一种重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法与流程

本发明属于油田高含水稠油原油密闭脱水处理装置，具体涉及一种重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法。

背景技术：

1、全球剩余石油资源70％是稠油资源，是世界石油资源的重要接替。我国稠油资源分布广，已在12个盆地发现70多个重质油田，目前已建成辽河、新疆、胜利、河南等四大重油生产区，年产油量1000万吨。

2、含水原油的脱水处理是原油生产的关键一环。国外稠油脱水一般采用外加稀释剂(在油田脱水生产中，所用外加稀释剂一般为自产的轻质原油或就近炼油厂的馏分油例如未精炼的粗柴油等。目的是调节原油密度及粘度，以利于原油脱水生产及管输)的密闭脱水工艺，我国部分油田采用外加稀释剂的热化学沉降+电化学脱水的密闭脱水工艺、部分油田采用热化学沉降两段脱水工艺技术。密闭脱水是指在原油脱水生产过程中，按流程密闭与否，分为开式脱水流程与密闭脱水流程。大罐热化学沉降工艺是典型的开式流程；三相分离器脱水与电脱水流程是密闭脱水的代表。

3、目前，国内主力稠油区块均进入开发中后期，为改善开发方式转换实施规模扩大、采出液物性日益复杂、处理难度大、成本高的油田生产现状，同时应对环境保护标准不断提升的外部环境要求，探索研究重质稠油密闭脱水工艺是大势所趋。

4、重质稠油是指在20℃时，0.916g/cm3＜密度≤0.996g/cm3且温度50℃时，粘度＞400mpa.s的原油。预实现重质稠油的密闭高效油水分离，新型电脱水工艺技术是主要技术方向。在电脱水工艺中，最重要的核心便是电脱水器，而保证电脱水器运行高效，提升稠油脱水效果的关键便在于内部流场的稳定程度。因此，提升重质稠油电脱水器流场稳定的方法具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、为了解决上述存在的问题，本发明提出：一种重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法，通过密闭电脱水装置实现内部脱水流场稳态化，所述密闭电脱水装置包括下层蝶翼式逐步分流进液装置、下层出水装置、上层悬挂式蝶翼式收油装置及中间沉降电脱区，设备筒体内的下部位置设置下层蝶翼式逐步分流进液装置、下层出水装置，设备筒体内的中部位置设置中间沉降电脱区，下层蝶翼式逐步分流进液装置将混合液输入至设备筒体内，中间沉降电脱区沉降设备筒体内的混合液，上层悬挂式蝶翼式收油装置收集混合液中的油，下层出水装置排出设备筒体内混合液的水，下层蝶翼式逐步分流进液装置为沿管长均布一定向下角度的布液孔，布液孔孔径从中心向两边逐级增大；设备筒体内的上部位置设置上层悬挂式蝶翼式收油装置，上层悬挂式蝶翼式收油装置上设置垂直向下的收油孔，孔径从中心向两边逐级增大，下层出水装置设置垂直向上的出水孔。

2、本发明的有益效果为：

3、第一、提高了稠油脱水的效果。

4、合理的设计增强了水洗去除游离水效果，直接将大直径水滴分离，并为中间电场和沉降段重力场区域提供一个稳定的流态环境，有利于油水重力分离和电场作用效果；

5、第二、降低了油水分离时间。

6、进液、收水、收油分别布置在装置上下侧，避免涡流的产生，实现了准静态沉降的目的，缩短沉降分离时间。

7、第三、取消缓冲预分离仓，整个设备外形尺缩小。

8、通过是实验验证，表明该项方法适用于稠油脱水，20℃时，0.916g/cm3＜密度≤0.996g/cm3且温度50℃时，粘度＞400mpa.s的含水率30％以下的含水稠油在多场耦合电场作用下，处理后的含水率低至1.5％，脱水效果提升10％以上，优于现有的电脱水器处理效果，且外形尺寸缩小了10％以上，整体缩减了工程投资。含水稠油吨液处理成本由3.42元降至2.9元，吨液处理成本降低15％。

9、本发明可以有效提高含水稠油的分离效果，简化装置内件，缩小外形尺寸，进而减少了工程投资。

技术特征：

1.一种重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法，其特征在于，通过密闭电脱水装置实现内部脱水流场稳态化，所述密闭电脱水装置包括下层蝶翼式逐步分流进液装置(1)、下层出水装置(2)、上层悬挂式蝶翼式收油装置(3)及中间沉降电脱区(4)，设备筒体内的下部位置设置下层蝶翼式逐步分流进液装置(1)、下层出水装置(2)，设备筒体内的中部位置设置中间沉降电脱区(4)，下层蝶翼式逐步分流进液装置(1)将混合液输入至设备筒体内，中间沉降电脱区(4)沉降设备筒体内的混合液，上层悬挂式蝶翼式收油装置(3)收集混合液中的油，下层出水装置(2)排出设备筒体内混合液的水，下层蝶翼式逐步分流进液装置(1)为沿管长均布一定向下角度的布液孔，布液孔孔径从中心向两边逐级增大；设备筒体内的上部位置设置上层悬挂式蝶翼式收油装置(3)，上层悬挂式蝶翼式收油装置(3)上设置垂直向下的收油孔，孔径从中心向两边逐级增大，下层出水装置(2)设置垂直向上的出水孔。

2.根据权利要求1所述的重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法，其特征在于，方程的具体解法采用计算机模拟方式的有限体积法，计算内件布置方式，收油、收水、进液管的开孔大小及分布情况，利用有粘度的纳维斯托克斯方程，分别列出连续性方程、动量方程、能量方程，分别如下：

3.根据权利要求1所述的重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法，其特征在于，下层蝶翼式逐步分流进液装置(1)设置在电脱水器的下部，油水混合液进入密闭电脱水装置，经过下层蝶翼式逐步分流进液装置(1)后，在下层蝶翼式逐步分流进液装置(1)的布液孔处均匀逸出。

4.根据权利要求3所述的重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法，其特征在于，打孔与水平面的角度范围为30°-60°，在进液量1000ncmd，含水率≤30％，稠油物性为20℃-50℃、0.916g/cm3＜密度≤0.996g/cm3、粘度＞400mpa.s的工况时，打孔角度为45°。

5.根据权利要求4所述的重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法，其特征在于，下层蝶翼式逐步分流进液装置(1)轴向中点距离2.7m范围内孔径为30mm，孔间距50mm。

6.根据权利要求4所述的重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法，其特征在于，下层蝶翼式逐步分流进液装置(1)轴向中点距离2.7m-5.4m范围内孔径为20mm，孔间距50mm。

7.根据权利要求4所述的重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法，其特征在于，下层蝶翼式逐步分流进液装置(1)轴向中点距离5.4m-8.1m范围内孔径为15mm，孔间距50mm。

8.根据权利要求4所述的重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法，其特征在于，下层蝶翼式逐步分流进液装置(1)轴向中点距离末端8.1m-12m范围内孔径为20mm，孔间距50mm。

9.根据权利要求3所述的重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法，其特征在于，初步分离后的油水混合液在中间沉降电脱区(4)进行重力沉降和电场作用下的油水分离，在中间沉降电脱区(4)中保留1.8m高空腔区域，使电极之间呈现油包裹水滴状态w/o态的混合液实现电泳+震荡的分离状态。

10.根据权利要求9所述的重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法，其特征在于，经过分离后，上层悬挂式蝶翼式收油装置(3)利用电脱水器内部压力与上层悬挂式蝶翼式收油装置(3)连接的外部管道的压力差，收走漂浮的油层，上层悬挂式蝶翼式收油装置(3)的收油孔设置垂直朝下的布置方式，下层出水装置(2)设置垂直朝上的收水孔。

技术总结一种重质稠油用电脱水器内部脱水流场稳态化方法，属于油田高含水稠油原油密闭脱水处理装置技术领域，密闭电脱水装置包括下层蝶翼式逐步分流进液装置、下层出水装置、上层悬挂式收油装置及中间沉降电脱区，下层蝶翼式逐步分流进液装置沿管长均布一定角度的布液孔，布液孔孔径从中间到两边铸件减小；设备筒体上层设置上层悬挂式收油装置，上层悬挂式收油装置上设置垂直向下的收油孔；下层出水装置设置垂直向上的出水孔；本发明可以有效提高含水稠油的分离效果，简化装置内件，缩小外形尺寸，进而减少了工程投资。技术研发人员：史传麒,李泽勤,孙雁伯,周立峰,胡静,李志岩,王宁,刘旋,毕建成,吕泽锋,侯建宇,高鹏受保护的技术使用者：辽河石油勘探局有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/11