幾種常用電脫水器的對比研究

王旭東(大慶油田工程有限公司，黑龍江 大慶 163000)

幾種常用電脫水器的對比研究

王旭東(大慶油田工程有限公司，黑龍江 大慶 163000)

通過對幾種常用電脫水器的內部結構、供電方式進行對比分析，結合現場運行情況，指出其適應性，為油田不同開發時期的電脫水器選型提供參考。

電脫水器平掛電極豎掛電極組合電極變頻脈沖電源

隨著油田三次采油開發的持續推進，采出液中聚合物、堿、表活劑等化學藥劑濃度不斷上升，電脫水器頻繁跨電場，外輸油含水率不達標，且影響后續污水處理。因此，對油田生產中幾種常用電脫水器的內部結構、供電方式進行對比分析，結合現場運行情況，指出其適應性，為油田不同開發時期的電脫水器選型提供參考。

1 電脫水器的電極結構與供電電源

目前國內常用的電脫水器電極結構有平掛電極、豎掛電極和組合電極三種，供電電源有普通電源和變頻脈沖電源兩種。

(1)平掛電極工藝成熟，結構簡單，一般采用多層極板。通電后，極板與容器內壁間形成弱電場，極板與極板間形成強電場。乳化液進入電脫水器后，乳化液中較大的水滴在弱電場作用下沉降脫除，較小的水滴進入強電場，在強電場作用下碰撞、聚結、沉降脫除。這種設計保證了乳化液在進入強電場時，不會因為含水率太高而引起極板間放電。但隨著采出液含聚濃度的逐漸提高，乳化液油水界面膜更加牢固，電導率也逐漸提高，增加了水鏈的形成幾率，導致平掛電極結構的電脫水器頻繁跨電場。

(2)豎掛電極針對平掛電極電場與重力場相同，易造成放電短路的缺點，延長了水滴在電場反應區的停留時間，減少了對較大水滴沉降的阻礙。在豎掛電場中，水滴運動的不同向性使水鏈形成的長度、存留的時間較短，形成水平直鏈的機會較小。因此，豎掛電場不易被破壞。但其對電極尺寸和布局的要求較高，尺寸或布局設計不合理，會導致極板間易放電短路、脫出原油不合格。

(3)組合電極分為上、下兩部分，上部采用豎掛電極，下部采用一層平掛柱狀電極。豎掛電極采用兩種長度電極板相間布置，長－短，短－短極板間形成強電場，長－長極板下部形成次強電場，豎掛電極與平掛電極間形成弱電場，其電場強度從下至上逐步增強，乳化液的預處理空間較大，處理后原油的含水率由下至上逐步減小。

(4)變頻脈沖電源是將工頻電源調整為輸出脈沖電壓、寬度、頻率均可調的高壓電源。可根據不同采出液的性質，調整三項參數，得到最佳的脫水效果。

2 常用電脫水器類型

2.1 普通電源平掛電極電脫水器

供電電源為工頻交流電，內部電極結構由4層平掛電極板構成，極板間距從上到下依次增大，電場強度從上到下依次減弱。此類電脫水器價格較低，在水驅開發階段應用廣泛，但隨著三次采油技術的推廣應用，采出液成分越來越復雜，出現頻繁跨電場，脫后原油含水率不達標等問題。

2.2 脈沖電源平掛電極電脫水器

將普通電源平掛電極電脫水器的供電電源由工頻交流電更換為變頻脈沖電源。通過調整電源的脈沖電壓、寬度、頻率三相參數，提高電場強度、增加水滴聚結能力，降低水鏈形成的幾率，能夠滿足低含聚采出液的處理要求。

2.3 脈沖電源豎掛電極電脫水器

豎掛電極的極板間距比平掛電極的最小極板間距還要小，有更強的電場強度，水滴的運動速度更快，聚并機會增加，且豎掛電極板間不易形成水鏈，運行平穩，脫水更為徹底。但在使用過程中也發現一些問題：對進入電脫水器采出液的含水率要求較高，含水率超過25%時電場運行不穩定；極板的安裝安裝要求較高，板間、極板與罐體間需加強固定，以克服油流的干擾。

2.4 脈沖電源組合電極電脫水器

組合電極是在平掛電極和豎掛電極的基礎上專門針對高濃度聚驅及三元復合驅采出液而研發的一種新型電極結構。此類電脫水器因同時具有平掛電極與豎掛電極，設備內電場較復雜，且供電電源為變頻脈沖電源，極板間距、安裝方式、供電電源的相關參數都會影響脫水效果，因此對現場生產管理提出了較高要求。

2.5 雙脈沖電源平掛電極電脫水器

極板為上中下三層平掛電極板，中間層電極板為平行雙層結構保證極板間電場強度均勻。電場設計成兩組獨立電場區域，上下排列，由2臺脈沖變壓器分別供電。下部電場用于脫除乳化液中的大水滴，上部電場用于脫除小水滴。供電電源為雙變頻脈沖電源，同時，控制柜具有設定電壓、電流最大值的功能，當脫水電流超過設定最大值時，控制柜自動降低脫水電壓，以保證電脫水器平穩運行。

通過對5座脫水站內15臺電脫水器現場運行情況的跟蹤調查，當含聚濃度≤100mg/L時，各類型電脫水器均可以平穩運行，處理后原油含水率均達標。當含聚濃度≥300mg/L時，雙脈沖電源平掛電極電脫水器運行平穩，脫后原油含水率達標；脈沖電源組合電極電脫水器運行平穩，原油含水率偶有超標；其余幾類電脫水器出現跨電場次數較多。

3 結語

雙脈沖電源平掛電極電脫水器對高含聚采出液有較強的適應性，但設備價格較高；脈沖電源組合電極電脫水器可滿足高含聚采出液的處理要求，但對生產管理要求較高，需要根據采出液性質對相關參數進行調整；脈沖電源平掛電極電脫水器、脈沖電源豎掛電極電脫水器適用于低含聚采出液的處理；普通電源平掛電極電脫水器價格較低，可水驅采出液的脫水要求。

[1]陳克寧.組合電極電脫水器.油氣田地面工程.2012（08）.

[2]王建軍等.變頻脈沖電脫電源應用于老化原油脫水實驗.機電產品開發與創新.2012（04）.

[3]原油電脫水設計規范.SY/T0045-2008.

王旭東（1982-），男，黑龍江省大慶人，工作單位：大慶油田工程有限公司，職務：油氣集輸設計，研究方向：油氣集輸。