新型脈沖電脫水技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用評(píng)價(jià)

熊雪 （大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

新型脈沖電脫水技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用評(píng)價(jià)

熊雪 （大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

在大慶油田，隨著三次采油技術(shù)的不斷深入，油田采出液組分越來越復(fù)雜，乳狀液破乳愈加困難，傳統(tǒng)交直流電脫水技術(shù)局限性變得十分凸顯，而新型脈沖電場(chǎng)克服了交直流電場(chǎng)的缺陷，顯示了廣闊的應(yīng)用前景。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，新型脈沖電源比傳統(tǒng)交流電源日處理量提高59.8%，節(jié)省電能83.5%，在處理復(fù)雜介質(zhì)時(shí)，能夠不垮電場(chǎng)、不短路，穩(wěn)定性更強(qiáng)。

乳狀液；新型脈沖電場(chǎng)；處理量；節(jié)能

隨著大量聚合物和表面活性劑等化學(xué)藥劑的注入，大慶油田采出液的乳化問題加重。聚合物和表面活性劑吸附到油水界面，形成強(qiáng)度較大的界面膜，使乳狀液穩(wěn)定性加強(qiáng)[1]。采用交直流電脫水取得了較好的效果，在吉林油田、大慶油田等油田得到了廣泛應(yīng)用，但該方法處理量低，電壓過高時(shí)容易發(fā)生短路[2]。新型脈沖電場(chǎng)脫水技術(shù)可通過優(yōu)化脫水參數(shù)，降低液珠粒徑分散程度，避免交流電場(chǎng)高壓短路問題的出現(xiàn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)降低能耗[3]。

1 新型脈沖電脫水器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

新型脈沖電脫水器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)在某聯(lián)合站開展。聯(lián)合站處理介質(zhì)為原油與水混合液。聯(lián)合站設(shè)計(jì)規(guī)模：采出液處理能力14 498.56 m3/d，污水處理能力12 631.38 m3/d。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)前來液量7965~8923 m3/ d，來液含水率56%~81.3%，電脫水器處理后含水率0.1%~0.5%。

聯(lián)合站2臺(tái)電脫水器儲(chǔ)罐規(guī)格均為φ3600 mm×1400 mm。2臺(tái)脫水器的電源設(shè)備分別為：1號(hào)新型脈沖脫水電源，輸出電壓10～80 V，連續(xù)可調(diào)；輸出電流0～35 A，超過28.5 A報(bào)警指示；輸出頻率420 Hz；輸出脈寬比80%；尺寸600 mm× 600 mm×1760 mm；設(shè)計(jì)處理量1200 m3/d。2號(hào)傳統(tǒng)交流電源（國(guó)英微機(jī)脫水控制裝置），輸出電壓380～450 V；輸出電流0～25 A，無報(bào)警指示，超過20 A自動(dòng)停電；輸出頻率50 Hz；尺寸700 mm×570 mm×950 mm；設(shè)計(jì)處理量1000 m3/d。1號(hào)新型脈沖電脫水器是在現(xiàn)場(chǎng)臥式電脫水器的基礎(chǔ)上加設(shè)高壓脈沖電場(chǎng)發(fā)射裝置，得到適合現(xiàn)場(chǎng)需要的新型脈沖電脫水裝置（圖1）。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)日期從2014年6月15日至8月13日，共60 d。

現(xiàn)場(chǎng)采用蒸餾法對(duì)安裝新型脈沖電源和傳統(tǒng)交流電源的脫水器出口油中含水率進(jìn)行檢測(cè)。具體操作方法如下：取20 g油樣，并倒入一定量輕質(zhì)油進(jìn)行混合，將容量瓶放置在室溫條件慢慢加熱，水分氣化后在冷凝管中聚集。通過油樣質(zhì)量和分離出水體積計(jì)算油中含水。采用流量計(jì)計(jì)量脫水器每天原油處理量；通過對(duì)兩種電源電壓電流等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，計(jì)算脫水器每天耗電量。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)電脫水器示意圖

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

表1 兩種電源試驗(yàn)期間脫水參數(shù)平均值

圖2 兩種電源處理量對(duì)比曲線

傳統(tǒng)交流電源日處理量在168～576 m3之間波動(dòng)，新型脈沖電源日處理量在552～960 m3之間波動(dòng)（表1、圖2），新型脈沖電源處理量總體高于傳統(tǒng)交流電源。由表1可知，試驗(yàn)期間新型脈沖電源平均日處理量為788 m3，傳統(tǒng)交流電源平均日處理量為493 m3，新型脈沖電源日處理量較傳統(tǒng)交流電源提高了59.8%，極大提升了電脫水器原油處理能力。這是因?yàn)槊}沖電場(chǎng)由于其獨(dú)有的振蕩聚結(jié)作用，利用瞬時(shí)大功率脈沖沖擊，加速乳狀液中水珠聚結(jié)，因而可以在更低更合理的條件下大大增加原油處理量。

圖3 兩種電源脫水后外輸原油含水率

由圖3可知，新型脈沖電源和傳統(tǒng)交流電源處理原油后含水率基本都低于0.5%。試驗(yàn)期間新型脈沖電源處理后原油平均含水率為0.33%，而傳統(tǒng)交流電源處理后原油平均含水率為0.38%。6月15日至6月23日和6月30日至7月3日這兩個(gè)期間含水率升高，這是因?yàn)閬硪河唾|(zhì)變差，處理難度增加，導(dǎo)致含水率較高。其中，7月2日傳統(tǒng)交流電源處理原油后出現(xiàn)了含水率高達(dá)0.72%的情況，超過外輸指標(biāo)；而新型脈沖電源處理原油后含水率維持在合理指標(biāo)以內(nèi)。尤其是在10月8日以后，新型脈沖電源處理原油后含水率非常穩(wěn)定，未出現(xiàn)較大波動(dòng)，表現(xiàn)出較好的工作性能?？傮w來看，新型脈沖電源處理原油后含水率低于傳統(tǒng)交流電源，尤其是來液處理難度增大時(shí)，新型脈沖電源表現(xiàn)出更強(qiáng)的處理復(fù)雜來液的能力。

圖4 兩種電源日耗電量對(duì)比曲線

由圖4可知，試驗(yàn)期間新型脈沖電源日耗電量顯著低于傳統(tǒng)交流電源。由表1可知，新型脈沖電源負(fù)載要大大低于傳統(tǒng)交流電源，新型脈沖電源平均日耗電量為25.3 kWh，傳統(tǒng)交流電源平均日耗電量為153.7 kWh，新型脈沖電源較傳統(tǒng)交流電源節(jié)省電量83.5%。這是因?yàn)樾滦兔}沖電源可以通過優(yōu)化電壓和頻率，最大限度地增加水珠聚結(jié)概率，在低于傳統(tǒng)交流電源的條件下提高脫水效率，從而實(shí)現(xiàn)處理量提高及耗電量下降的效果[4]。

從7月1日至7月3日，聯(lián)合站來液含水及原油介質(zhì)變化較大，傳統(tǒng)交流電源處理后原油含水率2次超標(biāo)，原油處理量較低，共出現(xiàn)6次斷電情況。而新型脈沖電源處理量仍高于傳統(tǒng)交流電源，處理后基本滿足外輸原油含水率小于0.5%的要求。在此期間未出現(xiàn)垮電場(chǎng)和斷電的情況，能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)論

為改善現(xiàn)場(chǎng)傳統(tǒng)交流電源電脫水器處理量低，容易垮電場(chǎng)的問題，對(duì)新型脈沖電脫水技術(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在保證外輸原油含水率低于0.5%條件下，新型脈沖電源比傳統(tǒng)交流電源日處理量提高59.8%，日耗電量降低83.5%，節(jié)能效果十分明顯。在處理復(fù)雜原油介質(zhì)時(shí)，處理量和原油含水率均優(yōu)于傳統(tǒng)交流電源，同時(shí)不垮電場(chǎng)，電場(chǎng)穩(wěn)定性更強(qiáng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]孫春柳.原油乳狀液破乳劑1電場(chǎng)聯(lián)合作用機(jī)理研究[D].大慶：大慶石油學(xué)院，2007.

[2]張建.高壓脈沖直流電場(chǎng)影響原油乳狀液破乳的機(jī)理[J].油氣田地面工程，2004，23（1）：13-14.

[3]謝琦，嚴(yán)忠.脈沖電場(chǎng)破乳條件的研究[J].膜科學(xué)與技術(shù)，1993，13（1）：51-55.

[4]康萬利，張凱波，劉述忍，等.高頻脈沖交流電場(chǎng)對(duì)W/O型原油乳狀液的破乳作用[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2011,30（10）: 771-774.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.10.018

2016-03-31

（編輯 王艷）

熊雪，2013年畢業(yè)于東北石油大學(xué)（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)），從事油田開發(fā)工作，E-mail：jchbinberdir@126. com，地址：黑龍江省大慶市大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠第一油礦，163513。