[发明专利]一种处理油田采出液的分段式电磁耦合分离器

说明书

一种处理油田采出液的分段式电磁耦合分离器，包括分离器罐体、气液分离模块、高含水电磁协同作用脱水模块、低含水电脱水模块、供电系统、液位控制器、气出口、收油管和水出口。分离器罐体水平放置，气液分离模块、高含水电磁协同作用脱水模块、低含水电脱水模块和液位控制器依次放置在分离器主体内部。其中气液分离模块由入口整流管和挡板组成，高含水电磁协同作用脱水模块由磁铁和电极部分组成，低含水电脱水模块由若干平行放置的竖直电极板组成。本发明通上述三大模块以及卧式筒体内的重力沉降模块实现油气水的四级分离设计，具有结构紧凑，分离效率高，分离彻底的优点。此外他还能够处理宽含水率范围的油水乳状液，大幅度提高原油脱水率。

技术领域

本发明属于油气集输系统多相分离技术领域，具体涉及一种处理油田采出液的分段式电磁耦合分离器。

背景技术

目前我国大部分油田主要采用重力式三相分离器和电脱水器相结合的方式进行气液分离和原油破乳。但随着油田逐渐进入开发中后期，采出液的含水率急剧升高，且采出物中沥青质、胶质、石蜡含量高；同时，化学驱等三次采油技术的广泛应用严重加剧了原油的乳化，给油水分离带来了极大的挑战。基于重力沉降和电脱原理的传统三相分离器很难对乳化程度高的原油乳状液进行有效的破乳分离，并严重影响后续电脱水器的使用。

传统电脱水器通过对金属裸电极施加高压电，利用极化效应促进水滴相互靠近，提高水滴的碰撞频率和强度，强化油中水滴的聚并，在处理低含水原油乳状液方面效果显著。但在电脱水器中，水滴的静电聚结过程和重力沉降过程是同步进行的，为保证分离效果，需维持层流流态，从而导致处理设备容积较大，分离效率难以进一步提高。同时，由于上游重力式三相分离器处理后原油的高含水率和高电导率，一方面导致电脱水器原有体积不能满足油水乳状液的停留时间要求，另一方面使用金属裸电极导致频繁出现“垮电场”现象，不能保证电脱水器安全稳定进行。

在各类混输管道中气液多相流动广泛存在，而段塞流位于多相流动流型图的中间区域，和各种其他多相流流型区域都有搭界，是油气混输过程中最常见、危害最大的一种流型。段塞流会对下游的分离及处理设施造成极为不利的影响。但是传统的卧式分离器入口对这一流型的处理常过于粗略或不做处理。

2003年日本Takeda等利用电磁分离原理对含油海水进行油水分离的实验研究，该方法基于海水与油之间导电性质的差异，将电磁力作用于水相，使海水对油滴产生上浮力，实现油滴与海水的分离。

美国专利US7749459B2公开了一种置于传统重力式分离器入口处的静电聚结装置。该装置由环氧基树脂对沿着流体流动方向排列的管状通道、平板电极以及变压器进行浇注而成。该装置在不增加原分离器体积的同时能够高效处理高含水原油，但经该装置处理后的原油仍达不到外输要求，需要进一步进行深度脱水处理。中国专利CN103849428A公开了一种磁电场破乳器，该破乳器沿金属管道产生磁场与电场，以隔层形式存在的中心电极和环形电极栏通过电极棒与供电变压器连接，电极通过绝缘吊挂固定于带法兰的金属管段顶部，金属管段接地，磁场通过位于金属管段管内或管外的环形磁体产生。这种装置的中心电极、环形电极栏均为裸金属电极，当乳状液含水量较高或者电压较高时，有可能出现水滴链导电或者介质击穿引起的垮电场效应，仅适用于含水率较低的乳状液，并且电场强度有限。

综上，针对传统三相分离器油气水分离效率低，电极易击穿，无法高效处理高含水原油乳状液，没有精确的水层监控系统，且入口对于段塞流这一危害流型的处理常过于粗糙或不做处理等问题，有必要发明一种对高含水、高乳化原油乳状液脱水效果显著，脱水效率高的高效分离器。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种处理油田采出液的分段式电磁耦合分离器，结合气液分离模块、高含水电磁协同作用脱水模块、低含水电脱水模块以及重力沉降模块，可以高效的处理高含水原油乳状液，提高脱水效率，并且能够克服“垮电场”和极板击穿现象。同时入口的整流段还可以消除段塞流，提高了入口的气液预分离，减少了对后续分离的干扰。具有结构紧凑，分离效率高，分离彻底的优点。