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随着油田开发进入后期及聚合物驱采油的广泛应用,国内原油的重质化和劣质化日益严重,原油预处理难度大大增加。近年来,SAGD(蒸汽辅助重力泄油)技术已广泛应用于超稠油的开采过程。SAGD超稠油采出液中悬浮物、胶质、沥青质等含量高,性质复杂,细小砂粒的“空间位阻”效应显著,采出液的深度脱水处理难度较大。高频高压脉冲电破乳技术能显著提高原油乳状液破乳效果,但该技术尚未成功应用于超稠油采出液的深度脱水领域。本文针对高频高压脉冲静电聚结技术,基于电流体动力学(EHD)理论,以风城油田SAGD超稠油采出液和SAGD超稠油模拟油乳状液为研究对象,基于实验研究、数值模拟研究及理论分析等工作对超稠油采出液电聚结破乳机理进行系统研究。采用数值模拟方法针对操作温度(120~oC)下SAGD超稠油采出液(粘度为0.963 Pa·s)中单液滴极化变形和液滴-液滴聚并等微观行为开展研究。研究结果表明,高频(3000 Hz)下,液滴变形形式与电场变化形式无关,随电场作用时间增加,液滴变形度先快速增大,后缓慢增大至一个带有微小波动的亚稳态值。高频直流脉冲电场下的液滴变形过程与直流稳恒电场下的液滴变形过程类似。电场参数(电场强度、电场频率、占空比等)和物性参数(液滴初始粒径、连续相黏度、液滴夹角和液滴中心距等)对液滴-液滴聚并过程存在显著影响。基于对风城油田SAGD超稠油采出液物性(粘度、密度、含水率等)的测试分析,针对表面活性剂、电场参数等对超稠油采出液脱水过程的影响规律开展研究,系统分析了表面活性剂、电场参数(电场强度、电场频率、占空比)和操作参数(电脱时间、操作温度)对SAGD采出液静态电脱特性的影响。研究结果表明,脱水效率随着电场强度(电压幅值)的增长呈现出先增长后下降的趋势;脱水效率随电场频率的增加呈现先增加后减小的趋势;随占空比的增加,脱水效率先增加后减小。SAGD超稠油采出液电场脱水处理过程中,随着温度的升高,高压高频脉冲电脱水效率呈现出先增加后减小的趋势。基于SAGD采出液物性分析,选择二甲基硅油为模拟油品,系统研究了杂质组分(无机盐、表面活性剂、分散相pH值、固体颗粒等)对SAGD超稠油采出液模拟油乳状液脱水效率的影响规律,结果表明:适宜的无机盐浓度有助于提高乳状液的静电破乳效率,但当浓度过高时,分散相液滴会因离子浓度过大产生过度极化现象,使得脱水率下降;表面活性剂能够显著降低乳状液的界面张力,低表面活性剂浓度有利于脱水过程;分散相PH对于原油脱水效果影响明显,较小PH值有利于静电脱水过程;对于原油中固体杂质成分,其“空间位阻”效应会显著降低乳状液静电脱水的效率,生产过程中应尽可能预处理掉原油采出液中的泥沙等固体杂质。在开展了一系列的系统研究工作基础上,针对风城油田SAGD采出液物性特征,论文最后设计了“基于高频脉冲电脱水法的SAGD超稠油采出液深度脱水”工艺路线,并成功应用于实际生产过程。论文研究工作为静电聚结作用条件下、SAGD超稠油采出液破乳脱水机理的进一步深入研究奠定了基础,为高效紧凑的超稠油采出液高频脉冲电聚结器的开发提供理论依据