高效离心萃取设备高含水原油静电聚结脱水技术研究
介绍了一种新型高效的适用于高含水原油的静电脱水装置，尤其适用于海上石油平台.该设备利用静电聚结原理，容器内置绝缘电极，利用电场作用加速油水分离，显著提高油水分离效率，特点是能在产液含水高达95%以上的工况下正常工作。实验室研究以及工程样机在流花11-1油田PPSO现场试验的结果证明，该技术适应性强，其分离效率可较常规分离技术提高50%以上。采用该技术可以简化原油处理流程、减小处理设施尺寸和重量，为海上现有油田适应增产改造，高含水油田、边际油田和深水油田开发提供新的技术支持。
目前海上油田常规原油脱水处理流程(尤其重质原油)，通常包含“自由水分离器+热化学脱水+电脱水器”三部分，其主要缺点是停留时间较长，设备体积庞大沉重，直接或间接投资成本较高。海洋石油开发后期产液(尤其产水和乳化液)大幅增加，且油田调整项目增多，大量新设施生产物流需要介入老设施进行处理，要对己建平台原油处理设备升级改造以适应开发需要，但改造方案往往受平台空间紧张和建造成本限制，必须提高原有设备效率或采用更加高效的设备，减小设备尺寸。另外，对于边际油田(尤其重质原油)，常规原油处理和水处理需要多级设备，直接或间接投资成本较高，急需高效设备提高油田开发的经济性。未来海总深水油田开发多用到浮式平台，对重量非常敏感，使用紧凑高效的设备、简化原油处理流程势在必行。
鉴于海上油田开发对高效紧凑油水处理设施的迫切需求，对新型高效油水分离技术进行了实验室研究和现场试验，并最终研制开发高含水静电聚结脱水器。该设备是一种新型高效的油水分离器，其利用静电聚结原理，容器内置专利技术的绝缘电极，利用电场的作用加速油水分离，大大提高了油水分离效率，尤其可在产液含水高达95%以上的工况下正常工作。实验室研究和工程样机在流花11-1油田PPSO现场试验的结果证明，该技术适应性强，其分离效率可较常规分离技术提高50%以上。本文将从静电聚结脱水机理、设备研制、实验室和现场试验脱水效果、工业化应用探索等方面对静电聚结原油脱水技术进行详细介绍。
1静电聚结原油脱水机理.
静电聚结原油脱水技术，是在重力沉降的基础上，通过电场作用使原油中的小水颗粒加速聚结成较大粒径的水颗粒，从而加速油水沉降分离，提高脱水效率。在原油乳状液破乳脱水方式中，静电聚结脱水是应用最广泛的一种，电场中水滴的聚结、沉降是一个复杂的过程，电场形式、电场强度、电场停留时间、温度等因素影响静电聚结脱水效率。目前静电聚结技术主要是在电脱水器应用，含水率限制在30%以内，主要是高含水会导致极板间短路f}l。将静电聚结脱水技术应用于高含水原油，其核心在于使用适应高含水工况的复合绝缘电极，对电极绝缘材料的性能、耐压情况、绝缘电极的结构、油水分离器的结构和供电方式都有更高的要求。
2静电聚结脱水工艺流程及产品设计
课题研究的重点集中在适应高含水工况的复合绝缘电极研究及高效静电聚结分离器的整体研发。首先对实验用绝缘材料进行考察、筛选和性能测试，对选定的绝缘材料进行与金属结合工艺的试验，摸索制备工艺条件，制备出合格复合电极;接下来用秦皇岛32--6油田的原油，开展了实验室静态和动态静电聚结试验研究，考察含水量、温度、时间、电压等因素对脱水效果的影响，并对其进行优化，考察静电聚结技术对不同原油的适应性，考察绝缘层厚度对脱水效果的影响，确定最佳的静电聚结工艺参数。
根据实验室研究结果进行工程样机设计和绝缘电极放大设计以及设备的加工制造，并进行现场试验;根据现场试验情况，优化工程样机结构设计，最终完成静电聚结原油脱水工艺流程和产品设计。
课题研发的高含水原油静电聚结器结构如图1所示:油水分离罐顶部外置气包单独除气，内部自下而上设置水相区、弱电场区、中强电场区、强电场区，能够处理任意气液比、任意含水率乳化液，提高三相分离效率，提高设备稳定性，缩小设备尺寸，降低排水含油。
3静电聚结原油脱水实验室/现场试验主要结论
研究过程中，选取了具有代表性的秦皇岛32-6油田原油和生产水，通过实���室研究和小型产品化样机性能试验等手段，不断优化产品结构、操作参数和工艺流程，设计加工了小型产品化工程样机，在流花11-1油田PPSO上进行了海上现场试验。实验室/现场试验主要结论如下:
(1)静电聚结原油脱水实验室研究结果表明，该技术对20%-98%范围内含水原油乳化液都有很好的脱水效果，用于井流初级分离，能有效提高设备处理能力或减小设备体积。在相同的处理量下，使设备体积较常规分离器减小50%以上;或相同条件下，比常规分离器处理能力提高50%以上。
(2)根据实验室研究，在与秦皇岛32-6油田现场实际工况相同的处理条件下(温度65℃~ 70℃，停留时间10min )，含水85%的原油乳化液经过静电聚结一级处理后脱后含水可低于5%，远好于油田现场传统分离方法中一级脱后含水50%-56%，二级脱后含水20%-25%的现状。高效离心萃取设备高含水原油静电聚结脱水技术研究
(3)在流花11-1 PFSO上进行了工程样机试验，并与现场自由水分离器的分离效果进行对比。在其它工况条件相同的情况下，当停留时间均为40min时，静电聚结脱水设备脱后含水均小于2%，最低含水量为0.7%，远好于现场自由水分离器脱后含水16%的生产现状;将停留时间缩短至自由水分离器的1/4，脱后含水不大于8.5%，比自由水分离器脱后含水降低51%0
(4)工程样机海上试验结果表明，静电聚结脱水技术对高含水(80%-98%)井液含水量波动具有很强的适应性，油水分离后，脱后含水有时可以低至0.7% 。
(5)工程样机试验过程中，样机处理井液能力为10~40m³/h，变压器一次侧电流小于1A，功率小于500W，按一年开工8 400h计算，年耗电量不足4 200kW}h，非常节能。
4静电聚结原油脱水技术特点
试验结果表明，静电聚结技术能够大大提高原油脱水效率。与传统分离技术相比，该技术有四个突出的特点:
(1)电场放置在主体重力沉降分离器设备的内部，电极能够适应高含水原油;
本技术特点之一是采用了复合电极，即绝缘电极。施加的高压电作用在绝缘层内的金属上，通过绝缘层的静电感应产生感应电压，在感应电压作用下，物料中水滴极化变形一碰撞聚结一沉降，完成油水分离过程。该技术一方面具备电场作用，加速水滴聚合和沉降分离的速度，另一方面避免了常规裸电极容易产生电流，导致变压器电流超高、甚至跳闸的现象。因此可以应用于高含水物料，提高油水分离效率，避免运行安全隐患。高效离心萃取设备高含水原油静电聚结脱水技术研究
(2)采用了气液分离与油水分离单独进行的技术;
高含水油田含气量高，而且气量变化较大，常规的三相分离是油气水分离同时进行，设备顶部除气，下部进行油水分离。这样容易造分离器内部物料波动大，从而界位波动大，影响分离效果。本技术采用气液分离和油水分离分开单独进行，保证进入油水分离器内部物料平稳，界位控制效果理想，提高油水分离效率;同时油水单独进料为进料和分布方式提供多样化选择余地。
(3)采用了电压连续可调技术;
本技术采用创新的脉冲变压器，该变压器具有电压连续可调功能，为生产操作带来更大调节空间。可以根据原料性质(如含水量)不同方便地设定最合适的电压，取得更好的分离效果。
(4)采用了相关安全保障技术。
首先是本项技术的复合电极系统本质安全，避免常规电场的导电和放电风险;其次采用油水分离罐底部与气液分离罐联通技术，保证油水分离器内不存在气相空间，电极系统完全浸没于液相;最后采用低液位控制技术。所有上述安全保障技术保证该设备运行安全性。高效离心萃取设备高含水原油静电聚结脱水技术研究
5结论
该项技术可显著提高油水分离效率，达到简化处理流程、减小处理设施的目的。目前，海上油田开发后期产液(尤其产水和乳化液)大幅增加，一些调整油田含水也较高，另外深水油田开发多用到
