立式靜電聚結(jié)器橇裝化試驗裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種立式靜電聚結(jié)器橇裝化試驗裝置及方法，用于模擬立式靜電聚結(jié) 器強化脫水的工藝流程，屬于于油氣集輸系統(tǒng)油田采出液脫水工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 油包水乳狀液廣泛存在于石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)過程中，通常采用化學(xué)和物理方 法加速水滴界面膜的薄化和破裂從而提高聚結(jié)效率。靜電聚結(jié)技術(shù)是原油脫水過程中常用 的方法之一，其基本原理是對乳狀液施加高強電場，增加分散水滴的碰撞和聚集，促進水滴 聚結(jié)，加速油水分離。
[0003] 我國絕大部分陸上油田的聯(lián)合站目前使用的是傳統(tǒng)臥式電脫水器，但隨著大量三 采助劑的使用，形成穩(wěn)定的油包水乳狀液，導(dǎo)致含水率增加，破乳困難，聚合物容易在電脫 水器內(nèi)積聚，并有可能引起電場強度降低、脫水電流過大或者"垮電場"現(xiàn)象，對油田生產(chǎn)造 成了極大影響。立式靜電聚結(jié)器是為應(yīng)對目前這種情況而開發(fā)出來的一種新型高效的乳狀 液聚結(jié)設(shè)備，具有在保證油水高效分離的前提下大幅縮減設(shè)備體積的優(yōu)點，節(jié)省成本，降低 能耗，提高安全性能，適應(yīng)當(dāng)今油田生產(chǎn)開發(fā)的需要。美國專利US 6136174公開了一種原 油脫水用靜電聚結(jié)器（CEC)，其電極部分是由絕緣電極和金屬電極以立式同軸圓筒的形式 交替排列。中國專利200710015911. 1(授權(quán)專利公告號CN 101173182A)公開了一種原油 乳狀液靜電脫水器，其聚結(jié)段安裝在電脫水器上部，電極部分也是由絕緣電極和金屬電極 以立式同軸圓筒的形式交替排列。這種形式的電極充分利用了空間，具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地 面積小等優(yōu)點。目前，立式靜電聚結(jié)器大多在使用現(xiàn)場安裝，之后再進行調(diào)試以確定工作 參數(shù)。但是由于不同區(qū)塊所形成的油包水乳狀液物化性質(zhì)有所不同，能夠?qū)λ螌崿F(xiàn)有效 電聚結(jié)的電場強度、電場頻率和電場波形等也有所不同，立式靜電聚結(jié)器是否適應(yīng)現(xiàn)場處 理環(huán)境也未知，有可能造成設(shè)備選型不合理或者無法正常工作，浪費投資。因此在安裝立 式靜電聚結(jié)器之前評價油包水乳狀液通電后的聚結(jié)效果，優(yōu)選電場參數(shù)，對于靜電聚結(jié)器 的設(shè)計和變壓設(shè)備的購置具有重要意義。中國專利201320477801. 8 (授權(quán)專利公告號CN 203474723U)公開了一種兩級自動電脫試驗裝置，通過剪切油水混合裝置將試驗原油剪切 成符合試驗要求的油水乳狀液然后注入脫水脫鹽罐進行加電脫水試驗，但是油包水乳狀液 的性質(zhì)除了與剪切強度還與處理環(huán)境，管路系統(tǒng)等有關(guān)，所以室內(nèi)電脫試驗無法真實還原 現(xiàn)場的處理環(huán)境，所得到的試驗結(jié)果也會受到影響。上述設(shè)備或因工業(yè)產(chǎn)品，體積較大，加 工成本較高，運輸安裝不方便，不能方便的到現(xiàn)場進行試驗，或因?qū)儆谑覂?nèi)實驗的，難以完 全模擬現(xiàn)場的處理條件，得到的結(jié)果也不具有代表性。
[0004] 因此有必要在現(xiàn)場利用立式靜電聚結(jié)器進行試驗，以確定設(shè)備的適用性并優(yōu)選工 藝參數(shù)，使聚結(jié)器的設(shè)計和設(shè)備的選型更具有針對性。鑒于以上原因，有必要發(fā)明一套可以 在油田現(xiàn)場使用，能夠模擬實際生產(chǎn)工藝流程，對立式靜電聚結(jié)器聚結(jié)效果進行評價，對設(shè) 備工作參數(shù)進行優(yōu)選的橇裝化試驗系統(tǒng)，為立式靜電聚結(jié)器的設(shè)計和運行提供依據(jù)，使得 設(shè)備設(shè)計更合理，使用更高效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是提供一種立式靜電聚結(jié)器橇裝化試驗裝置及方法，解決油包水乳狀 液處理環(huán)境不同，室內(nèi)試驗無法完全再現(xiàn)等問題，并且能夠方便快捷地應(yīng)用于油田現(xiàn)場，對 立式靜電聚結(jié)器處理效果和工作參數(shù)進行評價及優(yōu)選。利用立式靜電聚結(jié)器橇裝化試驗裝 置得到的結(jié)果能夠為工業(yè)級設(shè)備的設(shè)計提供參考依據(jù)。
[0006] 一種立式靜電聚結(jié)器橇裝化試驗裝置，其特征在于包括入口管路、出口管路、流量 計、立式靜電聚結(jié)器、重力式分離器、水出口流量計，油出口流量計，管道泵，變壓器，變壓器 支架，橇裝底盤；
[0007] 所述的立式靜電聚結(jié)器，重力式分離器和變壓器均安裝在橇裝底盤上，所述扶梯 是在現(xiàn)場安裝到變壓器支架上；
[0008] 所述的入口管路通過三通分別連接閘閥1和旁通閘閥2,所述的閘閥1和旁通閘閥 2組成控制閥組用于控制入口管路的流量；所述的閘閥1前端連接有計量模塊；所述計量模 塊由主管路和帶球閥的旁通管路組成，其中主管路依次由球閥、過濾器、壓力表、流量計、后 端球閥組成；
[0009] 在所述計量模塊的前端連接立式靜電聚結(jié)器，所述立式靜電聚結(jié)器的入口端和出 口端分別設(shè)有入口取樣口和出口取樣口，所述的立式靜電聚結(jié)器與變壓器連接，所述的立 式靜電聚結(jié)器的出口端通過三通分別與重力分離管路和旁通管路相連，其中重力分離管路 上依次設(shè)有閘閥和重力式分離器；所述重力式分離器的出口端分為水出口和油出口，所述 水出口和油出口分別設(shè)有水出口取樣口和油出口取樣口。所述水出口和油出口的前端分別 連接有計量模塊，所述計量模塊均由帶流量計的主管路和帶球閥的旁通管路組成；所述水 出口和油出口的計量模塊的前端均通過單向閥連接至管道泵模塊；
[0010] 所述的立式靜電聚結(jié)器出口端的旁通管路依次通過閘閥2和單向閥與所述管道 泵模塊相連，所述的旁通閘閥1和閘閥2組成控制閥組用于控制重力式分離器的流量；
[0011] 所述的與入口管路相連的旁通閘閥2另一端也與所述管道泵模塊相連；
[0012] 所述的管道泵模塊由含管道泵的主管路和含調(diào)節(jié)閥的旁通管路組成，用于為整個 系統(tǒng)提供動力，管道泵模塊的出口端為出口管路。
[0013] 如果試驗系統(tǒng)摩阻較大，乳狀液無法正常流動可以通過管道泵提供動力，如果可 以正常流動則不需要開泵只需走管道泵的旁通閥即可。
[0014] 所述入口管路和出口管路的端口都帶有不銹鋼鋼絲軟管，可以通過法蘭和變徑與 現(xiàn)場處理設(shè)備相連接。
[0015] 所述靜電聚結(jié)器處理量為0?300m3/d(12. 5m3/h)，高度為2300mm，筒體外徑 300mm。所述油水分離器的處理量為0?24m3/d (Im3A)，直徑0. 5m，長1600mm。通過旁通 閘閥2可以調(diào)節(jié)立式靜電聚結(jié)器的處理流量，而通過旁通閘閥1可以調(diào)節(jié)重力式分離器的 處理流量。利用流量計、水出口流量計和油出口流量計可以精確計量立式靜電聚結(jié)器和重 力式分離器的處理流量。
[0016] 所述的變壓器和立式靜電聚結(jié)器之間經(jīng)由防爆鋼絲軟管和高壓接線棒連接；在重 力式分離器的周圍有變壓器支架設(shè)置在所述的橇裝底盤上，所述的變壓器安裝在變壓器支 架上方，在變壓器周圍設(shè)有護欄，在橇裝底盤上還安裝有通向變壓器的扶梯。
[0017] 本發(fā)明的工作過程為：通過貨車將安裝在橇裝底盤上的立式靜電聚結(jié)器試驗系統(tǒng) 運到油田現(xiàn)場后，利用入口管路和出口管路通過不銹鋼鋼絲軟管，變徑和法蘭等與現(xiàn)場處 理系統(tǒng)相連接，管道泵提供動力，以便乳狀液能夠通過試驗系統(tǒng)。變壓器放置在變壓器支架 上，并加裝了護欄，保證安全。通過變壓器產(chǎn)生高壓電經(jīng)過防爆鋼絲軟管和高壓接線棒輸入 到立式靜電聚結(jié)器中處理油包水乳狀液。打開閘閥1和旁通閘閥2調(diào)節(jié)進入立式靜電聚結(jié) 器的油包水乳狀液的流量，并通過流量計進行計量，當(dāng)流量滿足試驗要求后即可以進行試 驗。通過控制柜調(diào)節(jié)輸入電壓并經(jīng)變壓器升壓后輸出至立式靜電聚結(jié)器中，從而對油水乳 狀液施加高強電場，促使水滴發(fā)生聚結(jié)，加速油水分離。受占地面積的限制，重力式分離器 的體積較小，當(dāng)流經(jīng)立式靜電聚結(jié)器的油包水乳狀液的流量較大超過重力式分離器的處理 量時，可以通過控制旁通閘閥1的開度來調(diào)節(jié)進入重力式分離器的流量，同時通過水出口 流量計和油出口流量計的測量值來得到重力式分離器的處理量。沒有經(jīng)過重力式分離器的 油包水乳狀液直接與水出口和油出口流出的水、油混合并經(jīng)出口管路流到后續(xù)處理設(shè)備。 由于試驗系統(tǒng)流程緊湊，設(shè)備較多，摩阻較大，當(dāng)現(xiàn)場分離系統(tǒng)內(nèi)的壓力無法保證油包水乳 狀液通過試驗系統(tǒng)時，需要啟動管道泵為試驗系統(tǒng)提供動力。管道泵沒有放到入口管路處 是為了防止過度剪切油包水乳狀液，增加分離的難度。試驗過程中通過水出口取樣口測量 水中含油率，采用蒸餾的方法監(jiān)測入口取樣口，出口取樣口和油出口取樣口的含水率來分 析試驗系統(tǒng)的分離效果，并據(jù)此確定分離效果最優(yōu)時立式靜電聚結(jié)器和重力式分離器的處 理量。同時可以通過控制柜調(diào)節(jié)輸入波形，電壓和頻率等，以對不同電場參數(shù)下的分離效果 進行評價，進而確定最優(yōu)的電場參數(shù)，為設(shè)備設(shè)計和選型提供指導(dǎo)。
[0018] 本發(fā)明的基本原理是將試驗裝置通過不銹鋼鋼絲軟管連入油田現(xiàn)場的生產(chǎn)系統(tǒng) 中，油包水乳狀液經(jīng)過流量計后進入立式靜電聚結(jié)器，利用可控硅自動調(diào)壓或恒流源控制 柜（與變壓器20連接）調(diào)節(jié)輸入電壓并經(jīng)變壓器升壓后輸入到立式靜電聚結(jié)器中對流經(jīng) 聚結(jié)器的油水乳狀液施加高強