非均匀高频电场下W/O型乳化液动态破乳聚结特性的实验研究

采用自主设计搭建的非均匀电场动态破乳聚结特性实验装置,首次在国内配套使用高频/高压脉冲交流电源和FBRM G600型聚焦光束反射仪,建立了W/O型乳化液中分散相水颗粒粒径分布的在线测试评价方法,进而系统研究了电场参数和流动参数对W/O型乳化液在非均匀电场作用下动态破乳聚结特性的影响规律。实验结果表明,对于所配制含水率为20%的W/O型乳化液,在电场强度为2.87 kV×cm^(-1)、电场频率为2 kHz、占空比为50%时,分散相水颗粒体积平均粒径(VMD)值较初始稳定状态的增长倍数达到最大值,为3.81倍;小粒径水颗粒(粒径小于10μm)数目较初始稳定状态减小至最小值,减少了62%;充分证明在非均匀电场下,合理电场参数的筛选对于乳化液破乳聚结具有重要意义。在实验流速范围内,VMD值增大倍数随着流速的增加先增大后减小,表明在确保足够停留时间的前提下,适度增加乳化液流速方能显著提升破乳聚结效率,因此合理流速的确定应当优先满足乳化液在电场中最短停留时间的要求。

W/O型乳化液在矩形流道中的静电聚结破乳研究

分析了带绝缘层矩形流道电场强度的影响因素以及分散相水颗粒在均匀交流电场下的聚结机理,设计了矩形流道连续流动静电聚结实验装置。以矩形波高压/高频脉冲交流电源为基础,研究电场强度、脉冲频率、脉宽比、流动速度等参数对不同W/O型乳化液中分散相水颗粒静电聚结特性的影响。实验结果表明,含水率为5%、电场强度为1.69kV/cm、流动速度为0.17m/s、脉宽比为40%、脉冲频率为1000Hz,水颗粒粒径能增长24倍,聚结效果明显。

W/O型乳化液在环形流道中的静电聚结机理与特性研究

基于自行设计的立式环形流道连续流动静电聚结试验装置和高压/高频交流电源,较为系统地研究了电压、频率、脉宽比、电场停留时间等参数对W/O型乳化液中分散相水颗粒静电聚结特性的影响。结果表明:电场停留时间和电压是影响水颗粒聚结效果的主要因素;频率、脉宽比对水颗粒聚结效果影响较小,但对电能消耗产生重要影响。因此必须结合特定的乳化液,综合考虑聚结效果、处理效率和能量消耗,选择合理的操作条件。

W/O型原油模拟乳化液稳定性影响因素实验研究

室内配制的模拟乳化液的稳定性与真实原油的相似度对实验结果能否具有工程指导意义至关重要,首次在国内借助Turbiscan LABExpert稳定性分析仪,较为全面地评价连续相黏度、含水率等物性参数和剪切时间、剪切强度以及化学试剂添加量等配制参数对W/O型模拟乳化液稳定性的影响,筛选出配制满足稳定性要求乳化液所需的最优参数,为后续降黏处理、破乳剂筛选和乳化液静电聚结特性研究等实验奠定基础。

低压脉冲电场对高浓度O/W型乳化液破乳特性的影响

为实现高含油浓度O/W型乳化液的电场破乳预分水,借鉴电絮凝技术的工作原理自行设计了静态序批式电场破乳预分水实验装置。在对乳化液理化特性进行量化表征以确保其稳定性的基础上,以预分水率为主要评价指标,系统实验研究了电场形式、峰值电压、脉冲频率、占空比及含水率对O/W型乳化液静态破乳预分水特性的影响。结果发现,脉冲直流方波电场下乳化液的破乳效果比直流电场较好;含水率降低使乳化液的破乳程度减弱;峰值电压、脉冲频率和占空比都存在一个最优值。当施加脉冲直流方波电场、电压幅值为40V、脉冲频率为2kHz、占空比为0.5、加电时间为30min时,含水率90%乳化液的预分水率达87.18%。基于实验过程中的现象推测,高含油浓度O/W乳化液的破乳预分水机理包括双电子层作用和类似电絮凝作用。

电场作用下W/O乳化液中水颗粒的形变模拟与动力学分析

采用COMSOL MultipysicsTM软件,对W/O乳化液中分散相水颗粒在电场作用下的变形特性进行数值模拟,并结合已开展的室内实验,讨论电场强度(E)、电压波形、电场频率(f)、水颗粒半径(r)和连续相黏度(μc)对单个水颗粒变形的影响。结果表明:增加电场强度、增大水颗粒半径、降低连续相黏度会加剧水颗粒变形,电场强度存在上临界值;当电场频率较低时其值变化对水颗粒变形影响不明显,频率较高时则影响显著,但总体来看存在一个最优电场频率(2000 Hz);交流矩形波对水颗粒变形的影响强于交流锯齿波、直流脉冲波、交流三角波、交流正弦波等波形。当E为3~4 kV/cm、r为0.25~0.5 mm、使用交流矩形波时,水颗粒的拉伸发生增速变形,从而缩短水滴间的碰撞时间和W/O乳化液的电场破乳时间。

影响微波处理油水型乳化液脱油率因素试验研究

试验研究了脱油温度、含油率、水相酸碱度和水相矿化度对O/W型乳化液脱油率影响的规律。结果表明,微波处理后静置50 min,脱油温度为43.4～89.9℃,脱油率从6.4%增至14.3%;含油率从5%到30%,脱油率从20.1%降至5.9%;用HCl调节水相pH为3.17时,脱油率达到极大值22.1%;用NaOH调节水相pH为11.49时,脱油率达到极大值15.1%;用NaCl调节水相矿化度为3.162 g.L-1时,脱油率达到极大值26.5%。试验结果可为利用微波技术处理含油污水乳化液提供参考。

海洋油田原油乳化液高频/高压交流电脱水实验

采用自行设计的矩形波高频/高压脉冲交流电源和静电聚结器,以取自海洋油田原油配制的含水率分别为5%和20%的2种W/O型原油乳化液为研究对象,对原油乳化液进行了高频/高压静态电脱水实验,与工频/高压交流电源的脱水效果作对比,并测量了乳化液在施加电场前后的电导率。结果表明,相比工频交流电场,高频/高压脉冲交流电场对原油乳化液具有更好的破乳脱水效果;W/O型原油乳化液最佳脱水频率范围在1400～1500Hz;高频/高压脉冲电场对W/O型乳化液的电导率参比值有明显影响,乳化液在电场作用后的电导率明显高于施加电场前的电导率,同时电导率参比值随电场强度和频率的变化也会发生变化,因此也可以作为评价原油乳化液脱水效果的指标。

W/O乳化油液水滴在驻波场中的运动仿真

从驻波场强迫振动下乳化液中水滴的受力分析出发,建立了驻波场下液滴运动速度模型,利用Matlab仿真分析了水滴在驻波场中的运动规律,同时,分析了水滴位置、水滴粒径与驻波频率对水滴速度的影响。仿真结果表明:水滴具有向波节运动的趋势,其初始位置与波节距离越远,到达波节的时间就越长;半波长范围内,水滴运动速度呈正弦分布;水滴粒径越大,波动越明显,波动时间越长。

老化油乳化液在高频/高压脉冲交流电场下的破乳脱水实验研究

基于中海油深圳分公司流花11-1油田老化油配制的W/O型乳化液,采用静态静电聚结破乳实验,并辅助以离心机强化脱水,针对高频/高压脉冲交流电场下电场强度、频率、电压波形、含水率等因素对老化油乳化液电场破乳脱水效果的影响进行研究。结果表明:老化油乳化液的反相点位于40%～50%之间,W/O型老化油乳化液破乳脱水的最优电场参数为电压6kV、频率2kHz,波形为矩形波;以含水率40%较稳定老化油乳化液为例,其脱水率可达74.074%;改变乳化液含水率,最优电场破乳参数不变。上述研究结果可为流花油田老化油处理流程的改造提供设计参考,并可为生产运行参数的改进提供依据。

微波处理低含油乳化液的均匀设计试验研究

采用均匀设计试验方法,研究了微波处理低含油乳化液的脱油率与微波辐射功率、脱油温度、油的质量分数之间的关系,并应用MATLAB编程拟合出相应的经验公式,回归效果显著。结果表明,脱油率随微波辐射功率的增大呈负指数规律增加,随脱油温度的升高呈线性增加,随油的质量分数的增加呈2次关系减小;脱油温度与油的质量分数存在交互效应,含油率的升高会减小脱油温度对脱油率的影响,而脱油温度的升高会增大油的质量分数对脱油率的影响;当微波辐射功率为247.0 W/(60 mL)、脱油温度为90.4℃、油的质量分数为5.0%时,根据拟合公式得到静置30 min乳化液的脱油率达到最大22.21%。

W/O型原油乳化液高频电场破乳特性实验

基于自主搭建的电场参数(尤其是波形)可调的原油乳化液电场破乳脱水实验系统,对3种含水率的W/O型原油乳化液试样进行了静态电场破乳脱水实验,以脱水率和Turbiscan稳定性指数为评价标准,系统探讨了电场波形、电场频率、电压和含水率对原油乳化液破乳特性的影响。结果表明:交流方波的破乳脱水效果优于正弦波、三角形波以及脉冲直流波形。对于高频/高压交流方波电场而言,最优频率和最优电压则根据含水率的不同而略有不同,含水率为30%时原油乳化液在最优电场参数下的脱水率可达98.7%。开发原油脱水电源应该结合高频/高压交流方波电场形式,且无需追求过高的电场频率调节上限,同时可将Turbiscan稳定性指数作为评价合理电场破乳参数的可靠量化指标之一。

油包水型乳化液水击波速的分析

水击驻波场处理油包水型乳化液是一门新兴工艺,稳定驻波场的存在是破乳的关键,而水击压力波波速在驻波场形成中起着重要的作用。因此,为了更精确的求解水击波速,从W/O型乳化液两相流产生水击现象的特点出发,根据流体力学的连续性原理,推导其水击波波速的表达式,并与经典单相流水击波波速公式进行对比,通过MATLAB仿真分析与对比验证,表明此水击波速公式既适用于单相流水击波速的计算,也适用于两相流水击波速的求解,且W/O型乳化液中含水量越大,其波速就越大。

高频/高压静电聚结破乳评价方法及电场频率选择研究

为满足当前所处理原油劣质化的新挑战,实现设备紧凑高效、运行节能降耗等发展目标,采用高频/高压电场进行W/O型乳化液静电聚结破乳脱水已经成为国内外的研究热点。采用自主研制开发的全数字控制高频/高压脉冲方波交流电源,基于矩形流道连续流动实验装置,采用Turbiscan Lab分散稳定性分析仪评估静电聚结破乳特性,并系统研究了电场频率和乳化液含水率对分散相水液滴聚结长大的影响。研究结果表明,W/O型模拟乳化液含水率5%时,施加电压为5.4 kV、频率为1.1 kHz的电场,分散相水液滴的平均体积粒径增大39.75倍,稳定动力学参数增加3.12倍,破乳效果非常明显;W/O型模拟乳化液的含水率不同,分散相水液滴取得最佳聚结效果所对应的电场频率也不同,工程应用中应该根据不同油田原油乳化液的实际情况进行具体评估。

矩形流道静电聚结破乳机理与动态特性研究

分析了水颗粒在高压/高频交流电场中的聚结机理及变形破裂规律,基于设计的矩形静电聚结试验装置和高压/高频交流电源,研究了电场强度、脉冲频率、电场停留时间、绝缘层厚度等参数对不同含水率W/O型乳化液中分散相水颗粒静电聚结特性的影响。结果表明,电场强度是影响水颗粒聚结效果的主要因素,但增大到一定值后会发生电分散现象,影响破乳效果;脉冲频率、电场停留时间、绝缘层厚度等参数对聚结效果和电能消耗均产生重要影响。

流花油田老化油高频/高压脉冲交流电场破乳脱水研究

在测定老化油乳化液粘度?温度曲线、含水率反相点曲线的基础上,采用静态静电聚结破乳实验装置研究了油水反相特性对电场破乳脱水效果的影响,使用自主搭建的动态破乳脱水特性快速评价装置研究了高频/高压脉冲交流电场下电场强度和频率对老化油乳化液破乳脱水效果的影响.结果表明,流花油田老化油反相点含水率约为40%,油水反相过程中乳化液粘度增加,电场破乳脱水难度增大;老化油乳化液含水率为30%时,最优电场强度1.25 k V/cm、电场频率2.5 k Hz下破乳后的离心脱水率为97.8%,远高于工频电场下的离心脱水率(4.2%),高频/高压电场破乳比工频/高压电场破乳优势明显.