CN211921434U - 一种电磁耦合的脱水装置 - Google Patents

Abstract

一种电磁耦合的脱水装置，其壳体内中央依次布置有若干水平磁铁，水平磁铁之间布置有水平电极板，水平磁铁包括上层磁铁、中间层磁铁和下层磁铁；上层磁铁和下层磁铁固定在壳体内壁上；中间层磁铁放置在壳体内靠下的位置，通过引线绝缘棒固定在壳体内壁上；在磁铁之间形成由N极指向S极的水平向右磁场；水平电极板包含上层电极板、中间层电极板和下层电极板，形成两个电场区域；其中上层电极板和中间层电极板处于上层磁铁和中间层磁铁之间且两者之间的距离小于下层电极板和中间层电极板的距离，而下层电极板处于中间层磁铁和下层磁铁之间。本实用新型解决了原油脱水效率低、高含水原油脱水困难的问题，提高了脱水时间和脱水效率，降低了脱水成本。

Description

一种电磁耦合的脱水装置

技术领域

本实用新型属于油气集输系统多相分离技术领域，具体涉及适用于油水两相的一种电磁耦合的脱水装置。

背景技术

目前，我国大部分油田主要采用重力式分离器和电脱水器相结合的方式进行原油破乳。但随着油田逐渐进入开发中后期，采出液的含水率急剧升高，且采出物中沥青质、胶质、石蜡含量高；同时，化学驱等三次采油技术的广泛应用严重加剧了原油的乳化，给油水分离带来了极大的挑战。基于重力沉降和电脱原理的传统分离器很难对乳化程度高的原油乳状液进行有效的破乳分离，并严重影响后续电脱水器的使用。

传统电脱水器通过对金属裸电极施加高压电，利用极化效应促进水滴相互靠近，提高水滴的碰撞频率和强度，强化油中水滴的聚并，在处理低含水原油乳状液方面效果显著。但在电脱水器中，水滴的静电聚结过程和重力沉降过程是同步进行的，为保证分离效果，需维持层流流态，从而致使处理设备容积较大，分离效率难以进一步提高。同时，由于上游重力式分离器处理后原油的高含水率和高电导率，一方面导致电脱水器原有体积不能满足油水乳状液的停留时间要求，另一方面使用金属裸电极导致频繁出现“垮电场”现象，不能保证电脱水器安全稳定进行。

2003 年日本 Takeda 等利用电磁分离原理对含油海水进行油水分离的实验研究，该方法基于海水与油之间导电性质的差异，将电磁力作用于水相，使海水对油滴产生上浮力，实现油滴与海水的分离。

公开的一种磁电场破乳器，该破乳器沿金属管道产生磁场与电场，以隔层形式存在的中心电极和环形电极栏通过电极棒与供电变压器连接，电极通过绝缘吊挂固定于带法兰的金属管段顶部，金属管段接地，磁场通过位于金属管段管内或管外的环形磁体产生。这种装置的中心电极、环形电极栏均为裸金属电极，当乳状液含水量较高或者电压较高时，有可能出现水滴链导电或者介质击穿引起的垮电场效应，仅适用于含水率较低的乳状液，并且电场强度有限。

公开的一种置于传统重力式分离器入口处的静电聚结装置。该装置由环氧基树脂对沿着流体流动方向排列的管状通道、平板电极以及变压器进行浇注而成。该装置在不增加原分离器体积的同时能够高效处理高含水原油，但经该装置处理后的原油仍达不到外输要求，需要进一步进行深度脱水处理，且未认识到电磁耦合协同作用对提高原油脱水效率的重要性。

综上，针对传统分离器分离效率低，电极易击穿，无法高效处理高含水原油乳状液的问题，有必要发明一种对高含水、高乳化原油乳状液脱水效果显著，脱水效率高的高效脱水装置。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电磁耦合的脱水装置，能够有效的解决高含水原油的脱水问题，运行稳定性高，脱水效率高，可以有效地避免“垮电场”现象。

本实用新型是通过以下技术措施实现：

一种电磁耦合的脱水装置，包括壳体，该壳体内中央依次布置有若干水平磁铁，该水平磁铁之间布置有水平电极板。

所述水平磁铁包括上层磁铁、中间层磁铁和下层磁铁；该上层磁铁和下层磁铁分别固定在壳体内壁上；中间层磁铁放置在壳体内靠下的位置，通过引线绝缘棒固定在壳体内壁上；在磁铁之间形成由N极指向S极的水平向右磁场。

所述水平电极板包含上层电极板、中间层电极板和下层电极板，形成两个电场区域；其中上层电极板和中间层电极板处于上层磁铁和中间层磁铁之间且两者之间的距离小于下层电极板和中间层电极板的距离，而下层电极板处于中间层磁铁和下层磁铁之间。

所述水平电极板和中间层磁铁上面均布通孔。

所述水平电极板上下表面涂敷绝缘层形成绝缘电极板。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型同时提供了水平向右的磁场和竖直方向的电场，采用电场与磁场同步协同作用对油水乳状液进行分离，在电场和磁场共同作用下油中水滴的运动轨迹由短自由行程的近平面往复运动变成了高自由度的三维螺旋运动，增加了液滴群的碰撞机率，使得水珠的粒径能在几秒钟内增大，大幅度提高脱水速度，加速了水相从多相体系中的聚结分离过程。此外，磁场作用改变了水分子对蜡分子表面的吸附率，使得蜡晶的疏水性能也随之增强，从而导致晶粒在电场作用下更容易在油水界面上迁移，降低了油水乳状液的稳定性，促进了油水分离。即在电场和磁场的同步协同作用下，可以实现油中水滴的高效聚结。

（2）可以有效的解决高含水原油的脱水问题，提高了脱水时间和脱水效率。同时水平电极板表面涂敷绝缘层形成绝缘电极板，可以有效防止电击穿。

（3）本实用新型适用于陆地及海上油田采出液油水分离工艺，能够实现油水破乳。具有分离效率高，分离彻底的优点。此外还能够处理宽含水率范围的油水乳状液，大幅度提高原油脱水率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型带有小孔的水平电极板和中间层磁铁的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种电磁耦合的脱水装置，包括壳体1，该壳体1内中央依次布置有若干水平磁铁3，该水平磁铁3之间布置有水平电极板4。

所述水平磁铁3包括上层磁铁、中间层磁铁和下层磁铁；该上层磁铁和下层磁铁分别固定在壳体1内壁上；中间层磁铁放置在壳体1内靠下的位置，通过引线绝缘棒固定在壳体1内壁上；在磁铁之间形成由N极指向S极的水平向右磁场。

所述水平电极板4包含上层电极板、中间层电极板和下层电极板，形成两个电场区域；其中上层电极板和中间层电极板处于上层磁铁和中间层磁铁之间且两者之间的距离小于下层电极板和中间层电极板的距离，而下层电极板处于中间层磁铁和下层磁铁之间；形成下部低电场上部高电场的电场形式。

所述水平电极板4和中间层磁铁3-1上面均布通孔7；以便流体可以顺利通过。

所述水平电极板4上下表面涂敷绝缘层形成绝缘电极板，可以有效防止电击穿。

所述壳体1底部一侧即水平磁铁3的N极端设置有原油入口管2，相对侧的壳体1上部设置油出口5，底部设置水出口6。

所述原油入口管2出口管段水平放置，横截面呈圆形。相较于方形出口，圆形小孔没有边缘边角摩擦，摩阻小，流体流出更稳定均匀。且出口段水平放置避免了流体流出对油水界面的冲击。

工作时，原油从原油入口管2水平流入罐体1内部。减少了对油水界面的冲击，随后流体缓慢上升，通过水平电极板4和中间层磁铁3-1上的小孔进入电磁共同作用的区域。原油在上升过程中依次经过三层电极板与三层磁铁。其中上层电极板和中间层电极板的距离小于下层电极板和中间层电极板的距离，形成下部低电场上部高电场的电场形式。在上升过程中，高含水原油先经过低电场和磁场交互作用的区域，脱出一部分水后，继续向上流动经过高场强和磁场耦合的区域，进行电磁耦合脱水分离。一方面极大的提高了脱水效率，同时也避免了高含水原油对电极板造成击穿短路的问题。通过脱水处理后，原油通过油出口5排出，脱出水相通过水出口6排出。

Claims (5)

1.一种电磁耦合的脱水装置，包括壳体（1），其特征是，该壳体（1）内中央依次布置有若干水平磁铁（3），该水平磁铁（3）之间布置有水平电极板（4）；所述水平磁铁（3）包括上层磁铁、中间层磁铁和下层磁铁；该上层磁铁和下层磁铁分别固定在壳体（1）内壁上；中间层磁铁放置在壳体（1）内靠下的位置，通过引线绝缘棒固定在壳体（1）内壁上；在磁铁之间形成由N极指向S极的水平向右磁场；所述水平电极板（4）包含上层电极板、中间层电极板和下层电极板，形成两个电场区域；其中上层电极板和中间层电极板处于上层磁铁和中间层磁铁之间且两者之间的距离小于下层电极板和中间层电极板的距离，而下层电极板处于中间层磁铁和下层磁铁之间。

2.如权利要求1所述的一种电磁耦合的脱水装置，其特征是，所述水平电极板（4）和中间层磁铁（3-1）上面均布通孔（7）。

3.如权利要求2所述的一种电磁耦合的脱水装置，其特征是，所述水平电极板（4）上下表面涂敷绝缘层形成绝缘电极板。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种电磁耦合的脱水装置，其特征是：所述壳体（1）底部一侧即水平磁铁（3）的N极端设置有原油入口管（2），相对侧的壳体（1）上部设置油出口（5），底部设置水出口（6）。

5.如权利要求4所述的一种电磁耦合的脱水装置，其特征是：所述原油入口管（2）出口管段水平放置，横截面呈圆形。

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