本实用新型涉及破乳装置技术领域，具体而言，涉及一种磁电场聚结破乳器。
背景技术：
随着油田开发进入后期，开采工艺的不断发展，例如三次采油注水、注聚合物、三元复合驱、调刨、解堵等技术的应用，加入了大量的药液，使得油田采出原油乳化程度越来越严重，原油乳状液变得更加稳定，导电性增强，施加高压电场时，电流会增大，甚至短路，脱水难度越来越大，常规的电化学二段脱水已很难达到原油外输指标的要求。
随着三次采油原油及高酸原油的进入，炼油厂电脱盐装置运行也出现困难，由于乳化严重、破乳困难，造成电流大、运行不稳定、电耗高、排水带油、脱后含盐含水超标等一系列问题，同时也造成装置能耗高、装置腐蚀加重等问题。
专利文件CN 101078345A公开了一种油田采出液电磁聚结预处理装置，其中的电聚结器结构主要由接管、绝缘棒总成和静电聚结器组成；在接管的两端设有法兰盘，在接管的中左部和中右部由定位挂块悬挂在接管内的对称的两个圆筒形的静电聚结器上；静电聚结器内纵向设有由圆形定位板两端定位的通油管，通油管两端插在定位板上对应设有的圆孔内，并焊接一起；在每根通油管的中心设有一根电极棒，电极棒的两端部用螺栓螺母固定在长条形固定板上；固定板两端设有90°拐角，拐角镶嵌在通油管内；一个静电聚结器的电极棒的左端接线端子通过电缆并联与设在接管左端部的绝缘棒总成相联，另一个静电聚结器的电极棒的右端接线端子用电缆并联于设在接管右端部的绝缘棒总成相联，两个静电聚结器的电极棒的另一端分别用电缆并联分别接于接设在接管上的地线接线柱上。其结构复杂、需要很多聚结单元，而且电场分布不均，不能充分利用管内空间，流体不能自由流动，而且电场强度低，仅适用于高含水的采出液的大水珠聚结。
专利文件US 4469582中公开了一种以电力增强的斜板分离器，它装在一个下游的小室里，这个小室与电力系统相连而产生电场，在分离器的通路中，将极性的流体(水)从非极性的流体(油)中聚结并分离。这种分离器一般是由一排平面状或波纹状的极板(电极)组成，被处理的混合液通过这些极板。每块极板是由两部分做成的，第一部分是用导电材料制的；在下游，第二部分是由绝缘材料制的。这种装置安装于分离罐内，有电空间有限。
专利文件US 4919777中公开了一种将盐水从油中用静电/机械分离的处理器，分离是在液体纵向流过在水平方向加长的罐时进行的，在罐中装有聚结器的基元以增强破乳化的作用。乳状液流过电场的方向，盐水的微滴带了电荷，然后又通过接地线的聚结器的基元，后者包含了许多以束状排列纵向延伸并向下倾斜的开口的管子。这种装置安装于分离罐内有电空间有限。
专利文件CN 1605615A公开了一种用于石油化工行业的原油电脱盐脱水器，以解决现有电脱盐脱水器所存在的采用弱电场进料而使强电场区的电聚结作用弱化、原油由下向上流动而阻滞水滴沉降等问题；其主要特征在于操作时可采用强电场直接进料和原油水平流动。该实用新型的电脱盐脱水器，从罐体的油水混合料入口端起沿罐体的轴向设有强电场聚结区，罐体净化原油出口端的顶部设有出油管，强电场聚结区设有至少二层与罐体的轴向垂直的平面型电极板，各层电极板之间相互平行。罐体内设有进料分配器，其上设有喷口，将油水混合料喷入所有相邻两层电极板之间的强电场中。在强电场聚结区与罐体净化原油出口端之间还可设置沉降分离区。但这种装置结构复杂，用于分离器内的破乳分离。
专利文件CN 1772845A公开了一种原油脱水、脱盐的工艺，尤其涉及一种驻波超声-电场联合用于各种油品脱水、脱盐的工艺。该实用新型的技术方案为将驻波声场与电场作用结合在一起，达到脱水脱盐的目的。即原油加入新鲜水与破乳剂经静态混合器或其它混合装置均匀混合，先经过驻波或行波超声作用，然后进入常规电脱盐装置脱水脱盐。但超声波功率较小，破乳作用有限，而且在一定条件下还会产生乳化作用。
专利文件CN 102226100A公开了一种利用过滤-电场聚结法组合的高效原油脱盐/脱水的方法及设备。该实用新型的高效原油脱水/脱盐的设备，包括依次连接的原料输送系统、混合装置、脱水过滤装置和电脱盐装置。该实用新型的高效原油脱水/脱盐的方法是利用实用新型的高效原油脱水/脱盐的设备通过原料预热、混合、初步破乳及电脱盐/脱水步骤实现的。该实用新型采用过滤-电场聚结组合的原油脱盐/脱水方法，能够克服过滤法和电场聚结法脱盐/脱水工艺各自的缺点，同时降低两者的运行苛刻度，既可提高原油脱盐过程的适应性、脱盐/脱水率和平稳运行率，又可以达到节能降耗的目的。但结构复杂，体积庞大。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的在于提供一种磁电场聚结破乳器，以解决现有技术中的原油破乳耗电量高的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种磁电场聚结破乳器，包括：电场产生部件，电场产生部件包括带法兰的金属管段、电极、供电变压器，其中，金属管段上设置有接地端头，电极设置在金属管段内，电极与供电变压器通过第一电极棒连接；磁场产生部件，磁场产生部件包括环形磁体，环形磁体套设在金属管段的外部或者嵌设在金属管段的内部并围设在电极的外周；聚结材料，聚结材料设置在金属管段内。
进一步地，聚结材料为不导电亲水材料。
进一步地，聚结材料为玻璃珠。
进一步地，供电变压器设置在金属管段的外部，电极挂设在金属管段的中心，第一电极棒穿设在金属管段上以连接供电变压器和电极，且第一电极棒和金属管段之间绝缘设置。
进一步地，磁电场聚结破乳器还包括一个环形电极栏，环形电极栏挂设在金属管段内，并套设在电极的外周，环形电极栏通过第二电极棒与供电变压器连接，且电极与环形电极栏之间的距离和环形电极栏与金属管段之间的距离相等。
进一步地，磁电场聚结破乳器还包括多个环形电极栏，多个环形电极栏依次嵌套设置在金属管段内，且套设在电极的外周，多个环形电极栏通过第三电极棒与供电变压器连接，且相邻两个环形电极栏之间的距离、电极与最内侧的环形电极栏之间的距离以及最外层的环形电极栏与金属管段之间的距离相等。
进一步地，电极为铝管或铁管，电极和/或环形电极栏的表面均匀分布有多层铝网或铁网。
进一步地，环形电极栏上均匀分布多个金属电极。
进一步地，环形磁体为环形单极磁体。
应用本实用新型的技术方案，由于电极与带法兰的金属管段内壁之间形成电场，在整个垂直于管段的截面上电场强度是均匀的，电场在磁场中。油水乳化液在很短的时间通过金属管段时经过电场的作用，磁场加强破乳，使聚结材料加速水珠聚并，由于时间短，来不及沉降分离，因此电流很小，到下游设备时能迅速沉降分离，从而降低后续设备的电耗，提高后续设备的电场强度，使难聚并的水珠进一步聚并分离，降低油中含水。
可见，本实用新型的磁电场聚结破乳器通过在磁场中加电场，发挥电场的极化作用和磁场的磁化和降粘作用，二者协同作用，同时发挥聚结材料的聚结作用，增强破乳效果，将本实用新型的磁电场聚结破乳器安装在原油电脱盐或电脱水之前，能降低电脱盐或电脱水电流，从而降低能耗、提高装置的适应性和稳定性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示意性示出了本实用新型的第一实施例的磁电场聚结破乳器的结构示意图；
图2示意性示出了图1的左视图；
图3示意性示出了本实用新型的第二实施例的磁电场聚结破乳器的结构示意图；
图4示意性示出了图3的左视图；以及
图5示意性示出了环形电极栏的立体结构图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
11、金属管段；12、电极；13、供电变压器；14、第一电极棒；15、环形电极栏；16、第二电极棒；21、环形磁体；30、聚结材料；40、绝缘吊挂。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
参见图1和图2所示，根据本实用新型的第一实施例，提供了一种磁电场聚结破乳器，主要用于原油的油水乳化液破乳，尤其是适于W/O型乳化液，可以施加高压电场，安装在原油电脱盐或电脱水罐之前，能降低电脱盐或电脱水电流，从而降低能耗、提高装置的适应性和稳定性。本实施例中的磁电场聚结破乳器主要用于管径较小的场所。
具体来说，本实施例中的磁电场聚结破乳器包括电场产生部件、磁场产生部件以及聚结材料30。
其中，电场产生部件包括带法兰的金属管段11、电极12以及供电变压器13，本实施例中的金属管段11上设置有接地端头，通过接地端头的作用将金属管段11接地，电极12设置在金属管段11内，且该电极12与供电变压器13通过第一电极棒14连接；磁场产生部件包括环形磁体21，该环形磁体21套设在金属管段11的外部，当然也可以嵌设在金属管段11的内并围设在电极12的外周；聚结材料30设置在金属管段11内。
上述的电场产生部件是指现有技术中所有能够产生电场的部件，磁场产生部件是指现有技术中所有能够产生电场的部件，聚结材料30为各种形状的不导电亲水材料，其具体形式可由本领域技术人员进行选择，优选地，本实施例中的聚结材料30为不导电亲水材料。更优选地，本实施例中的聚结材料30为玻璃珠。
在本实用新型的一种优选的实施例中，第一电极棒14可以是聚四氟乙烯棒，结构简单，便于实现。
实际设计的过程中，本实施例中的电场产生部件可选择为各种形式的电极板(包括环形电极、矩形平板电极、垂直极板悬挂等)；磁场产生部件可选择环形磁体或条形的永磁体或电磁体等，优选地，环形磁体21为环形单极磁体。
使用本实施例中的磁电场聚结破乳器时，整个油水乳化液的破乳过程都在电场和强磁场下，而且由于聚结材料30的存在，加速了水珠的聚并，同时，环形磁体21能够突破传统的正、负极并存限制，将正、负极分离且磁力线集中分别作用于流体，作用更强。更优选地，本实施例中的环形磁体21为永磁体或电磁体。
本实施例中的电极12为金属电极，该电极12优选为铝管或铁管，电极12的表面均匀分布有多层铝网或铁网，例如铝格栅或铁格栅，便于增大电极12的面积。
根据本实用新型的磁电场聚结破乳结构，由于电极12与带法兰的金属管段11内壁之间形成电场，在整个垂直于管段的截面上电场强度是均匀的，电场在磁场中。油水乳化液在很短的时间通过金属管段11时经过电场的作用，磁场加强破乳，使聚结材料30加速水珠聚并，由于时间短，来不及沉降分离，因此电流很小，到下游设备时能迅速沉降分离，从而降低后续设备的电耗，提高后续设备的电场强度，使难聚并的水珠进一步聚并分离，降低油中含水。
可见，本实施例中在磁场中加电场，发挥电场的极化作用和磁场的磁化和降粘作用，二者协同作用，同时发挥聚结材料30的聚结作用，增强破乳效果，主要用于原油破乳，将本实用新型的磁电场聚结破乳器安装在原油电脱盐或电脱水之前，能降低电脱盐或电脱水电流，从而降低能耗、提高装置的适应性和稳定性。也可以用于原油三相分离器之前，提高分离效率。
再次参见图1和图2所示，本实施例中的供电变压器13设置在金属管段11的外部，电极12通过绝缘吊挂40挂设在金属管段11的内部上，挂好之后，电极12位于金属管段11的中心，第一电极棒14穿设在金属管段11上以连接供电变压器13和电极12，且第一电极棒14和金属管段11之间绝缘设置。优选地，供电变压器13为单相变压器或三相变压器或脉冲变压器或交流变压器或直流变压器。
本实用新型的磁电场聚结破乳结构具有结构简单、体积小、能耗低、磁场和聚结材料30增强破乳、电场强度分布均匀、有电空间大、停留时间短、破乳效果好、安装使用方便、投资少的特点。
参见图3至图5所示，根据本实用新型的第二实施例，提供了一种的磁电场聚结破乳器，该磁电场聚结破乳器主要用于管径较大、电场强度要求高的场所。
本实施例的磁电场聚结破乳器与第一实施例的磁电场聚结破乳器的结构基本一致，所不同的是，本实施例中的磁电场聚结破乳器还设置有一个环形电极栏15，该环形电极栏15挂设置在金属管段11内，并套设在电极12的外周。
实际连接的过程中，将环形电极栏15通过绝缘吊挂40固定在金属管段11内，电极12通过绝缘吊挂40固定在环形电极栏15上。环形电极栏15通过第二电极棒16与供电变压器13连接，且电极12与环形电极栏15之间的距离和环形电极栏15与金属管段11之间的距离相等。
本实施例中的环形电极栏15上均匀分布多个金属电极，环形电极栏15作为金属电极的支撑骨架，起支撑作用。
优选地，本实施例中的环形电极栏15的表面均匀分布有多层铝网或铁网，例如铝格栅或铁格栅，便于增大环形电极栏15的面积。
在本实用新型的第三实施例中，还提供了一种磁电场聚结破乳器，该磁电场聚结破乳器主要用于管径较大、电场强度要求高的场所。
本实施例中的磁电场聚结破乳器与第二实施例中的结构基本一致，所不同的是，本实施例中的环形电极栏15为多个，例如为两个，多个环形电极栏15依次嵌套设置在金属管段11内，并套设在电极12的外周，多个环形电极栏15通过多个第三电极棒(图中未示出)与供电变压器13连接，且相连两个环形电极栏15之间的距离、电极12与最内侧的环形电极栏15之间的距离以及最外层的环形电极栏15与金属管段11之间的距离相等。
在实际安装的过程中，本实施例的相连两个环形电极栏15之间、电极12与最内侧的环形电极栏15之间以及最外层的环形电极栏15与金属管段11均通过绝缘吊挂40连接。
根据本实用新型的第二实施例和第三实施例的结构可以知道，磁电场聚结破乳器的电极12与环形电极栏15之间、环形电极栏15与金属管段11内壁之间形成等量的均匀电场，在整个垂直于管段的截面上电场强度是均匀的。也可以将环形电极栏15通电，电极12和金属管段11接地。对于管径很大、电场强度要求高的场所，可以设置多层环形电极栏15，相邻层环形电极栏15之间绝缘即可。
当油水乳化液在很短的时间通过金属管段11时，分散型液滴在静电场的作用下受到极化作用，形成了偶极子，极化后的小液滴受到偶极力的作用而相互吸引排斥，加速了小液滴的聚结成团，但单个液滴仍然存在。由于磁场同时作用，小液滴在磁化后受到洛仑兹力的作用而运动，加速了小液珠的聚结。同时磁场有降粘的作用，从而使小水滴的运动阻力减小，聚集速度加快。
在聚结材料30表面，由于润湿作用，小水珠更容易变大，同时乳化液流经聚结材料30时不断变向也增加了水珠的碰撞几率。在电场和磁场及聚结材料的同时作用下，使得小水珠的聚集效果优于单独静电场、磁场或聚结材料的作用。经过磁场和电场及聚结材料30的共同作用，多数水珠形成聚并，由于时间短，来不及沉降分离，因此电流很小，到下游设备时能迅速沉降分离，从而降低后续设备的电流，进而提高后续设备的电场强度，使难聚并的水珠进一步聚并分离，降低油中含水。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。