超声与电场联合作用下原油乳化液脱水特性及机理研究
发布时间：2021-10-28 17:03
原油电脱水是石油生产运输过程中的关键,随着开采总量的不断累积以及不同驱油技术的发展,其采出液的含水率及其成份的复杂性亦在逐年增加,使得单一的电脱水技术无法高效、稳定地实现油水分离,多采用化学破乳剂和电脱水联合的方式为主,其他物理场为辅的联合脱水技术来处理成份复杂的原油乳化液。超声波技术因其在液态介质中具有较好的空化效应和位移效应使其在原油降粘脱水领域得到较快的发展,但超声强度过大或辐射时间过长时,空化效应也会导致原油的二次乳化,限制了超声技术在原油脱水领域的推广应用。本文利用超声在液相中产生的一系列超声效应,合理地将电场与超声场结合,加快油水分离速度。为了研究超声和电场联合作用下原油乳化液的脱水效果,探明超声与电场联合作用下的脱水特性及脱水机理,在实验室搭建了原油脱水试验平台,并通过脱水实验和数值分析研究了不同因素对脱水效果的影响规律。结果表明,原油乳化液在电脱水过程中电场强度、频率以及占空比对其脱水效果有直接影响,且存在最优值;超声与电场同时作用的脱水效果优于单独电场脱水效果,效果的好坏与超声作用时间、超声和电场的作用顺序、超声强度和超声频率有直接关系,所以选择合适的脱水参数对提高脱...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脱水试验系统
哈尔滨理工大学工学硕士学位论文-8-长、清洁能力超强等优点。超声波的产生过程为：超声波发生器将交流220V电压转换成与换能器相匹配的电信号，此电信号经过功率放大器后再经过阻抗匹配，驱动换能器将电信号转换为机械振动，即转化为机械功率再传递出去，由此实现电能与声能的转换。超声波的产生原理如图2-2所示。图2-2超声波产生原理框图Fig.2-2Blockdiagramofultrasonicgenerationprinciple声传播时也伴随着能量的传播。声强指在声场中的某个位置，垂直于指定方向的单位面积上，单位时间内通过的能量，其计算公式为：StWI(2-1)式中：I为超声波强度，W/cm2；W为介质传播的能量，J；t表示超声波传播时间，s；S为辐射面积，cm2。在实验过程中保证超声波功率不变，通过改变辐射面积的方式，来实现对声强的控制。试验过程中需要的换能器数量和换能器规格如下表2-1所示。表2-1试验所需换能器个数表Table2-1Numberoftransducersrequiredfortesting功率/频率21kHz25kHz28kHz40kHz50W3333100W11112.1.2脱水罐及电极的设计为了实现超声波和电场的同时作用于原油乳化液，所用脱水罐的具体结构设计如图2-3所示。罐体为圆柱形不锈钢材质，脱水罐内置有平板电极，高压引线下端通过螺栓连接件与电极连接，上端通过高压套管连接至高压电源，根据功能需求在脱水罐罐体不同位置设有进液口、出液口和采样口，实验过程中，可以随时采样测量任意时刻的含水率；在脱水罐外部设有电热保温层，其外部
脱水罐Fig.2-3Drainsump
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁处理技术在石油储运中的研究进展[J]. 薛一菡. 当代化工. 2019(08)
[2]采空区超细粉煤灰注浆充填材料正交试验及回归分析[J]. 庞建勇,姚韦靖,王凌燕. 长江科学院院报. 2018(09)
[3]采用离心法测试原油含水量的重要性[J]. 熊兆洪. 中国仪器仪表. 2018(03)
[4]关于对沉降脱水破乳的研究[J]. 董学文. 科技风. 2017(23)
[5]微波作用对原油性质的影响[J]. 商辉,张杰,甘丹丹,张文慧. 真空电子技术. 2016(04)
[6]超声原油破乳技术室内实验研究[J]. 徐超. 当代化工. 2016(05)
[7]炼油厂重污油的超声波破乳技术[J]. 谢鹏,李彬,万娱,孙治谦,王振波. 石油学报(石油加工). 2016(01)
[8]超声波原油破乳脱水实验研究[J]. 曹冬梅. 内蒙古石油化工. 2015(01)
[9]交流和直流电场作用下的乳化液电脱水特性[J]. 陈庆国,梁雯,宋春辉,刘增,赵忠山,魏新劳. 高电压技术. 2014(07)
[10]油田采出水超声破乳除油反应器的应用[J]. 齐薇. 油气田地面工程. 2014(03)
博士论文
[1]强化采油采出水乳液稳定性机理及脱稳技术研究[D]. 李枫.山东大学 2017
[2]非均匀电场下原油乳化液电脱水特性与机理研究[D]. 宋春辉.哈尔滨理工大学 2016
[3]不同类型电场下原油乳化液脱水特性研究[D]. 梁雯.哈尔滨理工大学 2015
[4]电聚结过程液滴聚并及破乳机理研究[D]. 孙治谦.中国石油大学 2011
[5]高压脉冲电场破除油包水型乳状液研究[D]. 罗凡.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]油水乳状液微波与超声波破乳研究[D]. 陆洋.中国石油大学（北京） 2017
[2]原油乳化液高效破乳技术的相关机理与特性研究[D]. 沈玮玮.北京石油化工学院 2015
[3]大庆油田老化油处理技术研究[D]. 孟庆超.东北石油大学 2015
[4]超声波对流体的作用效应研究[D]. 艾治余.西安石油大学 2015
[5]超声波作用下液滴运动与聚并特性研究[D]. 王洪萍.中国石油大学(华东) 2014
[6]电源参数对原油电脱水效率影响的研究[D]. 薛莹.哈尔滨理工大学 2014
[7]超声处理炼厂污油破乳脱水研究[D]. 张玉梅.南京工业大学 2003
本文编号：3463078
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脱水试验系统
哈尔滨理工大学工学硕士学位论文-8-长、清洁能力超强等优点。超声波的产生过程为：超声波发生器将交流220V电压转换成与换能器相匹配的电信号，此电信号经过功率放大器后再经过阻抗匹配，驱动换能器将电信号转换为机械振动，即转化为机械功率再传递出去，由此实现电能与声能的转换。超声波的产生原理如图2-2所示。图2-2超声波产生原理框图Fig.2-2Blockdiagramofultrasonicgenerationprinciple声传播时也伴随着能量的传播。声强指在声场中的某个位置，垂直于指定方向的单位面积上，单位时间内通过的能量，其计算公式为：StWI(2-1)式中：I为超声波强度，W/cm2；W为介质传播的能量，J；t表示超声波传播时间，s；S为辐射面积，cm2。在实验过程中保证超声波功率不变，通过改变辐射面积的方式，来实现对声强的控制。试验过程中需要的换能器数量和换能器规格如下表2-1所示。表2-1试验所需换能器个数表Table2-1Numberoftransducersrequiredfortesting功率/频率21kHz25kHz28kHz40kHz50W3333100W11112.1.2脱水罐及电极的设计为了实现超声波和电场的同时作用于原油乳化液，所用脱水罐的具体结构设计如图2-3所示。罐体为圆柱形不锈钢材质，脱水罐内置有平板电极，高压引线下端通过螺栓连接件与电极连接，上端通过高压套管连接至高压电源，根据功能需求在脱水罐罐体不同位置设有进液口、出液口和采样口，实验过程中，可以随时采样测量任意时刻的含水率；在脱水罐外部设有电热保温层，其外部
脱水罐Fig.2-3Drainsump
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁处理技术在石油储运中的研究进展[J]. 薛一菡. 当代化工. 2019(08)
[2]采空区超细粉煤灰注浆充填材料正交试验及回归分析[J]. 庞建勇,姚韦靖,王凌燕. 长江科学院院报. 2018(09)
[3]采用离心法测试原油含水量的重要性[J]. 熊兆洪. 中国仪器仪表. 2018(03)
[4]关于对沉降脱水破乳的研究[J]. 董学文. 科技风. 2017(23)
[5]微波作用对原油性质的影响[J]. 商辉,张杰,甘丹丹,张文慧. 真空电子技术. 2016(04)
[6]超声原油破乳技术室内实验研究[J]. 徐超. 当代化工. 2016(05)
[7]炼油厂重污油的超声波破乳技术[J]. 谢鹏,李彬,万娱,孙治谦,王振波. 石油学报(石油加工). 2016(01)
[8]超声波原油破乳脱水实验研究[J]. 曹冬梅. 内蒙古石油化工. 2015(01)
[9]交流和直流电场作用下的乳化液电脱水特性[J]. 陈庆国,梁雯,宋春辉,刘增,赵忠山,魏新劳. 高电压技术. 2014(07)
[10]油田采出水超声破乳除油反应器的应用[J]. 齐薇. 油气田地面工程. 2014(03)
博士论文
[1]强化采油采出水乳液稳定性机理及脱稳技术研究[D]. 李枫.山东大学 2017
[2]非均匀电场下原油乳化液电脱水特性与机理研究[D]. 宋春辉.哈尔滨理工大学 2016
[3]不同类型电场下原油乳化液脱水特性研究[D]. 梁雯.哈尔滨理工大学 2015
[4]电聚结过程液滴聚并及破乳机理研究[D]. 孙治谦.中国石油大学 2011
[5]高压脉冲电场破除油包水型乳状液研究[D]. 罗凡.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]油水乳状液微波与超声波破乳研究[D]. 陆洋.中国石油大学（北京） 2017
[2]原油乳化液高效破乳技术的相关机理与特性研究[D]. 沈玮玮.北京石油化工学院 2015
[3]大庆油田老化油处理技术研究[D]. 孟庆超.东北石油大学 2015
[4]超声波对流体的作用效应研究[D]. 艾治余.西安石油大学 2015
[5]超声波作用下液滴运动与聚并特性研究[D]. 王洪萍.中国石油大学(华东) 2014
[6]电源参数对原油电脱水效率影响的研究[D]. 薛莹.哈尔滨理工大学 2014
[7]超声处理炼厂污油破乳脱水研究[D]. 张玉梅.南京工业大学 2003
本文编号：3463078
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