矩形流道静电聚结破乳机理与动态特性研究

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1、矩形流道静电聚结破乳机理与动态特性研究陈家庆，尚超，丁艺，黄松涛（北京石油化工学院机械工程学院，北京102617）［摘要］分析了水颗村在高压/高频交流电场中的聚结机理及变形破裂規律，基于设计的矩形静电聚结试验装置和高压/高頻交流电源.研究了电场强度、脉冲频率、电场停留时间、绝缘层厚度等参數对不同含水率W/O型乳化液中分散相水穎粒挣电聚结特性的够响。结果表明，电场强度是彩响水颗粒聚结效果的主嬰因素.但增大到一定值后会发生电分散现象，影响破乳效果；脉冲频率、电场停留时间、绝缘层厚度等参数对聚结效果和电能消

2、耗均产生重要彩响.［关键词］W/O型乳化祓,静电破乳；高压/高频交流电源；电场泰数；矩形静电蜃结器［中图分类号］TE624.1［文献标识码］A［文章集号］1000-9752（2011）04-0142-07目前.常规电脱水器已经无法满足高含水油田、边际油田、深水油田以及绿色油田的开发要求，西方发达国家自20世纪90年代以来提出了原油脱水用紧凑型静电预聚结技术，能显著提高电场破乳装置的处理效率、简化作业流程、降低设备体积、减少化学破乳剂的使用⑴。从乳化液在静电聚结器内流动通道的几何形状来看，在油田现场得到

3、多次成功应用的容器内置式静电聚结器（VIEC）主要采用矩形流道，因此，笔者对W/O型乳化液在矩形流道静电聚结器内的破乳机理与动态特性进行了研究。在相应的应用基础研究方面，英国Southampton大学的研究人员于1996年利用.自行研制的矩形流道连续流动静电聚结装置.研究讨论了含水率、电压、停留时间对分散相水颗粒体菽平均粒径的影响。结果表明，对不同乳化液实施有效分离所需的电场强度与含水率和停留时间密切相关.适当湍流和电场的联合作用能显著增加水颗粒的聚结效果⑺“°何利民等人于2007年利用类似装置研究了

4、低含水率W/O型乳化液的聚结特性，研究了电压、停留时间对水颗粒聚结效果的影响⑷。在上述研究工作中，停留时间通过调节流量进行控制，未考虑流动状态对水颗粒聚结效果的影响；因受到高压电源及试验装置的限制，未能研究脉冲频率、绝缘层厚度等对水颗粒聚结效果的影响⑸“。鉴于此，笔者利用自行设计的矩形流道连续流动试验装置，基于岛压/髙频脉冲交流电源，系统研究了电场强度、脉冲频率、电场停留时间、绝缘层厚度、含水率等参数对W/O型乳化液在矩形流道中静电聚结破乳特性的影响规律。1静电聚结破乳机理原油和水两相的密度差是油水分

5、离的推动力，而分散介质的粘度则是阻力源，对于最终依靠巫力沉降原理进行原油脱水的工艺而育，分散相水颗粒在连续油相中的沉降速度符合Stokes定律，其较为接近实际的近似计算公式如下：_2gd］（卜—G）（“*+“°）/1w3^o（3/zw十2冷）式中为分散相水颗粒在连续油相中的沉降速度.m/s；g为重力加速度，mZ.为分散相水颗粒的粒径，m；p°、p“分别为油相和水相的密度，kg/m3；“。、牛分别为油相和水相的动力粘度，Pa・s。从式（1）可以看出，粒径是影响水颗粒沉降速度的最重要因素，静电破乳的目的

6、就是利用电场对分散相水颗粒产生的静电力使其发生变形和破裂，促进小水颗粒碰撞聚结变大•从而便于静置沉降等后［收稿日期］2010-07-03［基金项目］国家・863・计划项目（2OO7AAO6Z225）；北京市属宛尋学校人才强教计划资助项目（PHR200906214）。［作者简介］陈家庆（1970■儿男.1991年中国石油大学（华乐）幸业.潯土.教授.规主要从事油/气/水多相分离技术、环呆设矩形流道静电聚结破乳机理与动态特性研究陈家庆，尚超，丁艺，黄松涛（北京石油化工学院机械工程学院，北京102617）［

7、摘要］分析了水颗村在高压/高频交流电场中的聚结机理及变形破裂規律，基于设计的矩形静电聚结试验装置和高压/高頻交流电源.研究了电场强度、脉冲频率、电场停留时间、绝缘层厚度等参數对不同含水率W/O型乳化液中分散相水穎粒挣电聚结特性的够响。结果表明，电场强度是彩响水颗粒聚结效果的主嬰因素.但增大到一定值后会发生电分散现象，影响破乳效果；脉冲频率、电场停留时间、绝缘层厚度等参数对聚结效果和电能消耗均产生重要彩响.［关键词］W/O型乳化祓,静电破乳；高压/高频交流电源；电场泰数；矩形静电蜃结器［中图分类号］TE

8、624.1［文献标识码］A［文章集号］1000-9752（2011）04-0142-07目前.常规电脱水器已经无法满足高含水油田、边际油田、深水油田以及绿色油田的开发要求，西方发达国家自20世纪90年代以来提出了原油脱水用紧凑型静电预聚结技术，能显著提高电场破乳装置的处理效率、简化作业流程、降低设备体积、减少化学破乳剂的使用⑴。从乳化液在静电聚结器内流动通道的几何形状来看，在油田现场得到多次成功应用的容器内置式静电聚结器（VIEC）主要采用矩形流道，因此