CN205974407U - 一种管式静电聚结器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管式静电聚结器，包括两级静电分离器，每级静电分离器包括排气管组件、聚结管段、沉降管组件、绝缘电极组件、内置变压器组件和填料组件；聚结管段设于中间位置，排气管组件位于所述聚结管段的上方，沉降管组件位于所述聚结管段的下方。将变压器内置，采用低压电源接入方式，提高聚结器的稳定性和可靠性，沉降管组件顶部安装有填料，将水颗粒聚结区和沉降区适当地分开，既加速了水颗粒之间的聚结，又避免了水颗粒的沉降过程受进液流动的干扰，提高了原油处理量。降低了变压器高压电接入不安全、稳定差的风险，克服了变压器外置占地面积大、结构不紧凑的缺点。

Description

一种管式静电聚结器

技术领域

本实用新型涉及一种原油脱水技术，尤其涉及一种管式静电聚结器。

背景技术

随着油田的不断开采，原油开采的难度越来越大，而且产出的原油质量越来越差，其中含有大量的水、少量的气和砂。水的存在增大了原油运输成本，也给后续原油脱水工艺带来了困难。

原油脱水方法很多，基本原理是油相和水相之间存在密度差，在重力作用下两者实现分离。根据斯托克斯定律，水颗粒直径是影响沉降速度的重要因素，增加分散水颗粒的聚结，加快水颗粒直径的变大，加速油水分离，是提高原有脱水效率的重要手段。电场脱水因其脱水效率高，对乳化液适应性强，得到广泛应用。

常规电脱水器是在“水颗粒聚结与沉降同时进行”的理念基础上设计的，原油从电脱水器的底部进入，先后经过水洗、弱电场和强电场，其中的水颗粒在上升过程中受到电场作用聚结长大，进而在重力作用下沉降，实现油水分离。随着油井采出液含水率的提高，常规电脱水器因其裸露金属电极易出现腐蚀严重和垮电场现象，使用中问题较多。

近年来，国外研究人员发现“原油乳化液在脱水装置中适当的湍流，有利于分散相水颗粒的碰撞、聚结”，进而提出了水颗粒“先聚结、后沉降”的原油脱水工艺新理念，基于此理念，国外石油公司以及相关的研究人员研制出了外置式静电聚结器。但其缺点是经静电预聚结完成后的原油乳化液在进入下游沉降设备之前会受到阀门等的二次剪切乳化作用，从而影响后续的重力沉降效果。为了避免水颗粒发生二次分裂过程，一些研究人员提出将聚结过程与沉降过程有效地衔接，研制出了容器内置式静电聚结器；另一些研究人员根据水颗粒聚结与沉降同时进行的理念，再加上高压电极绝缘处理技术的提升，进而研制出了更为紧凑的静电聚结器。

美国专利US9095790B2公开了一种紧凑型静电聚结器(Compact ElectrostaticSeparator)，其结构呈H型，包括两级静电聚结器，每级静电聚结器包括多个管段，原油先后经过两次脱水处理，该聚结器结构简单、占地面积小，脱水效率提高。虽然该紧凑型静电聚结器经过几次的改进和优化，但是其所需的变压器置于聚结器外部，电极采用高压接入方式，高压接入比较困难，使用时不可靠；而且水颗粒聚结和沉降两个过程同在一个聚结器内进行，虽然结构大大简化，但是进液的流动对水颗粒沉降过程产生了干扰，使已经聚结的水颗粒再次发生破裂，不利于水颗粒的沉降，导致分离效率降低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种稳定性和可靠性高的管式静电聚结器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的管式静电聚结器，包括两级静电分离器，每级静电分离器包括排气管组件、聚结管段、沉降管组件、绝缘电极组件、内置变压器组件和填料组件；

所述聚结管段设于中间位置，所述排气管组件位于所述聚结管段的上方，所述沉降管组件位于所述聚结管段的下方。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的管式静电聚结器，绝缘电极组件能防止高含水情况下电极发生短路；内置变压器组件能实现低压接入，填料组件能减小水颗粒聚结后紊流对其的破坏，加速油水分离。稳定性和可靠性高，既加速了水颗粒之间的聚结，又避免了水颗粒的沉降过程受进液流动的干扰，提高了原油处理量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的管式静电聚结器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的一级静电聚结器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的一级静电聚结器排气管组件结构示意图；

图4为本实用新型实施例中的一级静电聚结器聚结管段结构示意图；

图5为本实用新型实施例中的一级静电聚结器绝缘电极组件结构示意图；

图6为本实用新型实施例中的一级静电聚结器内置变压器组件结构示意图；

图7为本实用新型实施例中的一级静电聚结器沉降管组件结构示意图；

图8为本实用新型实施例中的一级静电聚结器填料组件结构示意图；

图9a、图9b分别为本实用新型的管式静电聚结器的放置方式的左视图和前视图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

本实用新型的管式静电聚结器，其较佳的具体实施方式是：

包括两级静电分离器，所述每级静电分离器包括排气管组件、聚结管段、沉降管组件、绝缘电极组件、内置变压器组件和填料组件；

所述聚结管段设于中间位置，所述排气管组件位于所述聚结管段的上方，所述沉降管组件位于所述聚结管段的下方。

所述排气管组件包括出线管段、椭圆封头和排气管，所述椭圆封头与所述排气管焊接在一起，所述出线管段与所述椭圆封头采用法兰连接。

所述绝缘电极组件包括支撑圈、绝缘空心圆柱电极和底座。

所述聚结管段左侧底部设有原油入口管，右侧顶部设有原油出口管，内部设有绝缘电极组件和内置变压器组件，所述绝缘电极组件位于所述聚结管段内的顶部，所述内置变压器组件位于所述绝缘空心圆柱电极内的顶部。

所述内置变压器组件包括变压器、封装盒、封装盒盖、两个穿线管和金属软管，所述封装盒内放置变压器，封装盒顶部有回转支撑圈，回转支撑圈两侧有出线槽，通过所述出线槽分别引出变压器输出端高压线与低压线，引出的高压线与所述绝缘空心圆柱电极连接，引出的低压线与所述聚结管段的壳体相连接并接地，所述封装盒设于所述绝缘空心圆柱电极顶部，依靠所述回转支撑圈固定，所述封装盒盖设于所述封装盒顶部，所述封装盒盖中心处设有穿线管安装孔，通过所述安装孔封装固定穿线管，所述变压器、封装盒、封装盒盖、穿线管和绝缘空心圆柱电极采用绝缘材料封装在一起，所述低压电源输入线经过排气管段出线管处的穿线管、聚结管段直管内的金属软管和封装盒盖处的穿线管与变压器输入端连接。

所述沉降管组件包括沉降管段、椭圆封头和排水管，所述椭圆封头与所述排水管焊接在一起，所述沉降管段与所述椭圆封头采用法兰连接。

所述填料组件位于沉降管内，包括支撑圈、填料和底座，其中所述支撑圈位于聚结管段和沉降管段之间，所述底座与沉降管焊接在一起，所述填料设于所述底座和所述支撑圈之间，所述支撑圈、聚结管段和沉降管段采用法兰连接。

本实用新型的管式静电聚结器，将变压器内置，采用低压电源接入方式，提高聚结器的稳定性和可靠性，沉降管段顶部安装有填料，将水颗粒聚结区和沉降区适当地分开，既加速了水颗粒之间的聚结，又避免了水颗粒的沉降过程受进液流动的干扰，提高了原油处理量。降低了变压器高压电接入不安全、稳定差的风险，克服了变压器外置占地面积大、结构不紧凑的缺点。

本实用新型提出在沉降管段顶部安装填料，将水颗粒聚结区和沉降区适当地分开，克服了紊流有利于聚结，但不利于沉降的矛盾。

本实用新型的管式静电聚结器的优点是：

对H型的聚结器内部结构进行了优化，变压器内置于聚结管段内，在沉降管段内增加填料。水颗粒经过均匀电场的作用时碰撞聚结，粒径增大，在重力作用下进入沉降区，经过填料时水颗粒再次聚结，粒径进一步增大，而且填料具有一定整流作用，使得水颗粒处于相对稳定的流态中，避免了进液对沉降过程的干扰，提高分离效率，缩短了沉降时间。

本实用新型的管式静电聚结器，用于整个原油处理流程的上游阶段，主要对高含水的油井采出液进行静电聚结脱水的预处理，再与后续的原油处理设备配合使用。

本实用新型的管式静电聚结器的电极为高压绝缘电极，所需电压由内置变压器提供，使得聚结器结构更加紧凑，采用了低压接入方式，提高了聚结器的可靠性。本实用新型的管式静电聚结器沉降管段增加了填料，将水颗粒聚结过程与沉降过程适当的分开，避免了两者的相互干扰，使得每个过程进行得更加充分，缩短了水颗粒的沉降时间，提高了脱水效率，并降低了能耗。

具体实施例：

需要说明的是，在满足高效的情况下，本申请中的聚结器可以多个结合实用或者与其他结构混合使用。下面将参考附图来说明本实用新型。

本实用新型是一种原油脱水用紧凑型管式静电聚结器，变压器采用内置式，用于原油处理过程的上游阶段。本实用管式静电聚结器主要包括一级静电分离器和二级静电分离器，其中一级静电分离器和二级静电分离器结构组成相同，一静电分离器包括排气管组件、聚结管段、沉降管组件、绝缘电极组件、内置变压器组件和填料组件；绝缘电极组件包括支撑圈、绝缘空心圆柱电极和底座；内置变压器组件包括变压器、封装盒、封装盒盖、两个穿线管和金属软管；填料组件包括支撑圈、填料和底座。高压电极所需电压由内置变压器提供，在聚结管段中心处的空心圆柱电极和聚结管壳之间的通道内形成均匀高压电场，原油乳化液中的分散相水颗粒在高压交流电场作用下聚结长大，依靠重力进入沉降区，在填料作用下进一步聚结，缩短了沉降时间。

图1为本实用管式静电聚结器的结构示意图，主要包括一级静电分离器5和二级静电分离器8，其中一级静电分离器和二级静电分离器结构组成相同。

图2为本实用管式静电聚结器的一级静电聚结器的结构示意图，主要包括排气管组件1、聚结管段4、沉降管组件7、绝缘电极组件3、内置变压器组件2和填料组件6。聚结管段4在中间，排气管组件1位于聚结管段4的上方，沉降管组件7位于聚结管段4的下方；绝缘电极组件3位于聚结管段4内的顶部，内置变压器组件2位于绝缘空心圆柱电极内的顶部；填料组件6位于沉降管组件7内的顶部。

图3为本实用管式静电聚结器的一级静电聚结器排气管组件结构示意图，主要包括排气管9、椭圆封头10和出现管11，排气管9与椭圆封头10焊接在一起，椭圆封头10与出线管11采用法兰连接。

图4为本实用管式静电聚结器的一级静电聚结器聚结管段结构示意图，主要包括直管12、水平管13和14，直管内放置绝缘空心圆柱电极，在两者之间的间隙内形成高压交流电场，位于底部左侧的水平管13是原油入口管，位于顶部右侧的水平管14是原油出口管。

图5为本实用管式静电聚结器的一级静电聚结器绝缘电极组件结构示意图，主要包括支撑圈15、绝缘空心圆柱电极16和底座18。其中顶部支撑圈15和底座18均与聚结管段4焊接在一起，绝缘空心圆柱电极16与变压器21输出端高压线相接，并用环氧树脂17封装。

图6为本实用管式静电聚结器的一级静电聚结器内置变压器组件结构示意图，主要包括穿线管19、封装盒20、变压器21、封装盒盖22、穿线管23和金属软管24，低压电源线25通过排气管组件1的出线管11处的穿线管19、金属软管24、封装盒盖22处的穿线管23与内置变压器21输入端相连接，内置变压器21输出端高压线通过封装盒20的回转支撑圈出线槽与绝缘空心圆柱电极16相连，内置变压器21输出端低压线通过封装盒20的回转支撑圈出线槽与聚结管段4的直管12相连接并接地，内置变压器21放置在封装盒20内并用环氧树脂材料封装。

图7为本实用管式静电聚结器的一级静电聚结器沉降管组件结构示意图，主要包括沉降管26、椭圆封头28和排水管27，排水管27与椭圆封头28焊接在一起，椭圆封头28与沉降管26采用法兰连接。

图8为本实用管式静电聚结器的一级静电聚结器填料组件结构示意图，主要包括支撑圈31、填料29和底座30，其中支撑圈31设于聚结管段4和沉降管组件7的沉降管26之间，三者采用法兰连接，底座30与沉降管组件7的沉降管26焊接在一起，填料29设于支撑圈31与底座30之间。

图9a、图9b为本实用管式静电聚结器的放置方式，管式静电聚结器5、8倾斜一定角度固定在支架32上。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种管式静电聚结器，其特征在于，包括两级静电分离器，每级静电分离器包括排气管组件(1)、聚结管段(4)、沉降管组件(7)、绝缘电极组件(3)、内置变压器组件(2)和填料组件(6)；

所述聚结管段(4)设于中间位置，所述排气管组件(1)位于所述聚结管段(4)的上方，所述沉降管组件(7)位于所述聚结管段(4)的下方。

2.根据权利要求1所述的管式静电聚结器，其特征在于，所述排气管组件(1)包括出线管(11)、椭圆封头(10)和排气管(9)，所述椭圆封头(10)与所述排气管(9)焊接在一起，所述出线管(11)与所述椭圆封头(10)采用法兰连接。

3.根据权利要求2所述的管式静电聚结器，其特征在于，所述绝缘电极组件(3)包括支撑圈(15)、绝缘空心圆柱电极(16)和底座(18)，支撑圈(15)设于绝缘空心圆柱电极(16)顶部，起到径向固定电极的作用，底座(18)设于绝缘空心圆柱电极(16)的底部，起到轴向固定电极的作用。

4.根据权利要求3所述的管式静电聚结器，其特征在于，所述聚结管段(4)左侧底部设有原油入口管(13)，右侧顶部设有原油出口管(14)，中间为直管(12)，其内部设有绝缘电极组件(3)和内置变压器组件(2)，所述绝缘电极组件(3)位于所述聚结管段(4)的直管(12)内的顶部，所述内置变压器组件(2)位于所述绝缘空心圆柱电极(16)内的顶部。

5.根据权利要求4所述的管式静电聚结器，其特征在于，所述内置变压器组件(2)包括穿线管(19)、封装盒(20)、变压器(21)、封装盒盖(22)、穿线管(23)和金属软管(24)，所述封装盒(20)内放置变压器(21)，封装盒(20)顶部有回转支撑圈，回转支撑圈两侧有出线槽，通过所述出线槽分别引出变压器(21)输出端高压线与低压线，引出的高压线与所述绝缘空心圆柱电极(16)连接，引出的低压线与所述聚结管段(4)的直管(12)相连接并接地，所述封装盒(20)设于所述绝缘空心圆柱电极(16)顶部，依靠所述回转支撑圈固定，所述封装盒盖(22)设于所述封装盒(20)顶部，所述封装盒盖(22)中心处设有穿线管(23)的安装孔，所述安装孔封装固定穿线管(23)，所述变压器(21)、封装盒(20)、封装盒盖(22)、穿线管(23)和绝缘空心圆柱电极(16)采用绝缘材料封装在一起，所述低压电源输入线(25)经过排气管组件(1)的出现管(11)处的穿线管(19)、聚结管段(4)的直管(12)内的金属软管(24)和封装盒盖(22)处的穿线管(23)与变压器(21)输入端连接。

6.根据权利要求5所述的管式静电聚结器，其特征在于，所述填料组件(6)位于沉降管组件(7)的沉降管(26)内，包括支撑圈(31)、填料(29)和底座(30)，所述底座(30)与沉降管(26)焊接在一起，所述支撑圈(31)位于聚结管段(4)的直管(12)和沉降管组件(7)的沉降管(26)之间，三者采用法兰连接，所述填料(29)设于所述底座(30)和所述支撑圈(31)之间。