專利名稱：油田采出液電磁聚結預處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種油田采出液預處理裝置，具體地說是一種油田采出液電磁聚結預處理裝置。
背景技術：
隨著油井開采時間的延長，含水率逐漸升高，當含水率上升到一定水平后，初期形成的油包水乳狀液，就會反轉為水包油乳狀液。勝利油田的主力油區(qū)已進入高或特高含水期，目前的全局綜合含水率已達到89.7％。主力區(qū)段油田如孤東、孤島、東辛、勝利等綜合含水率已在90％以上。隨著采出液含水的不斷上升，尤其是油田開發(fā)進入后期，開采工藝的不斷發(fā)展，例如三次采油注水、注聚合物、三元復合驅、調刨、解堵等技術的應用，加入了大量的藥液，使得油田采出原油乳化程度越來越嚴重，造成油水沉降分離困難，外輸原油含水率不斷上升，使后序分離過程很難進行。當含水原油通過脫水泵的剪切后，水珠變得更為細小，原油乳狀液變得更加穩(wěn)定，乳狀液導電性增強，施加高壓電場時，電流會增大，甚至短路，脫水難度越來越大，常規(guī)的電化學二段脫水已很難達到原油外輸指標的要求，因此，必須在采出液預脫水即一段脫水上增加新的處理裝置滿足生產的需要。
目前采出液一段脫水所采用的方法及設備已不適應現(xiàn)實生產狀況的需要，如國內的大罐沉降脫水、旋流器預脫水、三相分離器脫水、永磁聚結脫水，國外的靜電聚結脫水，對油田采出的復雜的乳狀液都無能無力，只有結合實際開發(fā)一種新的采出液預處理裝置才能保證二段脫水達到外輸?shù)暮笜恕?br>
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種油田采出液電磁聚結預處理裝置，利用電場和磁場協(xié)同效應下，克服上述已有技術存在的問題，滿足二段脫水的要求，使之達到原油含水外輸?shù)闹笜恕?br> 本發(fā)明的技術方案是通過以下方式實現(xiàn)的本發(fā)明由磁場聚結器結構和靜電聚結器結構組成，其特征在于磁場聚結器和靜電聚結器結構設計為在線式管道結構，設計在模塊上，串接在油田采出液脫水的流程中，磁場聚結器結構的進口與來液上游的加熱爐或緩沖罐相連接，出口與靜電聚結器結構的進口相連接；靜電聚結器結構的出口與來液下游的三相分離器的進口或沉降罐的進口或外輸罐的進口相連接。
磁場聚結器結構由兩端帶法蘭盤、中部兩側帶平臺的進油管、n型電磁鐵、n型電磁鐵護罩和接線端子組成，n型電磁鐵開口沿進油管的兩側平臺扣在進油管的底板上，n型電磁鐵護罩罩在電磁鐵上，下端部用螺栓與底板固定，接線端子固定在n型電磁鐵護罩上，接線端子與整流裝置相聯(lián)。
靜電聚結器結構由接管、絕緣棒總成和靜電聚結器組成；在接管的兩端設有法蘭盤，在接管的中左部和中右部由定位掛塊懸掛在接管內的對稱的兩個圓筒形的靜電聚結器上；靜電聚結器內縱向設有由圓形定位板兩端定位的通油管，通油管兩端插在定位板上對應設有的圓孔內，并焊接一起；在每根通油管的中心設有一根電極棒，電極棒的兩端部用螺栓螺母固定在長條形固定板上；固定板兩端設有90°拐角，拐角鑲嵌在通油管內；一個靜電聚結器的電極棒的左端接線端子通過電纜并聯(lián)與設在接管左端部的絕緣棒總成相聯(lián)，另一個靜電聚結器的電極棒的右端接線端子用電纜并聯(lián)于設在接管右端部的絕緣棒總成相聯(lián)，兩個靜電聚結器的電極棒的另一端分別用電纜并聯(lián)分別接于接設在接管上的地線接線柱上。
磁場聚結器結構和靜電聚結器結構的串接管路為U形，在兩者的進口管和出口管之間設有連通管，連通管上設有截止閥。
本發(fā)明與已有技術相比較具有以下優(yōu)點1、在線式電磁聚結預處理裝置利用模塊化結構，縮小了電極間的距離，利用較低電壓即可達到來液聚結所需的電場力，將電場、磁場合為一體，并結合液體的紊流提高聚結效率。在電場和磁場的共同作用下，水珠的粒徑能在幾秒鐘內增大十倍左右，從而大幅度提高下游脫水設備的脫水速度。
2、利用模塊化結構縮小了電極間距，實現(xiàn)了采出液的在線聚結。
3、聚結電壓低，對來液含水沒有要求，聚結時間短，運行成本低。
4、將電場磁場合為一體大幅度提高了采出液的聚結效果，解決了高含水采出液的脫水難題。
四

圖1-本發(fā)明在現(xiàn)場安裝示意圖，圖2-本發(fā)明的電磁聚結器的結構示意圖，圖3-圖2的左視4-本發(fā)明的靜電聚結器的結構示意圖，圖5-圖4的左視1中1-來液管 2-緩沖罐 3-加熱爐 4-模塊 5-電磁聚結器 6-靜電聚結器 7-三相分離器 8-一次沉降罐 9-二次沉降罐 10-外輸罐圖2、3中5-1-油管 5-2-n型電磁鐵護罩 5-3-n型電磁鐵 5-4一底板圖4、5中6-1-絕緣棒總成 6-2-接管 6-3-靜電聚結器 6-4-電極棒 6-5-定位板 6-6-定位掛塊 6-7-長條形固定板 6-8-地線接線柱五具體實施方式
為進一步公開本發(fā)明的技術方案，下面結合說明書附圖通過實施例作詳細說明本發(fā)明由磁場聚結器結構5和靜電聚結器結構6組成，其特征在于磁場聚結器和靜電聚結器結構設計為在線式管道結構，設計在模塊4上，串接在油田采出液脫水的流程中，磁場聚結器結構的進口與來液1上游的加熱爐3或緩沖罐2相連接，出口與靜電聚結器結構的進口相連接；靜電聚結器結構的出口與來液下游的三相分離器7的進口或沉降罐8、9的進口或外輸罐10的進口相連接。
磁場聚結器結構6由兩端帶法蘭盤、中部兩側帶平臺的進油管5-1、n型電磁鐵5-3、n型電磁鐵護罩5-2和接線端子組成，n型電磁鐵開口沿進油管的兩側平臺扣在進油管5-1的底板5-4上，n型電磁鐵護罩罩在電磁鐵上，下端部用螺栓與底板5-4固定，接線端子固定在n型電磁鐵護罩上，接線端子與變壓器相聯(lián)。
靜電聚結器結構7由接管6-2、絕緣棒總成6-1和靜電聚結器6-3組成；在接管6-2的兩端設有法蘭盤，在接管的中左部和中右部由定位掛塊6-6懸掛在接管6-2內的對稱的兩個圓筒形的靜電聚結器6-3上；靜電聚結器內縱向設有由圓形定位板6-5兩端定位的通油管，通油管兩端插在定位板6-5上對應設有的圓孔內，并焊接一起；在每根通油管的中心設有一根電極棒6-4，電極棒的兩端部用螺栓螺母固定在長條形固定板6-7上；固定板兩端設有90°拐角，拐角鑲嵌在通油管內；一個靜電聚結器的電極棒的左端接線端子通過電纜并聯(lián)與設在接管左端部的絕緣棒總成6-1相聯(lián)，另一個靜電聚結器的電極棒的右端接線端子用電纜并聯(lián)于設在接管右端部的絕緣棒總成6-1相聯(lián)，兩個靜電聚結器的電極棒的另一端分別用電纜并聯(lián)分別接于接設在接管上的地線接線柱6-8上。
1、電磁聚結器的參數(shù)設計(1)靜電聚結電場由室內試驗效果可知對于高含水(含水60％-90％)采出液，當電極距離為20mm時效果較好的聚結電壓為20V-30V，對應的聚結電場強度為1.0V/mm-1.5V/mm。本次研制的靜電聚結裝置聚結器電極間距為60mm，電壓為30V-100V(可調)，對應的電場強度為0.5V/mm-1.7V/mm。
(2)磁場聚結強度由室內試驗效果可知對于高含水(含水60％-90％)采出液，當磁極距離為60mm時，效果較好的聚結磁場為3000安匝，本次研制的磁場聚結裝置聚結器電極間距為400mm，聚結磁場為30000安匝。
(3)電磁聚結器參數(shù)室內試驗得出在磁場共同作用下采出液粒徑能在幾秒鐘內增大十倍左右，且聚結主要在幾秒鐘內完成，當聚結時間超過10秒后聚結效果并沒有明顯的變化，也就是說采出液在聚結裝置內只需要10秒左右的停留時間。
電磁聚結裝置通常安裝在三相分離器進口，三相分離器的處理液量一般為120m3/h，即0.033m3/s。電磁聚結裝置的處理時間按10秒計算則容量應為0.33m3左右。本次研制的靜電聚結器為￠480×2000mm，容量為0.36m3，處理時間大約0.36/0.033＝11s，磁場聚結器為￠480×1200mm，容量為0.22m3，處理時間大約0.22/0.033＝7s。
(4)靜電聚結器結構由兩個聚結器串聯(lián)組成，每個聚結器由7個聚結單元并聯(lián)組成，每個聚結單元由一根￠133×500mm的鋼管以及位于鋼管中心的電極棒組成，電極棒與通油管間的距離為60mm，通油管接地，電極棒與通油管之間形成聚結電場。將兩個聚結器安裝在一個￠480×2000mm的接管內組成靜電聚結器。靜電聚結器由一臺25kVA變壓器提供電源。
靜電聚結的主要參數(shù)外型尺寸￠480×2000mm，處理量3000m3/d，變壓器額定容量25kVA，額定輸入電壓交流220V，額定輸入電流113A，輸出電壓交流30V-100V，輸出電流40A-250A。
(5)為減少漏磁同時避免磁場“短路”，使磁力線盡可能多的經過磁場聚結器內的采出液而閉合，磁場聚結器殼體由非導磁的不銹鋼制作而成，殼體尺寸為￠480×1200mm。在不銹鋼殼體中段對稱面各去掉一塊截面大小為330mm×180mm的不銹鋼，由普通鋼板代替，磁場發(fā)生器的兩極分別安裝在這兩塊普通鋼板上。磁場通過普通鋼板經采出液后至另一普通鋼板而閉合。
磁場聚結的主要參數(shù)外形尺寸￠480×1200mm，處理量3000m3/d，磁場發(fā)生器額定容量3kVA，
額定輸入電壓交流220V，額定輸入電流14A，輸出電壓直流220V，輸出電流14A。
2、采出液電磁聚結機理乳狀液分散相的脫水是一個三步過程。在第一步絮凝過程中，分散型液滴在靜電場的作用下受到極化作用，形成了偶極子，極化后的小液滴受到偶極力的作用而相互吸引或排斥，加速了小液滴的聚結成團，但單個液滴仍然存在。由于磁場作用的存在，小液滴在磁化后受到洛侖茲力的作用而運動，運動的過程中受到了剪切的作用，加速了小液滴的聚結。同時，磁場有降粘的作用，作用之后，小水滴的運動阻力減小，聚結速度加快。正是通過上述電場和磁場的共同作用下，才使得小水滴的聚結效果優(yōu)于單獨靜電場或磁場的作用。在第二步聚結過程中，這些團中的小液滴破碎合成一個大液滴，液滴半徑逐漸增大并且聚結過程中液滴的數(shù)目逐漸減少。在第三步沉降凝并過程中，各大液滴依靠重力沉降至油水界面以下，凝并進入水相，并逐漸形成明顯的油水界面層；又由于電磁場的震蕩作用，水中的各種正負離子不斷的周期性的往復運動，使水滴的兩端電荷極性發(fā)生明顯的變化。離子往復運動時水滴界面膜不斷地受到沖擊，使其機械強度下降，甚至破裂，水滴聚結沉降，顯然，水滴越大，離子對界面膜的沖擊力也越大，震蕩聚結的效果也越好。使得分散相液滴碰撞機會增加，即增加了分散相的絮凝速度；其次由于電磁場對分散相液滴碰撞的剪切作用，使各水滴的液膜發(fā)生破裂而聚結成大滴。對一個油包水型的水滴來說，水滴表面被乳化劑所包裹，而水滴表面的切向力則又將乳化劑表面膜“撕開”的趨勢，即破壞了乳化劑膜的穩(wěn)定性，因此有利于液滴的合并。液滴運動的速度越快，表面所受到的剪力越大，表面膜也就越容易受到破壞。但如果電壓過大，則大液滴就可能被拉成更小的液滴，所以若想促進小液滴的聚結，電壓必須在適度的范圍內。以往的一些實驗也證實了這一點，振動使紊流進入系統(tǒng)，有利于油滴的聚結，但紊流必須限定一定的范圍內。超過這個范圍，油滴被剪碎，設備的分離效率反而降低；最后電磁場可以加速水滴進入連續(xù)相的凝并速度，防止海綿狀乳狀液的生成。處在電磁場當中的乳狀液在電場和磁場聯(lián)合的極化作用下，極性逐漸加強，水滴活性逐漸增加，流動阻力逐漸減小，聚結速度逐漸加快，在極短的時間內完成聚結過程，形成大粒徑的水滴，靠重力作用沉降而分離開來。
3、采出液電磁聚結器現(xiàn)場應用如圖1所示，將安裝在模塊4上的磁場聚結器5和靜電聚結器6就位在原油處理站上的三相分離器7前面，站外來液管1通過緩沖罐2和加熱爐3與磁場聚結器的進口相連，靜電聚結器的出口與三相分離器的進口相連，三相分離器的出口與一次沉降罐8相連，一次沉降罐的出口與二次沉降罐9的進口相連，二次沉降罐的出口與外輸罐10進口相連，外輸罐的出口與外輸泵相連。油田采出液經緩沖罐緩沖油水分離，加熱爐加熱油水分離，再經磁場聚結器的磁場水珠聚結，再經靜電聚結器電場水珠聚結，由微小水顆粒變成大水珠，再經三相分離器油水氣三相分離，氣進入氣輸管網，分出的水進入污水罐，油進入一次二次沉降罐沉降，沉降出游離水，再進入外輸罐以備外輸。
權利要求
1.一種油田采出液電磁聚結預處理裝置，由磁場聚結器結構和靜電聚結器結構組成，其特征在于磁場聚結器和靜電聚結器結構設計為在線式管道結構，設計在模塊上，串接在油田采出液脫水的流程中，磁場聚結器結構的進口與來液上游的加熱爐或緩沖罐相連接，出口與靜電聚結器結構的進口相連接；靜電聚結器結構的出口與來液下游的三相分離器的進口或沉降罐的進口或外輸罐的進口相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的油田采出液電磁聚結預處理裝置，其特征在于磁場聚結器結構由兩端帶法蘭盤、中部兩側帶平臺的進油管、n型電磁鐵、n型電磁鐵護罩和接線端子組成，n型電磁鐵開口沿進油管的兩側平臺扣在進油管的底板上，n型電磁鐵護罩罩在電磁鐵上，下端部用螺栓與底板固定，接線端子固定在n型電磁鐵護罩上，接線端子與整流裝置相聯(lián)。
3.根據(jù)權利要求1所述的油田采出液電磁聚結預處理裝置，其特征在于靜電聚結器結構由接管、絕緣棒總成和靜電聚結器組成；在接管的兩端設有法蘭盤，在接管的中左部和中右部由定位掛塊懸掛在接管內的對稱的兩個圓筒形的靜電聚結器上；靜電聚結器內縱向設有由圓形定位板兩端定位的通油管，通油管兩端插在定位板上對應設有的圓孔內，并焊接一起；在每根通油管的中心設有一根電極棒，電極棒的兩端部用螺栓螺母固定在長條形固定板上；固定板兩端設有90°拐角，拐角鑲嵌在通油管內；一個靜電聚結器的電極棒的左端接線端子通過電纜并聯(lián)與設在接管左端部的絕緣棒總成相聯(lián)，另一個靜電聚結器的電極棒的右端接線端子用電纜并聯(lián)于設在接管右端部的絕緣棒總成相聯(lián)，兩個靜電聚結器的電極棒的另一端分別用電纜并聯(lián)分別接于接設在接管上的地線接線柱上。
4.根據(jù)權利要求1所述的油田采出液電磁聚結預處理裝置，其特征在于磁場聚結器結構和靜電聚結器結構的串接管路為U形，在兩者的進口管和出口管之間設有連通管，連通管上設有截止閥。
全文摘要
一種油田采出液電磁聚結預處理裝置，由磁場聚結器結構和靜電聚結器結構組成，其特征在于磁場聚結器和靜電聚結器結構設計為在線式管道結構，設計在模塊上，串接在油田采出液脫水的流程中，磁場聚結器結構的進口與來液上游的加熱爐或緩沖罐相連接，出口與靜電聚結器結構的進口相連接；靜電聚結器結構的出口與來液下游的三相分離器的進口或沉降罐的進口或外輸罐的進口相連接。本發(fā)明提高了采出液的聚結效果，解決了高含水采出液的脫水難題。
文檔編號E21B43/34GK101078345SQ200710016658
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權日2007年6月27日
發(fā)明者王增林, 張建, 李清方, 劉東杰, 趙忠杰, 朱幸, 趙守明, 郭長會, 張新軍 申請人:勝利油田勝利工程設計咨詢有限責任公司