一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及油田集輸脫水技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置。該裝置包括高阻抗交直流疊加高壓供電裝置由兩路高壓產(chǎn)生回路，直流高壓產(chǎn)生回路由交流調(diào)壓模塊、限流電抗器、升壓變壓器和高壓整流單元構(gòu)成，其在輸出端HVout1和HVout2之間輸出高壓直流；交流高壓產(chǎn)生回路由交流調(diào)壓模塊、限流電抗器和升壓變壓器構(gòu)成，其在輸出端HVout2和GND之間輸出交流高壓；兩路高壓輸出通過(guò)串聯(lián)疊加方式在HVout1和GND之間輸出直流疊加交流的高壓波形。本發(fā)明提供供電裝置可有效消除高含水原油乳化液中穩(wěn)定導(dǎo)電水漣的形成，保證脫水電場(chǎng)的穩(wěn)定性，并提高原油的脫水效率并降低脫后原油的含水率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及油田集輸脫水技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在原油開(kāi)采過(guò)程中，電脫水是原油采出外輸前的最后處理環(huán)節(jié)，是合格原油外輸和降低油水分離后水中含油率的重要保障。目前油田普遍采用交/直流電脫水器，該脫水器只能輸出單一的直流或交流。隨著油田進(jìn)入高含水期開(kāi)采階段，特別是油田采用大規(guī)模壓裂技術(shù)后，采出液攜帶雜質(zhì)增多，導(dǎo)致原油導(dǎo)電性增加，引起脫水電流明顯升高，使常規(guī)的交/直流電脫水器電場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性變差；同時(shí)，原油中的水滴在電場(chǎng)作用下容易形成水漣，導(dǎo)致電極板之間放電頻繁發(fā)生，造成脫水供電裝置的短路，并引起脫水電場(chǎng)的倒塌，從而嚴(yán)重影響油田原油外輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](— )所要解決的技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，為解決傳統(tǒng)電脫水存在的脫水效率低、高壓電場(chǎng)倒塌過(guò)程中沖擊電流高、供電裝置經(jīng)常損壞和脫水電場(chǎng)恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題(二)技術(shù)內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，所述裝置包括直流高壓發(fā)生回路和交流高壓發(fā)生回路，所述直流高壓發(fā)生回路包括直流調(diào)壓?jiǎn)卧⑾蘖麟娍蛊?、升壓變壓器、高壓整流單元和高壓電容器，低壓交流電源?jīng)直流調(diào)壓?jiǎn)卧敵鲋料蘖麟娍蛊骱?，?jīng)升壓變壓器升壓并通過(guò)高壓整流單元整流成直流高壓；所述的交流高壓發(fā)生回路由交流調(diào)壓?jiǎn)卧?、限流電抗器、升壓變壓器和偏磁調(diào)壓模塊構(gòu)成，低壓交流電源經(jīng)交流調(diào)壓?jiǎn)卧{(diào)壓輸出至限流電抗器后，經(jīng)升壓變壓器升壓輸出交流高壓；
所述直流高壓回路和交流高壓回路在高壓側(cè)進(jìn)行級(jí)連，在HVoutl和GND兩個(gè)端口之間輸出交直流疊加高壓電源;所述直流高壓產(chǎn)生回路和交流高壓產(chǎn)生回路在低壓側(cè)均在調(diào)壓?jiǎn)卧c升壓變壓器之間接一個(gè)限流電抗器，以防止高壓側(cè)負(fù)載突發(fā)短路時(shí)引起的電流過(guò)沖；
直流高壓發(fā)生回路和交流高壓發(fā)生回路的輸出電壓幅值可分別由直流調(diào)壓?jiǎn)卧徒涣髡{(diào)壓?jiǎn)卧刂?，起到調(diào)節(jié)交直流疊加電壓幅值及成分比的作用。
[0004]優(yōu)選地，交流高壓發(fā)生回路中升壓變壓器由Wl、W2、W3、W4四個(gè)線圈構(gòu)成，其中線圈W3用于檢測(cè)變壓器鐵芯中磁通變化所感應(yīng)的交流電壓，線圈W4用于調(diào)節(jié)直流偏磁，偏磁調(diào)控模塊通過(guò)對(duì)線圈W3信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，判斷交流回路中升壓變壓器是否存在直流偏磁，并控制W4中的直流電流幅值，以產(chǎn)生直流磁通來(lái)抵消W2中直流電流所產(chǎn)生的直流磁通，以防止變壓器出現(xiàn)直流偏磁。
[0005]優(yōu)選地，所述偏磁調(diào)壓模塊是由移相壓模塊、整流模塊、穩(wěn)壓模塊、功率放大模塊、隔離觸發(fā)模塊、移相控制模塊、DSP控制系統(tǒng)、電流控制單元、電源模塊和信號(hào)調(diào)理采集單元組成，信號(hào)調(diào)理采集單元對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后送給DSP控制系統(tǒng)，DSP控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷交流回路中升壓變壓器是否存在直流偏磁，然后通過(guò)控制移相調(diào)壓模塊和功率放大模塊的輸出，來(lái)防止升壓變壓器出現(xiàn)直流偏磁。
[0006](三)有益效果
本發(fā)明提供一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)高含水原油和低高含水原油脫水電場(chǎng)的分別建立，以消除高含水原油乳化液中穩(wěn)定導(dǎo)電水漣的形成，保證脫水電場(chǎng)的穩(wěn)定性，并提高原油的脫水效率并降低脫后原油的含水率。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明實(shí)施例原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中偏磁調(diào)控模塊的功能流程圖。
[0008]圖中:
1.直流高壓回路;2.交流高壓回路;3.直流調(diào)壓?jiǎn)卧?4.直流回路限流電抗器;5.直流回路升壓變壓器;6.高壓整流單元;7.高壓電容;8.交流調(diào)壓?jiǎn)卧?9.交流回路限流電抗器；
10.交流回路升壓變壓器;11.偏磁調(diào)控模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不是用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0010]如圖1所示，本實(shí)施方式所述的原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，由直流高壓發(fā)生回路I和交流高壓發(fā)生回路2構(gòu)成;所述的直流高壓發(fā)生回路I由直流調(diào)壓?jiǎn)卧?、限流電抗器4、升壓變壓器5、高壓整流單元6和高壓電容器7組成，AC220V交流電源經(jīng)直流調(diào)壓?jiǎn)卧敵鲋料蘖麟娍蛊骱?，?jīng)升壓變壓器將低壓升至高壓，后經(jīng)高壓整流單元整成高壓直流，由輸出端HVoutl和HVout2輸出；所述的交流高壓發(fā)生回路2由交流調(diào)壓?jiǎn)卧?、限流電抗器9、升壓變壓器10和偏磁調(diào)控模塊11構(gòu)成，AC220V交流電源經(jīng)交流調(diào)壓?jiǎn)卧{(diào)壓后，輸出到升壓變壓器原邊Wl，升壓變壓器副邊W2輸出的高壓由輸出端HVout2和GND輸出高壓交流。
[0011]所述直流高壓發(fā)生回路I中高壓整流單元6輸出端DC2與交流高壓發(fā)生回路2中升壓變壓器1副邊繞組W2的一端相連接，構(gòu)成串連電路，在HVout I和GND兩個(gè)端口輸出直流疊加交流的高壓電源。
[0012]所述的直流高壓發(fā)生回路I中直流調(diào)壓?jiǎn)卧?與升壓變壓器5之間接一個(gè)限流電抗器LI，交流回路中交流調(diào)壓?jiǎn)卧c升壓變壓器之間接一個(gè)限流電抗器L2，以防止高壓側(cè)負(fù)載突發(fā)短路時(shí)引起的電流過(guò)沖，以到保護(hù)裝置的目的。同時(shí)，直流高壓發(fā)生回路I和交流高壓發(fā)生回路2的輸出電壓幅值可分別由直流調(diào)壓?jiǎn)卧徒涣髡{(diào)壓?jiǎn)卧刂疲鸬秸{(diào)節(jié)直流疊加交流電壓幅值及成分比的作用。
[0013]如圖1所示，交流高壓發(fā)生回路2中升壓變壓器T2由W1、W2、W3、W4四個(gè)線圈構(gòu)成，其中W3用于檢測(cè)變壓器鐵芯中磁通變化所感應(yīng)的交流電壓，以此來(lái)判斷變壓器高壓側(cè)線圈W2中是否流有直流電流;線圈W4用于調(diào)節(jié)直流偏磁，該線圈中的直流電流由偏磁調(diào)控模塊來(lái)控制，該模塊通過(guò)對(duì)線圈W3信號(hào)的檢測(cè)，判斷升壓變壓器T2中鐵芯的偏磁情況，并控制W4中的直流電流所產(chǎn)生的磁通來(lái)抵消W2中所產(chǎn)生的直流磁通，防止變壓器出現(xiàn)直流偏磁。
[0014]如圖2所示，所述的偏磁調(diào)壓模塊是由移相壓模塊、整流模塊、穩(wěn)壓模塊、功率放大模塊、隔離觸發(fā)模塊、移相控制模塊、DSP控制系統(tǒng)、電流控制單元、電源模塊和信號(hào)調(diào)理采集單元組成。電源模塊為偏磁調(diào)控模塊提供供電電源;信號(hào)調(diào)理采集單元對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送給DSP控制系統(tǒng)，DSP控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷交流回路中升壓變壓器是否存在直流偏磁，然后通過(guò)移相控制模塊和隔離觸發(fā)模塊控制移相調(diào)壓模塊，來(lái)控制輸出電壓的大小，后經(jīng)整流模塊將該交流電壓整流成直流電壓，并經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓模塊進(jìn)行穩(wěn)壓；同時(shí)DSP控制系統(tǒng)通過(guò)電流控制單元來(lái)控制功率放大模塊，該模塊輸出直流電流經(jīng)DCl端口和DC2端口送給升壓變壓器T2的W4線圈，來(lái)控制并防止升壓變壓器T2中鐵芯出現(xiàn)直流偏磁。
[0015]通過(guò)對(duì)兩路交流調(diào)壓模塊輸出電壓的調(diào)節(jié)，來(lái)控制高阻抗交直流疊加高壓供電裝置的直流電壓和交流電壓的比值。為防止交流回路升壓變壓器高壓側(cè)線圈流有直流電流分量時(shí)造成變壓器磁路的飽和，在交流回路升壓變壓器的低壓側(cè)配置防止變壓器磁芯飽和的退磁線圈，退磁線圈通有直流電流，該電流幅值由直流調(diào)壓模塊控制，直流調(diào)壓模塊根據(jù)測(cè)量線圈反饋的信號(hào)判斷變壓器磁路中偏磁大小，通過(guò)對(duì)退磁線圈施加直流電流來(lái)建立反向磁通，以消除變壓器鐵芯的直流偏磁。
[0016]高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，應(yīng)用于大慶油田采油七廠葡三聯(lián)合站，應(yīng)用結(jié)果如下:
經(jīng)過(guò)一年多的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及試驗(yàn)，采用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，有效降低電脫水運(yùn)行電流，改善電脫水運(yùn)行穩(wěn)定性，提高原油脫水質(zhì)量，降低脫水電流40%，運(yùn)行功耗降低39%。
[0017]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，其特征在于，所述裝置包括直流高壓發(fā)生回路和交流高壓發(fā)生回路，所述直流高壓發(fā)生回路包括直流調(diào)壓?jiǎn)卧?、限流電抗器、升壓變壓器、高壓整流單元和高壓電容器，低壓交流電源?jīng)直流調(diào)壓?jiǎn)卧敵鲋料蘖麟娍蛊骱?，?jīng)升壓變壓器升壓并通過(guò)高壓整流單元整流成直流高壓;所述交流高壓發(fā)生回路由交流調(diào)壓?jiǎn)卧?、限流電抗器、升壓變壓器和偏磁調(diào)壓模塊構(gòu)成，低壓交流電源經(jīng)交流調(diào)壓?jiǎn)卧{(diào)壓輸出至限流電抗器后，經(jīng)升壓變壓器升壓輸出交流高壓； 所述直流高壓回路和交流高壓回路在高壓側(cè)進(jìn)行級(jí)連，在HVout I和GND兩個(gè)端口之間輸出交直流疊加高壓電源;所述直流高壓產(chǎn)生回路和交流高壓產(chǎn)生回路在低壓側(cè)均在調(diào)壓?jiǎn)卧c升壓變壓器之間接一個(gè)限流電抗器，以防止高壓側(cè)負(fù)載突發(fā)短路時(shí)引起的電流過(guò)沖； 直流高壓發(fā)生回路和交流高壓發(fā)生回路的輸出電壓幅值可分別由直流調(diào)壓?jiǎn)卧徒涣髡{(diào)壓?jiǎn)卧刂?，起到調(diào)節(jié)交直流疊加電壓幅值及成分比的作用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，其特征在于，所述交流高壓發(fā)生回路中升壓變壓器由W1、W2、W3和W4四個(gè)線圈構(gòu)成，其中線圈W3用于檢測(cè)變壓器鐵芯中磁通變化所感應(yīng)的交流電壓，線圈W4用于調(diào)節(jié)直流偏磁，偏磁調(diào)控模塊通過(guò)對(duì)線圈W3信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，判斷交流回路中升壓變壓器是否存在直流偏磁，并控制W4中的直流電流幅值，以產(chǎn)生直流磁通來(lái)抵消W2中直流電流所產(chǎn)生的直流磁通，以防止變壓器出現(xiàn)直流偏磁。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的原油電脫水用高阻抗交直流疊加高壓供電裝置，其特征在于，所述偏磁調(diào)壓模塊是由移相壓模塊、整流模塊、穩(wěn)壓模塊、功率放大模塊、隔離觸發(fā)模塊、移相控制模塊、DSP控制系統(tǒng)、電流控制單元、電源模塊和信號(hào)調(diào)理采集單元組成，信號(hào)調(diào)理采集單元對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后送給DSP控制系統(tǒng)，DSP控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷交流回路中升壓變壓器是否存在直流偏磁，然后通過(guò)控制移相調(diào)壓模塊和功率放大模塊的輸出，來(lái)防止升壓變壓器出現(xiàn)直流偏磁。
【文檔編號(hào)】H02M11/00GK105978393SQ201510834563
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日
【發(fā)明人】李學(xué)軍, 李玉春, 劉增, 趙忠心, 劉學(xué), 李娜
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油天然氣股份有限公司, 大慶油田有限責(zé)任公司, 大慶油田工程有限公司