几种常用电脱水器的对比研究

王旭东(大庆油田工程有限公司，黑龙江 大庆 163000)

几种常用电脱水器的对比研究

王旭东(大庆油田工程有限公司，黑龙江 大庆 163000)

通过对几种常用电脱水器的内部结构、供电方式进行对比分析，结合现场运行情况，指出其适应性，为油田不同开发时期的电脱水器选型提供参考。

电脱水器平挂电极竖挂电极组合电极变频脉冲电源

随着油田三次采油开发的持续推进，采出液中聚合物、碱、表活剂等化学药剂浓度不断上升，电脱水器频繁跨电场，外输油含水率不达标，且影响后续污水处理。因此，对油田生产中几种常用电脱水器的内部结构、供电方式进行对比分析，结合现场运行情况，指出其适应性，为油田不同开发时期的电脱水器选型提供参考。

1 电脱水器的电极结构与供电电源

目前国内常用的电脱水器电极结构有平挂电极、竖挂电极和组合电极三种，供电电源有普通电源和变频脉冲电源两种。

(1)平挂电极工艺成熟，结构简单，一般采用多层极板。通电后，极板与容器内壁间形成弱电场，极板与极板间形成强电场。乳化液进入电脱水器后，乳化液中较大的水滴在弱电场作用下沉降脱除，较小的水滴进入强电场，在强电场作用下碰撞、聚结、沉降脱除。这种设计保证了乳化液在进入强电场时，不会因为含水率太高而引起极板间放电。但随着采出液含聚浓度的逐渐提高，乳化液油水界面膜更加牢固，电导率也逐渐提高，增加了水链的形成几率，导致平挂电极结构的电脱水器频繁跨电场。

(2)竖挂电极针对平挂电极电场与重力场相同，易造成放电短路的缺点，延长了水滴在电场反应区的停留时间，减少了对较大水滴沉降的阻碍。在竖挂电场中，水滴运动的不同向性使水链形成的长度、存留的时间较短，形成水平直链的机会较小。因此，竖挂电场不易被破坏。但其对电极尺寸和布局的要求较高，尺寸或布局设计不合理，会导致极板间易放电短路、脱出原油不合格。

(3)组合电极分为上、下两部分，上部采用竖挂电极，下部采用一层平挂柱状电极。竖挂电极采用两种长度电极板相间布置，长－短，短－短极板间形成强电场，长－长极板下部形成次强电场，竖挂电极与平挂电极间形成弱电场，其电场强度从下至上逐步增强，乳化液的预处理空间较大，处理后原油的含水率由下至上逐步减小。

(4)变频脉冲电源是将工频电源调整为输出脉冲电压、宽度、频率均可调的高压电源。可根据不同采出液的性质，调整三项参数，得到最佳的脱水效果。

2 常用电脱水器类型

2.1 普通电源平挂电极电脱水器

供电电源为工频交流电，内部电极结构由4层平挂电极板构成，极板间距从上到下依次增大，电场强度从上到下依次减弱。此类电脱水器价格较低，在水驱开发阶段应用广泛，但随着三次采油技术的推广应用，采出液成分越来越复杂，出现频繁跨电场，脱后原油含水率不达标等问题。

2.2 脉冲电源平挂电极电脱水器

将普通电源平挂电极电脱水器的供电电源由工频交流电更换为变频脉冲电源。通过调整电源的脉冲电压、宽度、频率三相参数，提高电场强度、增加水滴聚结能力，降低水链形成的几率，能够满足低含聚采出液的处理要求。

2.3 脉冲电源竖挂电极电脱水器

竖挂电极的极板间距比平挂电极的最小极板间距还要小，有更强的电场强度，水滴的运动速度更快，聚并机会增加，且竖挂电极板间不易形成水链，运行平稳，脱水更为彻底。但在使用过程中也发现一些问题：对进入电脱水器采出液的含水率要求较高，含水率超过25%时电场运行不稳定；极板的安装安装要求较高，板间、极板与罐体间需加强固定，以克服油流的干扰。

2.4 脉冲电源组合电极电脱水器

组合电极是在平挂电极和竖挂电极的基础上专门针对高浓度聚驱及三元复合驱采出液而研发的一种新型电极结构。此类电脱水器因同时具有平挂电极与竖挂电极，设备内电场较复杂，且供电电源为变频脉冲电源，极板间距、安装方式、供电电源的相关参数都会影响脱水效果，因此对现场生产管理提出了较高要求。

2.5 双脉冲电源平挂电极电脱水器

极板为上中下三层平挂电极板，中间层电极板为平行双层结构保证极板间电场强度均匀。电场设计成两组独立电场区域，上下排列，由2台脉冲变压器分别供电。下部电场用于脱除乳化液中的大水滴，上部电场用于脱除小水滴。供电电源为双变频脉冲电源，同时，控制柜具有设定电压、电流最大值的功能，当脱水电流超过设定最大值时，控制柜自动降低脱水电压，以保证电脱水器平稳运行。

通过对5座脱水站内15台电脱水器现场运行情况的跟踪调查，当含聚浓度≤100mg/L时，各类型电脱水器均可以平稳运行，处理后原油含水率均达标。当含聚浓度≥300mg/L时，双脉冲电源平挂电极电脱水器运行平稳，脱后原油含水率达标；脉冲电源组合电极电脱水器运行平稳，原油含水率偶有超标；其余几类电脱水器出现跨电场次数较多。

3 结语

双脉冲电源平挂电极电脱水器对高含聚采出液有较强的适应性，但设备价格较高；脉冲电源组合电极电脱水器可满足高含聚采出液的处理要求，但对生产管理要求较高，需要根据采出液性质对相关参数进行调整；脉冲电源平挂电极电脱水器、脉冲电源竖挂电极电脱水器适用于低含聚采出液的处理；普通电源平挂电极电脱水器价格较低，可水驱采出液的脱水要求。

[1]陈克宁.组合电极电脱水器.油气田地面工程.2012（08）.

[2]王建军等.变频脉冲电脱电源应用于老化原油脱水实验.机电产品开发与创新.2012（04）.

[3]原油电脱水设计规范.SY/T0045-2008.

王旭东（1982-），男，黑龙江省大庆人，工作单位：大庆油田工程有限公司，职务：油气集输设计，研究方向：油气集输。