CN204325260U - 一种适合聚驱采油高速电脱盐脱水高压电场挡流板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适合聚驱采油高速电脱盐脱水高压电场挡流板，属于原油预处理技术领域。该装置包括向电脱盐脱水罐内电极板提供高压的专用变压器和三层水平高压电极板，绝缘吊挂，在进油喷射器附近设计金属原油挡流板，在挡流板上设计有流水孔。流水孔下端设计与进油喷射器内喷出的原油方向相反的原油油流导流装置，该导流装置为非导电性的绝缘材料，而进油喷嘴和连接管为非导电性的绝缘材料。本实用新型使得所形成的高压电场的完整和均匀，确保高含水高导电率聚驱采出液高压电场作用下的破乳和油水分离，解避免出现设备运行过程中出现的闪络、掉电、跳闸、短路等事故，确保设备在各种工况下长周期平稳运行，妥善解决聚驱采出液脱盐脱水的技术难题，并将原油的处理能力提高到2.0～2.2倍。

Description

一种适合聚驱采油高速电脱盐脱水高压电场挡流板

技术领域

本发明涉及一种原油脱盐脱水技术，尤其是一种适合聚驱采油高速电脱盐脱水高压电场挡流板，属于原油预处理技术领域。

背景技术

原油是极其复杂的烃类混合物，不同油田、不同油区、甚至不同油井所产原油性质往往互不相同，其中的含水和含盐对原油的储存、运输、加工和最终产品等都有不利影响，因此要进行脱盐和脱水处理。

原油的脱盐脱水一般分两次进行。第一次在原油采出后于油田进行脱水脱盐，使含水量和含盐量初步降低，达到一定的指标后再向外输送。第二次是原油输送到炼油厂后，在炼制之前进行。

目前，广泛应用的电脱盐脱水方法主要有三种：第一种是传统的交流电脱盐，采用两层或三层水平电极板，下层极板通电，上层极板接地。第二种是交直流电脱盐，由正负垂挂式电极板沿罐体轴线方向依次排列，自下而上形成交流弱电场、直流弱电场、直流强电场，综合发挥交流电促进大水滴聚积、直流电促进细小水滴聚结的效能(参见申请号为93246305.3的中国专利)。第三种是高速电脱盐，采取了油相进油方式，原油不再是从水相中慢慢上浮，而是直接进入罐体中上部电场，油流路径的缩短大大减小了油流在罐体内的停留时间，提高了进油速度；而双层喷嘴的设计保证了有足够量的原油平稳地喷入电场中，并在电场中合理分布。专利ZL01201754.X和ZL01201735.3介绍了这种高速电脱盐技术，与低速电脱盐技术相比，这种高速电脱盐技术可以提高原油的处理能力1.5～2.0倍。

近年来，很多油田进入后期开采，采用了一些强制开采方式，如注水、注聚合物、注蒸汽等，特别是注聚合物在中国海油石油平台上应用最多，以提高采用效率，确保在海洋平台设计寿命内完成采油任务。

含有聚合物的原油采出液中因含有聚合物，形成原油和水的稳定体系，油水分离困难，采油污水中也因为含有聚合物，增加了采油污水的粘度，水中胶体颗粒的稳定高，油水界面水膜强度大、弹性强，处理难度大。电脱水、电脱盐设备经常出现跳闸、短路和送电困难的情况。当运行一个开车周期后，大量聚合物会沉积附着在电极板、绝缘吊挂和电极棒上，像口香糖一样，这些聚合物有亲油和亲水基团，所以很容易将水滴吸附在电极板、绝缘吊挂和电极棒这些本来需要绝缘的构件上面，影响高压电场的长周期平稳运行。

在炼油厂，所加工的原油性质越来越差，一方面是聚驱采油强制开采方式的应用，另一方面原油供应市场的不稳定性或原油价格的剧烈震荡，大大增加了原油炼制成本，为适应原油市场的变化形式，降低原油单位加工成本，主要采用提高装置的自动化，减少操作人员降低人力资源成本，炼厂提高炼油装置的加工能力，通过增加加工量降低原油单位加工成本和单位能耗。炼厂大型化成为普遍采用的一种降低原油单位加工成本的重要措施。

无论海洋平台上狭小的空间，还是炼厂大规模提高处理能力，实现规模效益，都希望利用现有的设备将原油的处理能力再度提高，这往往采用了高速电脱盐技术，与传统技术相比较，增强对所处理介质的适应能力，并将原油的处理能力提高到2.0～2.2倍。

对此，上述现有技术均无能为力。检索发现，申请号为93246305.3、01201735.3、200610091044.5、200710054331.3、93102196.0的中国专利申请以及US6,113,765、US86,105,817A的美国专利申请分别对上述现有技术进行了改进，但均未打破传统全阻抗电脱盐电源，因此不能实质性地解决油质劣化给炼油设备带来的一系列问题。在处理量的提高方面，申请号为ZL01201735.3、ZL01201754.X、ZL01201756.6，和200610091044.5的专利介绍的高压电场不是对油水乳化液渗透力更强的高频高压电场，同时受原油和水滴流向的限制，也只能将装置的处理能力提高到1.75～2.0倍。

处理量不能进一步提高的原因是由于原油乳化液本身具有的导电性能，不能将更高的电压施加在电极板板上，也就是说不能进一步形成具有更高能量的高压电场进行脱盐脱水了。而导致高压电极板不能施加更高电压的主要原因是高速电脱盐中进油喷嘴和连接管都是金属的，而喷嘴和连接管又与电脱盐罐体相连，而罐体与大地相连。也就是说，现在的高压电场设计中，在高压电极板间设计了相当于接地极的金属进油喷嘴和连接管。因此，为了避免该金属进油喷嘴和连接管对高压电场建立的影响，在进油喷嘴周围消掉一块，以保持绝缘，也就相当于在高压电场中挖了个洞，虽然已经能保证高压电场的建立，但是破坏了高压电场的均匀，特别是进油喷嘴喷出的地方，有大量的水滴从这里落下，这也大大增加了该区域的导电性，导致不能施加更高的电场，提供更强的能量进行脱盐脱水。

发明内容

本发明的目的首要在于：通过非导电性的绝缘材料进油喷嘴和连接管的设计，在喷嘴周围安装金属挡流板，实现了高压电场的均匀平稳，避免出现喷嘴处的局部短路，能够施加更强的高压电场能量，确保聚驱采出液的有效分离。

本发明进一步的目的在于：采用了金属导流板和绝缘进油喷嘴和连接管的设计，建立了更高电场强度的高压电场，能够提高设备的处理能力，达到传统电脱盐脱水设备提供处理能力2.0～2.2倍，这对于实现规模效益，降低单位处理成本和能耗，实现节能减排具有重要意义。

为了达到上述目的本发明的技术方案是：一种适合聚驱采油高速电脱盐脱水高压电场挡流板，包括用于向电脱盐脱水罐内电极板提供高压的专用变压器和三层水平高压电极板，高压电极板由绝缘吊挂悬挂在罐体内，进油喷射器安装在两层水平高压电极板之间，在两相邻进油喷射器之间设计原油挡流板，高压电场挡流板上设计有流水孔，高压电场挡流板上的流水孔下端靠近喷嘴方向设计与进油喷射器内喷出的原油方向相反的原油油流导流装置，该油流导流装置为非导电性的绝缘材料，高压电场挡流板下端的原油导流装置采用卡槽或螺丝固定在挡流板上，高压电场中的进油喷嘴和连接管为非导电性的绝缘材料，该绝缘材料可以为聚四氟乙烯或电气绝缘级酚醛树脂。

总之，本发明的有益效果是：通过解决高压电场中容易发生局部放电的进油喷嘴处的设计，使高压电场更加均匀和平稳，能够施加更高强度的高压电，形成脱盐脱水能力更强的高压电场，有利于对高含水导电率聚驱采出液的高压电场油水分离。同时，更高强度高压电场的稳定建立，可以进一步提高了高速电脱盐设备的处理能力，达到传统电脱盐设备处理能力的2.0～2.2倍，在炼油厂加工聚驱原油时，可避免出现电脱盐变压器掉电、跳闸、短路等事故，能够实现在原油含盐量在100mg/l左右时，脱后原油含水量达到不大于0.2％的技术指标，含盐量减低到小于2mg/l的技术指标，排水含油不大于100ppm的技术指标，确保电脱盐设备在各种工况下，长周期平稳运行。

附图说明

图1为本发明电脱盐罐内件布置结构总图。

图2为本发明挡流板及原油水流向放大示意图。

图3为本发明适合聚驱采油高速两级电脱盐电脱水实验装置工艺流程

图中：1、电脱盐电脱水罐体，2、进油喷射器，3、挡流板，4、原油油流导流装置，5、流水孔，6、进油分管，7、进油总管，8、电极板，9、绝缘吊挂，10、出油收集器，11、电脱盐变压器，12、高压电引入棒，41、原油储罐，42、新鲜水储罐，43、破乳剂储罐，44、接收冷却储罐，45、破乳剂注入泵，46、原油泵，47、一级注水泵，48、二级注水泵，49、加热器，410、温度控制器，412、一级混合器，413、一级混合阀，414、一级排水阀，415、一级混合差压计，416、一级电脱盐罐，417、一级脱盐高压电源，418、一级脱后原油采样口，419、一级罐乳化液采样口，422、二级混合器，423、二级混合阀，424、二级排水阀，425、二级混合差压计，426、二级电脱盐罐，427、二级脱盐高压电源，428、二级脱后原油采样口，429、二级罐乳化液采样口。

具体实施方式

参见附图1，本实施例的一种适合聚驱采油高速电脱盐脱水高压电场挡流板罐体内件布置图。

原油、水和破乳剂组成的聚驱原油乳化液通过电脱盐电脱水罐(1)外的进油总管7进入电脱盐脱水罐体内的进油分管(6)，然后通过设计在罐体中部位置的进油喷射器(2)喷出，在高压电场作用下，进行油水分离脱水脱盐，分离后的原油汇集到罐体顶部的出油收集管(10)中，离开罐体完成脱盐过程。分离后的水沉降在罐体底部，当电脱盐设备正常运行时，在电脱盐电脱水罐(1)内下部为水层，上部为油层，高压电场设计在油相中，因此在罐体内存在一个油水界位，油水界位以上是原油与水的乳化层。

在电脱盐电脱水罐(1)内，设计用于聚驱原油乳化液进行分离的高压电场。高压电场是由绝缘吊挂(9)将电极板(8)悬挂起来形成的。原油与水的乳化液从位于电极板(8)中间的进油喷射器(2)喷出，直接进入到高压电场中，进油喷射器(2)是非金属绝缘材料，不会对高压电场造成影响，也不会在喷嘴处出现局部电场短路，确保了整个高压电场的平稳运行。在高压电场力的作用下，油水乳化液破乳分离成原油和水，聚积成的大水滴因受重力以水平抛物线方向运动，沉积在挡流板(3)上，挡流板(3)的设计主要使得下层喷嘴喷出的原油在水平方向流动，如果不设计挡流板(3)，原油会直接向上流动，这样就不进入下部电场进行脱盐脱水了。挡流板(3)上设计有若干流水孔(5)，从上层喷嘴中分离的水经流水孔(5)中流下来。从进油喷射器(2)下层喷嘴喷出的原油受挡流板(3)的作用继续向外运动，一方面增加了原油在罐体内的停留时间，使高压电场力继续对原油做功，另一方面使原油的向上运动与水滴的向下沉降不直接构成逆向运动，上升的原油不会将来不及沉降的的水滴带走。在挡流板(3)的下方设计了原油油流导流装置(4)，如图2所示。由于在高压电场中分离出的比重较大的水通过流水孔(5)向下流动，再加上原油油流导流装置(4)，就避免了发生原油通过流水孔(5)向上流动而发生原油与水的逆向阻碍运动。由于原油油流导流装置(4)设计在高压电场中，因此原油油流导流装置(4)必须采用非金属材料制作，以免在高压电场中出现局部放电或电场短路。

电脱盐变压器(11)通过高压电引入棒(12)将高压电输送到电极板(8)上。电脱盐变压器(11)能够实现频率范围从50Hz～5000Hz连续可调高压的输出，而且取消了全阻抗变压器若干档位的设计，输出高压可以在0～30kV范围内连续可调。电脱盐变压器(11)设计充分利了用高频的高穿透力特点，对油水界面膜施加影响，降低其表面张力。当输入高频高压电时，即使在较低的高压下，也能形成高压电场，这充分说明了高频高压的穿透和冲击能力，由于输入到电脱盐电脱水罐(1)内电极板(8)上的电压下降，这使得电脱盐脱水设备运行能耗大大降低。

通过本技术发明，高压电脱盐脱水高压电场更加适合聚驱采出液的处理，在保证最终分离工艺技术指标的情况下，设备处理量可以提高到传统电脱盐技术的2.0～2.2倍。

图3，为本案实施例适合聚驱采油高速两级电脱盐电脱水实验装置工艺流程：实验中所采用的原油为高比重，高粘度，高含盐量的中海油秦皇岛32-6项目开采出的聚驱原油油，原油25℃的比重为0.9344g/cm3，50℃的动力粘度260mPa.s，原油盐含量116.85mg/L，含水量1.43％，该原油在加工过程中，运行电流大，容易乳化，经常性发生电脱盐电源跳闸事故，设备运行不稳定。

实验时将原油加入到原油储罐(41)中，在原油储罐(41)中原油将被进行预热到60℃左右，通过原油泵(46)输送到实验装置中。原油流量为150L/h，在原油泵的出口处设计了压力和流量测量及控制系统，加热器(49)用来加热原油到所需要的脱盐脱水温度，该温度一般在130～145℃，高于一般电脱盐脱水操作温度，而且该操作温度是影响脱盐脱水效果的重要因素之一，必须进行精确控制，因此，在加热器(49)的出口处设计了温度控制器(410)用于控制加热器(49)的加热效率，以确保所需要的设定温度。与工业装置流程一样，原油破乳剂在破乳剂储罐(43)进行配置，破乳剂为油溶性破乳剂，并在之前通过静态破乳剂评选实验确定，型号为SX2603，经破乳剂注入泵(45)注入到原油泵(46)的入口，使破乳剂经过原油泵(46)的输送达到初步混合的效果，然后用于洗盐的新鲜水将加入到新鲜水储罐(42)，注水量为原油处理量的5％，即4.5L/h。经过一级注水泵(47)注入到第一级脱盐系统中。破乳剂和新鲜水注入到系统中后，必须进行与原油进行充分混合，以最大限度地溶解原油中的盐分，整个过程是通过设计在管道上的一级混合器(412)和一级混合阀(413)来实现的，混合强度也就是一级混合器(412)和一级混合阀(413)两端的混合压差，可以通过混合阀(413)进行调节，混合强度的设定和测量在一级混合差压计(415)可以实现。经过一级混合器(412)和一级混合阀(413)后，系统中的原油、新鲜水和破乳剂就实现了充分混合，确保原油中的盐分溶解到新鲜水中，同时经过一级混合器(412)和一级混合阀(413)的作用，也形成了原油、水和破乳剂的相对稳定的乳化液。该乳化液进入一级电脱盐罐(416)在高压电场作用下，进行破乳，实现油水分离。一级电脱盐罐(416)上的电源为一级脱盐高压电源(417)。在一级电脱盐罐(416)出口管线上，可以通过一级脱后原油采样口(418)对经过一级脱后的原油进行采样。一级电脱盐罐(416)侧面设计了三个固定采样口(419)，用于对罐体内特别是油水界位处的原油进行采样，考察油水界面的乳化程度及含水的测定等。完成一级脱盐脱水的原油将进入第二级脱盐脱水系统，脱出的水从一级电脱盐罐(416)底部的一级排水阀(414)排出，并取样进行排水含油量的分析。进入二级电脱盐罐(416)前，还需要向原油中加入新鲜水，这由二级注水泵(48)注入到系统中的，因为破乳剂为油溶性破乳一直保留在原油中，因此在第二级系统中不再加入破乳剂。与第一级脱盐脱水过程相似，原油和水通过二级混合器(422)和二级混合阀(423)，并通过二级混合差压计425实现原油和水的第二次混合，将原油中的盐分进一步转移到新鲜水中。二级脱盐高压电源设计在二级电脱盐罐(416)上。通过二级脱后原油采样口(428)取样分析经过两级脱盐脱水处理后原油的盐含量和水含量，罐体侧面的二级罐乳化液采样口(429)侧用来对罐体内特别是油水界位处的原油进行采样，考察油水界面的乳化程度及含水的测定等。脱出的水通过二级脱盐罐底部的二级排水阀(424)排出，并取样进行排水含油量的分析，处理后的原油将进入到接收冷却储罐(44)。实验中，设备运行稳定，电流稳定在0.4～0.5A之间，没有出现大的波动，能够有效消除罐体内的乳化状况，排水清。经过两级适合聚驱采油高速电脱盐脱水后达到如下表技术指标：

同时，在处理能力和能耗方面，本发明适合聚驱采油高速电脱盐技术与传统的电脱盐技术进行了处理能力的实验对比，对比结果如下表所示：

Claims (6)

1.一种适合聚驱采油高速电脱盐脱水高压电场挡流板，包括用于向电脱盐脱水罐内电极板提供高压的专用变压器和三层水平高压电极板，高压电极板由绝缘吊挂悬挂在罐体内，进油喷射器安装在两层水平高压电极板之间，其特征在于：在两相邻进油喷射器之间设计原油挡流板。

2.根据权利要求1所述一种适合聚驱采油高速电脱盐脱水高压电场挡流板，其特征在于：高压电场挡流板上设计有流水孔。

3.根据权利要求1所述一种适合聚驱采油高速电脱盐脱水高压电场挡流板，其特征在于：高压电场挡流板上的流水孔下端靠近喷嘴方向设计与进油喷射器内喷出的原油方向相反的原油油流导流装置，该油流导流装置为非导电性的绝缘材料。

4.根据权利要求1所述一种适合聚驱采油高速电脱盐脱水高压电场挡流板，其特征在于：高压电场挡流板下端的原油导流装置采用卡槽或螺丝固定在挡流板上。

5.根据权利要求1所述一种适合聚驱采油高速电脱盐脱水高压电场挡流板，其特征在于：高压电场中的进油喷嘴和连接管为非导电性的绝缘材料。

6.根据权利要求5所述的非导电性的绝缘材料，其特征在于该绝缘材料可以为聚四氟乙烯或电气绝缘级酚醛树脂。