CN111763531A - 一种原油脱水方法及脱水器 - Google Patents

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汤俊萍
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Abstract

本发明公开了一种原油脱水方法和原油脱水器，通过在水囊中高压放电，产生球面冲击波，冲击波穿透水囊作用于原油，致使油膜、水膜破裂，实现脱水。本发明提供的原油脱水方法，直接在含水原油中用机械波作用，脱水效果好，且由于是纯物理方法，没有任何其他副作用。本发明提供的原油脱水器，通过冲击波产生器高压放电产生冲击波，能量转换效率非常高，冲击波作用于原油，致使油膜、水膜破裂，从而实现原油脱水，脱水效果好，且结构简单，便于实施。

Description

一种原油脱水方法及脱水器
技术领域
本发明属于原油脱水技术领域，涉及一种原油脱水方法，还涉及一种原油脱水器。
背景技术
含水原油多为“油包水”(W/O)型乳化液，即水包在油内部形成“水池子”，其颗粒直径范围为10～12nm。原油脱水是原油加工过程中的一个重要环节，目前各油田普遍都采用破乳剂、加热和电—化学脱水方法。随着国内油田普遍进入高含水期开采阶段，大部分油区综合含水高达90％。三次采油技术使用了大量驱油剂，使采出液的组成和油水乳化状态极为复杂，乳化液粘度大、颗粒细微，破乳、沉降都很困难，且油品的绝缘性能变差，破乳脱水比较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原油脱水方法，以解决高含水采出液破乳脱水比较困难的问题。
本发明的第二个目的在于提供一种原油脱水器，以实现上述原油脱水方法。
本发明提供的技术方案如下：
一种原油脱水方法，通过在水囊中高压放电，产生球面冲击波，冲击波穿透水囊作用于原油，致使油膜、水膜破裂，从而实现原油脱水。
进一步，上述高压放电在冲击波产生器中进行，冲击波产生器包括高压电极与地电极，所述高压电极和地电极相对设置在水囊中，所述高压电极与地电极之间有间隙。
进一步，还包括脉冲功率驱动源，所述脉冲功率驱动源包括：
储能电容器，用于向所述冲击波产生器放电；
高压恒流电源，用于向所述储能电容器充电；
切换开关，用于使所述储能电容器与所述冲击波产生器接通或断开。
本发明的第二个技术方案如下：
一种原油脱水器，包括冲击波产生器，所述冲击波产生器包括水套，水套的两端分别设有高压电极和地电极，高压电极和地电极相对设置且分别通过高压电极座和地电极座与水套密封连接，水套内充满纯净水形成水囊。
进一步，上述高压电极通过高压绝缘子支撑于高压电机座上。
进一步，还包括同轴电缆，同轴电缆外皮接同轴传输线外壳，同轴电缆内芯接同轴传输线内导体；高压电极座与同轴传输线外壳连接，高压电极与同轴传输线内导体连接。
进一步，上述同轴电缆与脉冲功率驱动源连接，所述脉冲功率驱动源包括储能电容器和高压恒流电源，高压恒流电源与储能电容器、高压电极、地电极连接且形成回路，回路上设有切换开关。
进一步，上述冲击波产生器设置在原油池内，所述脉冲功率驱动源设置在原油池上方的平台上。
进一步，上述平台为环形平台。
进一步，还包括升降装置，升降装置设置在平台上且与同轴电缆连接。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供的原油脱水方法，利用水中高功率脉冲放电电弧等离子体加热、气化、电离水产生水中球面冲击波，冲击波作用于含水油珠，致使其变形，直至破裂，实现原油脱水，脱水效果好。
本发明提供的原油脱水方法，属于纯物理方法，直接在含水原油中以机械波作用，不产生任何污染问题，没有任何其他副作用。
本发明提供的原油脱水器，通过冲击波产生器高压放电产生冲击波，能量转换效率非常高，冲击波作用于原油，致使油膜、水膜破裂，从而实现原油脱水，脱水效果好，且结构简单，便于实施。
本发明采用纯电产生冲击波，是一种纯物理方法，对于不同含水量和不同含水模式的原油，均可以通过加载冲击波的次数实现脱水，并达到所需要的脱水效率，可将原油含水量降低到10％以下。
附图说明
图1为本发明原油脱水器结构示意图；
图2为本发明原油脱水器工作示意图；
图3为图2的俯视图。
图中，1.同轴传输线外壳，2.同轴传输线内导体，3.高压电极座，4.高压绝缘子，5.高压电极，6.水套，7.地电极，8.地电极座，9.纯水介质，10.原油池，11.环形平台，12.升降装置，13.脉冲功率驱动源，14.同轴电缆，15.冲击波产生器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种原油脱水方法，通过在水囊中高压放电，产生球面冲击波，冲击波穿透水囊作用于原油，致使油膜、水膜破裂，实现原油脱水。
具体地，高压放电在冲击波产生器中进行，冲击波产生器包括高压电极与地电极，高压电极和地电极相对设置在水囊中，高压电极与地电极之间留有间隙。
还包括脉冲功率驱动源，脉冲功率驱动源包括：
储能电容器，用于向冲击波产生器放电；
高压恒流电源，用于向储能电容器充电；
切换开关，用于使储能电容器与冲击波产生器接通或断开。
实施例
一种原油脱水器，参见图1-图3，包括冲击波产生器15、脉冲功率驱动源13和同轴电缆14，冲击波产生器15包括水套6，水套6的两端分别设有高压电极5和地电极7，高压电极5和地电极7相对设置且分别通过高压电极座3和地电极座8与水套6密封连接，水套6内充满纯净水形成水囊；高压电极5通过高压绝缘子4支撑于高压电机座3上。
本实施例中，还包括同轴电缆14，同轴电缆14外皮连接同轴传输线外壳1，同轴电缆14内芯连接同轴传输线内导体2；高压电极座3与同轴传输线外壳1连接，高压电极5与同轴传输线内导体2连接。
同轴电缆14与脉冲功率驱动源13连接，脉冲功率驱动源13包括储能电容器和高压恒流电源，高压电极5、地电极7与高压恒流电源、储能电容器连接形成回路，回路上设置切换开关。
冲击波产生器设置在原油池10内，脉冲功率驱动源13设置在原油池10上方的平台11上，该平台11为环形平台。
参见图2和图3，高功率脉冲驱动源13自成一体密封于壳体且置于平台11上，平台11上还设有升降装置12，升降装置12与同轴电缆14连接，升降装置7通过同轴电缆5下放、提升冲击波产生器6。
本实施例中，冲击波产生器15呈圆柱体结构，高压电极5通过高压绝缘子4支撑在高压电极座上，通过同轴电缆(电缆型号HEPU)将脉冲功率驱动源13输出的脉冲大电流(60-100kA)传送给冲击波产生器15。
实施冲击波作业时，将冲击波产生器15下放并深入原油池10内，通过切换开关连接高压恒流电源，使冲击波产生器15高压放电，高电压脉冲击穿高压电极5与地电极7之间的水间隙形成等离子体电弧通道，放电电流加热等离子体电弧和周围水介质升温、气化、膨胀推动周围水产生球面波冲击波，冲击波穿透橡胶材质的水套6作用于原油中的含水油珠，致使油珠变形，直至破裂，从而实现原油脱水。
根据析出水量与冲击波产生器15的距离，判断冲击波有效作用半径；根据原油含水量和析出水量确定冲击波发射次数，经过多次发射冲击波，使冲击波作用范围内的原油脱水达到要求后，用升降装置12将冲击波产生器15从原油池10中提起，在环形平台上移动整个装置(包括高功率脉冲驱动源13和升降装置12)到另一个区域，再次下放冲击波产生器15到原油池10中进行冲击波作业，直到完成整个原油池10中的原油脱水任务。
球面波冲击波在水中的衰减公式如下：
Figure BDA0002575872480000051
PR为与爆源相距R米处的压力峰值，单位为：kg/cm2(0.1MPa)
W为炸药的装药量，单位：kg
R为与爆源的距离，单位：m
P0为爆源处的峰值压力，单位：kg/cm2(0.1MPa)
r为爆源的半径，单位：m
m为据爆源距离，单位：m
按球面波冲击波在水中的衰减公式(1)计算，在直径150mm的源区产生60MPa以上的冲击波，就可在距源区30m的半径内形成150kPa·ms的强声波；在源区产生110MPa的冲击波，则可在50m的半径内形成150kPa·ms的强声波作用于含水油珠。
本发明提供的原油脱水方法，利用水中高功率脉冲放电电弧等离子体加热、气化、电离水产生水中球面冲击波，冲击波作用于含水油珠，致使其变形，直至破裂，实现原油脱水，脱水效果好。
本发明提供的原油脱水方法，属于纯物理方法，直接在含水原油中以机械波作用，不产生任何污染问题，没有任何其他副作用。
本发明提供的原油脱水器，通过冲击波产生器高压放电产生冲击波，能量转换效率非常高，冲击波作用于原油，致使油膜、水膜破裂，从而实现原油脱水，脱水效果好，且结构简单，便于实施。
本发明采用纯电产生冲击波，是一种纯物理方法，对于不同含水量和不同含水模式的原油，均可以通过加载冲击波的次数实现脱水，并达到所需要的脱水效率，可将原油含水量降低到10％以下。

Claims (10)

1.一种原油脱水方法，其特征在于：通过在水囊中高压放电，产生球面冲击波，所述冲击波穿透水囊作用于原油，致使油膜、水膜破裂，从而实现原油脱水。
2.如权利要求1所述的原油脱水方法，其特征在于：所述高压放电在冲击波产生器中进行，所述冲击波产生器包括高压电极与地电极，所述高压电极和地电极相对设置在水囊中，所述高压电极与地电极之间有间隙。
3.如权利要求1所述的原油脱水方法，其特征在于：还包括脉冲功率驱动源，所述脉冲功率驱动源包括：
储能电容器，用于向所述冲击波产生器放电；
高压恒流电源，用于向所述储能电容器充电；
切换开关，用于使所述储能电容器与所述冲击波产生器接通或断开。
4.一种原油脱水器，其特征在于：包括冲击波产生器(15)，所述冲击波产生器(15)包括水套(6)，所述水套(6)的两端分别设有高压电极(5)和地电极(7)，所述高压电极(5)和地电极(7)相对设置并分别通过高压电极座(3)和地电极座(8)与水套(6)密封连接，水套(6)内充满纯净水形成水囊。
5.根据权利要求4所述的原油脱水器，其特征在于：所述高压电极(5)通过高压绝缘子(4)支撑于高压电机座(3)上。
6.根据权利要求4或5所述的原油脱水器，其特征在于：还包括同轴电缆(14)，所述同轴电缆(14)外皮接同轴传输线外壳(1)，同轴电缆(14)内芯接同轴传输线内导体(2)；高压电极座(3)与同轴传输线外壳(1)连接，高压电极(5)与同轴传输线内导体(2)连接。
7.根据权利要求6所述的原油脱水器，其特征在于：所述同轴电缆(14)与脉冲功率驱动源(13)连接，所述脉冲功率驱动源(13)包括储能电容器和高压恒流电源，所述高压恒流电源与储能电容器、高压电极(5)、地电极(7)连接且形成回路，所述回路上设有切换开关。
8.根据权利要求7所述的原油脱水器，其特征在于：所述冲击波产生器设置在原油池(10)内，所述脉冲功率驱动源(13)设置在原油池(10)上方的平台(11)上。
9.根据权利要求8所述的原油脱水器，其特征在于：所述平台(11)为环形平台上。
10.根据权利要求9所述的原油脱水器，其特征在于：还包括升降装置(12)，所述升降装置(12)设置在平台(11)上且与同轴电缆(14)连接。
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