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为了满足高含水油田、深水油田、绿色油田及边际油田开发对高效紧凑油气集输工艺的需求,国外研究人员相继研发出多款高效紧凑型原油电脱水新技术。其中,容器内置式静电预聚结器(VIEC)技术在世界各大油田得以成功应用,紧凑型静电分离器(CES)作为一种最新的电脱水技术已逐步展现出其脱水优势。鉴于此,国内有必要针对其展开系统的机理研究及推广应用。 本文首先借助两套静态高频电场破乳实验装置研究了油水乳化液在均匀或非均匀电场中的静态破乳过程,针对含水率30%白油乳化液,通过实验来探讨电场参数对乳化液电场破乳效果的影响规律,与此同时,借助COMSOL MultiphysicsTM软件针对分散相水颗粒在高频电场中的变形、破裂、聚结行为进行了数值模拟研究,经模拟来探讨电场中水颗粒随电场强度变化的规律。 后续针对VIEC技术进行室内实验研究和油田现场工业应用,室内实验通过分析5个取样口的密度或含水率变化趋势来评价电场破乳效果,以此筛选出特定条件下的最优电场破乳参数;同时,通过油田现场实验验证VIEC技术在原油电脱水方面的高效性以及确定较优加电参数范围。与此同时,基于设计的H型CES实验装置,研究电场参数、流量参数以及倾角参数对H型CES设备电脱水效果的影响规律,摸索出最优电场破乳参数组合及最优电场破乳分离器倾角。最后,设计处理量10m3/h的CES中试装置。 本文展示了部分数值模拟机理研究和油水乳化液的高频电场破乳研究成果,为今后VIEC技术、CES技术在国内油田现场的推广应用奠定基础,为油气集输流程适应新油田开发做足准备。