新型脉冲电脱水技术现场应用评价

熊雪 （大庆油田有限责任公司第五采油厂）

新型脉冲电脱水技术现场应用评价

熊雪 （大庆油田有限责任公司第五采油厂）

在大庆油田，随着三次采油技术的不断深入，油田采出液组分越来越复杂，乳状液破乳愈加困难，传统交直流电脱水技术局限性变得十分凸显，而新型脉冲电场克服了交直流电场的缺陷，显示了广阔的应用前景。现场试验证明，新型脉冲电源比传统交流电源日处理量提高59.8%，节省电能83.5%，在处理复杂介质时，能够不垮电场、不短路，稳定性更强。

乳状液；新型脉冲电场；处理量；节能

随着大量聚合物和表面活性剂等化学药剂的注入，大庆油田采出液的乳化问题加重。聚合物和表面活性剂吸附到油水界面，形成强度较大的界面膜，使乳状液稳定性加强[1]。采用交直流电脱水取得了较好的效果，在吉林油田、大庆油田等油田得到了广泛应用，但该方法处理量低，电压过高时容易发生短路[2]。新型脉冲电场脱水技术可通过优化脱水参数，降低液珠粒径分散程度，避免交流电场高压短路问题的出现，同时实现降低能耗[3]。

1 新型脉冲电脱水器现场试验

新型脉冲电脱水器现场试验在某联合站开展。联合站处理介质为原油与水混合液。联合站设计规模：采出液处理能力14 498.56 m3/d，污水处理能力12 631.38 m3/d。现场试验前来液量7965~8923 m3/ d，来液含水率56%~81.3%，电脱水器处理后含水率0.1%~0.5%。

联合站2台电脱水器储罐规格均为φ3600 mm×1400 mm。2台脱水器的电源设备分别为：1号新型脉冲脱水电源，输出电压10～80 V，连续可调；输出电流0～35 A，超过28.5 A报警指示；输出频率420 Hz；输出脉宽比80%；尺寸600 mm× 600 mm×1760 mm；设计处理量1200 m3/d。2号传统交流电源（国英微机脱水控制装置），输出电压380～450 V；输出电流0～25 A，无报警指示，超过20 A自动停电；输出频率50 Hz；尺寸700 mm×570 mm×950 mm；设计处理量1000 m3/d。1号新型脉冲电脱水器是在现场卧式电脱水器的基础上加设高压脉冲电场发射装置，得到适合现场需要的新型脉冲电脱水装置（图1）。现场试验日期从2014年6月15日至8月13日，共60 d。

现场采用蒸馏法对安装新型脉冲电源和传统交流电源的脱水器出口油中含水率进行检测。具体操作方法如下：取20 g油样，并倒入一定量轻质油进行混合，将容量瓶放置在室温条件慢慢加热，水分气化后在冷凝管中聚集。通过油样质量和分离出水体积计算油中含水。采用流量计计量脱水器每天原油处理量；通过对两种电源电压电流等参数进行监测，计算脱水器每天耗电量。

图1 现场电脱水器示意图

2 试验结果分析

表1 两种电源试验期间脱水参数平均值

图2 两种电源处理量对比曲线

传统交流电源日处理量在168～576 m3之间波动，新型脉冲电源日处理量在552～960 m3之间波动（表1、图2），新型脉冲电源处理量总体高于传统交流电源。由表1可知，试验期间新型脉冲电源平均日处理量为788 m3，传统交流电源平均日处理量为493 m3，新型脉冲电源日处理量较传统交流电源提高了59.8%，极大提升了电脱水器原油处理能力。这是因为脉冲电场由于其独有的振荡聚结作用，利用瞬时大功率脉冲冲击，加速乳状液中水珠聚结，因而可以在更低更合理的条件下大大增加原油处理量。

图3 两种电源脱水后外输原油含水率

由图3可知，新型脉冲电源和传统交流电源处理原油后含水率基本都低于0.5%。试验期间新型脉冲电源处理后原油平均含水率为0.33%，而传统交流电源处理后原油平均含水率为0.38%。6月15日至6月23日和6月30日至7月3日这两个期间含水率升高，这是因为来液油质变差，处理难度增加，导致含水率较高。其中，7月2日传统交流电源处理原油后出现了含水率高达0.72%的情况，超过外输指标；而新型脉冲电源处理原油后含水率维持在合理指标以内。尤其是在10月8日以后，新型脉冲电源处理原油后含水率非常稳定，未出现较大波动，表现出较好的工作性能。总体来看，新型脉冲电源处理原油后含水率低于传统交流电源，尤其是来液处理难度增大时，新型脉冲电源表现出更强的处理复杂来液的能力。

图4 两种电源日耗电量对比曲线

由图4可知，试验期间新型脉冲电源日耗电量显著低于传统交流电源。由表1可知，新型脉冲电源负载要大大低于传统交流电源，新型脉冲电源平均日耗电量为25.3 kWh，传统交流电源平均日耗电量为153.7 kWh，新型脉冲电源较传统交流电源节省电量83.5%。这是因为新型脉冲电源可以通过优化电压和频率，最大限度地增加水珠聚结概率，在低于传统交流电源的条件下提高脱水效率，从而实现处理量提高及耗电量下降的效果[4]。

从7月1日至7月3日，联合站来液含水及原油介质变化较大，传统交流电源处理后原油含水率2次超标，原油处理量较低，共出现6次断电情况。而新型脉冲电源处理量仍高于传统交流电源，处理后基本满足外输原油含水率小于0.5%的要求。在此期间未出现垮电场和断电的情况，能长时间稳定运行。

3 结论

为改善现场传统交流电源电脱水器处理量低，容易垮电场的问题，对新型脉冲电脱水技术进行了现场试验，在保证外输原油含水率低于0.5%条件下，新型脉冲电源比传统交流电源日处理量提高59.8%，日耗电量降低83.5%，节能效果十分明显。在处理复杂原油介质时，处理量和原油含水率均优于传统交流电源，同时不垮电场，电场稳定性更强，具有广阔的应用前景。

[1]孙春柳.原油乳状液破乳剂1电场联合作用机理研究[D].大庆：大庆石油学院，2007.

[2]张建.高压脉冲直流电场影响原油乳状液破乳的机理[J].油气田地面工程，2004，23（1）：13-14.

[3]谢琦，严忠.脉冲电场破乳条件的研究[J].膜科学与技术，1993，13（1）：51-55.

[4]康万利，张凯波，刘述忍，等.高频脉冲交流电场对W/O型原油乳状液的破乳作用[J].油气储运，2011,30（10）: 771-774.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.10.018

2016-03-31

（编辑 王艳）

熊雪，2013年毕业于东北石油大学（机械设计制造及其自动化专业），从事油田开发工作，E-mail：jchbinberdir@126. com，地址：黑龙江省大庆市大庆油田有限责任公司第五采油厂第一油矿，163513。