Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности - Блантер С.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Под действием постоянного электрического поля, созданного приложенным извне напряжением, частицы воды, имеющие положительный заряд, направляются к отрицательному электроду, а частицы с отрицательным зарядом — к положительному электроду.
Две частицы воды, разделенные слоем нефти, могут рассматриваться как элементарный конденсатор. Под действием внешнего электрического поля эти частицы приобретают разноименные заряды и стремятся притянуться друг к другу. Это вызывает деформацию защитных оболочек. В том случае, когда поле неравномерно, заряженные частицы воды будут подвергаться действию сил, стремящихся переместить их в зону поля с большим градиентом потенциала.
Под воздействием поля на частицы воды разрушаются защитные оболочки как в результате столкновений частиц, так и в результате пробоя нефти между соседними частицами. Происходит слияние частиц и оседание капель воды. При внешнем напряжении определенного значения возможны пробой цепочки, образованной частицами воды, расположенными вдоль силовых линий поля, и замыкание электродов через образовавшуюся водяную токопроводящую нить. Вследствие этого резко увеличивается ток и снижается напряжение, действующее на эмульсию, при котором прекратится ее обработка.
При воздействии на эмульсию переменного электрического поля частицы воды находятся в колебательном движении. Защитные оболочки непрерывно меняют направление своей деформации и разрушаются. Увеличение градиента потенциала поля, приводящее к повышению интенсивности движения частиц воды
356
и деформации их оболочек, ограничено определенными пределами. Во-первых, ограничение градиента обусловлено появлением коротких замыканий вследствие пробоя цепочек водяных частиц, особенно при сильнообводненных нефтях. Во-вторых, при слишком высоких градиентах наблюдается размельчение частиц воды в электрическом поле — увеличение дисперсности эмульсии.
Как на нефтяных промыслах, так и на нефтеперерабатывающих заводах применяются электрообезвоживающие и электро-обессоливающие установки, работающие на переменном токе промышленной частоты (50 Гц). Электрические аппараты, в которых осуществляется воздействие электрического поля на эмульсии, принято называть электродегидраторами.
Так как электродегидраторы промышленной частоты хорошо работают при содержании в обрабатываемой нефти некоторого количества воды, не превышающего определенного значения, то часто на промысловых установках перед подачей нефти в электродегидратор она предварительно обезвоживается термохимическим способом.
При холодном отстое высокоэффективный неионогенный де-эмульгатор дозировочным насосом подается на забой или на устье скважины. Водонефтяная эмульсия с деэмульгатором направляется в резервуары, где она расслаивается на нефть и воду в течение 2—3 ч.
Насосы-дозаторы — поршневые, с электроприводом от асинхронных двигателей мощностью от 0,27 до 3 кВт, 380 В.
§ 60. Электрообезвоживающие и электрообессоливающие промысловые установки
В настоящее время применяют отечественные электродегидраторы промышленной частоты двух видов: шаровой и горизонтальный.
Шаровой электродегидратор (рис. 9.12) представляет собой шарообразный сосуд / диаметром 10,5 м и вместимостью 600 м3, рассчитанный на давление 0,6 МПа и производительностью до 10 000 т/сут. Он содержит три пары электродов, размещенных в плоскости большого круга сосуда, — верхних 7 и нижних 8. Верхние электроды подвешены на трех изоляторах 6 к звезде 5. Верхний электрод 7 содержит один ряд концентрических металлических колец, обращенных в сторону нижнего электрода и укрепленных кронштейнами. Нижний электрод 8 имеет два ряда колец, один из которых обращен в сторону верхнего электрода, а другой — в сторону нижней части аппарата.
К электродам через проходные изоляторы 3 подводится напряжение от трансформаторов 4, монтируемых на площадке над дегидратором.
357
Установлено шесть однофазных трансформаторов с номинальными напряжениями 0,38/11 —16,5—22 кВ мощностью по 30 кВ • А. Каждая пара трансформаторов питает пару электродов на стороне высшего напряжения и обеспечивает напряжение между электродами 22,33 или 44 кВ в зависимости от за-
Рис. 9.12. Шаровой электродегидратор
действованного числа витков вторичных обмоток (отпаек). На стороне 0,38 кВ обмотки одной пары трансформаторов включены параллельно, а все три пары трансформаторов со стороны своих первичных обмоток соединены треугольником и включены в трехфазную сеть 0,38 кВ.
В дегидраторе кроме основного электрического поля, создаваемого в междуэлектродном пространстве полным напряжением питания, создаются вспомогательные поля: между ниж-
ним электродом и зеркалом отстоявшейся воды в нижней зоне аппарата и между электродами и корпусом аппарата. Вспомогательные поля создаются половинным напряжением питания.
По оси каждой пары электродов размещен вертикальный стояк 10, к которому подводится подлежащая обработке нефть. Конец стояка содержит распределительную головку 9, через которую эмульсия поступает в межэлектродное пространство в виде веерообразной струи, параллельной электродам, т. е. перпендикулярно к силовым линиям создаваемого между электродами электрического поля.
