脉冲电场原油脱水参数的方法

说明书

本发明涉及的是一种优化脉冲电场原油脱水参数的方法，它利用脉冲电场原油脱水试验装置进行，通过以下步骤完成：(一)电场构建间距确定；(二)考虑脱水介质响应的脉冲电场参数表达；(三)脉冲电场参数优化序列构建；(四)频率偏离级数的优化；(五)电场强度与占空比的优化，完成对脉冲电场原油脱水参数的优化，获取脉冲电场参数(f^*、E^*、D^*)的优化设计值。本发明通过建立M‑N阶级脉冲电场参数优化序列，并将此三维空间序列在某一频率偏移级数下的二维平面序列作为电场参数优化的离散点，既将多项参数、多变量的优化实现了科学简化，又大幅缩小了参数调优范围，同时又有效提高了参数优化设计结果的实用性与精准性。

技术领域

本发明涉及的是油田地面集输系统油水分离工艺中，基于M-N阶级脉冲电场参数优化序列进行致密原油乳状液高压脉冲电源供电分离与运行参数优化技术，具体涉及的是一种优化脉冲电场原油脱水参数的方法。

背景技术

油水分离是油田进入含水开发期阶段地面工程的一项主要工作，一直以来，形成了基于油水密度差原理的重力沉降分离方法、基于破乳剂顶替油水界面乳化层原理的化学分离方法、基于水的极化特性原理的电场脱水方法，且这些方法在性质各异的采出原油乳状液破乳分离中发挥着重要作用，尤其电场脱水作为矿场原油商品化处理的关键工序，包括直流电场、交流电场、交-直流复合电场在原油脱水工程中均有广泛应用。近年来，面临油田含水率的上升、采油方式的多元化、采出原油乳状液性质的复杂化、以及边远零散区块加大勘探开发力度带来原油的老化等工程问题与需求，引入脉冲电场进行油水分离，在稳定电场构建、提高分离效率、改善净化效果方面受到了青睐。

这种脉冲电场是脉冲电源供电信号叠加在常规电脱水电压输出波形上形成的一种电场，由于脉冲具有高低电平的波形特性，处于脉冲电源供电电场内的致密乳状液能够更加充分地吸收电场能量，增大液滴的振动幅度，增加其与相邻水滴碰撞结合的机率，从而达到提升脱水效率的目的，同时，高低电位的瞬时跳跃，保证脱水电流周期性浮动，有效保障构建脱水电场的稳定性。然而，脉冲电场涉及电场强度、脉冲频率及占空比等多项参数及其与介质环境的适配性，尤其以油田碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱采出含油多相介质为例，由于其中在注采过程中陆续返出有碱、表面活性剂及聚合物等驱油剂组分，使得原油乳状液体系电负性强、乳化液滴分散程度高、油水界面膜稳定性强，且随着这些组分返出浓度的变化，乳状液的致密程度相应改变，所以，即便引入脉冲电场应对了直流、交流或者交-直流供电脱水系统对于复杂性质致密乳状液处理过程中存在频繁短路跳闸、“垮电场”的生产运行难题，但笼统的脉冲电场参数难以适用于油田地面地下一体化开发模式下的动态生产，直接影响到净化油含水率、放水含油量指标及系统整体协调运行负荷与效率。这就提出了基于某种特定原油乳状液、或基于致密原油乳状液性质变化优化高压脉冲电场脱水参数的问题，突破工业化装置调参不便、样品量需求大、试验耗时长，特别是存在关键性多项电场参数及其调优范围宽的种种局限和难题，科学设计优化脉冲电场原油脱水参数的装置与方法显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种优化脉冲电场原油脱水参数的方法，这种优化脉冲电场原油脱水参数的方法用于解决现有技术对致密原油乳状液脱水分离过程中电场构建或维持困难、分离效率不高、净化效果不能充分保证的问题，以及原油乳状液性质变化对电场法脱水工艺运行参数适应性不强的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种优化脉冲电场原油脱水参数的方法利用脉冲电场原油脱水试验装置进行，通过以下步骤完成：

(一)电场构建间距确定：通过松紧绝缘棒螺丝，调节同轴电极的电极片位置H来反映并确定电场构建间距，电极片的位置H以其下端相对于锥形脱水试样瓶瓶底所处的高度表示，且由待脱水原油乳状液原始含水率来标定，对于体积为100mL、原始含水率为η的原油乳状液，其实现油水完全分离时，在锥形脱水试样瓶中分离出水位位置的高度为：