电脱水器影响因素与参数优选

秋水

电脱水器影响因素与参数优选
张雷
摘 要：阐述了电脱水器工作原理，分析了影响脱水电场的几个因素，并提出了一系列技术和管理措施，提高了脱水质量。结果表明，电脱水是油气集输的关键，如果控制不好，脱水电场不稳定，易导致脱后含水超标。脱水器的脱水性能对电场的平稳影响较大。
关键词：电脱水器 影响 因素 措施
大庆油田开发进入特高含水时期，油田普遍采用“两段脱水”（即化学沉降脱水和电脱水）。含聚采出液的脱水处理目前采用两段脱水处理。随着油田开发聚驱见效，脱水电场不稳，脱水电流较高，并采取有效措施，对脱水器参数进行技术优选，收到明显的效果。
一、工作原理
（1）原油油水沉降分离遵循Stokes公式（1）：
dw2（ρw -ρo ）g
ω= ---------------- ，（1）；
10μ0
式中：ω为水滴在油中沉降速度，m/s；dw为水滴直径，m；μ0 为原油粘度，Pa.s；g为重力加速度，9.81m/s2；ρo为水和油的密度，kg/m3。
公式表明，水滴在原油中的沉降速度与水滴直径的平方成正比，与粘度成反比。
（2）原油电脱水方法。适宜于处理油包水型乳状液。水滴变形可削弱乳化膜的机械强度。静电力可使水滴的运动速度增大，动能增加，促进水滴互相碰撞，而碰撞时其动能和静电力位能便能够克服乳化膜的障碍而彼此聚结成粒径较大的水滴，在原油中沉降分离出来，水滴在电场中聚结主要有三种方式，即电泳聚结、偶极聚结和振荡聚结。
二、影响因素
（1）采出液。大庆油田高含水后期采出液的综合含水率在90%以上，采出液的乳状液类型为水包油包水型（W/O/W）。当前萨尔图区地下油质粘度较高，胶质、沥青质含量较高，破乳脱水较为困难。聚合物可使界面膜强度增高，表面张力增大，难于破乳。当来液量波动大时，容易引起操作压力和脱水器内油水界面的波动，严重时导致油水界面破坏，出现水出口跑油的现象。
（2）一段含水的影响。高含水后期采出液中乳化油静止沉降后，部分不稳定的油包水乳状液破乳，水包油包水乳状液比较稳定。随着沉降时间的延长，整个油相趋于稳定，乳化油含水率变化较小。电脱水器为悬挂式电极，在电场作用下，水滴变形拉长，电场破坏后难以恢复。
（3）脱水器压力。脱水器压力提高，增加了对石蜡的溶解能力，因而还可以降低粘度，有利于水滴的沉降。如果压力过高，将增加集输过程中的动力消耗，而且脱水器运行时，容易造成压力过高，导致安全阀跑油，因此脱水器压力一般保持在0.15—0.25MPa之间。为防止轻质馏分的汽化，脱水器必须保持一定的压力。
（4）破乳剂。破乳剂可吸附在油水界面上，使油水界面张力显著降低，并使油珠表面的负电性略有降低，容易破乳。破乳剂的质量对于聚驱采出液的脱水处理是关键的一环。破乳剂的技术要求必须达到PH值在5—10之间，油相水含量（m/m）≤30%，水相含油量＜500mg/L。
（5）油水界面。脱水器油水界面如果控制过高，易形成“水链”，导致电场破坏；脱水器油水界面如果控制过低，水的浮力不足以使水洗后的油流方向垂直于电极面，不能顺利通过油水界面的上部电场空间，阻碍了水颗粒在高压电场下碰撞，而且脱水器易从放水口跑油。脱水器油水界面必须保持一定的范围，界面控制水平的高低，直接影响到脱后油含水和水含油情况。
（6）脱水温度。当前采出油质粘度较高，胶质、沥青质含量较高。原油粘度大，流动性差，水滴从乳化液中不易分出。为了脱水，一般采用加热办法来降低原油粘度。
3.1合理设定界面参数值
目前北1-2联合站的游离水脱除器和电脱水器均采用气动阀自动控制放水。现场应用中，气动阀的执行机构将微机内设定值SP(t)与阀位反馈值（即实际液位值）PV(t)进行比较构成控制偏差，微机内的控制系统通过该偏差大小，通过特定的执行控制算法，驱动气动阀运行到设定的阀门开度。
（1）完善一段自动化参数控制，保证来液质量和平稳程度。根据实际将游离水脱除器的界面设定在2.0m(冬季2.2m，防止油凝)，在来液正常的情况下，实际液位在2.0±0.20m内波动。在实现游离水脱除器的界面参数控制后，油出口的阀门开度可一直固定在5～6扣之间，一般每小时输送约130m3的油水混合物，有效的保证了二次脱水进液的质量和平稳度。
（2）强化二段自动化参数控制，保证电场稳定和脱水效果。以前依据看窗水质手动调节阀门放水，存在着一次放水量大、油水界面遭到破坏、水出口进油等问题。统计表明，油水界面在0.52～0.66m时，电流、电压比较正常，且变化幅度不大。从0.66m升至0.71m的过程中，电流上升、电压下降的速度加快。在接近0.72m时，电脱水器开始出现跳闸现象，停止实验，手动放水至正常液位。
（3）确定合适的界面设定值。实验表明，确定设定值范围在0.58～0.67m之间。我们分别对这几个设定值进行长时间的试用，发现在来液含油比较多时，0.60m以下的界面设定值时出现了水出口含油的现象，而在来液中含水较多的时候，在0.70m以上的设定值时电流升高、电压下降，电场不稳定。在经过长时间反复实践后，我们最终确定合适的油水界面值为0.65m。
3.2确立加热炉调温范围
一般来说，加热温度越高脱水效果越好，但考虑到耗气指标和加热设备的使用寿命等方面，加热炉温度应根据生产实际有个确定的参数值。一段脱后原油进液温度在36℃左右。实际表明，加热到52℃左右时，吨油耗气约为0.10kg/m3，原油乳状液进入电脱水器后破乳效果好。
四、结束语
从加强重要参数（加热温度、电脱水器界面值）控制入手，探讨了电脱水器经济运行的方法，为整个脱水处理提供了依据。摸索出适合生产的最佳参数，脱水电场稳定，脱水电流有所下降。脱水器实行压力、油水界面的自动控制后，保证净化油含水不超标，游离水、脱水器可以建立油水界面，解决了游离水、脱水器大量放油的问题，有助于控制电脱水器的生产运行成本。
参考文献：
[1] 罗英俊，万仁溥.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，2005.

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