容器内置式静电聚结分离器(VIEC)工程样机在中石油冀东油田成功进行现场试验
8月12日——9月20日,我校机械工程学院“多相流高效分离技术与设备研究所”与中国石油集团工程设计有限责任公司(CPE)北京分公司合作研制开发的容器内置式静电聚结器VIEC(Vessel Internal Electrostatic Coalescer)工程样机在中石油冀东油田油气集输公司高尚堡联合站成功进行了现场试验。机械工程学院张宝生副教授、黄松涛博士和研究生熊豪、张龙、尹永明、张永明,CPE北京分公司项目经理习近路、张小伟等人参加了现场试验。
高尚堡联合站的进站原油密度为850kg/m3,属于轻质原油,平均含水率在7%-37%之间;目前进站原油需要经过加热炉升温并在三相分离器内停留1h以上,方能使出口原油含水率降低到1%以下。在前期对VIEC静电聚结模块和高频/高压脉冲交流电源成功进行室内性能测试的基础上,现场试验内容包括静电聚结模块加电参数筛选试验、原油脱水有效性试验、单因素变化影响试验三大部分,每天连续运行12h以上。为了确保数据与油田生产现场的可参照性,采用了站内在役原油含水率分析化验设备,取样和测试程序也全部按照现场标准规范来进行;每天的测试数据记录由联合站现场操作班长进行签字审核和确认,每天试验结束后及时对当天的数据进行分析处理。现场测试结果表明,处理能力为12m3/h的VIEC工程样机对未经加热炉加热平均含水率7%-37%的原油,在静电聚结模块加载高频/高压脉冲交流电场的条件下,出口原油含水率基本都保持在0.03%左右甚至更低,脱水效果和节能效果十分显著。整个油田现场试验过程中,我校自主研制开发的VIEC静电聚结模块和高频/高压脉冲交流电源实现了在含水率变化较大原油环境中的长时间稳定、可靠、无故障运行,受到了项目合作单位的好评,为下一步继续开展合作、开展VIEC静电聚结模块和控制电源的工业化改进研究奠定了良好基础。
容器内置式静电聚结分离器是通过在常规油/气/水三相分离器内部上游侧增加电场破乳脱水功能,从而提高三相分离器对内部原油乳化液的处理能力,迄今在全球相关油田已有近20个工程应用案例。机械工程学院多相流高效分离技术与设备研究所陈家庆教授自2005年以来一直密切关注该技术的发展动态,2008年左右首次专门撰文向国内石油界系统介绍该技术,2012年开始联合中国石油集团工程设计有限责任公司(CPE)北京分公司率先在国内开始自主研发,并有效组合了我校自主研制开发的高频/高压脉冲交流电源技术。
VIEC工程样机在高尚堡联合站现场的成功应用,是国内首次自主将VIEC技术和高频/高压脉冲交流电源技术联合应用于油田现场,标志着我校自主研制开发的这两种技术已经进入产品应用开发阶段。机械工程学院多相流高效分离技术与设备研究所将以此为契机,尽快组织力量,就VIEC静电聚结模块制作工艺和工作性能优化、高频/高压脉冲交流电源用户界面和综合性能改进等继续开展研究,为应对当前世界范围内原油劣质化、重质化等问题提供新型高效的原油脱水技术和设备。
(机械工程学院)