[发明专利]一种W/O型乳化液电场破乳用管式紧凑型静电聚结器

说明书

本发明涉及一种W/O型乳化液电场破乳用管式紧凑型静电聚结器，该静电聚结器包括管状壳体，同轴嵌套设置在管状壳体内的绝缘套筒，分别与管状壳体的两端相连接的前端盖和后端盖，设置在绝缘套筒的内腔中轴线上的中心轴，与中心轴朝向前端盖的一端相连接的高压电极接线端子，设置在绝缘套筒内并与高压电极接线端子相连接的高压电极螺旋叶片，与中心轴朝向后端盖的一端相连接的接地电极接线端子和设置在绝缘套筒内并与接地电极接线端子相连接的接地电极螺旋叶片；前端盖上设置有乳化液入口和高压极引出端口；后端盖上设置有乳化液出口和接地极引出端口；绝缘套筒、中心轴、高压电极螺旋叶片和接地电极螺旋叶片共同组成螺旋电极流道。

技术领域

本发明属于原油等油包水(W/O)型乳化液的电场破乳脱水技术领域，尤其涉及一种W/O型乳化液电场破乳用管式紧凑型静电聚结器。

背景技术

自上世纪60年代以来，电场破乳技术逐渐广泛应用于以原油乳化液为代表的W/O型乳化液的破乳脱水当中，相应技术产品主要是多层极盘式、鼠笼式、多室式等传统电脱水器或电脱盐器。由于金属电极外表面为裸露状态，且普遍搭配使用工频/高压正弦波交流电场或高压直流电场进行静电聚结破乳，不仅破乳脱水效率较低，而且当入口W/O型乳化液电导率偏高时，极易发生垮电场或电源跳电等现象，因此一般要求进入电脱水器的乳化液体积含水率小于15％。近年来，随着世界范围内各主力油田先后进入开采的中后期，油井采出液含水率逐渐升高、油水乳化严重、导电性增强，传统电脱水器已经难以适应原油脱水达标的要求，部分电脱水器甚至因经常发生短路、送电困难而被迫停用。

紧凑型静电聚结器的基本理念是：将传统电脱水器涉及的电场破乳聚结与油水分离两个过程分开，先后独立进行，以便满足各自所需的最佳流体力学条件，从而使得电场破乳脱水总体效率提升、设备总体占地面积减小、加热温度降低、破乳药剂用量下降。除了新建油气集输处理工艺流程可以采用“紧凑型静电聚结器+油水重力沉降分离器或油水离心分离器”取代传统电脱水器之外，还能在不对已有油气集输处理工艺流程进行大幅改动的情况下，通过加装紧凑型静电聚结器，对老化油等复杂原油乳化液预先实施聚结破乳，然后回掺至现有油气集输处理工艺流程，从而协助传统电脱水器破解所面临的复杂采出液处理难题，实现降本增效。

尽管作为一种新型电场破乳设备，紧凑型静电聚结器近十多年来得到了国内外的广泛关注，但目前已经得到工业化应用和市场认可的技术产品并不多，挪威FjordsProcessing AS公司的紧凑型静电聚结器(Compact Electrostatic Coalescer,CEC)(原属于Kvaerner Process Systems公司)和美国FMC Technologies公司的管式静电聚结器(Inline Electrostatic Coalescer,IEC)属于其中较为典型的代表。2000年，KvaernerProcess Systems公司在美国专利US6136174中提到的CEC由入口管、出口管、气相出口管道、多个接地同心圆筒、多个高压极同心圆筒、电极支撑架、流量分配板、低液位关闭开关、压力计、温度计、排液口、绝缘高压电极间隔件、绝缘接地电极间隔件等组成，主体结构采用多个带绝缘涂层的圆筒状金属高压电极和接地圆筒状金属裸露电极同轴心线嵌套而成，形成多个立式非均匀电场环形流道，W/O型乳化液在湍流状态下进入环形流道的非均匀高压电场区域，破乳聚结处理后排出，可能析出产生的气体则由顶部气相出口排出，分散相水颗粒聚结后的粒径能够增大10倍之多。但上述紧凑型静电聚结器(CEC)存在下列不足：①环形流道结构使适当水力流动条件对W/O型乳化液中分散相水颗粒碰撞聚结的促进作用未能得到充分发挥，致使破乳聚结效率仍有较大的提升空间；②多层套筒的立式压力容器结构，使得其在工程应用中体积仍然较大，仍然不够紧凑，需要进一步改进提升。