幾種常用電脫水器的對(duì)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(duì)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(duì)幾種常用電脫水器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、供電方式進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，指出其適應(yīng)性，為油田不同開發(fā)時(shí)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(fā)的持續(xù)推進(jìn)，采出液中聚合物、堿、表活劑等化學(xué)藥劑濃度不斷上升，電脫水器頻繁跨電場(chǎng)，外輸油含水率不達(dá)標(biāo)，且影響后續(xù)污水處理。因此，對(duì)油田生產(chǎn)中幾種常用電脫水器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、供電方式進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，指出其適應(yīng)性，為油田不同開發(fā)時(shí)期的電脫水器選型提供參考。

1 電脫水器的電極結(jié)構(gòu)與供電電源

目前國(guó)內(nèi)常用的電脫水器電極結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般采用多層極板。通電后，極板與容器內(nèi)壁間形成弱電場(chǎng)，極板與極板間形成強(qiáng)電場(chǎng)。乳化液進(jìn)入電脫水器后，乳化液中較大的水滴在弱電場(chǎng)作用下沉降脫除，較小的水滴進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下碰撞、聚結(jié)、沉降脫除。這種設(shè)計(jì)保證了乳化液在進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，不會(huì)因?yàn)楹侍叨饦O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(dǎo)率也逐漸提高，增加了水鏈的形成幾率，導(dǎo)致平掛電極結(jié)構(gòu)的電脫水器頻繁跨電場(chǎng)。

(2)豎掛電極針對(duì)平掛電極電場(chǎng)與重力場(chǎng)相同，易造成放電短路的缺點(diǎn)，延長(zhǎng)了水滴在電場(chǎng)反應(yīng)區(qū)的停留時(shí)間，減少了對(duì)較大水滴沉降的阻礙。在豎掛電場(chǎng)中，水滴運(yùn)動(dòng)的不同向性使水鏈形成的長(zhǎng)度、存留的時(shí)間較短，形成水平直鏈的機(jī)會(huì)較小。因此，豎掛電場(chǎng)不易被破壞。但其對(duì)電極尺寸和布局的要求較高，尺寸或布局設(shè)計(jì)不合理，會(huì)導(dǎo)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(zhǎng)度電極板相間布置，長(zhǎng)－短，短－短極板間形成強(qiáng)電場(chǎng)，長(zhǎng)－長(zhǎng)極板下部形成次強(qiáng)電場(chǎng)，豎掛電極與平掛電極間形成弱電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度從下至上逐步增強(qiáng)，乳化液的預(yù)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(diào)整為輸出脈沖電壓、寬度、頻率均可調(diào)的高壓電源。可根據(jù)不同采出液的性質(zhì)，調(diào)整三項(xiàng)參數(shù)，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(nèi)部電極結(jié)構(gòu)由4層平掛電極板構(gòu)成，極板間距從上到下依次增大，電場(chǎng)強(qiáng)度從上到下依次減弱。此類電脫水器價(jià)格較低，在水驅(qū)開發(fā)階段應(yīng)用廣泛，但隨著三次采油技術(shù)的推廣應(yīng)用，采出液成分越來越復(fù)雜，出現(xiàn)頻繁跨電場(chǎng)，脫后原油含水率不達(dá)標(biāo)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(diào)整電源的脈沖電壓、寬度、頻率三相參數(shù)，提高電場(chǎng)強(qiáng)度、增加水滴聚結(jié)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(qiáng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，水滴的運(yùn)動(dòng)速度更快，聚并機(jī)會(huì)增加，且豎掛電極板間不易形成水鏈，運(yùn)行平穩(wěn)，脫水更為徹底。但在使用過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題：對(duì)進(jìn)入電脫水器采出液的含水率要求較高，含水率超過25%時(shí)電場(chǎng)運(yùn)行不穩(wěn)定；極板的安裝安裝要求較高，板間、極板與罐體間需加強(qiáng)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(chǔ)上專門針對(duì)高濃度聚驅(qū)及三元復(fù)合驅(qū)采出液而研發(fā)的一種新型電極結(jié)構(gòu)。此類電脫水器因同時(shí)具有平掛電極與豎掛電極，設(shè)備內(nèi)電場(chǎng)較復(fù)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(guān)參數(shù)都會(huì)影響脫水效果，因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)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(jié)構(gòu)保證極板間電場(chǎng)強(qiáng)度均勻。電場(chǎng)設(shè)計(jì)成兩組獨(dú)立電場(chǎng)區(qū)域，上下排列，由2臺(tái)脈沖變壓器分別供電。下部電場(chǎng)用于脫除乳化液中的大水滴，上部電場(chǎng)用于脫除小水滴。供電電源為雙變頻脈沖電源，同時(shí)，控制柜具有設(shè)定電壓、電流最大值的功能，當(dāng)脫水電流超過設(shè)定最大值時(shí)，控制柜自動(dòng)降低脫水電壓，以保證電脫水器平穩(wěn)運(yùn)行。

通過對(duì)5座脫水站內(nèi)15臺(tái)電脫水器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況的跟蹤調(diào)查，當(dāng)含聚濃度≤100mg/L時(shí)，各類型電脫水器均可以平穩(wěn)運(yùn)行，處理后原油含水率均達(dá)標(biāo)。當(dāng)含聚濃度≥300mg/L時(shí)，雙脈沖電源平掛電極電脫水器運(yùn)行平穩(wěn)，脫后原油含水率達(dá)標(biāo)；脈沖電源組合電極電脫水器運(yùn)行平穩(wěn)，原油含水率偶有超標(biāo)；其余幾類電脫水器出現(xiàn)跨電場(chǎng)次數(shù)較多。

3 結(jié)語

雙脈沖電源平掛電極電脫水器對(duì)高含聚采出液有較強(qiáng)的適應(yīng)性，但設(shè)備價(jià)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(duì)生產(chǎn)管理要求較高，需要根據(jù)采出液性質(zhì)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)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(jià)格較低，可水驅(qū)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(yīng)用于老化原油脫水實(shí)驗(yàn).機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2012（04）.

[3]原油電脫水設(shè)計(jì)規(guī)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(wù)：油氣集輸設(shè)計(jì)，研究方向：油氣集輸。