一種高頻原油脫水器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種高頻原油脫水器。
【背景技術(shù)】
[0002] 稠油是全球石油控類能源中的重要組成部分，具有十分巨大的生產(chǎn)潛力。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 我國稠油已控制及探明儲量中，普通稠油約占40%。特稠油占12%，超稠油占48%，而且隨著 近幾年的高速開發(fā)，稠油在我們原油產(chǎn)量中所占的比例也越來越大。但是由于稠油粘度高、 密度大、含膠質(zhì)漸青質(zhì)高、油氣比低、攜砂量大，所W開采、集輸、加工處理都較常規(guī)原油困 難得多，同時由于稠油高含漸青質(zhì)與膠質(zhì)，它們所形成的界面膜強(qiáng)度較大，W至于其W/0型 乳狀液的破乳脫水非常困難。目前原油脫水方法主要有：1)沉降分離；2)加熱脫水；3)化 學(xué)破乳；4)電破乳；5)潤濕聚結(jié)。沉降分離速度慢，只能分離游離水；加熱脫水能量利用率 低，速度慢，脫水不徹底；潤濕聚結(jié)脫水效果差；加化學(xué)破乳劑存在藥劑用量大，沉渣多，設(shè) 備易腐蝕，油品不易回收，環(huán)境污染等缺點(diǎn)；電破乳出油效率高，但耗電量大，裝置復(fù)雜，安 全要求高，而且對于含水量較高的W/0型乳化液，常因加不上電壓使電破乳難W進(jìn)行。
[0003] 為了降低脫水裝置的運(yùn)行費(fèi)用，能量的節(jié)約是非常重要的。為此，應(yīng)設(shè)法提高系統(tǒng) 的熱效率，特別是要在工藝流程中應(yīng)盡量減少對高含水原油進(jìn)行加熱升溫。除此之外，化學(xué) 破乳劑的消耗量應(yīng)嚴(yán)加控制，因?yàn)樗谶\(yùn)行費(fèi)用中所占比例最大，而且，化學(xué)破乳劑本身具 有一定的毒性，還會對原油的后續(xù)處理造成困難。所W最理想的就是不使用化學(xué)破乳劑而 使用其他更加經(jīng)濟(jì)、高效的辦法進(jìn)行破乳脫水。同時，現(xiàn)有的脫水方式一般還需配合電脫水 進(jìn)行，而電脫水能耗極大，而且還不好控制，極易發(fā)生擊穿事故。因此尋找另一種更穩(wěn)定的 方法來取代電脫水也很有必要。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在不斷的進(jìn)行運(yùn)方面的研究，提出了很 多新工藝、新方法。當(dāng)前，原油脫鹽脫水的主要方法包括：沉降法、電化學(xué)法、過濾法、聲化學(xué) 法、磁處理法、微波福射法、生物法等。其中，電化學(xué)法應(yīng)用最為廣泛。而高頻電磁波作為一 種清潔高效的能源，在原油的脫鹽脫水方面已初步顯示出其自身的優(yōu)勢。
[0004] 20世紀(jì)90年代末，加拿大艾伯塔委員會開始研究超聲波提高原油破乳技術(shù)。研究 中，該委員會用加拿大艾伯塔勒杜克和冷湖兩個油田的原油制備兩個含水5 %~20 %的油 水乳狀液。25C°時粘度分別為2.49和32800mPa-s。然后，分別進(jìn)行低頻（16~20KHZ) 和（2MHz)超聲波破乳處理試驗(yàn)。結(jié)果表明，超聲波能夠使水珠加速聚結(jié)，從而提高油水分 離效率。與傳統(tǒng)的破乳工藝相比，超聲波破乳技術(shù)能耗低和破乳劑用量少。
[0005] 高頻電磁波破乳技術(shù)的加熱不同于傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)加熱方式，是由內(nèi)向外的加熱， 能使物質(zhì)瞬間提升溫度，并且產(chǎn)生強(qiáng)電磁場，使極性分子高速運(yùn)動，破壞油水界面膜，達(dá)到 破乳效果。高頻電磁波脫水的速度和效果是重力沉降、化學(xué)脫水和加熱脫水等方法所不能 比擬的。而在運(yùn)方面，國內(nèi)外做的較多的是微波的實(shí)驗(yàn)。國外從20世紀(jì)80年代開始就做 了微波原油脫水的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場試驗(yàn)的研究，取得了較大的成功，最后證明微波福射 加熱是一種可W取代常規(guī)脫水技術(shù)的脫水方法。在國內(nèi)，有關(guān)微波福射加熱破乳的研究起 步較晚。直到20世紀(jì)的90年代初，胡同亮等人相繼做了一些有關(guān)微波福射加熱與水浴加 熱破乳的實(shí)驗(yàn)對比研究，得出了微波加熱破乳效果好的結(jié)論，且指出了微波加熱破乳的效 果受升溫速率、加熱時間、壓力、含水率等因素的影響，運(yùn)為將微波加熱分離技術(shù)應(yīng)用于我 國工業(yè)上提供較好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
[0006] 通過實(shí)驗(yàn)，得知高頻福射和電爐加熱兩種方法使試樣升溫至相同或相近的溫度， 靜置一段時間后的破乳率有明顯差別，高頻福射的破乳率高于電爐加熱的破乳率；也明了 高頻加熱的時間短、電耗省；高頻福射破乳不僅使常規(guī)加熱中的乳液粘度降低、促進(jìn)油-水 分離，還存在非熱效應(yīng)的機(jī)制，使其破乳率比常規(guī)加熱的破乳率增大，顯示了高頻福射是一 種有效的破乳方法。其作用機(jī)理主要包括：乳液溫度升高粘度降低，油、水相溫差大，分散介 質(zhì)與分散相的分離過程加快；另一方面，極性分子在高頻電場中的高頻率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致電中和 作用，破壞油-水界面的雙電層，Zeta電位值降低，分散介質(zhì)顆粒聚集、凝并。與常規(guī)加熱 相比，高頻福射的破乳率高，時間短，具有工業(yè)化應(yīng)用的前景。
[0007] 油田中后期開采階段，原油性質(zhì)復(fù)雜，經(jīng)酸化、壓裂的原油進(jìn)站后，整個系統(tǒng)的平 衡就會被打破，一次、二次溢流含水超過40%W上，脫水器無法正常工作，外輸含水指標(biāo)隨 之升高。
[0008] 原油中的石油酸如脂肪酸、環(huán)燒酸、膠質(zhì)酸和漸青酸等可與堿反應(yīng)，生成相應(yīng)的石 油酸鹽。石油酸鹽是一種表面活性劑，能起到破乳劑的作用。隨著堿加量的增加，堿產(chǎn)生過 剩，造成脫出水的抑值增加，礦化度增加，堿解離出來的反離子（化+)壓縮油水界面擴(kuò)散雙 電層，降低油滴表面的負(fù)電性及油珠之間的靜電排斥力，不利于原油脫水。
[0009] 雖然目前原油脫水的技術(shù)已趨成熟，但是經(jīng)過=次采油技術(shù)的低滲透油田含水原 油的脫水技術(shù)仍沒有得到很好的解決，現(xiàn)有的技術(shù)手段比較單一，并且能耗較高，如何降低 生產(chǎn)成本，提高稠油生產(chǎn)的安全性、經(jīng)濟(jì)性，是目前急需解決的問題。同時，對于低滲透油田 含水原油，采用的常規(guī)的脫水技術(shù)也存在的能耗高、環(huán)境污染、后期處理難等諸多問題。自 2000年開始，進(jìn)行了新型高效稠油脫水技術(shù)的探索研究，先前進(jìn)行了微波脫水和中波脫水 實(shí)現(xiàn)研究。微波脫水效果良好，但是大功率微波頻率固定，無法隨原油品性的變化進(jìn)行變 頻，實(shí)現(xiàn)最佳高效的脫水，而且微波單管輸出功率小，而且造價(jià)高，一次投資大，維護(hù)費(fèi)高， 推廣難度大；中波功率脫水過程中，歐姆加熱耗能大，且在高含水時易出現(xiàn)短路，使脫水中 斷。為此，本發(fā)明解決原油的高效集輸問題，它是快速、穩(wěn)定、高效的脫水技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高頻原油脫水器，本發(fā) 明主要利用高頻代替現(xiàn)有脫水流程中的電脫水設(shè)備，減小了油田進(jìn)行稠油脫水的運(yùn)行費(fèi) 用，并且簡化了脫水流程，提高脫水效率，增加了油田脫水的穩(wěn)定性和安全性；化學(xué)藥劑的 減少使用，不僅節(jié)約了大量資金，同時也符合綠色環(huán)保理念。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高頻原油脫水器，包括有高頻 福射器，高頻福射器的輸入端與阻抗調(diào)配網(wǎng)絡(luò)相連；高頻福射器的溫度取樣端與溫度檢測 系統(tǒng)相連；溫度檢測系統(tǒng)分別與阻抗調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、功率放大槽路、高頻振蕩回路、檢測報(bào)警系 統(tǒng)相連；檢測報(bào)警系統(tǒng)與電源系統(tǒng)控制系統(tǒng)相連；電源系統(tǒng)控制系統(tǒng)、高頻振蕩回路、功率 放大槽路及阻抗調(diào)配網(wǎng)絡(luò)均與冷卻系統(tǒng)相連。
[0012] 所述的高頻原油脫水器采用10KW~50KW連續(xù)可調(diào)的高頻功率。
[0013] 所述的高頻原油脫水器的頻率為20MHZ+ 3MHZ。
[0014] 所述的高頻脫水器包括有外壁，外壁的縱向中屯、段設(shè)有高頻饋能入口，高頻饋能 入口外設(shè)有陶瓷環(huán)；陶瓷環(huán)外設(shè)有連接法蘭；高頻饋能入口內(nèi)端連接有剖面為T形結(jié)構(gòu)的 絕緣層，絕緣層內(nèi)腔中設(shè)有內(nèi)忍，內(nèi)忍采用金屬材質(zhì)；外壁的內(nèi)側(cè)與內(nèi)忍之間設(shè)有扶正器； 絕緣層的上側(cè)為液流區(qū)，陶瓷環(huán)、連接法蘭、高頻饋能入口和內(nèi)忍構(gòu)成高頻饋能器，內(nèi)忍和 外壁構(gòu)成同軸環(huán)空高頻換能脫水段。
[0015] 所述的扶正器有4個。
[0016] 所述的絕緣層采用聚四氣乙締。
[0017] 所述的內(nèi)忍采用金屬材質(zhì)。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是： 高頻福射破乳與常規(guī)加熱方法的比較。高頻福射和電爐加熱兩種方法使試樣升溫至 相同或相近的溫度，靜置一段時間后的破乳率有明顯差別，高頻福射的破乳率高于電爐加 熱的破乳率；也證明了高頻加熱的時間短、電耗省；高頻福射破乳不僅使常規(guī)加熱中的乳 液粘度降低、促進(jìn)油-水分離，還存在非熱效應(yīng)的機(jī)制，使其破乳率比常規(guī)加熱的破乳率增 大，顯示了高頻福射破乳技術(shù)具有工業(yè)化應(yīng)用的前景。
[0019] 本發(fā)明主要利用高頻代替現(xiàn)有脫水流程中的電脫水設(shè)備，由于高頻脫水的高效性 甚至取消了化學(xué)破乳劑的添加，運(yùn)樣一來，大大減小了油田進(jìn)行稠油脫水的相關(guān)運(yùn)行費(fèi)用， 并且簡化了脫水流程，提高脫水效率，增加了油田脫水的穩(wěn)定性和安全性，電脫水在含水率 波動的情況下工作極不穩(wěn)定?；瘜W(xué)藥劑的減少使用，不僅節(jié)約了大量資金，同時也符合綠色 環(huán)保理念。
[0020] 采用本發(fā)明的高頻原油脫水器，脫水速度快，效率高，可取消電脫水器，并且不需 要添加化學(xué)破乳劑。高頻短波脫水具有微波破壞油-水界面的雙電層，Zeta電位值降低， 又具有低頻分散介質(zhì)顆粒聚集、凝并的作用，效