[发明专利]原油脱水电源控制参数优化控制系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种原油脱水电源控制参数的优化控制系统及其方法，具体地说是一种依靠电场力的作用对油包水型乳化液进行破乳脱水装置的具有自学习功能的变步长自寻优控制系统及其方法。

背景技术

电破乳脱水其原理是在含水原油内部建立高压电场，水滴间因受到电场力的作用而发生碰撞，多个小水滴聚结成大水滴，在重力的作用下从油中分离出来。根据供电方式不同可以将电脱水分为直流电场脱水、交流电场脱水、交直流电场脱水、脉冲电场脱水等。脱水电源大多采用单相或三相工业交流电，用单相或三相变压器送电，应用电压为12～35kV。一般情况下采用交流电脱水，主要原因是交流供电系统无需整流装置，供电设备和电极结构成本较低。如果要求水的脱除程度比较高，可采用直流电脱水或交直流双电场脱水。

目前，针对各大油田原油含水率超过50％这一情况，正在研究和推广高频脉冲电脱水方法。国内外电脱水技术发展概况如下：

(1)国内电脱水技术概况

国内电脱水技术的发展大致可以分为三个阶段。20世纪60年代以前处于摸索阶段，由于一些油田刚刚开发建设，油田原油脱水效果的不稳定，给生产带来很大的影响。60年代，大庆油田对电脱水进行了专门的试验研究，取得了一些成果。之后，由于设计、科研和生产单位的共同努力，对电脱水机理有了深入的认识，重视了电场的作用。开始采用静电场对原油进行脱水。操作水平有了明显提高。处理能力成倍提高，电耗也降低了30％～80％，在电脱水处理后原油含水率在5％以下，达到了商品油的要求。80年代以后，石油化工技术的迅速发展，为了达到化工生产的要求，提高脱水率，引进了部分国外电脱水技术和设备，使我国电脱水技术的发展进入了一个新的阶段。近年来，国内研制出高频脉冲原油电脱水装置，在高含水原油的脱水处理上取得了有效的成果。目前油田原油电脱水方面的供电电源虽然方式很多，但是均为正弦交流或者近似正弦交流，属于缓慢变化的电场，对乳化膜的冲击力不强。

(2)国外电脱水技术概况

自从1909年原油电脱水工艺技术问世以来，几十年间，众多人员进行过一系列的试验研究，取得了大量技术成果，使电脱水的设备性能得到不断地改进和提高。早期静电场技术在原油脱水分离中大都限于炼油厂中，只加工较干净的原料，即只加工那些已经在油田中经过某种程度处理的原油。到二十世纪五十年代，此项技术开始转移到油田原油脱水生产操作中。Petreco公司和Natco集团代表着目前世界上电脱水器和电脱盐器研制开发的最高水平。Petreco公司于20世纪60年代授权当时的Natco公司协助其在油田现场进行电脱水器的生产推广工作，从而使后者获得了良好的发展机遇。Petreco公司目前的主要产品有Bilectric系列电脱水/电脱盐Silectric系列电脱水/电脱盐Metercell系列静电沉降器等3类，尤其是在重油脱水方面积累了较为丰富的经验。Natco公司经过数十年来的不断研制开发，在电场设计、电源开发等方面形成了一系列具有自主知识产权的高新技术，在更名为Natco集团后通过兼并Axsia集团而成为世界上生产原油处理设备的霸主。除了双极处理器(DualPolarity)近10年来采用计算流体动力学(CFD)软件对原油乳化液在容器底部的流动分布问题进行改进之外，先后于1988、2002年开始首次商业化服务的动态电脱盐器(EDD)、双频处理器(Dual FrequencyTM)则集中体现了当代静电聚结脱水(脱盐)技术的发展水平。

发明内容

本发明克服现有技术的缺点，提供一种原油脱水电源参数优化控制系统及其方法，针对原油乳化液的不同性质，采用一种带有自学习功能的变步长自寻优控制方法，可用于电源控制参数的调节和自寻优，有利于含水原油内部高压电场力作用的有效发挥，使原油中水滴的沉降速率大大加快，提高油水分离效果。

本发明的技术方案是这样实现的：