CN204298337U - 立式静电聚结器橇装化试验装置 - Google Patents
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Abstract
立式静电聚结器橇装化试验装置，可以在油田现场进行试验，能够对立式静电聚结器的工作性能进行评价，对设备处理量和电场参数进行优选。所有设备均固定于方便运输的橇装底盘上，主要包括供电设备，聚结设备和分离设备等。供电设备为控制柜和变压器，能够为立式静电聚结器提供高电压，促使油包水乳状液中的水滴发生聚结；利用旁通闸阀和管道泵等调节立式静电聚结器和油水分离器的处理量，通过蒸馏法测量聚结器入口、出口和分离器油出口处的含水率以对比分析试验系统的分离效果，并据此优选设备处理量和电场参数。采用本实用新型的橇装化设备，具有运输方便，安装快捷的优点，能够测试立式静电聚结器的工作性能，有助于设备的选型和运行参数优化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种立式静电聚结器橇装化试验装置，用于模拟立式静电聚结器强化脱水的工艺流程，属于于油气集输系统油田采出液脱水工艺。
背景技术
油包水乳状液广泛存在于石油、化工等工业生产过程中，通常采用化学和物理方法加速水滴界面膜的薄化和破裂从而提高聚结效率。静电聚结技术是原油脱水过程中常用的方法之一，其基本原理是对乳状液施加高强电场，增加分散水滴的碰撞和聚集，促进水滴聚结，加速油水分离。
我国绝大部分陆上油田的联合站目前使用的是传统卧式电脱水器，但随着大量三采助剂的使用，形成稳定的油包水乳状液，导致含水率增加，破乳困难，聚合物容易在电脱水器内积聚，并有可能引起电场强度降低、脱水电流过大或者“垮电场”现象，对油田生产造成了极大影响。立式静电聚结器是为应对目前这种情况而开发出来的一种新型高效的乳状液聚结设备，具有在保证油水高效分离的前提下大幅缩减设备体积的优点，节省成本，降低能耗，提高安全性能，适应当今油田生产开发的需要。美国专利US 6136174公开了一种原油脱水用静电聚结器(CEC)，其电极部分是由绝缘电极和金属电极以立式同轴圆筒的形式交替排列。中国专利200710015911.1(授权专利公告号CN 101173182A)公开了一种原油乳状液静电脱水器，其聚结段安装在电脱水器上部，电极部分也是由绝缘电极和金属电极以立式同轴圆筒的形式交替排列。这种形式的电极充分利用了空间，具有结构紧凑，占地面积小等优点。目前，立式静电聚结器大多在使用现场安装，之后再进行调试以确定工作参数。但是由于不同区块所形成的油包水乳状液物化性质有所不同，能够对水滴实现有效电聚结的电场强度、电场频率和电场波形等也有所不同，立式静电聚结器是否适应现场处理环境也未知，有可能造成设备选型不合理或者无法正常工作，浪费投资。因此在安装立式静电聚结器之前评价油包水乳状液通电后的聚结效果，优选电场参数，对于静电聚结器的设计和变压设备的购置具有重要意义。中国专利201320477801.8(授权专利公告号CN 203474723U)公开了一种两级自动电脱试验装置，通过剪切油水混合装置将试验原油剪切成符合试验要求的油水乳状液然后注入脱水脱盐罐进行加电脱水试验，但是油包水乳状液的性质除了与剪切强度还与处理环境，管路系统等有关，所以室内电脱试验无法真实还原现场的处理环境，所得到的试验结果也会受到影响。上述设备或因工业产品，体积较大，加工成本较高，运输安装不方便，不能方便的到现场进行试验，或因属于室内实验的，难以完全模拟现场的处理条件，得到的结果也不具有代表性。
因此有必要在现场利用立式静电聚结器进行试验，以确定设备的适用性并优选工艺参数，使聚结器的设计和设备的选型更具有针对性。鉴于以上原因，有必要发明一套可以在油田现场使用，能够模拟实际生产工艺流程，对立式静电聚结器聚结效果进行评价，对设备工作参数进行优选的橇装化试验系统，为立式静电聚结器的设计和运行提供依据，使得设备设计更合理，使用更高效。
发明内容
本实用新型目的是提供一种立式静电聚结器橇装化试验装置，解决油包水乳状液处理环境不同，室内试验无法完全再现等问题，并且能够方便快捷地应用于油田现场，对立式静电聚结器处理效果和工作参数进行评价及优选。利用立式静电聚结器橇装化试验装置得到的结果能够为工业级设备的设计提供参考依据。
一种立式静电聚结器橇装化试验装置，其特征在于包括入口管路、出口管路、流量计、立式静电聚结器、重力式分离器、水出口流量计，油出口流量计，管道泵，变压器，变压器支架，橇装底盘；
所述的立式静电聚结器，重力式分离器和变压器均安装在橇装底盘上，所述扶梯是在现场安装到变压器支架上；
所述的入口管路通过三通分别连接闸阀1和旁通闸阀2，所述的闸阀1和旁通闸阀2组成控制阀组用于控制入口管路的流量；所述的闸阀1前端连接有计量模块；所述计量模块由主管路和带球阀的旁通管路组成，其中主管路依次由球阀、过滤器、压力表、流量计、后端球阀组成；
在所述计量模块的前端连接立式静电聚结器，所述立式静电聚结器的入口端和出口端分别设有入口取样口和出口取样口，所述的立式静电聚结器与变压器连接，所述的立式静电聚结器的出口端通过三通分别与重力分离管路和旁通管路相连，其中重力分离管路上依次设有闸阀和重力式分离器；所述重力式分离器的出口端分为水出口和油出口，所述水出口和油出口分别设有水出口取样口和油出口取样口。所述水出口和油出口的前端分别连接有计量模块，所述计量模块均由带流量计的主管路和带球阀的旁通管路组成；所述水出口和油出口的计量模块的前端均通过单向阀连接至管道泵模块；
所述的立式静电聚结器出口端的旁通管路依次通过闸阀2和单向阀与所述管道泵模块相连，所述的旁通闸阀1和闸阀2组成控制阀组用于控制重力式分离器的流量；
所述的与入口管路相连的旁通闸阀2另一端也与所述管道泵模块相连；
所述的管道泵模块由含管道泵的主管路和含调节阀的旁通管路组成，用于为整个系统提供动力，管道泵模块的出口端为出口管路。
如果试验系统摩阻较大，乳状液无法正常流动可以通过管道泵提供动力，如果可以正常流动则不需要开泵只需走管道泵的旁通阀即可。
所述入口管路和出口管路的端口都带有不锈钢钢丝软管，可以通过法兰和变径与现场处理设备相连接。
所述静电聚结器处理量为0～300m3/d(12.5 m3/h)，高度为2300mm，筒体外径300mm。所述油水分离器的处理量为0～24m3/d(1m3/h)，直径0.5m，长1600mm。通过旁通闸阀2可以调节立式静电聚结器的处理流量，而通过旁通闸阀1可以调节重力式分离器的处理流量。利用流量计、水出口流量计和油出口流量计可以精确计量立式静电聚结器和重力式分离器的处理流量。
所述的变压器和立式静电聚结器之间经由防爆钢丝软管和高压接线棒连接；在重力式分离器的周围有变压器支架设置在所述的橇装底盘上，所述的变压器安装在变压器支架上方，在变压器周围设有护栏，在橇装底盘上还安装有通向变压器的扶梯。
本实用新型的基本原理是将试验装置通过不锈钢钢丝软管连入油田现场的生产系统中，油包水乳状液经过流量计后进入立式静电聚结器，利用可控硅自动调压或恒流源控制柜(与变压器20连接)调节输入电压并经变压器升压后输入到立式静电聚结器中对流经聚结器的油水乳状液施加高强电场，促使水滴发生聚结，加速油水分离。流经立式静电聚结器后的油包水乳状液一部分被分流，一部分进入重力式分离器进行重力沉降，分离出的油相、水相通过油出口和水出口排出，并与未经重力式分离器分离的油水乳状液混合，进入后续分离设备。采用静电聚结器入口、出口、分离器油出口处的含水率的变化来评价静电聚结器的聚结效果。
本实用新型的有益效果是，所有的设备安装在橇装底盘上，结构紧凑，占地面积小，可以用货运汽车将设备运到油田进行现场试验；试验系统的入口和出口均配有法兰，可以通过不锈钢钢丝软管和变径等与油田现场工艺流程快速连接，不影响正常生产；管路系统包覆有保温层保证乳状液温度保持稳定；用立式静电聚结器入口、出口、分离器油出口处的含水率的变化来评价试验系统的处理效果；通过旁通闸阀可以控制立式静电聚结器和分离器的处理流量，即使聚结器处理量超过分离器处理量，也可通过闸阀分离使设备正常工作，进而可以确定设备最优的处理量，为设备设计和运行提供参数；控制柜和调压器结合可以提供多种波形，调节电压和频率，从而能够评价不同电场参数作用下系统的分离效果，为电场参数优选提供参考；在出口处安装管道泵，既能为试验系统提供动力又避免在入口处对油包水乳状液过度剪切；变压器放置于变压器支架上可以提高空间利用率，并且操作方便；护栏和扶梯能够保证操作时的安全。
附图说明：
图1是本实用新型的流程图；
其中，1—入口管路 2—闸阀 1 3—球阀 4—过滤器 5—压力表 6—流量计 7—入口取样口 8—立式静电聚结器 9—出口取样口 10—重力式分离器 11—水出口 12—油出口 13—水出口取样口 14—油出口取样口 15—水出口流量计 16—单向阀 17—油出口流量计 18—管道泵 19—出口管路 20—变压器 21—旁通闸阀1 22—旁通闸阀2 29—闸阀2。
图2是本实用新型的结构示意图。
其中，23—防爆钢丝软管 24—护栏 25—变压器支架 26—橇装底盘 27—扶梯 28—高压接线棒。
具体实施方式
参见附图1和附图2，本实用新型由入口管路(1)、闸阀1(2)、球阀(3)、过滤器(4)、压力表(5)、流量计(6)、入口取样口(7)、立式静电聚结器(8)、出口取样口(9)、重力式分离器(10)、水出口(11)，油出口(12)，水出口取样口(13)，油出口取样口(14)，水出口流量计(15)，单向阀(16)，油出口流量计(17)，管道泵(18)，出口管路(19)，变压器(20)，旁通闸阀1(21)，旁通闸阀2(22)，防爆钢丝软管(23)，护栏(24)，变压器支架(25)，橇装底盘(26)，扶梯(27)，高压接线棒(28)，闸阀2(29)等组成。除了扶梯(27)是到了现场安装到变压器支架(25)上，其它设备都是固定在橇装底盘(26)上。
如图1、2，本实用新型提供的装置集聚结和分离设备于一体，能够方便地在油田现场应用，对立式静电聚结器聚结效果进行评价，对电场参数进行优选的橇装化试验系统，包括：入口管路(1)、闸阀1(2)、球阀(3)、过滤器(4)、压力表(5)、流量计(6)、入口取样口(7)、立式静电聚结器(8)、出口取样口(9)、油水分离器(10)、水出口(11)，油出口(12)，水出口取样口(13)，油出口取样口(14)，水出口流量计(15)，单向阀(16)，油出口流量计(17)，管道泵(18)，出口管路(19)，变压器(20)，旁通闸阀1(21)，旁通闸阀2(22)，防爆钢丝软管(23)，护栏(24)，变压器支架(25)，橇装底盘(26)，扶梯(27)，高压接线棒(28)，闸阀2(29)等。其特征是：所有设备都安装在橇装底盘(26)上，底盘宽2000mm，长6000mm，可以通过货运汽车运抵油田现场进行试验；通过入口管路(1)和出口管路(19)与油田现场油水处理系统相连；变压器(20)通过防爆钢丝软管(23)和高压接线棒(28)将高压电输入到立式静电聚结器(8)中。
立式静电聚结器(8)利用静电场处理油包水乳状液，设置有入口取样口(7)和出口取样口(9)，可以测量油中含水率和乳状液的微观形态。立式静电聚结器(8)的内电极可以方便拆卸，能够根据油品性质更换不同的电极组件，也可以对电极组件的工作特性进行检测。
所述的管道泵安装在出口管路(19)处，以防止安装在入口管路(1)处会对乳状液产生强烈剪切，导致破乳困难，无法保证试验结果准确性。
所述的变压器安装于变压器支架(25)上，并有护栏(24)和扶梯(27)保护，方便操作，保障安全。
所述的油水分离器安装于立式静电聚结器(8)之后，可以利用重力场全部或部分处理经过立式静电聚结器(8)的油包水乳状液，对水相进行分离。并在水出口(11)和油出口(12)分别安装水出口取样口(13)和油出口取样口(14)以方便对水中含油率和油中含水率进行分析
所述的旁通闸阀：通过旁通闸阀1(21)可以调节油水分离器(10)的处理量，即使立式静电聚结器(8)处理量超过油水分离器(10)的处理量，也可以通过分流的方式保证试验系统正常工作，从而减小了油水分离器(10)的占地面积和橇装系统的占地面积。
所述的单向阀安装于水出口流量计(15)和油出口流量计(17)之后，管道泵(18)之前，以防止液体倒流，对设备和生产系统造成破坏。
本实用新型的工作过程为：通过货车将安装在橇装底盘上的立式静电聚结器试验系统运到油田现场后，利用入口管路和出口管路通过不锈钢钢丝软管，变径和法兰等与现场处理系统相连接，管道泵提供动力，以便乳状液能够通过试验系统。变压器放置在变压器支架上，并加装了护栏，保证安全。通过变压器产生高压电经过防爆钢丝软管和高压接线棒输入到立式静电聚结器中处理油包水乳状液。打开闸阀1和旁通闸阀2调节进入立式静电聚结器的油包水乳状液的流量，并通过流量计进行计量，当流量满足试验要求后即可以进行试验。通过控制柜调节输入电压并经变压器升压后输出至立式静电聚结器中，从而对油水乳状液施加高强电场，促使水滴发生聚结，加速油水分离。受占地面积的限制，重力式分离器的体积较小，当流经立式静电聚结器的油包水乳状液的流量较大超过重力式分离器的处理量时，可以通过控制旁通闸阀1的开度来调节进入重力式分离器的流量，同时通过水出口流量计和油出口流量计的测量值来得到重力式分离器的处理量。没有经过重力式分离器的油包水乳状液直接与水出口和油出口流出的水、油混合并经出口管路流到后续处理设备。由于试验系统流程紧凑，设备较多，摩阻较大，当现场分离系统内的压力无法保证油包水乳状液通过试验系统时，需要启动管道泵为试验系统提供动力。管道泵没有放到入口管路处是为了防止过度剪切油包水乳状液，增加分离的难度。试验过程中通过水出口取样口测量水中含油率，采用蒸馏的方法监测入口取样口，出口取样口和油出口取样口的含水率来分析试验系统的分离效果，并据此确定分离效果最优时立式静电聚结器和重力式分离器的处理量。同时可以通过控制柜调节输入波形，电压和频率等，以对不同电场参数下的分离效果进行评价，进而确定最优的电场参数，为设备设计和选型提供指导。
Claims (4)
1.一种立式静电聚结器橇装化试验装置，其特征在于包括入口管路(1)、出口管路(19)、流量计(6)、立式静电聚结器(8)、重力式分离器(10)、水出口流量计(15)，油出口流量计(17)，管道泵(18)，变压器(20)，变压器支架(25)，橇装底盘(26)；
所述的立式静电聚结器(8)，重力式分离器(10)和变压器(20)均安装在橇装底盘(26)上，所述扶梯(27)是在现场安装到变压器支架(25)上；
所述的入口管路(1)通过三通分别连接闸阀1(2)和旁通闸阀2(22)，所述的闸阀1(2)和旁通闸阀2(22)组成控制阀组用于控制入口管路(1)的流量；所述的闸阀1(2)前端连接有计量模块；所述计量模块由主管路和带球阀的旁通管路组成，其中主管路依次由球阀(3)、过滤器(4)、压力表(5)、流量计(6)、后端球阀组成；
在所述计量模块的前端连接立式静电聚结器(8)，所述立式静电聚结器(8)的入口端和出口端分别设有入口取样口(7)和出口取样口(9)，所述的立式静电聚结器(8)与变压器(20)连接，所述的立式静电聚结器(8)的出口端通过三通分别与重力分离管路和旁通管路相连，其中重力分离管路上依次设有旁通闸阀1(21)和重力式分离器(10)；所述重力式分离器(10)的出口端分为水出口(11)和油出口(12)，所述水出口(11)和油出口(12)分别设有水出口取样口(13)和油出口取样口(14)；所述水出口(11)和油出口(12)的前端分别连接有计量模块，所述计量模块均由带流量计的主管路和带球阀的旁通管路组成；所述水出口(11)和油出口(12)的计量模块的前端均通过单向阀(16)连接至管道泵模块；
所述的立式静电聚结器(8)出口端的旁通管路依次通过闸阀2(29)和单向阀与所述管道泵模块相连，所述的旁通闸阀1(21)和闸阀2(29)组成控制阀组用于控制重力式分离器的流量；
所述的与入口管路(1)相连的旁通闸阀2(22)另一端也与所述管道泵模块相连；
所述的管道泵模块由含管道泵(18)的主管路和含调节阀的旁通管路组成，用于为整个系统提供动力，管道泵模块的出口端为出口管路(19)。
2.如权利要求1所述的立式静电聚结器橇装化试验装置，其特征在于所述入口管路(1)和出口管路(19)的端口都带有不锈钢钢丝软管，
3.如权利要求1所述的立式静电聚结器橇装化试验装置，其特征在于所述静电聚结器处理量为0～300m3/d，高度为2300mm，筒体外径300mm；所述油水分离器的处理量为0～24m3/d，直径0.5m，长1600mm。
4.如权利要求1所述的立式静电聚结器橇装化试验装置，其特征在于所述的变压器(20)和立式静电聚结器(8)之间经由防爆钢丝软管(23)和高压接线棒(28)连接；在重力式分离器(10)的周围有变压器支架(25)设置在所述的橇装底盘(26)上，所述的变压器(20)安装在变压器支架(25)上方，在变压器(20)周围设有护栏(24)，在橇装底盘(26)上安装有通向变压器(20)的扶梯(27)。
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Cited By (3)
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| CN104560128A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-29 | 中国石油大学(华东) | 立式静电聚结器橇装化试验装置及方法 |
| CN105060234A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-11-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 定向添加防静电剂的除水滤芯添加装置及定向添加方法 |
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