高含水原油静电聚结脱水技术研究-论文.pdf

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1、54卷增刊2中国造船Vo1．54Special220l3年11月SHIPBUILDINGOFCHINANOV．2O13文章编号：1000—4882(2013)$2．0358—04高含水原油静电聚结脱水技术研究郑晓鹏(中海石油研究总院，北京100027)摘要介绍了一种新型高效的适用于高含水原油的静电脱水装置，尤其适用于海上石油平台。该设备利用静电聚结原理，容器内置绝缘电极，利用电场作用加速油水分离，显著提高油水分离效率，特点是能在产液含水高达95％以上的工况下正常工作。实验室研究以及工程样机在流花l1．1油FPSO现场试验的结果证明，该技术适应性强，其分离效率可较常规分

2、离技术提高50％以上。采用该技术可以简化原油处理流程、减小处理设施尺寸和重量，为海上现有油田适应增产改造，高含水油田、边际油田和深水油田开发提供新的技术支持。关键词：高含水；静电聚结；高效；油水分离；深水油田0引言目前海上油田常规原油脱水处理流程(尤其重质原油)，通常包含“自由水分离器+热化学脱水+电脱水器”三部分【1l，其主要缺点是停留时问较长，设备体积庞大沉重，直接或间接投资成本较高。海洋石油开发后期产液(尤其产水和乳化液)大幅增加，且油田调整项目增多，大量新设施生产物流需要介入老设施进行处理，要对已建平台原油处理设备升级改造以适应开发需要，但改造方案往往受平台空

3、问紧张和建造成本限制，必须提高原有设备效率或采用更加高效的设备，减小设备尺寸。另外，对于边际油田(尤其重质原油)，常规原油处理和水处理需要多级设备，直接或问接投资成本较高，急需高效设备提高油田开发的经济性。未来海总深水油田开发多用到浮式平台，对重量非常敏感，使用紧凑高效的设备、简化原油处理流程势在必行。鉴于海上油田开发对高效紧凑油水处理设施的迫切需求，中海油研究总院联合中石化洛阳工程公司在公司综合科研课题《新型原油和生产水高效处理技术研究》中，对新型高效油水分离技术进行了实验室研究和现场试验，并最终研制开发高含水静电聚结脱水器。该设备是一种新型高效的油水分离器，其利用

4、静电聚结原理，容器内置专利技术的绝缘电极，利用电场的作用加速油水分离，大大提高了油水分离效率，尤其可在产液含水高达95％以上的工况下正常工作。实验室研究和工程样机在流花11．1油田FPSO现场试验的结果证明，该技术适应性强，其分离效率可较常规分离技术提高50％以上。本文将从静电聚结脱水机理、设备研制、实验室和现场试验脱水效果、工业化应用探索等方面对静电聚结原油脱水技术进行详细介绍。1静电聚结原油脱水机理静电聚结原油脱水技术，是在重力沉降的基础上，通过电场作用使原油中的小水颗粒加速聚结成较大粒径的水颗粒，从而加速油水沉降分离，提高脱水效率1。在原油乳状液破乳脱水方式中，

5、静电54卷增刊2郑晓鹏：高含水原油静电聚结脱水技术研究359聚结脱水是应用最广泛的一种，电场中水滴的聚结、沉降是一个复杂的过程，电场形式、电场强度、电场停留时间、温度等因素影响静电聚结脱水效率。目前静电聚结技术主要是在电脱水器应用，含水率限制在30％以内，主要是高含水会导致极板间短路【3】。将静电聚结脱水技术应用于高含水原油，其核心在于使用适应高含水工况的复合绝缘电极，对电极绝缘材料的性能、耐压情况、绝缘电极的结构、油水分离器的结构和供电方式都有更高的要求。2静电聚结脱水工艺流程及产品设计课题研究的重点集中在适应高含水工况的复合绝缘电极研究及高效静电聚结分离器的整体研

6、发。首先对实验用绝缘材料进行考察、筛选和性能测试，对选定的绝缘材料进行与金属结合工艺的试验，摸索制各工艺条件，制备出合格复合电极；接下来用秦皇岛32—6油田的原油，开展了实验室静态和动态静电聚结试验研究，考察含水量、温度、时间、电压等因素对脱水效果的影响，并对其进行优化，考察静电聚结技术对不同原油的适应性，考察绝缘层厚度对脱水效果的影响，确定最佳的静电聚结工艺参数。根据实验室研究结果进行工程样机设计和绝缘电极放大设计以及设备的加工制造，并进行现场试验；根据现场试验情况，优化工程样机结构设计，最终完成静电聚结原油脱水工艺流程和产品设计。课题研发的高含水原油静电聚结器结构

7、如图1所示：油水分离罐顶部外置气包单独除气，内部自下而上设置水相区、弱电场区、中强电场区、强电场区，能够处理任意气液比、任意含水率乳化液，提高三相分离效率，提高设备稳定性，缩小设备尺寸，降低排水含油。1一油气水进料管2．防冲板3．填料4．捕雾器5．气出口管6一气液界位7一气液分离罐8．油水进料管9．进料分布器l0、11一电极组件l2-密闭接线盒l3一变压器14一人孔15一脱水后原油出口管16一油水分离罐17．排水管图1高含水原油静电聚结脱水器结构3静电聚结原油脱水实验室／现场试验主要结论研究过程中，选取了具有代表性的秦皇岛32—6油田原油和生产水，通