三元采出液电脱水器过渡层处理技术研究

受三元采出液机械杂质含量高、油水乳化严重、稳定性增强影响,油水界面之间形成稳定过渡层,其具有高导电率的特点,造成原油脱水设备处理效率下降,电脱水器平稳运行困难。为提升脱水系统稳定性,重点攻关复合驱中间层的处理方法,明确过渡层的形成及稳定机理,创新研发了过渡层高效抑制药剂,从源头减少电脱水器内过渡层的富集,保障电脱水器平稳运行。同时,电脱水器放水得到明显改善,有效降低了下游污水站的处理难度。此外,为实现过渡层内油、水、固三相分离,完全从系统内剥离,形成了“消融沉降、提温离心”的减量化处理技术,经处理后油中含水率低于0.3%,可满足外掺条件。通过实施过渡层专项处理技术,有力保障了脱水系统平稳运行及外输原油保质保量。

三元采出液油水分离过渡层特性及对电脱水影响研究

受三元复合驱采出液中驱油剂的影响,采出液稳定性强、乳化现象严重。此外,碱溶蚀反应使采出液中机械杂质、黏土等固体颗粒含量增加,导致油水界面之间形成了稳定的过渡层,造成电脱水器频繁跳闸脱水系统运行不稳。通过开展过渡层特性研究,明确了过渡层以Pickering型乳状液的形式存在,由于乳状液滴表面吸附大量SiO_(2)固体颗粒,导致其具有高导电率和强稳定性的特点,在静沉作用下难以有效油水分离,需要通过离心处理的方式提升处理效果。通过研究过渡层内不同因素以及固体颗粒类型对电脱水器的影响,明确了不同因素的敏感程度以及固体颗粒的边界浓度。

电脱水器运行模式对脱水效果的影响

为提高某海上平台电脱水器脱水效果,开展调整电脱水器串并联运行模式实验,该实验结果证实了电脱水器在处理液量大致相同的情况下,串并联不同运行模式下对电脱水器脱水效果有较大的影响,探索出电脱水器的最佳运行模式,提出电脱水器脱水效果最优的方法。

一种新型的稠油电脱水技术

分析了稠油难脱水的根本原因,阐述了传统原油电脱水的方法及其应用于稠油脱水的局限性,详细介绍了国外在稠油电脱水方面的最新技术,即双频/双电压电脱水技术。该技术是根据具体原油的基本物性参数和原油电脱水的基本原理,对脱水电场进行优化,通过使用双频/双电压电源控制技术实现对优化电场的控制。与传统的电脱水技术相比,该技术取得了以下几方面的突破:(1)具有稳定的电力供给;(2)提高了电源的可利用效率;(3)可以选择最优电源输出信号。双频/双电压电脱水技术对我国的稠油脱水具有很好的参考价值。

高压高频脉冲电脱水性能影响因素的实验研究

通过高压高频脉冲电脱水单因素和正交实验,对脱水过程中各因素对脱水性能的影响进行深入的研究。单因素实验结果表明,脱水电压增大,水滴间的聚结作用力随之增加,当超过临界值后,会发生电分散现象,脱水效率随之降低;当脉冲频率与水滴固有频率相近时,水滴的振动和变形程度最高,聚结效果较好。乳状液初始含水量较低或较高,均不利于脱水的进行,高压高频脉冲半绝缘电脱水可有效地避免占空比过大、含水量过高而导致的短路及垮电场等事故的发生。正交实验结果表明,高频脉冲电脱水的脱水电压、电场频率、占空比以及乳状液初始含水量均存在最优值,实际应用中应充分考虑脱水效果与脱水能耗间的关系,以达到高效低耗的脱水要求。

胶态FeS颗粒在电脱水器油水界面上的沉积与防治

大庆油田杏二联合站电脱水器内油水过渡层加厚 ,导致脱水电流过高 ,电场频繁破坏。为解决这一问题 ,研究了油水过渡层加厚的原因 ,研制了可防止这一现象出现的原油破乳剂。在电场破坏时脱出的污水呈黑色 ,含大量FeS颗粒 (134mg/L) ,SRB菌 (1.1× 10 5个 /mL)及其他细菌。FeS颗粒为胶态粒子 (粒径范围 <0 .0 4— 2 0 μm) ,为SRB产生的H2 S腐蚀油井和地面设备的产物。将黑色含油污水与含水原油配制成含水 70 %的乳状液 ,乳状液静置破乳时 (5 0℃ )脱出淡黄色污水 ,而油水过渡层破裂时脱出黑灰色污水 ,表明FeS颗粒沉积在油水界面。通过专门程序将FeS颗粒从污水分离 ,用含分离出的FeS颗粒的盐水和 45号变压器油配制含水 5 0 %的W/O乳状液 ,在乳状液分层时 (5 0℃ )出现了被胶态FeS颗粒稳定的油水中间层。筛选出了一种可使FeS颗粒表面转变为油湿从而进入油相的破乳剂 (DODD 3) ,以防止油水过渡层生成并增厚 ,用于人工配制的含FeS颗粒的含水 5 0 %的W /O型原油乳状液的破乳脱水时 (5 0℃ ,加量按总液量计为 5 0g/t) ,脱出污水水质 (吸光度 )和净化油含水两项指标均优于原用破乳剂。

交流和直流电场作用下的乳化液电脱水特性

电场类型及电场强度对原油电脱水效率及脱水电场的稳定性有显著影响。为研究不同初始含水率原油乳化液在电脱水时宜采用的脱水电场类型及电场强度,在实验室试验研究了原油乳化液在交流电场和直流电场作用下的电脱水效果;并从理论上分析了交流电场和直流电场作用下的原油乳化液电脱水机理,建立了交流电场和直流电场作用下的水滴运动模型,得到了水滴电分散电场强度和水滴电泳速度的表达式。结果表明:乳化液电脱水存在最佳临界电场强度,当电场强度超过临界电场强度时将引起水滴电分散,导致脱水率下降;交流电场对高含水率乳化液的脱水速度高于直流电场下的脱水速度,且脱水电场稳定;直流电场对低含水率乳化液有深度净化作用,可提高乳化液的脱水率;所建立的电脱水理论模型较好地解释了不同电压下的电脱水试验现象,并为确定最佳脱水电场强度和选择不同含水率乳化液的脱水电场类型提供了理论依据。

不同含水率下电场参数对动态脉冲电脱水的影响

为全面考察不同含水率下各电场参数对动态脉冲电脱水性能的影响规律,进行了动态高压高频脉冲电脱水室内实验研究。结果表明:乳状液含水率较高时,分散相水滴粒径较大、间距较低,所需静电极化作用力大大降低,低电压下也能保证较高的水处理效率。电场频率为4 kHz时,动态电脱水器的性能较优,动态电脱水过程中的剪切弥散效应,增加了水滴间的碰撞聚结,高频条件下高含水率的乳状液破乳所需电场能减小,脱水功率降低。脉宽比为0.5时,动态电脱水器的脱水性能最优,而当含水率较高、脉宽比较大时,脱水电流过大导致垮电场,严重影响脱水器的安全稳定运行。上述成果为高效紧凑静电脱水设备的研究开发奠定了实验基础。

原油电脱水(脱盐)的电场设计及关键技术

在讨论基于静电聚结机理的原油电脱水器、电脱盐器常用的AC电场、DC电场和AC/DC双电场3种主要电场设计及相应聚结机理的基础上,详细阐述了国外Natco集团先进电脱水(脱盐)器上采用的复合板式电极、电载荷响应控制器、淡化水逆流静电混合技术和双频电源控制等关键技术。针对国外原油电脱水领域发展的最新动态,提出国内在该领域发展的建议。

原油电脱水器技术进展

回顾了利用静电场提高原油乳化液脱水效率所开展的研究及开发的相关技术。电脱水器技术研究集中在开发新的电场形式、优化电极结构与布局以及根据电场设计更合理的液体流动形式,此外还包括利用离心、微波和超声波等辅助手段。结合海上油田采出液乳化特点,提出了开发电脱水器新技术的研究方向。

直流叠加高频交流方波电场下乳化液电脱水试验研究

为了提高原油乳化液破乳效果和电脱水效率,提出采用直流叠加高频方波电场进行原油电脱水的方法。在实验室中开展了直流叠加高频方波电场下乳化液电脱水试验研究,分析该方法下乳化液中水滴的聚并机理,并借助于高速相机观察了乳化液中水滴的运动及水链的消散过程。理论与试验结果表明:采用直流叠加高频方波电场可充分发挥直流和方波电场下的各自脱水优点,使水链易于消散,保证脱水电场的稳定,提高乳化液的电脱水速度和脱水率,且叠加高频交流方波含量在10%～20%范围内,脱水效果最佳,研究结果可为原油生产现场的脱水工艺改进提供参考。

高频脉冲原油电脱水供电控制技术与装置研制

针对传统电脱水器对原油三次采出液处理困难的难题,提出了高频脉冲原油电脱水的方法,并详细分析了利用该方法进行原油脱水的优点.结合现场脱水工艺的要求,给出了高频脉冲原油电脱水供电装置的实现方案,并开发出以三相全桥可控整流、IGBT全桥逆变为核心的新型高频脉冲原油电脱水供电装置.针对原油电脱水实际应用中经常出现的高压短路现象,提出了长时间范围内的恒流与恒压和短时间范围内过流与过压的双重保护方案.经现场试验验证,该装置具有运行稳定、脱水效率高和节能等优点,实现了设计要求,并满足了油田现场原油电脱水的需求.

高压高频脉冲电脱水机理探析

对电场作用下W/O乳化液中分散相水滴进行了受力分析,并探讨了高压高频脉冲电脱水机理。分析表明,水滴相互靠近、即将聚并时,阻力显著增加,阻力大小与水滴粒径、间距、连续相粘度以及排液系数等有关;电场强度介于临界破乳场强和临界乳化场强时,水滴发生聚并且不发生电分散;水滴在脉冲电场下的受迫振动频率与其固有频率相接近时,共振效应最为明显;脉宽比适中时,静电极化效应明显,可避免电场能泄漏、垮电场等事故的发生。

酸化后原油电脱水困难原因分析

华北油田第五采油厂H16井经过酸化后投产,排水排酸后产出液进入联合站处理,在电脱水过程中电脱水器频繁跳闸,至使原油电脱水困难。通过对比分析H16井原油及相邻区块原油的电导率,掌握了电脱水器跳闸的原因是酸化后原油虽然含水很低(<1%),但是电导率高,电脱水器工作电流超过额定值。通过加碱(NaOH)处理,混合液电导率下降,电脱水器恢复正常工作。

酸化返排液电脱水效果影响因素分析

针对油井酸化后返排液乳化现象严重,无法进入电脱流程的问题,通过室内模拟实验从温度、pH、含水率、返排液油相、返排液水相、油中泥质、含铁化合物等方面进行了探究,发现当乳化不严重时返排液水相和含水率对电脱影响不大,温度升高有利于返排液破乳,pH处于中性时最适合返排液破乳,而氢氧化铁胶体包裹着原油、油中污泥和游离水,形成了处于油水两相之间的电导率极高的中间层,是导致返排液过流的主要原因。

吸附分离辅助下污水污泥的电脱水技术

电脱水(EDW)技术是一种污水污泥深度脱水技术,有利于降低干化过程中的热能消耗.以电脱水阴极侧水分的分离方式为研究重点,通过添加吸水材料,将水分由重力分离转变为吸附分离来提高脱水效率.同时,考察了电压和机械压力等操作条件的影响,并给出了不同工况组合的脱水效果.结果表明,添加吸水材料后,污泥最终含水率及脱水能耗明显降低,且选择合适的电压、机械压力及阴极形式对电脱水有利.在50,V、21,kPa条件下对于阴极58,μm(250目)不锈钢网,电脱水90,s可将污泥含水率由82.7%降至56.10%.

交-直流电脱水器的设计及应用

介绍了交-直流电脱水器的原理、结构及特点。对于在不同工作环境条件下的变压器设计选型、可控硅调压控制系统设计及电脱水器的可靠性进行了讨论。

停留时间对动态脉冲电脱水性能的影响

基于动态脉冲电脱水试验,考察停留时间对高压高频脉冲动态电脱水性能的影响。试验结果表明,随停留时间的增加,动态电脱水器的水处理效率和油处理效率显著增大,脱水功率小幅增加。高电压、长停留时间条件下,电脱水器的有效容积利用率小幅下降,脱水能耗随电压增大而增加的趋势有所减缓。当停留时间较长时,高频下乳状液吸收的电场能过高,大大增加了过度极化和电分散现象发生的趋势,动态电脱水性能下降。高含水率、高电压和高脉宽比条件下,应采用较低的停留时间,以避免极板击穿、垮电场等事故的发生。该项研究成果为高效紧凑静电脱水设备的研发奠定了基础。

高频脉冲电脱水机理浅析

高频脉冲电脱水是近几年来发展起来的一种新的电脱水方法。它是在常规电脱水的电压输出波形上叠加了一个高频脉冲信号而形成的。它能使原油乳状液中的水颗粒充分吸收足够的能量；使乳状液中的水颗粒的振动幅度增大；使其与相邻的水颗粒碰撞机会增多，以达到提高脱水效率的目的。