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电场破乳法因结构简单、能耗低且易于连续化操作等优点,在油田得到了广泛应用。高频脉冲交流电场克服了传统交直流电场易短路、电场不稳定等缺陷,得到了国内外学者的广泛关注。由于关于高频脉冲交流电场下乳状液微观分散相的聚并行文研究较少,本文将开展相应研究。
通过对乳状液稳定性影响因素的考察,得到了乳化条件和含水率等对乳状液脱水率的影响规律。剪切速率越大,乳状液越稳定;乳化时间增加,乳状液稳定性增加,乳化时间过长,稳定性反而有所下降;含水率越高乳状液稳定性越差;矿化度越高则乳状液的稳定性越差。稳定性参数TSI值越高,体系稳定性越差。
高频脉冲交流电场电脱水研究发现,脉冲频率和脉冲幅度均存在最佳值,脉宽比越高,乳状液体系脱水效率越高。破乳剂的加入能够大大提高脱水速率,同时使得脉冲电场最佳脉冲频率和脉冲幅度值降低,体现出了脉冲电场和破乳剂的协同脱水作用。筛选出的破乳剂类型为PR929,浓度为60mg/L。但乳状液脱水率随水相矿化度的增大,先降低后上升。脉冲交流电场脱水率高于交直流电场43%。室内能耗对比实验表明脉冲交流电场较交直流电场节省电能超过90%。
利用微观分散相微观观测系统研究了乳状液液滴在高频脉冲交流电场下的聚结等行为,得到了乳状液破乳的微观机理:随着脉冲幅度和脉冲频率的增加,液滴间聚结程度增加。分散相液滴形成水道后,脱水效果变差。含水率越高,液滴聚结程度越高。破乳剂加入后,液滴粒径明显增大,脱水效果明显提高。水道的出现后,电场电流和能量从水道中流失,液滴聚结趋于停滞。原油中胶质沥青质、蜡含量高,聚结变得更加困难。低温下,石蜡稳定乳状液作用强于胶质沥青质。增加电极间距离,可延缓水道的出现。
现场实验表明,高频脉冲交流电脱水器节省耗电量84%,处理量高于交流电源。使用脉冲交流电源后在处理劣质油时,设备能稳定工作、不垮电场不断电,效果十分明显。