一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及油田集輸脫水技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置。該裝置包括高阻抗交直流疊加高壓供電裝置由兩路高壓產(chǎn)生回路，直流高壓產(chǎn)生回路由交流調(diào)壓模塊、限流電抗器、升壓變壓器和高壓整流單元構(gòu)成，其在輸出端HVout1和HVout2之間輸出高壓直流；交流高壓產(chǎn)生回路由交流調(diào)壓模塊、限流電抗器和升壓變壓器構(gòu)成，其在輸出端HVout2和GND之間輸出交流高壓；兩路高壓輸出通過串聯(lián)疊加方式在HVout1和GND之間輸出直流疊加交流的高壓波形。本發(fā)明提供供電裝置可有效消除高含水原油乳化液中穩(wěn)定導(dǎo)電水漣的形成，保證脫水電場的穩(wěn)定性，并提高原油的脫水效率并降低脫后原油的含水率。
【專利說明】
一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及油田集輸脫水技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在原油開采過程中，電脫水是原油采出外輸前的最后處理環(huán)節(jié)，是合格原油外輸和降低油水分離后水中含油率的重要保障。目前油田普遍采用交/直流電脫水器，該脫水器只能輸出單一的直流或交流。隨著油田進入高含水期開采階段，特別是油田采用大規(guī)模壓裂技術(shù)后，采出液攜帶雜質(zhì)增多，導(dǎo)致原油導(dǎo)電性增加，引起脫水電流明顯升高，使常規(guī)的交/直流電脫水器電場運行穩(wěn)定性變差；同時，原油中的水滴在電場作用下容易形成水漣，導(dǎo)致電極板之間放電頻繁發(fā)生，造成脫水供電裝置的短路，并引起脫水電場的倒塌，從而嚴(yán)重影響油田原油外輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](— )所要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，為解決傳統(tǒng)電脫水存在的脫水效率低、高壓電場倒塌過程中沖擊電流高、供電裝置經(jīng)常損壞和脫水電場恢復(fù)時間長等問題(二)技術(shù)內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，所述裝置包括直流高壓發(fā)生回路和交流高壓發(fā)生回路，所述直流高壓發(fā)生回路包括直流調(diào)壓單元、限流電抗器、升壓變壓器、高壓整流單元和高壓電容器，低壓交流電源經(jīng)直流調(diào)壓單元輸出至限流電抗器后，經(jīng)升壓變壓器升壓并通過高壓整流單元整流成直流高壓；所述的交流高壓發(fā)生回路由交流調(diào)壓單元、限流電抗器、升壓變壓器和偏磁調(diào)壓模塊構(gòu)成，低壓交流電源經(jīng)交流調(diào)壓單元調(diào)壓輸出至限流電抗器后，經(jīng)升壓變壓器升壓輸出交流高壓；
所述直流高壓回路和交流高壓回路在高壓側(cè)進行級連，在HVoutl和GND兩個端口之間輸出交直流疊加高壓電源;所述直流高壓產(chǎn)生回路和交流高壓產(chǎn)生回路在低壓側(cè)均在調(diào)壓單元與升壓變壓器之間接一個限流電抗器，以防止高壓側(cè)負載突發(fā)短路時引起的電流過沖；
直流高壓發(fā)生回路和交流高壓發(fā)生回路的輸出電壓幅值可分別由直流調(diào)壓單元和交流調(diào)壓單元控制，起到調(diào)節(jié)交直流疊加電壓幅值及成分比的作用。
[0004]優(yōu)選地，交流高壓發(fā)生回路中升壓變壓器由Wl、W2、W3、W4四個線圈構(gòu)成，其中線圈W3用于檢測變壓器鐵芯中磁通變化所感應(yīng)的交流電壓，線圈W4用于調(diào)節(jié)直流偏磁，偏磁調(diào)控模塊通過對線圈W3信號進行檢測，判斷交流回路中升壓變壓器是否存在直流偏磁，并控制W4中的直流電流幅值，以產(chǎn)生直流磁通來抵消W2中直流電流所產(chǎn)生的直流磁通，以防止變壓器出現(xiàn)直流偏磁。
[0005]優(yōu)選地，所述偏磁調(diào)壓模塊是由移相壓模塊、整流模塊、穩(wěn)壓模塊、功率放大模塊、隔離觸發(fā)模塊、移相控制模塊、DSP控制系統(tǒng)、電流控制單元、電源模塊和信號調(diào)理采集單元組成，信號調(diào)理采集單元對輸入信號進行調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后送給DSP控制系統(tǒng)，DSP控制系統(tǒng)對信號進行實時分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷交流回路中升壓變壓器是否存在直流偏磁，然后通過控制移相調(diào)壓模塊和功率放大模塊的輸出，來防止升壓變壓器出現(xiàn)直流偏磁。
[0006](三)有益效果
本發(fā)明提供一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，可有效實現(xiàn)對高含水原油和低高含水原油脫水電場的分別建立，以消除高含水原油乳化液中穩(wěn)定導(dǎo)電水漣的形成，保證脫水電場的穩(wěn)定性，并提高原油的脫水效率并降低脫后原油的含水率。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明實施例原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明實施例中偏磁調(diào)控模塊的功能流程圖。
[0008]圖中:
1.直流高壓回路;2.交流高壓回路;3.直流調(diào)壓單元;4.直流回路限流電抗器;5.直流回路升壓變壓器;6.高壓整流單元;7.高壓電容;8.交流調(diào)壓單元;9.交流回路限流電抗器；
10.交流回路升壓變壓器;11.偏磁調(diào)控模塊。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不是用來限制本發(fā)明的范圍。
[0010]如圖1所示，本實施方式所述的原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，由直流高壓發(fā)生回路I和交流高壓發(fā)生回路2構(gòu)成;所述的直流高壓發(fā)生回路I由直流調(diào)壓單元3、限流電抗器4、升壓變壓器5、高壓整流單元6和高壓電容器7組成，AC220V交流電源經(jīng)直流調(diào)壓單元輸出至限流電抗器后，經(jīng)升壓變壓器將低壓升至高壓，后經(jīng)高壓整流單元整成高壓直流，由輸出端HVoutl和HVout2輸出；所述的交流高壓發(fā)生回路2由交流調(diào)壓單元8、限流電抗器9、升壓變壓器10和偏磁調(diào)控模塊11構(gòu)成，AC220V交流電源經(jīng)交流調(diào)壓單元調(diào)壓后，輸出到升壓變壓器原邊Wl，升壓變壓器副邊W2輸出的高壓由輸出端HVout2和GND輸出高壓交流。
[0011]所述直流高壓發(fā)生回路I中高壓整流單元6輸出端DC2與交流高壓發(fā)生回路2中升壓變壓器1副邊繞組W2的一端相連接，構(gòu)成串連電路，在HVout I和GND兩個端口輸出直流疊加交流的高壓電源。
[0012]所述的直流高壓發(fā)生回路I中直流調(diào)壓單元3與升壓變壓器5之間接一個限流電抗器LI，交流回路中交流調(diào)壓單元與升壓變壓器之間接一個限流電抗器L2，以防止高壓側(cè)負載突發(fā)短路時引起的電流過沖，以到保護裝置的目的。同時，直流高壓發(fā)生回路I和交流高壓發(fā)生回路2的輸出電壓幅值可分別由直流調(diào)壓單元和交流調(diào)壓單元控制，起到調(diào)節(jié)直流疊加交流電壓幅值及成分比的作用。
[0013]如圖1所示，交流高壓發(fā)生回路2中升壓變壓器T2由W1、W2、W3、W4四個線圈構(gòu)成，其中W3用于檢測變壓器鐵芯中磁通變化所感應(yīng)的交流電壓，以此來判斷變壓器高壓側(cè)線圈W2中是否流有直流電流;線圈W4用于調(diào)節(jié)直流偏磁，該線圈中的直流電流由偏磁調(diào)控模塊來控制，該模塊通過對線圈W3信號的檢測，判斷升壓變壓器T2中鐵芯的偏磁情況，并控制W4中的直流電流所產(chǎn)生的磁通來抵消W2中所產(chǎn)生的直流磁通，防止變壓器出現(xiàn)直流偏磁。
[0014]如圖2所示，所述的偏磁調(diào)壓模塊是由移相壓模塊、整流模塊、穩(wěn)壓模塊、功率放大模塊、隔離觸發(fā)模塊、移相控制模塊、DSP控制系統(tǒng)、電流控制單元、電源模塊和信號調(diào)理采集單元組成。電源模塊為偏磁調(diào)控模塊提供供電電源;信號調(diào)理采集單元對輸入信號進行調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送給DSP控制系統(tǒng)，DSP控制系統(tǒng)對信號進行實時分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷交流回路中升壓變壓器是否存在直流偏磁，然后通過移相控制模塊和隔離觸發(fā)模塊控制移相調(diào)壓模塊，來控制輸出電壓的大小，后經(jīng)整流模塊將該交流電壓整流成直流電壓，并經(jīng)過穩(wěn)壓模塊進行穩(wěn)壓；同時DSP控制系統(tǒng)通過電流控制單元來控制功率放大模塊，該模塊輸出直流電流經(jīng)DCl端口和DC2端口送給升壓變壓器T2的W4線圈，來控制并防止升壓變壓器T2中鐵芯出現(xiàn)直流偏磁。
[0015]通過對兩路交流調(diào)壓模塊輸出電壓的調(diào)節(jié)，來控制高阻抗交直流疊加高壓供電裝置的直流電壓和交流電壓的比值。為防止交流回路升壓變壓器高壓側(cè)線圈流有直流電流分量時造成變壓器磁路的飽和，在交流回路升壓變壓器的低壓側(cè)配置防止變壓器磁芯飽和的退磁線圈，退磁線圈通有直流電流，該電流幅值由直流調(diào)壓模塊控制，直流調(diào)壓模塊根據(jù)測量線圈反饋的信號判斷變壓器磁路中偏磁大小，通過對退磁線圈施加直流電流來建立反向磁通，以消除變壓器鐵芯的直流偏磁。
[0016]高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，應(yīng)用于大慶油田采油七廠葡三聯(lián)合站，應(yīng)用結(jié)果如下:
經(jīng)過一年多的現(xiàn)場應(yīng)用及試驗，采用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，有效降低電脫水運行電流，改善電脫水運行穩(wěn)定性，提高原油脫水質(zhì)量，降低脫水電流40%，運行功耗降低39%。
[0017]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，其特征在于，所述裝置包括直流高壓發(fā)生回路和交流高壓發(fā)生回路，所述直流高壓發(fā)生回路包括直流調(diào)壓單元、限流電抗器、升壓變壓器、高壓整流單元和高壓電容器，低壓交流電源經(jīng)直流調(diào)壓單元輸出至限流電抗器后，經(jīng)升壓變壓器升壓并通過高壓整流單元整流成直流高壓;所述交流高壓發(fā)生回路由交流調(diào)壓單元、限流電抗器、升壓變壓器和偏磁調(diào)壓模塊構(gòu)成，低壓交流電源經(jīng)交流調(diào)壓單元調(diào)壓輸出至限流電抗器后，經(jīng)升壓變壓器升壓輸出交流高壓； 所述直流高壓回路和交流高壓回路在高壓側(cè)進行級連，在HVout I和GND兩個端口之間輸出交直流疊加高壓電源;所述直流高壓產(chǎn)生回路和交流高壓產(chǎn)生回路在低壓側(cè)均在調(diào)壓單元與升壓變壓器之間接一個限流電抗器，以防止高壓側(cè)負載突發(fā)短路時引起的電流過沖； 直流高壓發(fā)生回路和交流高壓發(fā)生回路的輸出電壓幅值可分別由直流調(diào)壓單元和交流調(diào)壓單元控制，起到調(diào)節(jié)交直流疊加電壓幅值及成分比的作用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，其特征在于，所述交流高壓發(fā)生回路中升壓變壓器由W1、W2、W3和W4四個線圈構(gòu)成，其中線圈W3用于檢測變壓器鐵芯中磁通變化所感應(yīng)的交流電壓，線圈W4用于調(diào)節(jié)直流偏磁，偏磁調(diào)控模塊通過對線圈W3信號進行檢測，判斷交流回路中升壓變壓器是否存在直流偏磁，并控制W4中的直流電流幅值，以產(chǎn)生直流磁通來抵消W2中直流電流所產(chǎn)生的直流磁通，以防止變壓器出現(xiàn)直流偏磁。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，其特征在于，所述偏磁調(diào)壓模塊是由移相壓模塊、整流模塊、穩(wěn)壓模塊、功率放大模塊、隔離觸發(fā)模塊、移相控制模塊、DSP控制系統(tǒng)、電流控制單元、電源模塊和信號調(diào)理采集單元組成，信號調(diào)理采集單元對輸入信號進行調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后送給DSP控制系統(tǒng)，DSP控制系統(tǒng)對信號進行實時分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷交流回路中升壓變壓器是否存在直流偏磁，然后通過控制移相調(diào)壓模塊和功率放大模塊的輸出，來防止升壓變壓器出現(xiàn)直流偏磁。
【文檔編號】H02M11/00GK105978393SQ201510834563
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年11月26日
【發(fā)明人】李學(xué)軍, 李玉春, 劉增, 趙忠心, 劉學(xué), 李娜
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司, 大慶油田有限責(zé)任公司, 大慶油田工程有限公司