一種時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置，包括超聲波電源控制柜、超聲波換能器和罐體；超聲波電源控制柜含若干路超聲波電源，并通過特種超聲電纜與超聲波換能器一一對應相連接，通過時間控制的方式實現(xiàn)超聲波換能器功率輸出的穩(wěn)恒化，確保破乳脫水或降粘的持續(xù)有效性；超聲波換能器按設計要求安裝排列在罐體中，確保超聲波在罐體中的均衡有效分布。本實用新型利用超聲波單獨作用或與破乳劑的聯(lián)合作用，可以取得比單獨破乳劑工藝下更好的破乳脫水效果，節(jié)約了破乳脫水成本；利用超聲波單獨作用或與降粘劑的聯(lián)合作用，可以取得比單獨降粘劑工藝下對稠油更好的降粘效果，節(jié)約了降粘成本。
【專利說明】一種時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于石油化工【技術領域】，尤其涉及一種時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置。

【背景技術】
[0002]原油破乳脫水的方法主要有加熱沉降、破乳劑、電脫水等方法，通常這三種方法或其中的兩種方法結合使用。但隨著油田的深度開發(fā)和各種新的采油技術的應用，尤其是三次采油中化學方法的使用，使原油的化學成分及乳狀液結構越來越復雜，原油破乳脫水的難度越來越大，采用上述傳統(tǒng)方法無法對這些復雜的乳化油順利實現(xiàn)油水分離；除此之外，含膠質或瀝青質高的稠油、酸化油、老化油等，由于其化學成分及乳狀結構的復雜性，也難以用常規(guī)方法破乳脫水。國內(nèi)外研宄表明，超聲破乳是十分有效的強化原油脫水的方法。超聲波破乳是基于超聲波作用于性質不同的流體介質產(chǎn)生的位移效應來實現(xiàn)的，由于位移效應的存在，乳狀液中的水粒子將不斷向波腹或波節(jié)移動、聚積并發(fā)生碰撞，生成直徑較大的水滴，因密度差異，水滴借助重力從油中沉降分離，達到脫水目的。由于超聲波在液體中具有良好的傳導性，故這種方法適用于各種類型的原油乳狀液。
[0003]稠油粘度尚，流動性差，造成稠油開米、輸送中存在困難，因此，降粘是稠油開米和輸送的關鍵問題。地面輸送時，常規(guī)的降粘方法有加熱、摻稀，以及采用降粘劑、降凝劑、減阻劑等化學藥劑。以上這些方法都有各自的特點和局限性，主要問題是耗能多、成本高、效果不穩(wěn)定:摻稀油會造成稀油用量大，投資大，成本高，管理工作量大，而且摻入稀油后會使各自的物性發(fā)生改變；摻熱水既要消耗大量的燃料，摻水后再脫水，又增加了生產(chǎn)成本；采用化學藥劑，一是藥劑選型問題，選型不好，降粘效果就不明顯或不穩(wěn)定，二是在添加了大量的化學藥劑后，對后續(xù)原油、污水的處理難度加大，而且會產(chǎn)生污染問題。超聲波降粘技術是近幾年來迅速發(fā)展起來的一種新技術，利用超聲波的振動作用、空化作用及熱作用可以有效地降低稠油粘度。超聲波單獨作用時，降粘率一般為25?50%，超聲波與表面活性劑聯(lián)合作用時，降粘率可高達到70?80%。超聲波降粘方法具有投資少、成本低、見效快、效益高等特點，是實現(xiàn)較低溫度下輸送稠油的有效方法。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型實施例的目的在于提供一種時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置，旨在解決現(xiàn)有的破乳脫水及稠油降粘方法存在的原油破乳脫水難度大，油水分離難，成本高，耗能大的問題。
[0005]本實用新型實施例是這樣實現(xiàn)的，一種時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置，該時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置包括:超聲波電源控制柜、超聲波換能器、超聲波電纜；超聲波電源控制柜通過超聲波電纜連接超聲波換能器。
[0006]進一步，該時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置還包括:罐體、原油進口、排污口、檢修口、原油出口；
[0007]超聲波換能器按一定的間距和相互角度排列安裝在罐體中，換能器的主體部分(即發(fā)聲部分)在罐體內(nèi)，而出線端通過法蘭安裝固定在罐壁。原油進口設置在罐體的左上方，原油出口安裝在罐體的右下方，排污口安裝在原油出口的左側，檢修口安裝在罐體上方的中間位置。
[0008]進一步，超聲波換能器的超聲波頻率為20Khz?24Khz。
[0009]進一步，超聲波破乳脫水時間為12min?30min。
[0010]進一步，超聲波降粘時間為5min?30min。
[0011]本實用新型提供的時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置，通過特種超聲電纜與超聲波換能器一一對應相連接，通過時間控制的方式實現(xiàn)換能器功率輸出的穩(wěn)恒化，確保破乳脫水或降粘的持續(xù)有效性；所述超聲波換能器按設計要求安裝排列在罐體中，確保超聲波在罐體中的均衡有效分布；
[0012]現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0013]1.與國內(nèi)已有超聲波破乳脫水或超聲波降粘技術相比，本實用新型由于采用了時控技術，可以使需要的超聲波功率一直保持在穩(wěn)定的狀態(tài)，而不存在衰減，以確保破乳脫水或稠油降粘的持續(xù)有效；同時，可以保證超聲波換能器的工作故障率大大降低，保證油田的正常生產(chǎn)。
[0014]2.經(jīng)超聲波處理后，原油脫水率提高，脫水速度明顯加快，脫出水中的含油降低，脫后原油中的含水降低。同時。由于超聲波強化了破乳劑的作用，可減少使用甚至停用破乳劑，也就是說，采用超聲波破乳脫水技術后，可在大量減少破乳劑用量的情況下，使原油脫水效果達到外輸標準；若原先采用化學破乳與電脫水相結合的處理工藝，采用超聲波技術后，不但可以減少或停用破乳劑，而且可以降低電脫水裝置的電流，穩(wěn)定電脫水裝置操作，減少跳閘頻次，并使原油脫水效果達到外輸標準。另外，由于脫出水中含油明顯變少，可以有效降低污水站處理污水的成本。所以，超聲波破乳脫水技術是一項技術效果好、節(jié)能明顯且環(huán)保的技術。
[0015]3.超聲波的機械、熱及空化等效應的作用，可以降低原油粘度，增加流動性，從而降低原油輸送溫度，大大節(jié)約加熱用的天然氣或原油的消耗量，達到提高輸送效率和節(jié)約能源的目的。經(jīng)超聲波處理后，原油的運動粘度降低，輸送摩擦阻力降低，可大量增加不加熱集輸井的數(shù)量，大大減少摻水量，節(jié)約能源；可減少集輸過程中的摻稀油量，節(jié)約稀油資源；可提高集輸系統(tǒng)效率，減少輸油泵耗電。超聲波降粘技術對環(huán)境無污染，工藝技術簡單，易操作、易管理，有利于安全生產(chǎn)，提高油田生產(chǎn)現(xiàn)代化水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型實施例提供的時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置結構示意圖；
[0017]圖中:1、超聲波電源控制柜；2、超聲波換能器；3、超聲波電纜；4、罐體；5、原油進口 ；6、排污口 ；7、檢修口 ；8、原油出口。

【具體實施方式】
[0018]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0019]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型的應用原理作進一步描述。
[0020]如圖1所示，本實用新型實施例的時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置主要包括:超聲波電源控制柜1、超聲波換能器2、超聲波電纜3、罐體4、原油進口 5、排污口 6、檢修口 7、原油出口 8 ；
[0021]超聲波電源控制柜1通過超聲波電纜3連接超聲波換能器2，超聲波換能器2按一定的間距和相互角度排列安裝在罐體中，換能器的主體部分(即發(fā)聲部分)在罐體內(nèi)，而出線端通過法蘭安裝固定在罐壁，原油進口 5設置在罐體4的左上方，原油出口 8安裝在罐體4的右下方，排污口 6安裝在原油出口 8的左側，檢修口 7安裝在罐體4上方的中間位置。
[0022]超聲波換能器按一定的間距和相互角度排列安裝在罐體中，超聲波換能器的主體部分(即發(fā)聲部分)在罐體內(nèi)，而出線端通過法蘭安裝固定在罐壁。
[0023]超聲波換能器2的超聲波頻率為20Khz?24Khz ；
[0024]原油流經(jīng)罐體的時間，即超聲波破乳脫水時間為12min?30min ；
[0025]用于稠油降粘時，原油流經(jīng)罐體的時間，即超聲波降粘時間為5min?30min。
[0026]具體案例:
[0027]中石化某油田聯(lián)合站處理原油15000m3/天，原油高含水，平均含水率為90%，經(jīng)三相分離器分離游離水后，含水率降為(平均)39%，三相分離器出口端原油液量平均3600m3/天。由于原油中含有多種組分的化合物，原油乳化交嚴重，造成乳化水脫水困難，原有流程中，將原油加熱到80°C，并加入300ppm的破乳劑，經(jīng)24小時沉降后，原油含水為0.5?3.5%，每月達不到含水0.5%的外輸要求的天數(shù)超過10天。根據(jù)現(xiàn)場工況，在加熱爐后安裝了一套超聲波破乳脫水裝置。
[0028]裝置主體由超聲波電源柜(共4個，每個含4路電源，共16路電源)、超聲波換能器(共16支)組成。換能器安裝在罐體中，通過超聲波電纜連接到超聲波電源柜；換能器分成4排，每排4支，上端2支135°，下端2支135°，上下對稱；罐體容積為50m3，超聲波處理時間為20min。在流程中加入超聲波破乳脫水裝置后，在加熱溫度和破乳劑加藥量不變的情況下，外輸原油含水率均低于0.5%;不改變加熱溫度、將破乳劑加藥量減少為200ppm，外輸原油含水率為0.2?0.6%，每月達不到含水0.5%的外輸要求的天數(shù)僅為1天。說明超聲波裝置提高了原油脫水率和外輸原油含水達標率，并可以減少化學破乳劑的使用量，節(jié)約了破乳脫水的生產(chǎn)成本。
[0029]本實用新型的工作原理:
[0030]本實用新型包括超聲波電源控制柜、超聲波換能器和罐體；超聲波電源控制柜含若干路超聲波電源，并通過特種超聲電纜與超聲波換能器一一對應相連接，通過時間控制的方式實現(xiàn)超聲波換能器功率輸出的穩(wěn)恒化，確保破乳脫水或降粘的持續(xù)有效性；超聲波換能器按設計要求安裝排列在罐體中，確保超聲波在罐體中的均衡有效分布；本實用新型利用超聲波單獨作用或與破乳劑的聯(lián)合作用，可以取得比單獨破乳劑工藝下更好的破乳脫水效果，并可節(jié)約破乳脫水成本；本實用新型利用超聲波單獨作用或與降粘劑的聯(lián)合作用，可以取得比單獨降粘劑工藝下對稠油更好的降粘效果，并可節(jié)約降粘成本。
[0031]作為優(yōu)選，本實用新型是通過時間控制的方式來實現(xiàn)換能器功率輸出的穩(wěn)恒化，但破乳脫水的時間控制方式和稠油降粘的時間控制方式是有區(qū)別的。
[0032]作為優(yōu)選，本實用新型中的罐體其容積大小要根據(jù)原油處理量、超聲波作用時間來進行計算設計。
[0033]作為優(yōu)選，本實用新型既可以用于原油的破乳脫水，又可以用于稠油的降粘輸送，但破乳脫水與降粘需要不同的超聲波功率、頻率和作用時間，同樣是破乳脫水，或同樣是稠油降粘，不同區(qū)塊的原油需要不同的超聲波功率、頻率和作用時間。
[0034]參見圖1，一種時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置，其特征在于:包括超聲波電源控制柜1、超聲波換能器2和罐體4 ;所述超聲波電源控制柜I含若干路超聲波電源，并通過特種超聲電纜3與超聲波換能器2 —一對應相連接，通過時間控制的方式實現(xiàn)換能器功率輸出的穩(wěn)恒化，確保破乳脫水或降粘的持續(xù)有效性。
[0035]所述超聲波換能器2按設計要求安裝排列在罐體4中，確保超聲波在罐體4中的均衡有效分布。
[0036]本實用新型利用超聲波單獨作用或與破乳劑的聯(lián)合作用，可以取得比單獨破乳劑工藝下更好的破乳脫水效果，并可節(jié)約破乳脫水成本；本實用新型利用超聲波單獨作用或與降粘劑的聯(lián)合作用，可以取得比單獨降粘劑工藝下對稠油更好的降粘效果，并可節(jié)約降粘成本。破乳劑或降粘劑在圖1所示加藥點加入。
[0037]需要破乳脫水的原油或需要降粘的稠油從本實用新型裝置的進口 5進入裝有超聲波換能器2的罐體4，經(jīng)超聲波處理一定時間后，從裝置的出口 8流出；由于原油中含有一定數(shù)量的污泥和固體物，所以，經(jīng)一段時間后，需要進行排污處理，污泥和固體物等從排污口 6排出；另外，7為檢修口。
[0038]所述本實用新型采用的超聲波頻率為20?24Khz。
[0039]所述本實用新型用于原油破乳脫水時，原油流經(jīng)罐體的時間(即超聲波破乳脫水時間)為12?30min，原油的物性、含水率高低、破乳劑加藥量、加熱溫度等都是影響破乳脫水時間的因素。
[0040]所述本實用新型用于稠油降粘時，原油流經(jīng)罐體的時間(即超聲波降粘時間)為5?30min，稠油的初始粘度、稠油溫度、稠油含水率、降粘劑加藥量等都是影響降粘時間的因素。
[0041]超聲波破乳脫水的機理是:1)機械振動作用促使水粒子凝聚。超聲波作用于油水乳狀液后，由于油、水的物性不同，對超聲波的響應不同，出現(xiàn)油、水粒子各自集聚的現(xiàn)象，稱之為“位移效應”，由于位移效應的存在，乳狀液中的水粒子將不斷向波腹或波節(jié)移動、聚積并發(fā)生碰撞，生成直徑較大的水滴，因密度差異，水滴借助重力從油中沉降分離，達到脫水目的。2)超聲波產(chǎn)生的高頻振動、位移效應的聯(lián)合作用，可有效破壞原油乳化結構，使油水界面膜直接破裂，這是超聲波的“破乳效應”。3)機械振動作用可使原油中的石蠟、膠質、瀝青質等天然乳化劑分散均勻，增加其溶解度，降低油一水界面膜的機械強度，有利于水相沉降分離；4)熱作用可降低油、水界面膜強度和原油粘度。一方面，邊界摩擦使油、水分界處溫度升高，有利于界面膜的破裂；另一方面，原油吸收部分聲能轉化成熱能，可降低原油的粘度，有利于水的沉降分離。
[0042]超聲波對稠油降粘的機理是:(I)超聲波空化效應產(chǎn)生的高溫高壓和高速微射流作用于原油中的大分子團，使瀝青質大分子團遭到破壞而解體，充分破碎，并部分被乳化；同時，汽泡在煙滅運動過程中將對原油產(chǎn)生機械剪切，這些效應都會對原油產(chǎn)生很好的降粘、降凝效果。(2)超聲波的機械振動作用可加速原油中較小分子與惰性大的大分子鏈之間的相對運動，從而增大了它們之間的摩擦力。當這種摩擦力足夠大時，可以打斷C 一 C鍵，使瀝青質大分子鏈、長鏈石蠟烴分子鏈斷裂而破碎，起到降粘和防蠟的作用。(3)在原油與管壁的分界面處，由于振動速度的巨大差異，使得原油與管壁之間發(fā)生摩擦，這種邊界摩擦產(chǎn)生的局部高溫和空化作用產(chǎn)生的超聲波熱效應使原油的溫度升高，分子運動加劇，可以降低原油的粘度和凝固點。(4)在超聲波作用下，介質的電導率和表面張力下降，分子間、分子與輸油管道間親和力減弱，有利于降低原油粘度，增加原油的流動性。
[0043]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置，其特征在于，該時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置包括:超聲波電源控制柜、超聲波換能器、超聲波電纜；超聲波電源控制柜含若干路超聲波電源，通過超聲波電纜與安裝在罐體中的超聲波換能器--對應連接。
2.如權利要求1所述的時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置，其特征在于，該時控型穩(wěn)恒功率超聲波破乳脫水及稠油降粘裝置還包括:罐體、原油進口、排污口、檢修口、原油出口 ； 超聲波換能器排列安裝在罐體中，超聲波換能器的發(fā)聲部分在罐體內(nèi)，而出線端通過法蘭安裝固定在罐壁，原油進口設置在罐體的左上方，原油出口安裝在罐體的右下方，排污口安裝在原油出口的左側，檢修口安裝在罐體上方的中間位置。
【文檔編號】C10G33/06GK204237750SQ201420685206
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權日:2014年11月14日
【發(fā)明者】丁衛(wèi)忠, 張月嶺, 李載敏 申請人:丁衛(wèi)忠