立式静电聚结器橇装化试验装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种立式静电聚结器橇装化试验装置及方法，用于模拟立式静电聚结 器强化脱水的工艺流程，属于于油气集输系统油田采出液脱水工艺。
【背景技术】
[0002] 油包水乳状液广泛存在于石油、化工等工业生产过程中，通常采用化学和物理方 法加速水滴界面膜的薄化和破裂从而提高聚结效率。静电聚结技术是原油脱水过程中常用 的方法之一，其基本原理是对乳状液施加高强电场，增加分散水滴的碰撞和聚集，促进水滴 聚结，加速油水分离。
[0003] 我国绝大部分陆上油田的联合站目前使用的是传统卧式电脱水器，但随着大量三 采助剂的使用，形成稳定的油包水乳状液，导致含水率增加，破乳困难，聚合物容易在电脱 水器内积聚，并有可能引起电场强度降低、脱水电流过大或者"垮电场"现象，对油田生产造 成了极大影响。立式静电聚结器是为应对目前这种情况而开发出来的一种新型高效的乳状 液聚结设备，具有在保证油水高效分离的前提下大幅缩减设备体积的优点，节省成本，降低 能耗，提高安全性能，适应当今油田生产开发的需要。美国专利US 6136174公开了一种原 油脱水用静电聚结器（CEC)，其电极部分是由绝缘电极和金属电极以立式同轴圆筒的形式 交替排列。中国专利200710015911. 1(授权专利公告号CN 101173182A)公开了一种原油 乳状液静电脱水器，其聚结段安装在电脱水器上部，电极部分也是由绝缘电极和金属电极 以立式同轴圆筒的形式交替排列。这种形式的电极充分利用了空间，具有结构紧凑，占地 面积小等优点。目前，立式静电聚结器大多在使用现场安装，之后再进行调试以确定工作 参数。但是由于不同区块所形成的油包水乳状液物化性质有所不同，能够对水滴实现有效 电聚结的电场强度、电场频率和电场波形等也有所不同，立式静电聚结器是否适应现场处 理环境也未知，有可能造成设备选型不合理或者无法正常工作，浪费投资。因此在安装立 式静电聚结器之前评价油包水乳状液通电后的聚结效果，优选电场参数，对于静电聚结器 的设计和变压设备的购置具有重要意义。中国专利201320477801. 8 (授权专利公告号CN 203474723U)公开了一种两级自动电脱试验装置，通过剪切油水混合装置将试验原油剪切 成符合试验要求的油水乳状液然后注入脱水脱盐罐进行加电脱水试验，但是油包水乳状液 的性质除了与剪切强度还与处理环境，管路系统等有关，所以室内电脱试验无法真实还原 现场的处理环境，所得到的试验结果也会受到影响。上述设备或因工业产品，体积较大，加 工成本较高，运输安装不方便，不能方便的到现场进行试验，或因属于室内实验的，难以完 全模拟现场的处理条件，得到的结果也不具有代表性。
[0004] 因此有必要在现场利用立式静电聚结器进行试验，以确定设备的适用性并优选工 艺参数，使聚结器的设计和设备的选型更具有针对性。鉴于以上原因，有必要发明一套可以 在油田现场使用，能够模拟实际生产工艺流程，对立式静电聚结器聚结效果进行评价，对设 备工作参数进行优选的橇装化试验系统，为立式静电聚结器的设计和运行提供依据，使得 设备设计更合理，使用更高效。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是提供一种立式静电聚结器橇装化试验装置及方法，解决油包水乳状 液处理环境不同，室内试验无法完全再现等问题，并且能够方便快捷地应用于油田现场，对 立式静电聚结器处理效果和工作参数进行评价及优选。利用立式静电聚结器橇装化试验装 置得到的结果能够为工业级设备的设计提供参考依据。
[0006] 一种立式静电聚结器橇装化试验装置，其特征在于包括入口管路、出口管路、流量 计、立式静电聚结器、重力式分离器、水出口流量计，油出口流量计，管道泵，变压器，变压器 支架，橇装底盘；
[0007] 所述的立式静电聚结器，重力式分离器和变压器均安装在橇装底盘上，所述扶梯 是在现场安装到变压器支架上；
[0008] 所述的入口管路通过三通分别连接闸阀1和旁通闸阀2,所述的闸阀1和旁通闸阀 2组成控制阀组用于控制入口管路的流量；所述的闸阀1前端连接有计量模块；所述计量模 块由主管路和带球阀的旁通管路组成，其中主管路依次由球阀、过滤器、压力表、流量计、后 端球阀组成；
[0009] 在所述计量模块的前端连接立式静电聚结器，所述立式静电聚结器的入口端和出 口端分别设有入口取样口和出口取样口，所述的立式静电聚结器与变压器连接，所述的立 式静电聚结器的出口端通过三通分别与重力分离管路和旁通管路相连，其中重力分离管路 上依次设有闸阀和重力式分离器；所述重力式分离器的出口端分为水出口和油出口，所述 水出口和油出口分别设有水出口取样口和油出口取样口。所述水出口和油出口的前端分别 连接有计量模块，所述计量模块均由带流量计的主管路和带球阀的旁通管路组成；所述水 出口和油出口的计量模块的前端均通过单向阀连接至管道泵模块；
[0010] 所述的立式静电聚结器出口端的旁通管路依次通过闸阀2和单向阀与所述管道 泵模块相连，所述的旁通闸阀1和闸阀2组成控制阀组用于控制重力式分离器的流量；
[0011] 所述的与入口管路相连的旁通闸阀2另一端也与所述管道泵模块相连；
[0012] 所述的管道泵模块由含管道泵的主管路和含调节阀的旁通管路组成，用于为整个 系统提供动力，管道泵模块的出口端为出口管路。
[0013] 如果试验系统摩阻较大，乳状液无法正常流动可以通过管道泵提供动力，如果可 以正常流动则不需要开泵只需走管道泵的旁通阀即可。
[0014] 所述入口管路和出口管路的端口都带有不锈钢钢丝软管，可以通过法兰和变径与 现场处理设备相连接。
[0015] 所述静电聚结器处理量为0?300m3/d(12. 5m3/h)，高度为2300mm，筒体外径 300mm。所述油水分离器的处理量为0?24m3/d (Im3A)，直径0. 5m，长1600mm。通过旁通 闸阀2可以调节立式静电聚结器的处理流量，而通过旁通闸阀1可以调节重力式分离器的 处理流量。利用流量计、水出口流量计和油出口流量计可以精确计量立式静电聚结器和重 力式分离器的处理流量。
[0016] 所述的变压器和立式静电聚结器之间经由防爆钢丝软管和高压接线棒连接；在重 力式分离器的周围有变压器支架设置在所述的橇装底盘上，所述的变压器安装在变压器支 架上方，在变压器周围设有护栏，在橇装底盘上还安装有通向变压器的扶梯。
[0017] 本发明的工作过程为：通过货车将安装在橇装底盘上的立式静电聚结器试验系统 运到油田现场后，利用入口管路和出口管路通过不锈钢钢丝软管，变径和法兰等与现场处 理系统相连接，管道泵提供动力，以便乳状液能够通过试验系统。变压器放置在变压器支架 上，并加装了护栏，保证安全。通过变压器产生高压电经过防爆钢丝软管和高压接线棒输入 到立式静电聚结器中处理油包水乳状液。打开闸阀1和旁通闸阀2调节进入立式静电聚结 器的油包水乳状液的流量，并通过流量计进行计量，当流量满足试验要求后即可以进行试 验。通过控制柜调节输入电压并经变压器升压后输出至立式静电聚结器中，从而对油水乳 状液施加高强电场，促使水滴发生聚结，加速油水分离。受占地面积的限制，重力式分离器 的体积较小，当流经立式静电聚结器的油包水乳状液的流量较大超过重力式分离器的处理 量时，可以通过控制旁通闸阀1的开度来调节进入重力式分离器的流量，同时通过水出口 流量计和油出口流量计的测量值来得到重力式分离器的处理量。没有经过重力式分离器的 油包水乳状液直接与水出口和油出口流出的水、油混合并经出口管路流到后续处理设备。 由于试验系统流程紧凑，设备较多，摩阻较大，当现场分离系统内的压力无法保证油包水乳 状液通过试验系统时，需要启动管道泵为试验系统提供动力。管道泵没有放到入口管路处 是为了防止过度剪切油包水乳状液，增加分离的难度。试验过程中通过水出口取样口测量 水中含油率，采用蒸馏的方法监测入口取样口，出口取样口和油出口取样口的含水率来分 析试验系统的分离效果，并据此确定分离效果最优时立式静电聚结器和重力式分离器的处 理量。同时可以通过控制柜调节输入波形，电压和频率等，以对不同电场参数下的分离效果 进行评价，进而确定最优的电场参数，为设备设计和选型提供指导。
[0018] 本发明的基本原理是将试验装置通过不锈钢钢丝软管连入油田现场的生产系统 中，油包水乳状液经过流量计后进入立式静电聚结器，利用可控硅自动调压或恒流源控制 柜（与变压器20连接）调节输入电压并经变压器升压后输入到立式静电聚结器中对流经 聚结器的油水乳状液施加高强