本實用新型涉及一種原油脫水技術(shù)，尤其涉及一種管式靜電聚結(jié)器。

背景技術(shù)：

隨著油田的不斷開采，原油開采的難度越來越大，而且產(chǎn)出的原油質(zhì)量越來越差，其中含有大量的水、少量的氣和砂。水的存在增大了原油運輸成本，也給后續(xù)原油脫水工藝帶來了困難。

原油脫水方法很多，基本原理是油相和水相之間存在密度差，在重力作用下兩者實現(xiàn)分離。根據(jù)斯托克斯定律，水顆粒直徑是影響沉降速度的重要因素，增加分散水顆粒的聚結(jié)，加快水顆粒直徑的變大，加速油水分離，是提高原有脫水效率的重要手段。電場脫水因其脫水效率高，對乳化液適應(yīng)性強，得到廣泛應(yīng)用。

常規(guī)電脫水器是在“水顆粒聚結(jié)與沉降同時進行”的理念基礎(chǔ)上設(shè)計的，原油從電脫水器的底部進入，先后經(jīng)過水洗、弱電場和強電場，其中的水顆粒在上升過程中受到電場作用聚結(jié)長大，進而在重力作用下沉降，實現(xiàn)油水分離。隨著油井采出液含水率的提高，常規(guī)電脫水器因其裸露金屬電極易出現(xiàn)腐蝕嚴重和垮電場現(xiàn)象，使用中問題較多。

近年來，國外研究人員發(fā)現(xiàn)“原油乳化液在脫水裝置中適當?shù)耐牧?，有利于分散相水顆粒的碰撞、聚結(jié)”，進而提出了水顆?！跋染劢Y(jié)、后沉降”的原油脫水工藝新理念，基于此理念，國外石油公司以及相關(guān)的研究人員研制出了外置式靜電聚結(jié)器。但其缺點是經(jīng)靜電預(yù)聚結(jié)完成后的原油乳化液在進入下游沉降設(shè)備之前會受到閥門等的二次剪切乳化作用，從而影響后續(xù)的重力沉降效果。為了避免水顆粒發(fā)生二次分裂過程，一些研究人員提出將聚結(jié)過程與沉降過程有效地銜接，研制出了容器內(nèi)置式靜電聚結(jié)器；另一些研究人員根據(jù)水顆粒聚結(jié)與沉降同時進行的理念，再加上高壓電極絕緣處理技術(shù)的提升，進而研制出了更為緊湊的靜電聚結(jié)器。

美國專利US9095790B2公開了一種緊湊型靜電聚結(jié)器(Compact Electrostatic Separator)，其結(jié)構(gòu)呈H型，包括兩級靜電聚結(jié)器，每級靜電聚結(jié)器包括多個管段，原油先后經(jīng)過兩次脫水處理，該聚結(jié)器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，脫水效率提高。雖然該緊湊型靜電聚結(jié)器經(jīng)過幾次的改進和優(yōu)化，但是其所需的變壓器置于聚結(jié)器外部，電極采用高壓接入方式，高壓接入比較困難，使用時不可靠；而且水顆粒聚結(jié)和沉降兩個過程同在一個聚結(jié)器內(nèi)進行，雖然結(jié)構(gòu)大大簡化，但是進液的流動對水顆粒沉降過程產(chǎn)生了干擾，使已經(jīng)聚結(jié)的水顆粒再次發(fā)生破裂，不利于水顆粒的沉降，導(dǎo)致分離效率降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種穩(wěn)定性和可靠性高的管式靜電聚結(jié)器。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本實用新型的管式靜電聚結(jié)器，包括兩級靜電分離器，每級靜電分離器包括排氣管組件、聚結(jié)管段、沉降管組件、絕緣電極組件、內(nèi)置變壓器組件和填料組件；

所述聚結(jié)管段設(shè)于中間位置，所述排氣管組件位于所述聚結(jié)管段的上方，所述沉降管組件位于所述聚結(jié)管段的下方。

由上述本實用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實用新型實施例提供的管式靜電聚結(jié)器，絕緣電極組件能防止高含水情況下電極發(fā)生短路；內(nèi)置變壓器組件能實現(xiàn)低壓接入，填料組件能減小水顆粒聚結(jié)后紊流對其的破壞，加速油水分離。穩(wěn)定性和可靠性高，既加速了水顆粒之間的聚結(jié)，又避免了水顆粒的沉降過程受進液流動的干擾，提高了原油處理量。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的管式靜電聚結(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例中的一級靜電聚結(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例中的一級靜電聚結(jié)器排氣管組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例中的一級靜電聚結(jié)器聚結(jié)管段結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型實施例中的一級靜電聚結(jié)器絕緣電極組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型實施例中的一級靜電聚結(jié)器內(nèi)置變壓器組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實用新型實施例中的一級靜電聚結(jié)器沉降管組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實用新型實施例中的一級靜電聚結(jié)器填料組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9a、圖9b分別為本實用新型的管式靜電聚結(jié)器的放置方式的左視圖和前視圖。

具體實施方式

下面將對本實用新型實施例作進一步地詳細描述。

本實用新型的管式靜電聚結(jié)器，其較佳的具體實施方式是：

包括兩級靜電分離器，所述每級靜電分離器包括排氣管組件、聚結(jié)管段、沉降管組件、絕緣電極組件、內(nèi)置變壓器組件和填料組件；

所述聚結(jié)管段設(shè)于中間位置，所述排氣管組件位于所述聚結(jié)管段的上方，所述沉降管組件位于所述聚結(jié)管段的下方。

所述排氣管組件包括出線管段、橢圓封頭和排氣管，所述橢圓封頭與所述排氣管焊接在一起，所述出線管段與所述橢圓封頭采用法蘭連接。

所述絕緣電極組件包括支撐圈、絕緣空心圓柱電極和底座。

所述聚結(jié)管段左側(cè)底部設(shè)有原油入口管，右側(cè)頂部設(shè)有原油出口管，內(nèi)部設(shè)有絕緣電極組件和內(nèi)置變壓器組件，所述絕緣電極組件位于所述聚結(jié)管段內(nèi)的頂部，所述內(nèi)置變壓器組件位于所述絕緣空心圓柱電極內(nèi)的頂部。

所述內(nèi)置變壓器組件包括變壓器、封裝盒、封裝盒蓋、兩個穿線管和金屬軟管，所述封裝盒內(nèi)放置變壓器，封裝盒頂部有回轉(zhuǎn)支撐圈，回轉(zhuǎn)支撐圈兩側(cè)有出線槽，通過所述出線槽分別引出變壓器輸出端高壓線與低壓線，引出的高壓線與所述絕緣空心圓柱電極連接，引出的低壓線與所述聚結(jié)管段的殼體相連接并接地，所述封裝盒設(shè)于所述絕緣空心圓柱電極頂部，依靠所述回轉(zhuǎn)支撐圈固定，所述封裝盒蓋設(shè)于所述封裝盒頂部，所述封裝盒蓋中心處設(shè)有穿線管安裝孔，通過所述安裝孔封裝固定穿線管，所述變壓器、封裝盒、封裝盒蓋、穿線管和絕緣空心圓柱電極采用絕緣材料封裝在一起，所述低壓電源輸入線經(jīng)過排氣管段出線管處的穿線管、聚結(jié)管段直管內(nèi)的金屬軟管和封裝盒蓋處的穿線管與變壓器輸入端連接。

所述沉降管組件包括沉降管段、橢圓封頭和排水管，所述橢圓封頭與所述排水管焊接在一起，所述沉降管段與所述橢圓封頭采用法蘭連接。

所述填料組件位于沉降管內(nèi)，包括支撐圈、填料和底座，其中所述支撐圈位于聚結(jié)管段和沉降管段之間，所述底座與沉降管焊接在一起，所述填料設(shè)于所述底座和所述支撐圈之間，所述支撐圈、聚結(jié)管段和沉降管段采用法蘭連接。

本實用新型的管式靜電聚結(jié)器，將變壓器內(nèi)置，采用低壓電源接入方式，提高聚結(jié)器的穩(wěn)定性和可靠性，沉降管段頂部安裝有填料，將水顆粒聚結(jié)區(qū)和沉降區(qū)適當?shù)胤珠_，既加速了水顆粒之間的聚結(jié)，又避免了水顆粒的沉降過程受進液流動的干擾，提高了原油處理量。降低了變壓器高壓電接入不安全、穩(wěn)定差的風(fēng)險，克服了變壓器外置占地面積大、結(jié)構(gòu)不緊湊的缺點。

本實用新型提出在沉降管段頂部安裝填料，將水顆粒聚結(jié)區(qū)和沉降區(qū)適當?shù)胤珠_，克服了紊流有利于聚結(jié)，但不利于沉降的矛盾。

本實用新型的管式靜電聚結(jié)器的優(yōu)點是：

對H型的聚結(jié)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，變壓器內(nèi)置于聚結(jié)管段內(nèi)，在沉降管段內(nèi)增加填料。水顆粒經(jīng)過均勻電場的作用時碰撞聚結(jié)，粒徑增大，在重力作用下進入沉降區(qū)，經(jīng)過填料時水顆粒再次聚結(jié)，粒徑進一步增大，而且填料具有一定整流作用，使得水顆粒處于相對穩(wěn)定的流態(tài)中，避免了進液對沉降過程的干擾，提高分離效率，縮短了沉降時間。

本實用新型的管式靜電聚結(jié)器，用于整個原油處理流程的上游階段，主要對高含水的油井采出液進行靜電聚結(jié)脫水的預(yù)處理，再與后續(xù)的原油處理設(shè)備配合使用。

本實用新型的管式靜電聚結(jié)器的電極為高壓絕緣電極，所需電壓由內(nèi)置變壓器提供，使得聚結(jié)器結(jié)構(gòu)更加緊湊，采用了低壓接入方式，提高了聚結(jié)器的可靠性。本實用新型的管式靜電聚結(jié)器沉降管段增加了填料，將水顆粒聚結(jié)過程與沉降過程適當?shù)姆珠_，避免了兩者的相互干擾，使得每個過程進行得更加充分，縮短了水顆粒的沉降時間，提高了脫水效率，并降低了能耗。

具體實施例：

需要說明的是，在滿足高效的情況下，本申請中的聚結(jié)器可以多個結(jié)合實用或者與其他結(jié)構(gòu)混合使用。下面將參考附圖來說明本實用新型。

本實用新型是一種原油脫水用緊湊型管式靜電聚結(jié)器，變壓器采用內(nèi)置式，用于原油處理過程的上游階段。本實用管式靜電聚結(jié)器主要包括一級靜電分離器和二級靜電分離器，其中一級靜電分離器和二級靜電分離器結(jié)構(gòu)組成相同，一靜電分離器包括排氣管組件、聚結(jié)管段、沉降管組件、絕緣電極組件、內(nèi)置變壓器組件和填料組件；絕緣電極組件包括支撐圈、絕緣空心圓柱電極和底座；內(nèi)置變壓器組件包括變壓器、封裝盒、封裝盒蓋、兩個穿線管和金屬軟管；填料組件包括支撐圈、填料和底座。高壓電極所需電壓由內(nèi)置變壓器提供，在聚結(jié)管段中心處的空心圓柱電極和聚結(jié)管殼之間的通道內(nèi)形成均勻高壓電場，原油乳化液中的分散相水顆粒在高壓交流電場作用下聚結(jié)長大，依靠重力進入沉降區(qū)，在填料作用下進一步聚結(jié)，縮短了沉降時間。

圖1為本實用管式靜電聚結(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括一級靜電分離器5和二級靜電分離器8，其中一級靜電分離器和二級靜電分離器結(jié)構(gòu)組成相同。

圖2為本實用管式靜電聚結(jié)器的一級靜電聚結(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括排氣管組件1、聚結(jié)管段4、沉降管組件7、絕緣電極組件3、內(nèi)置變壓器組件2和填料組件6。聚結(jié)管段4在中間，排氣管組件1位于聚結(jié)管段4的上方，沉降管組件7位于聚結(jié)管段4的下方；絕緣電極組件3位于聚結(jié)管段4內(nèi)的頂部，內(nèi)置變壓器組件2位于絕緣空心圓柱電極內(nèi)的頂部；填料組件6位于沉降管組件7內(nèi)的頂部。

圖3為本實用管式靜電聚結(jié)器的一級靜電聚結(jié)器排氣管組件結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括排氣管9、橢圓封頭10和出現(xiàn)管11，排氣管9與橢圓封頭10焊接在一起，橢圓封頭10與出線管11采用法蘭連接。

圖4為本實用管式靜電聚結(jié)器的一級靜電聚結(jié)器聚結(jié)管段結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括直管12、水平管13和14，直管內(nèi)放置絕緣空心圓柱電極，在兩者之間的間隙內(nèi)形成高壓交流電場，位于底部左側(cè)的水平管13是原油入口管，位于頂部右側(cè)的水平管14是原油出口管。

圖5為本實用管式靜電聚結(jié)器的一級靜電聚結(jié)器絕緣電極組件結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括支撐圈15、絕緣空心圓柱電極16和底座18。其中頂部支撐圈15和底座18均與聚結(jié)管段4焊接在一起，絕緣空心圓柱電極16與變壓器21輸出端高壓線相接，并用環(huán)氧樹脂17封裝。

圖6為本實用管式靜電聚結(jié)器的一級靜電聚結(jié)器內(nèi)置變壓器組件結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括穿線管19、封裝盒20、變壓器21、封裝盒蓋22、穿線管23和金屬軟管24，低壓電源線25通過排氣管組件1的出線管11處的穿線管19、金屬軟管24、封裝盒蓋22處的穿線管23與內(nèi)置變壓器21輸入端相連接，內(nèi)置變壓器21輸出端高壓線通過封裝盒20的回轉(zhuǎn)支撐圈出線槽與絕緣空心圓柱電極16相連，內(nèi)置變壓器21輸出端低壓線通過封裝盒20的回轉(zhuǎn)支撐圈出線槽與聚結(jié)管段4的直管12相連接并接地，內(nèi)置變壓器21放置在封裝盒20內(nèi)并用環(huán)氧樹脂材料封裝。

圖7為本實用管式靜電聚結(jié)器的一級靜電聚結(jié)器沉降管組件結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括沉降管26、橢圓封頭28和排水管27，排水管27與橢圓封頭28焊接在一起，橢圓封頭28與沉降管26采用法蘭連接。

圖8為本實用管式靜電聚結(jié)器的一級靜電聚結(jié)器填料組件結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括支撐圈31、填料29和底座30，其中支撐圈31設(shè)于聚結(jié)管段4和沉降管組件7的沉降管26之間，三者采用法蘭連接，底座30與沉降管組件7的沉降管26焊接在一起，填料29設(shè)于支撐圈31與底座30之間。

圖9a、圖9b為本實用管式靜電聚結(jié)器的放置方式，管式靜電聚結(jié)器5、8傾斜一定角度固定在支架32上。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。