新型脈沖電脫水技術現場應用評價

熊雪 （大慶油田有限責任公司第五采油廠）

新型脈沖電脫水技術現場應用評價

熊雪 （大慶油田有限責任公司第五采油廠）

在大慶油田，隨著三次采油技術的不斷深入，油田采出液組分越來越復雜，乳狀液破乳愈加困難，傳統交直流電脫水技術局限性變得十分凸顯，而新型脈沖電場克服了交直流電場的缺陷，顯示了廣闊的應用前景。現場試驗證明，新型脈沖電源比傳統交流電源日處理量提高59.8%，節省電能83.5%，在處理復雜介質時，能夠不垮電場、不短路，穩定性更強。

乳狀液；新型脈沖電場；處理量；節能

隨著大量聚合物和表面活性劑等化學藥劑的注入，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，形成強度較大的界面膜，使乳狀液穩定性加強[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用，但該方法處理量低，電壓過高時容易發生短路[2]。新型脈沖電場脫水技術可通過優化脫水參數，降低液珠粒徑分散程度，避免交流電場高壓短路問題的出現，同時實現降低能耗[3]。

1 新型脈沖電脫水器現場試驗

新型脈沖電脫水器現場試驗在某聯合站開展。聯合站處理介質為原油與水混合液。聯合站設計規模：采出液處理能力14 498.56 m3/d，污水處理能力12 631.38 m3/d。現場試驗前來液量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%。

聯合站2臺電脫水器儲罐規格均為φ3600 mm×1400 mm。2臺脫水器的電源設備分別為：1號新型脈沖脫水電源，輸出電壓10～80 V，連續可調；輸出電流0～35 A，超過28.5 A報警指示；輸出頻率420 Hz；輸出脈寬比80%；尺寸600 mm× 600 mm×1760 mm；設計處理量1200 m3/d。2號傳統交流電源（國英微機脫水控制裝置），輸出電壓380～450 V；輸出電流0～25 A，無報警指示，超過20 A自動停電；輸出頻率50 Hz；尺寸700 mm×570 mm×950 mm；設計處理量1000 m3/d。1號新型脈沖電脫水器是在現場臥式電脫水器的基礎上加設高壓脈沖電場發射裝置，得到適合現場需要的新型脈沖電脫水裝置（圖1）。現場試驗日期從2014年6月15日至8月13日，共60 d。

現場采用蒸餾法對安裝新型脈沖電源和傳統交流電源的脫水器出口油中含水率進行檢測。具體操作方法如下：取20 g油樣，并倒入一定量輕質油進行混合，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。通過油樣質量和分離出水體積計算油中含水。采用流量計計量脫水器每天原油處理量；通過對兩種電源電壓電流等參數進行監測，計算脫水器每天耗電量。

圖1 現場電脫水器示意圖

2 試驗結果分析

表1 兩種電源試驗期間脫水參數平均值

圖2 兩種電源處理量對比曲線

傳統交流電源日處理量在168～576 m3之間波動，新型脈沖電源日處理量在552～960 m3之間波動（表1、圖2），新型脈沖電源處理量總體高于傳統交流電源。由表1可知，試驗期間新型脈沖電源平均日處理量為788 m3，傳統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。這是因為脈沖電場由于其獨有的振蕩聚結作用，利用瞬時大功率脈沖沖擊，加速乳狀液中水珠聚結，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交流電源處理原油后含水率基本都低于0.5%。試驗期間新型脈沖電源處理后原油平均含水率為0.33%，而傳統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日這兩個期間含水率升高，這是因為來液油質變差，處理難度增加，導致含水率較高。其中，7月2日傳統交流電源處理原油后出現了含水率高達0.72%的情況，超過外輸指標；而新型脈沖電源處理原油后含水率維持在合理指標以內。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定，未出現較大波動，表現出較好的工作性能。總體來看，新型脈沖電源處理原油后含水率低于傳統交流電源，尤其是來液處理難度增大時，新型脈沖電源表現出更強的處理復雜來液的能力。

圖4 兩種電源日耗電量對比曲線

由圖4可知，試驗期間新型脈沖電源日耗電量顯著低于傳統交流電源。由表1可知，新型脈沖電源負載要大大低于傳統交流電源，新型脈沖電源平均日耗電量為25.3 kWh，傳統交流電源平均日耗電量為153.7 kWh，新型脈沖電源較傳統交流電源節省電量83.5%。這是因為新型脈沖電源可以通過優化電壓和頻率，最大限度地增加水珠聚結概率，在低于傳統交流電源的條件下提高脫水效率，從而實現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，聯合站來液含水及原油介質變化較大，傳統交流電源處理后原油含水率2次超標，原油處理量較低，共出現6次斷電情況。而新型脈沖電源處理量仍高于傳統交流電源，處理后基本滿足外輸原油含水率小于0.5%的要求。在此期間未出現垮電場和斷電的情況，能長時間穩定運行。

3 結論

為改善現場傳統交流電源電脫水器處理量低，容易垮電場的問題，對新型脈沖電脫水技術進行了現場試驗，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交流電源日處理量提高59.8%，日耗電量降低83.5%，節能效果十分明顯。在處理復雜原油介質時，處理量和原油含水率均優于傳統交流電源，同時不垮電場，電場穩定性更強，具有廣闊的應用前景。

[1]孫春柳.原油乳狀液破乳劑1電場聯合作用機理研究[D].大慶：大慶石油學院，2007.

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

[3]謝琦，嚴忠.脈沖電場破乳條件的研究[J].膜科學與技術，1993，13（1）：51-55.

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

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.10.018

2016-03-31

（編輯 王艷）

熊雪，2013年畢業于東北石油大學（機械設計制造及其自動化專業），從事油田開發工作，E-mail：jchbinberdir@126. com，地址：黑龍江省大慶市大慶油田有限責任公司第五采油廠第一油礦，163513。