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专利号: 2017101398166
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种倾斜管式行列电极阵型水下在线电脱水装置,将原油立式和卧式在线分离与平行高压电场快速脱水技术有机结合,实现海底管道在线安装和运行,并依据其倾斜管式构造和行列式电极阵型,完成油水高效分离和原油水下快速脱水,该水下在线电脱水装置的脱水分离管及其内的行列式裸电极均倾斜布置,其特征在于:一稳流器;所述稳流器的稳流管体采用立式柱形长管体,稳流管体的管腔中部设有水平放置的进破乳剂管,且稳流管体的管腔内容纳有稳流叶轮和稳流杆;稳流杆由上锥体、柱体和下锥体组合而成,其轴线与稳流器的轴线重合;稳流叶轮由8~12片沿稳流杆柱体外环面均匀排列的稳流叶片组成,稳流叶片采用组合曲面,且稳流叶片的中上部和中下部采用两个旋向相反且对称布置的上下螺旋叶片,同时稳流叶片的上部和下部均采用直板式叶片;

一进液管;所述进液管中的进液弯管采用弯管体,同时进液弯管的出口管段内容纳有进液轮轴和进液轮并将原油乳化液整合为平稳流,进液轮轴采用薄壁圆管;进液轮由6~8片沿进液轮轴外环柱面均匀排列的进液叶片组成,进液叶片采用直板式叶片,进液叶片沿进液轮轴轴向的横截面呈类等腰梯形,并且里宽外窄;同时,进液叶片沿进液轮轴轴向的两侧端均采用剖面为等腰三角形的尖端结构,且进液轮轴靠近进液弯管入口管段的侧端采用锥管;

一行列式裸电极;所述行列式裸电极采用行列式电极阵型,并且行列式电极阵型内形成平行高压电场,平行高压电场内预分离后原油乳化液中的水颗粒迅速聚结并长大;高压电极和接地电极均采用裸电极,高压电极沿脱水分离管截面的横向等间距行式排列,并沿脱水分离管截面的纵向对称分层列式布置,接地电极也采用横向等间距排列和纵向对称分层布置的行列式电极阵型;高压电极和接地电极的下端均采用半球形盲端结构,且高压电极上端的外表面均匀涂覆聚四氟乙烯的绝缘材料;电极板作为高压电极和接地电极行列式电极阵型的母板,并与脱水分离管一起通过接地端子接地;支撑板由一组条形的支撑板单体组成,支撑板单体之间保持有间隙,且每个支撑板单体的两端均钻有矩形孔眼;高压电极上端连接的各电极端子的另一侧端汇于一根水下高压电缆,接线盒采用柱形管式结构;

一脱水分离管;所述脱水分离管采用分体式等径厚壁管体,其左侧端设置电极板而与行列式裸电极相连,且其右侧端通过法兰盘与排水管相连,从而将脱水分离管封隔成独立的密闭腔室;脱水分离管的管腔由左至右依次为左主管所在的电脱水区、中主管所在的重力分离区和右主管所在的生产水区;

一排油管;所述排油管采用弯管体,合格原油经由排油管的出口管段汇集于输油管道中;

一排水管;所述排水管的排水弯管由锥状封头、弯头和排水直管组合而成,锥状封头的外锥面锥度大于其内锥面的锥度,弯头的出口管段内容纳有防涡轮和防涡轮轴;防涡垫板采用盘状法兰盘,其中央部位钻有与排水弯管中弯头和排水直管内径相等的孔眼;防涡轮轴由左锥体、轴体和右锥体组合而成,防涡轮的各防涡片沿防涡轮轴轴体的外环面均匀排列,防涡片的轮廓线为螺旋线和直线组合而成的曲线,螺旋线的螺距沿轴向逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的倾斜管式行列电极阵型水下在线电脱水装置,其特征在于:所述脱水分离管的轴线与水平面之间的夹角为30°~40°;

所述稳流器沿垂直方向朝上布置,同时排水管和排油管的轴线相互间保持平行;

所述脱水分离管、稳流器、进液管、排水管以及排油管的轴线均处于同一平面上。

3.根据权利要求1所述的倾斜管式行列电极阵型水下在线电脱水装置,其特征在于:所述稳流器包括稳流杆、稳流叶轮、稳流管体和进破乳剂管,稳流杆的上锥体锥高大于其下锥体的锥高,同时稳流管体的上端面、稳流叶轮的上端面以及稳流杆上锥体的大端圆面相互间保持平齐,而且稳流叶轮的下端面与稳流杆下锥体的大端圆面相平齐;

所述稳流叶轮中的稳流叶片叶顶面的上部通过过盈配合而外衬于稳流管体的管腔内,同时其叶顶面的中部及其下部与稳流管体的管腔之间采用间隙配合,且稳流叶片的叶根面通过圆周焊而内接于稳流杆上;

所述稳流叶片的上下螺旋叶片不断改变预分离后的原油和破乳剂的流向和流速,稳流叶片中上部的上螺旋叶片及其中下部下螺旋叶片轮廓线的起始点和终点处的切线均与稳流杆的轴线保持平行;

所述进破乳剂管的出口管段与上螺旋叶片和下螺旋叶片结合处所在的叶面保持相切。

4.根据权利要求1所述的倾斜管式行列电极阵型水下在线电脱水装置,其特征在于:所述进液管通过焊接而上连脱水分离管并通过法兰而下接稳流器,它包括进液弯管、进液轮轴和进液轮,进液弯管的入口管段的轴线与稳流器的轴线重合,而进液弯管的出口管段的轴线则与脱水分离管的轴线之间垂直相交布置;

所述进液轮轴与进液弯管的出口管段同轴布置;

所述进液轮通过焊接内接于进液轮轴上并通过过盈配合而外衬于进液弯管的管壁,进液轮靠近进液弯管入口管段的侧端面与进液轮轴锥管的大端圆面相平齐,且进液轮中的各进液叶片和进液轮轴的另一侧端面保持平齐。

5.根据权利要求1所述的倾斜管式行列电极阵型水下在线电脱水装置,其特征在于:所述行列式裸电极实施行列式平行高压电场原油快速脱水处理,它包括接线盒、电极端子、电极板、高压电极、接地电极和支撑板;

所述高压电极和接地电极的材质均选用铜质圆管,且高压电极的管径大于接地电极的管径;所有高压电极整体上呈现出行列整齐的电极阵型,且高压电极和接地电极所构成电极阵型中的行间和列间的各电极均交错布置;

所述高压电极的下端通过螺纹紧固件而固定于支撑板上,且高压电极的上端贯穿电极板后接于相应的电极端子上;

所述接地电极的下端通过过盈配合而固定于支撑板上,而接地电极的上端则通过密封性管螺纹直接定位于电极板上。

6.根据权利要求1或5所述的倾斜管式行列电极阵型水下在线电脱水装置,其特征在于:所述行列式裸电极的电极板采用铜质法兰盘构造,同时电极板上钻有与高压电极相同位置和规格大小的圆形孔眼,并车制有与接地电极相同位置和规格大小的密封性管螺纹孔;

所述行列式裸电极的支撑板中与高压电极相联接的支撑板单体上钻有等间距排列的大圆孔,而与接地电极相联接的支撑板单体上则钻有等间距排列的小圆孔,且与高压电极相联接的支撑板单体和与接地电极相联接的支撑板单体相互之间采用隔一布一的方式进行布置;每行高压电极和接地电极的下部分别贯穿各自支撑板单体上的大圆孔和小圆孔,避免脱水处理过程中由于温升变化而引起电极的端部相互间发生接触;

所述接线盒通过电极板和双头螺柱将行列式裸电极接于脱水分离管上。

7.根据权利要求1所述的倾斜管式行列电极阵型水下在线电脱水装置,其特征在于:所述脱水分离管内实施水下在线电脱水分离处理,脱除预分离后原油中的剩余水相;

所述脱水分离管包括左主管、中主管和右主管,且各分体式管体相互间通过法兰盘连接在一起,脱水分离管的管腔内径大于稳流器和进液管的管径;

所述左主管的中上部和电脱水区顶部的内腔壁上设置圆孔并通过焊接与排油管进行连接,中主管的中上部和重力沉降区底部的内腔壁上设置圆孔并通过焊接与进液管进行连接。

8.根据权利要求1或7所述的倾斜管式行列电极阵型水下在线电脱水装置,其特征在于:所述排油管的入口管段的轴线与脱水分离管的轴线之间垂直相交布置,同时排油管的出口管段水平放置,以保证电脱水处理后的合格原油可以从脱水分离管内的电脱水区顶部平稳地进入排油管中。

9.根据权利要求1所述的倾斜管式行列电极阵型水下在线电脱水装置,其特征在于:所述排水管位于脱水分离管中生产水区的底部,它由排水弯管、防涡轮轴、防涡轮和防涡垫板组成;

所述排水弯管中锥状封头内的生产水在流动过程中流道截面逐渐缩小而使其流压和流速不断提升,排水弯管的弯头和锥状封头通过内外圆周焊的方式相连,且弯头的入口管段和锥状封头与脱水分离管同轴布置,而弯头的出口管段和排水直管则水平布置;

所述防涡垫板的孔眼通过过盈配合而实现防涡轮和防涡轮轴在排水弯管管腔内的定位。

10.根据权利要求1或9所述的倾斜管式行列电极阵型水下在线电脱水装置,其特征在于:所述排水管的防涡轮和防涡轮轴用来防止生产水排出的过程中由于虹吸作用而产生漩涡,防涡轮轴的左锥体锥度大于其右锥体的锥度,且防涡轮轴右锥体的大端圆面和防涡轮的右侧端面与防涡垫板的端面相平齐;

所述排水管的防涡轮通过焊接内接于防涡轮轴上并通过间隙配合而外衬于排水弯管的管壁,防涡片轮廓线的左侧为沿防涡轮轴外环面展开的螺旋线,而防涡片轮廓线的右侧则为与防涡轮轴的轴线相平行的直线,且该直线与防涡片螺旋线的结合处保持相切。