1、第五章 原油处理n 原油乳状液原油乳状液n 原油处理的基本方法原油处理的基本方法n 原油处理设计原油处理设计概述概述n目前全国各油田绝大部分开发井都采用注水开发目前全国各油田绝大部分开发井都采用注水开发方式开采石油。从油井产出的油气混合物内含有方式开采石油。从油井产出的油气混合物内含有大量的采出水和泥砂等机械杂质。世界上所产原大量的采出水和泥砂等机械杂质。世界上所产原油的油的90%以上需进行脱水。以上需进行脱水。n对原油进行脱水、脱盐、脱除泥砂等机械杂质，对原油进行脱水、脱盐、脱除泥砂等机械杂质，使之成为合格商品原油的过程使之成为合格商品原油的过程原油处理原油处理，国，国内常称原有脱水。内常称
2、原有脱水。原油处理的目的原油处理的目的n满足商品原油水含量、盐含量的行业或国家标准满足商品原油水含量、盐含量的行业或国家标准 商品原油含水要求商品原油含水要求：我国我国 0.52.0 国际上国际上 0.13.0，多数为，多数为0.2 原油允许含水量与原油密度有关原油允许含水量与原油密度有关：密度大脱水难度高的：密度大脱水难度高的原油，允许水含量略高。原油，允许水含量略高。含盐量的要求含盐量的要求：我国绝大部分油田原油含盐量不高，商：我国绝大部分油田原油含盐量不高，商品原油含盐量无明确要求，一般不进行专门的脱盐处理。品原油含盐量无明确要求，一般不进行专门的脱盐处理。n商品原油交易的需要商品原油交
3、易的需要 交易时要扣除原油含水量，原油密度则按含水原交易时要扣除原油含水量，原油密度则按含水原油密度。油密度。原油密度是原油质量和售价的的重要依据，原油原油密度是原油质量和售价的的重要依据，原油含水增大了原油密度，原油售价降低，不利于卖方。含水增大了原油密度，原油售价降低，不利于卖方。原油处理的目的（续）原油处理的目的（续）增大了燃料的消耗，占用了部分集油、加热、加工增大了燃料的消耗，占用了部分集油、加热、加工 资源，增加了原油的生产成本。资源，增加了原油的生产成本。n原油内的含盐水原油内的含盐水引起金属管路和运输设备的结垢和引起金属管路和运输设备的结垢和腐蚀腐蚀，泥砂等固体杂质使泵、管路、其
4、它设备机械，泥砂等固体杂质使泵、管路、其它设备机械磨损，磨损，降低管路和设备的使用寿命降低管路和设备的使用寿命。n影响炼制工作的正常进行影响炼制工作的正常进行原油处理的目的（续）原油处理的目的（续）增加了原油粘度和管输费用。增加了原油粘度和管输费用。相对密度相对密度0.876的原油，含水增加的原油，含水增加1，粘度增大，粘度增大2；相对密度相对密度0.996的原油，含水增加的原油，含水增加1，粘度增大，粘度增大4；第一节第一节 原油乳状液原油乳状液 游离水游离水 常温下常温下用静止沉降法短时间内能从油中分离用静止沉降法短时间内能从油中分离的水，常在沉降罐和三相分离器中脱除。的水，常在沉降罐和三
5、相分离器中脱除。乳化水乳化水 用沉降法很难脱除的水，与原油的混合物称用沉降法很难脱除的水，与原油的混合物称为油水乳状液为油水乳状液（原油乳状液）。（原油乳状液）。脱除游离水后，原油密度越大，乳化水含量脱除游离水后，原油密度越大，乳化水含量越高。越高。一、乳状液类型一、乳状液类型n乳状液乳状液 两种或两种以上不互溶或微量互溶的液体，其两种或两种以上不互溶或微量互溶的液体，其中一种以极小的液滴分散于另一种液体中，这种分中一种以极小的液滴分散于另一种液体中，这种分散物系称为乳状液，乳状液都有一定的稳定性。散物系称为乳状液，乳状液都有一定的稳定性。n原油乳状液的类型原油乳状液的类型油包水型（油包水型（
6、W/O）：油田最常见的原油乳状液。）：油田最常见的原油乳状液。水包油型（水包油型（O/W）：在采出水中常存在，原油处理中：在采出水中常存在，原油处理中 很少见。又称反相乳状液。很少见。又称反相乳状液。原油乳状液原油乳状液n油水乳状液类型的判别方法油水乳状液类型的判别方法原油乳状液原油乳状液鉴别方法鉴别方法说明说明染色法染色法 往乳状液中加入油溶性染料，轻轻搅动，若乳状往乳状液中加入油溶性染料，轻轻搅动，若乳状液呈现染料的颜色，则外相是油，乳状液是液呈现染料的颜色，则外相是油，乳状液是W/O型；型；若分散液滴呈染料颜色，则分散相是油，为若分散液滴呈染料颜色，则分散相是油，为O/W型。型。冲淡法冲
7、淡法 将两滴乳状液分别滴在玻璃板上，然后将形成该将两滴乳状液分别滴在玻璃板上，然后将形成该乳状液的油和水，分别滴在两滴乳状液中，轻轻搅拌，乳状液的油和水，分别滴在两滴乳状液中，轻轻搅拌，易于和油混合者为易于和油混合者为W/O型；易于和水混合者为型；易于和水混合者为O/W型。型。电导法电导法导电性好的为导电性好的为O/W型，差的为型，差的为W/O型。型。滤纸法滤纸法 将乳状液滴在滤纸上，若能迅速铺开，滤纸上只将乳状液滴在滤纸上，若能迅速铺开，滤纸上只留下一小滴油，则为留下一小滴油，则为O/W型；若铺不开，则为型；若铺不开，则为W/O型。型。显微镜法显微镜法二、乳状液生成机理二、乳状液生成机理1、
8、乳状液生成条件、乳状液生成条件 系统中必须存在两种或两种以上互不相溶（或系统中必须存在两种或两种以上互不相溶（或微量互溶）的液体微量互溶）的液体 要有强烈的搅动，使一种液体破碎成微小液滴要有强烈的搅动，使一种液体破碎成微小液滴分散于另一种液体中分散于另一种液体中 要有乳化剂存在，使微小液滴能稳定地存在于要有乳化剂存在，使微小液滴能稳定地存在于另一种液体中另一种液体中 原油乳状液原油乳状液2、界面能和界面张力、界面能和界面张力n不平衡力场作用下，液体表面不平衡力场作用下，液体表面 有自动缩小的趋势；有自动缩小的趋势；n在恒温恒压下，物系有自动向在恒温恒压下，物系有自动向 自由能减小方向进行的趋势
9、；自由能减小方向进行的趋势；n油水形成乳状液时，接触界面和界面能都很大，油水形成乳状液时，接触界面和界面能都很大，分散相液滴会自发地合并，缩小界面面积使界面分散相液滴会自发地合并，缩小界面面积使界面能趋向最低。能趋向最低。原油乳状液原油乳状液3、乳化剂、乳化剂乳化剂：乳化剂：使乳状液稳定的物质使乳状液稳定的物质作用作用：吸附在油水界面上，形成吸附层：吸附在油水界面上，形成吸附层 （1 1）使油水界面的界面张力下降，减少了剪切水相变为）使油水界面的界面张力下降，减少了剪切水相变为小水滴所需的能量，也减小了使水滴聚结、合并的表面能；小水滴所需的能量，也减小了使水滴聚结、合并的表面能；（2）若吸附层
10、具有凝胶状弹性结构，在分散相液滴周围）若吸附层具有凝胶状弹性结构，在分散相液滴周围形成坚固、有韧性的膜，阻止水滴碰撞中的聚结、合并、沉降形成坚固、有韧性的膜，阻止水滴碰撞中的聚结、合并、沉降 （3）若乳化剂为极性分子，排列在水滴界面上形成电荷，）若乳化剂为极性分子，排列在水滴界面上形成电荷，使水滴相互排斥，阻止水滴合并沉降。使水滴相互排斥，阻止水滴合并沉降。原油乳状液原油乳状液三、乳状液的性质三、乳状液的性质1、稳定性、稳定性乳状液稳定性：是指乳状液抗油水分层的能力。乳状液稳定性：是指乳状液抗油水分层的能力。影响原油乳状液稳定的因素：影响原油乳状液稳定的因素：分散相颗粒分散相颗粒 外相原油粘度
11、外相原油粘度 油水密度差油水密度差 界面膜和界面张力界面膜和界面张力 老化老化 内相颗粒表面带电内相颗粒表面带电 温度温度 原油类型原油类型 相体积比相体积比 水相盐含量水相盐含量 pH值值原油乳状液原油乳状液n分散相颗粒分散相颗粒 粒径越小、越均匀，越稳定；粒径越小、越均匀，越稳定；粒径大小还表示乳状液受搅拌的强烈程度。粒径大小还表示乳状液受搅拌的强烈程度。n外相原油粘度外相原油粘度 分散相的平均粒径愈大分散相的平均粒径愈大稳定性差稳定性差 乳化水滴的运动、聚结、合并、沉降愈难乳化水滴的运动、聚结、合并、沉降愈难 增大了乳状液稳定性增大了乳状液稳定性粘度越大粘度越大原油乳状液原油乳状液n油水
12、密度差油水密度差 密度差愈大，油水容易分离密度差愈大，油水容易分离稳定性较差。稳定性较差。n界面膜和界面张力界面膜和界面张力 乳化剂构成的界面膜，阻止水滴碰撞合并，维持乳状液的乳化剂构成的界面膜，阻止水滴碰撞合并，维持乳状液的稳定性。稳定性。n老化老化 反映了时间对乳状液稳定性的影响。反映了时间对乳状液稳定性的影响。n内相颗粒表面带电内相颗粒表面带电 内相颗粒界面上带有同种电荷是乳状液稳定的重要原因。内相颗粒界面上带有同种电荷是乳状液稳定的重要原因。原油乳状液原油乳状液n温度温度 提高温度可降低乳状液的提高温度可降低乳状液的稳定性：稳定性：降低外相原油粘度；降低外相原油粘度；提高乳化剂的溶解度
13、，削弱界面膜强度；提高乳化剂的溶解度，削弱界面膜强度；加剧内相颗粒的布朗运动，增加水滴碰撞合并的几率。加剧内相颗粒的布朗运动，增加水滴碰撞合并的几率。n原油类型原油类型 决定了原油内所含天然乳化剂的数量和类型。决定了原油内所含天然乳化剂的数量和类型。环烷基和混合基原油乳状液稳定，石蜡基原油乳状液稳环烷基和混合基原油乳状液稳定，石蜡基原油乳状液稳 定性较差。定性较差。原油乳状液原油乳状液n相体积比相体积比 增加分散相体积使乳状液稳定性变差。增加分散相体积使乳状液稳定性变差。n水相盐含量水相盐含量 淡水和盐含量低的采出水易形成稳定乳状液。淡水和盐含量低的采出水易形成稳定乳状液。npH值值 pH值增
14、加，内相颗粒界面膜的弹性和机械强度降值增加，内相颗粒界面膜的弹性和机械强度降低，乳状液稳定性变差。低，乳状液稳定性变差。原油乳状液原油乳状液2、原油乳状液的密度原油乳状液的密度 原油含水、含盐后，密度显著增大。原油含水、含盐后，密度显著增大。若已知乳状液体积含水率若已知乳状液体积含水率，原油和水的密度，原油和水的密度o和和w w，原油乳状液的密度可按下式确定：，原油乳状液的密度可按下式确定：原油乳状液原油乳状液wowowwooVVVV13、乳状液粘度、乳状液粘度 外相粘度外相粘度 内相体积浓度（含水率）内相体积浓度（含水率）温度温度 分散相颗粒分散相颗粒 乳化剂及界面膜性质乳化剂及界面膜性质
15、内相颗粒表面带电强弱内相颗粒表面带电强弱影响因素影响因素原油乳状液原油乳状液曲线曲线温度温度/剪切速率剪切速率140272408135027450815708164027（加药）（加药）74081（加药）（加药）1、原油乳状液的生成、原油乳状液的生成 原油中含水，并含有足够数量的天然乳化剂，一原油中含水，并含有足够数量的天然乳化剂，一般生成稳定的般生成稳定的W/O型原有乳状液。型原有乳状液。原油中所含的天然乳化剂：原油中所含的天然乳化剂：胶质、沥青质、环烷酸、脂肪酸、氮和硫的有机胶质、沥青质、环烷酸、脂肪酸、氮和硫的有机物、蜡晶、粘土、砂粒、铁锈、钻井修井液等。物、蜡晶、粘土、砂粒、铁锈、钻井
16、修井液等。另外，原油生产中使用的缓蚀剂、杀菌剂、润湿另外，原油生产中使用的缓蚀剂、杀菌剂、润湿剂和强化采油的化学药剂都是生成乳状液的乳化剂。剂和强化采油的化学药剂都是生成乳状液的乳化剂。四、石油生产中乳状液的生成和预防四、石油生产中乳状液的生成和预防2、防止稳定乳状液生成措施、防止稳定乳状液生成措施n尽量减少对油水混合物的剪切和搅拌尽量减少对油水混合物的剪切和搅拌n尽早脱水尽早脱水（1）自喷井自喷井产生乳状液的原因：产生乳状液的原因：油水混合物沿油管向地面流动，随着压力降低，油水混合物沿油管向地面流动，随着压力降低，气体析出膨胀，对油、水产生破碎和搅动。气体析出膨胀，对油、水产生破碎和搅动。混
17、合物流过喷嘴时，流速猛增，压力急剧下降，混合物流过喷嘴时，流速猛增，压力急剧下降，使油水充分破碎，形成较为稳定的乳状液。使油水充分破碎，形成较为稳定的乳状液。原油乳状液原油乳状液取样位置取样位置分析次数分析次数油嘴压降油嘴压降平均含水率平均含水率总含水率总含水率游离水含率游离水含率乳化水含率乳化水含率油嘴后油嘴后780.250.3560.022.038.0油嘴前油嘴前460.250.3562.244.717.5油嘴后油嘴后90.91.060.00.759.3油嘴前后乳化水含量油嘴前后乳化水含量减少原油乳状液生成的预防措施：减少原油乳状液生成的预防措施：n用大油嘴并提高集输系统和油气分离器压力，
18、减用大油嘴并提高集输系统和油气分离器压力，减小油嘴前后的压差；小油嘴前后的压差；n油嘴装在井底油嘴装在井底（2）深井泵采油深井泵采油n防止抽油机固定阀、游动阀、柱塞漏泄产生激烈防止抽油机固定阀、游动阀、柱塞漏泄产生激烈搅动搅动n选择较大尺寸的固定阀和游动阀、并用气锚（使选择较大尺寸的固定阀和游动阀、并用气锚（使气体进入油套环空内的装置），避免气体进入泵气体进入油套环空内的装置），避免气体进入泵筒内筒内n提高深井泵容积效率提高深井泵容积效率n往油井油套环空内注入破乳剂往油井油套环空内注入破乳剂 能有效地阻止原油在井内乳化，还能使油井增产。能有效地阻止原油在井内乳化，还能使油井增产。原油乳状液原油
19、乳状液（3）气举井气举井产生乳状液的场所：井口，气举气进入油管处产生乳状液的场所：井口，气举气进入油管处间歇气举：井口、地面管网内产生乳状液；间歇气举：井口、地面管网内产生乳状液；连续气举：注气点产生连续气举：注气点产生（4）地面集输管网）地面集输管网n集输过程促成乳状液生成的因素集输过程促成乳状液生成的因素 多相混输管路、离心泵，弯头、三通、阀件等多相混输管路、离心泵，弯头、三通、阀件等对混合物产生的搅拌。对混合物产生的搅拌。原油乳状液原油乳状液n预防措施预防措施 在集输系统的规划、设计、日常操作管理中尽在集输系统的规划、设计、日常操作管理中尽量避免混合物的激烈掺混：量避免混合物的激烈掺混：
20、管径不宜太小；管径不宜太小；尽量减少弯头、三通、阀件等的局部阻力；尽量减少弯头、三通、阀件等的局部阻力；充分利用地形输送；充分利用地形输送；流程中避免对流体的反复减压和增压；流程中避免对流体的反复减压和增压；尽早分出混合物中的伴生气；尽早分出混合物中的伴生气；注意各种阀门的严密性。注意各种阀门的严密性。原油乳状液原油乳状液n原油中水的类型：游离水和乳化水原油中水的类型：游离水和乳化水n原油处理常用的方法原油处理常用的方法 化学破乳剂化学破乳剂 重力沉降重力沉降 加热加热 机械机械 电脱水电脱水n各种常见脱水方法的共同点各种常见脱水方法的共同点 创造条件使油水依靠密度差和所受重力不同而分层。创造
21、条件使油水依靠密度差和所受重力不同而分层。第二节第二节 原油处理的基本方法原油处理的基本方法一、常用术语一、常用术语1、破乳破乳n乳状液的破坏即破乳。乳状液的破坏即破乳。n原油乳状液的破乳过程原油乳状液的破乳过程 分散水滴接近结合分散水滴接近结合 界面膜破裂界面膜破裂 水滴合并粒径增大水滴合并粒径增大 在油相中沉降分离在油相中沉降分离 即即水滴的絮凝、聚结和沉降水滴的絮凝、聚结和沉降。n原油乳状液破乳的关键原油乳状液破乳的关键 破坏油水界面膜，使水滴聚结和沉降。破坏油水界面膜，使水滴聚结和沉降。原油处理的基本方法原油处理的基本方法2、絮凝、絮凝 某些高分子聚合物（絮凝剂）的长链分子某些高分子聚
22、合物（絮凝剂）的长链分子具有多个活性集团，附着在水滴上使乳化水滴具有多个活性集团，附着在水滴上使乳化水滴聚集在一起，但界面膜连续没有破裂，水滴没聚集在一起，但界面膜连续没有破裂，水滴没有合并成大水滴。有合并成大水滴。显微镜下观察到：水滴絮凝在一起呈鱼籽显微镜下观察到：水滴絮凝在一起呈鱼籽状。状。原油处理的基本方法原油处理的基本方法3、聚结聚结 小粒径水滴合并成大粒径水滴，并在规定时间小粒径水滴合并成大粒径水滴，并在规定时间内沉降至容器底部水层的过程内沉降至容器底部水层的过程聚结。聚结。聚结时间估算聚结时间估算原油处理的基本方法原油处理的基本方法sjjKddt06d0起始粒径；起始粒径；d最终粒
23、径；最终粒径；乳状液体积水含率；乳状液体积水含率；Ks特定系统的经验参数；特定系统的经验参数；j 大于大于3的经验参数，与水的经验参数，与水 滴碰撞反弹概率有关。滴碰撞反弹概率有关。4、水洗、水洗 油水混合物进入乳状液处理器的底部水层，油水混合物进入乳状液处理器的底部水层，使乳状液向上通过水层，由于水的表面张力较大，使乳状液向上通过水层，由于水的表面张力较大，原油中的游离水、粒径较大的水滴、盐类和亲水原油中的游离水、粒径较大的水滴、盐类和亲水固体杂质等并入水层的过程，称为水洗。固体杂质等并入水层的过程，称为水洗。水层内水的体积分数水层内水的体积分数很大，水洗对乳状液破很大，水洗对乳状液破乳有重
24、要作用。乳有重要作用。原油处理的基本方法原油处理的基本方法5、沉降沉降 乳化水滴在原油中的沉降速度用乳化水滴在原油中的沉降速度用Stokes公式描述。公式描述。原油处理的基本方法原油处理的基本方法18ow2ddgdV 与水滴粒径的平方成正比；与水滴粒径的平方成正比；与油水密度差成正比；与油水密度差成正比；与原油粘度成正比；与原油粘度成正比；在离心场内，可加速水滴的沉降。在离心场内，可加速水滴的沉降。沉降速度的影响因素沉降速度的影响因素二、破乳剂脱水二、破乳剂脱水n破乳剂一般都是人工合成的大分子、高分子或超破乳剂一般都是人工合成的大分子、高分子或超高分子的表面活性剂。高分子的表面活性剂。n破乳过
25、程中破乳剂的作用破乳过程中破乳剂的作用 1、降低乳化水滴的界面张力和界面膜强度、降低乳化水滴的界面张力和界面膜强度 2、消除水滴间的静电斥力，使水滴絮凝、消除水滴间的静电斥力，使水滴絮凝 3、有聚结作用、有聚结作用 4、能润湿固体，防止固体粉末乳化剂构成的界面、能润湿固体，防止固体粉末乳化剂构成的界面 膜阻碍水滴聚结。膜阻碍水滴聚结。原油处理的基本方法原油处理的基本方法n破乳剂类型破乳剂类型1、离子型破乳剂、离子型破乳剂 溶于水时，能电离生成离子。溶于水时，能电离生成离子。按其在水溶液中具有表面活性作用的离子电性，按其在水溶液中具有表面活性作用的离子电性，可分为阳离子、阴离子和两性离子等类别。
26、可分为阳离子、阴离子和两性离子等类别。2、非离子型破乳剂、非离子型破乳剂 以环氧乙烷、环氧丙烷等有机合成原料为基础，以环氧乙烷、环氧丙烷等有机合成原料为基础，在具有活泼氢起始剂引发下、有催化剂存在时，按一定在具有活泼氢起始剂引发下、有催化剂存在时，按一定程序聚合而成。程序聚合而成。原油处理的基本方法原油处理的基本方法非离子型破乳剂的优点非离子型破乳剂的优点原油处理的基本方法原油处理的基本方法用量少用量少 不产生沉淀不产生沉淀 脱出水中含油少脱出水中含油少 脱水成本低脱水成本低 非离子型破乳剂的类型非离子型破乳剂的类型水溶性：可配制成任意浓度的水溶液水溶性：可配制成任意浓度的水溶液油溶性：净化油
27、的能力比水溶性的高，脱出水含油高油溶性：净化油的能力比水溶性的高，脱出水含油高混合型：能增加使用的灵活性混合型：能增加使用的灵活性n破乳剂的评价破乳剂的评价 1、脱水率、脱水率 2、出水速度、出水速度 3、油水界面状态、油水界面状态 4、脱出水的含油率：一般小于、脱出水的含油率：一般小于0.05%。5、最佳用量、最佳用量 6、低温脱水性能、低温脱水性能原油处理的基本方法原油处理的基本方法n破乳剂脱水的优缺点破乳剂脱水的优缺点 优点优点1、在系统内较早注入可防止乳状液的形成；、在系统内较早注入可防止乳状液的形成；2、可在较低温度下脱水，节约燃料，降低原油蒸发、可在较低温度下脱水，节约燃料，降低原
28、油蒸发体积损失以及因原油密度增大的经济损失。体积损失以及因原油密度增大的经济损失。缺点缺点1、注入破乳剂剂量过多时，可生成新的、稳定性更、注入破乳剂剂量过多时，可生成新的、稳定性更高的乳状液；高的乳状液；2、若破乳剂量较大时，仅靠其脱水费用过高。、若破乳剂量较大时，仅靠其脱水费用过高。原油处理的基本方法原油处理的基本方法三、重力沉降脱水三、重力沉降脱水n游离水脱除器游离水脱除器与三相分离器的主要与三相分离器的主要区别：区别：根据油水混合物内的根据油水混合物内的水量来确定大小。水量来确定大小。水处理量的计算公式：水处理量的计算公式：原油处理的基本方法原油处理的基本方法DLhDdmlQ/018.0
29、35.0DDwow2oew 油水界面常控制在油水界面常控制在0.5D处，但脱除器水处理量处，但脱除器水处理量最大时的最佳界面位置在最大时的最佳界面位置在0.769D处。处。游离水脱除器设置在加热炉的上游，用来减少游离水脱除器设置在加热炉的上游，用来减少高含水原油的含水量，以减少加热炉的热负荷和所高含水原油的含水量，以减少加热炉的热负荷和所耗燃料，降低加热炉的解垢速度。耗燃料，降低加热炉的解垢速度。原油处理的基本方法原油处理的基本方法n沉降罐沉降罐1、结构、结构原油处理的基本方法原油处理的基本方法水洗水洗沉降沉降2、工作原理、工作原理3、油水界面控制、油水界面控制原油处理的基本方法原油处理的基本
30、方法ghhghhwcwfwwoowowocfwHhhh14、沉降罐工作效率的衡量标准及影响因素沉降罐工作效率的衡量标准及影响因素 衡量标准衡量标准（1）沉降时间）沉降时间 油水混合物在罐内的停留时间，表示沉降罐处油水混合物在罐内的停留时间，表示沉降罐处理油水混合物的能力；理油水混合物的能力；（2）操作温度）操作温度（3）原油中剩余含水率）原油中剩余含水率（4）脱除水中含油率）脱除水中含油率原油处理的基本方法原油处理的基本方法 影响因素影响因素（1）破乳剂的选择和用量）破乳剂的选择和用量（2）油水混合物的性质）油水混合物的性质（3）配液管工艺设计）配液管工艺设计（4）原油中所含溶解气的析出）原油
31、中所含溶解气的析出 原油处理的基本方法原油处理的基本方法n重力沉降脱水的优缺点重力沉降脱水的优缺点优点优点：1、进罐混合物无需加热，节省燃料；、进罐混合物无需加热，节省燃料；2、操作简单，要求自控水平低；、操作简单，要求自控水平低；3、原油轻质组分损失少，原油体积、密度、原油轻质组分损失少，原油体积、密度 变化小。变化小。缺点缺点：1、不适用于气油比大的原油乳状液；、不适用于气油比大的原油乳状液；2、不适用于海洋原油处理；、不适用于海洋原油处理；3、投资、检查、维护费用较高；、投资、检查、维护费用较高；4、热损失较大；、热损失较大；5、存在截面流动不均、短路流及流动死区。、存在截面流动不均、短
32、路流及流动死区。原油处理的基本方法原油处理的基本方法n脱水原理脱水原理 提高加剂油水混合物的温度，加速乳状液破乳提高加剂油水混合物的温度，加速乳状液破乳和油水分离。和油水分离。n加热脱水的原则加热脱水的原则1、尽可能降低加热脱水温度；、尽可能降低加热脱水温度；2、加热前尽可能脱除游离水，减少无效热能消耗；、加热前尽可能脱除游离水，减少无效热能消耗；3、有废热可利用场合，优先利用废热加热乳状液；、有废热可利用场合，优先利用废热加热乳状液；4、尽可能一热多用，节省燃料。、尽可能一热多用，节省燃料。原油处理的基本方法原油处理的基本方法四、加热脱水四、加热脱水n加热脱水设备加热脱水设备1、加热炉、加热
33、炉2、加热处理器（、加热处理器（heater-treater）集加热、脱水、脱气功能于一体的容器。不适集加热、脱水、脱气功能于一体的容器。不适合处理含水量很大的乳状液。合处理含水量很大的乳状液。立式立式：脱气段、聚结沉降段、加热水洗段（油：脱气段、聚结沉降段、加热水洗段（油水停留时间水停留时间35min）、游离水脱除段四部分组成。）、游离水脱除段四部分组成。适用于油田单井井流的处理。适用于油田单井井流的处理。卧式卧式：结构与无电极的静电脱水器相同。：结构与无电极的静电脱水器相同。原油处理的基本方法原油处理的基本方法n脱水原理脱水原理 利用聚结介质亲水憎油并提供很大表面积的性利用聚结介质亲水憎油
34、并提供很大表面积的性质，促使水滴聚结沉降。质，促使水滴聚结沉降。五、机械脱水五、机械脱水原油处理的基本方法原油处理的基本方法n机械脱水的优缺点机械脱水的优缺点 优点：无需加热优点：无需加热 缺点：处理较脏或含蜡原油时容易堵塞聚结缺点：处理较脏或含蜡原油时容易堵塞聚结材料的通道。材料的通道。注注：机械脱水一般不作为独立的处理过程，：机械脱水一般不作为独立的处理过程，常与其它脱水方法配合使用。常与其它脱水方法配合使用。原油处理的基本方法原油处理的基本方法n离心脱水原理离心脱水原理 利用离心场内离利用离心场内离心加速度大于重力加心加速度大于重力加速度，促进水滴的沉速度，促进水滴的沉降和油水分层。降和
35、油水分层。六、离心脱水六、离心脱水原油处理的基本方法原油处理的基本方法n离心力脱水受力分析离心力脱水受力分析原油处理的基本方法原油处理的基本方法离心力离心力wdmrmvf6,321阻力阻力oDvdCf24222ooDvdC24Re24ddrv ddrdf023重力重力gdfw633浮力浮力 gdfo634水滴匀速运动时：水滴匀速运动时：21ff rvddrdrmvo,32ddrdmro32积分：积分：rdrmddRro020302ln18rRdwo原油处理的基本方法原油处理的基本方法n离心机中能沉降的水滴直径离心机中能沉降的水滴直径oworRdln1822n离心脱水设备离心脱水设备水力旋流器水
36、力旋流器1、基本结构、基本结构原油处理的基本方法原油处理的基本方法原油处理的基本方法原油处理的基本方法2、工作原理、工作原理 待分离的油水混合物在一定压力下切向进待分离的油水混合物在一定压力下切向进入旋流器的圆筒段，并在旋流器内高速旋转，入旋流器的圆筒段，并在旋流器内高速旋转，产生强大的离心力场。由于离心沉降作用，轻产生强大的离心力场。由于离心沉降作用，轻相（油）向旋流器轴心处运动，形成向上的内相（油）向旋流器轴心处运动，形成向上的内旋流油核；重相（水）向器壁运动，形成向下旋流油核；重相（水）向器壁运动，形成向下的外旋流。油水分离后，油从溢流口排出，净的外旋流。油水分离后，油从溢流口排出，净化
37、水从底流口排出。化水从底流口排出。3、水力旋流器影响因素、水力旋流器影响因素 油水密度差油水密度差 水滴尺寸水滴尺寸 粘度粘度 温度温度 进口含水量进口含水量 进口流量进口流量原油处理的基本方法原油处理的基本方法4、水力旋流器的优点、水力旋流器的优点1)结构紧凑、体积小、重量轻。结构紧凑、体积小、重量轻。2)易于设计、安装。模块化单元的方式进行设计、易于设计、安装。模块化单元的方式进行设计、组装，在海洋平台上可以很方便地吊装；组装，在海洋平台上可以很方便地吊装；3)快速启动、迅速稳定。快速启动、迅速稳定。4)静态水力旋流器中没有运动部件，需要的系统配静态水力旋流器中没有运动部件，需要的系统配件
38、少；件少；5)维修费用低。维修费用低。6)对海洋平台的晃动不敏感。对海洋平台的晃动不敏感。原油处理的基本方法原油处理的基本方法 5、水力旋流器的技术要求、水力旋流器的技术要求项项 目目预预 分分脱脱 水水脱脱 油油目目 的的从井流中脱除大部分的水从井流中脱除大部分的水同左同左采出水除油以满足采出水除油以满足环保对污水排放的环保对污水排放的要求要求溢溢 流流原油和少量污水原油和少量污水原油和微量污水原油和微量污水含油污水含油污水底底 流流含油污水含油污水含油污水含油污水净化污水净化污水入口含油量入口含油量不超过不超过50体积体积超过超过50体积体积不超过不超过2体积体积底流含油量底流含油量约约2
39、000ppm小于小于5体积体积低于环境法规限制低于环境法规限制溢流含水量溢流含水量约约20体积体积约小于约小于1体积体积具体要求具体要求溢溢 流流 流流 量量不超过来流量的不超过来流量的50来流量来流量50以上以上来流量来流量25溢流的处理溢流的处理需要进一步脱水和脱气，但需要进一步脱水和脱气，但处理量大大减少处理量大大减少需进一步脱气，可能需进一步脱气，可能不需要进一步脱水不需要进一步脱水送回上游处理送回上游处理底流的处理底流的处理需进一步脱油需进一步脱油需进一步脱油需进一步脱油向外排放向外排放七、静电脱水七、静电脱水原油处理的基本方法原油处理的基本方法n静电脱水原理静电脱水原理 将原油乳状
40、液置于高压直流或交流电场中，将原油乳状液置于高压直流或交流电场中，由于电场对水滴的作用，削弱了水滴界面膜的强由于电场对水滴的作用，削弱了水滴界面膜的强度，促使水滴碰撞，合并成粒径较大的水滴，在度，促使水滴碰撞，合并成粒径较大的水滴，在原油中沉降分离出来。原油中沉降分离出来。水滴在电场中的三种聚结方式：水滴在电场中的三种聚结方式：电泳聚结，偶极聚结，振荡聚结电泳聚结，偶极聚结，振荡聚结原油处理的基本方法原油处理的基本方法电泳电泳：把原油乳状液置于通电的两个平行电极中，：把原油乳状液置于通电的两个平行电极中，水滴将向同自身所带电荷极性相反的电极运水滴将向同自身所带电荷极性相反的电极运动，动，即带负
41、电荷的水滴向正即带负电荷的水滴向正 电极运动，带正电荷的电极运动，带正电荷的 水滴向负极运动。水滴向负极运动。电泳聚结电泳聚结：电泳过程中水滴：电泳过程中水滴 的碰撞、合并。的碰撞、合并。电泳聚结主要发生在高压直流电场中。电泳聚结主要发生在高压直流电场中。1、电泳聚结、电泳聚结诱导偶极：在高压直流或交流电场中，原油乳状液诱导偶极：在高压直流或交流电场中，原油乳状液 中的水滴受电场的极化和静电感应，使中的水滴受电场的极化和静电感应，使 水滴两端带上不同极性的电荷，形成诱水滴两端带上不同极性的电荷，形成诱 导偶极。导偶极。偶极聚结：电的吸引力及水滴在电场内的振动，使水偶极聚结：电的吸引力及水滴在电
42、场内的振动，使水 滴相互碰撞，合并成大水滴，从原油中沉滴相互碰撞，合并成大水滴，从原油中沉 降分离出来。降分离出来。2、偶极聚结、偶极聚结 把电场中两个大小把电场中两个大小相等，两端所带电量相相等，两端所带电量相同的水滴看作为两个相同的水滴看作为两个相同的电偶极子，其中心同的电偶极子，其中心距为距为l，在外加电场的作，在外加电场的作用下，其相互吸引力为：用下，其相互吸引力为：4220462246lddEldKEF偶极聚结偶极聚结422024lddEF与水滴直径的平方成正比；与水滴直径的平方成正比；与与(d/l)4成正比成正比；原油含水率小于原油含水率小于0.1时，水滴时，水滴中心距中心距l是水
43、滴直径是水滴直径8倍倍以上，偶以上，偶极聚结将不起作用。极聚结将不起作用。与电场强度的平方成正比；与电场强度的平方成正比；电场强度过高，椭球形水滴两端电场强度过高，椭球形水滴两端受电场拉力过大，一个小水滴拉受电场拉力过大，一个小水滴拉断成两个小水滴，产生断成两个小水滴，产生“电分电分散散”。偶极聚结偶极聚结 交流电场中电场方向不断交流电场中电场方向不断改变，水滴内的各种正负离子改变，水滴内的各种正负离子不断做周期性往复运动，使水不断做周期性往复运动，使水滴两端的电荷极性发生相应变滴两端的电荷极性发生相应变化，界面膜受到冲击，强度降化，界面膜受到冲击，强度降低甚至破裂，水滴聚结沉降。低甚至破裂，
44、水滴聚结沉降。这一过程称这一过程称振荡聚结振荡聚结。3、振荡聚结、振荡聚结 水滴愈大，离子对界面膜的冲击作用愈大，振水滴愈大，离子对界面膜的冲击作用愈大，振荡聚结的效果愈好。荡聚结的效果愈好。综上所述综上所述n交流电场中破乳作用在整个电场范围内进行，交流电场中破乳作用在整个电场范围内进行，直流电场中破乳主要在电极区附近进行。直流电场中破乳主要在电极区附近进行。n交流电场内水滴以偶极聚结、振荡聚结为主；交流电场内水滴以偶极聚结、振荡聚结为主；直流电场内水滴主要在电极附近区域进行，直流电场内水滴主要在电极附近区域进行，以电泳聚结为主，偶极聚结为辅。以电泳聚结为主，偶极聚结为辅。原油处理的基本方法原
45、油处理的基本方法n静电脱水的适用条件静电脱水的适用条件 1、电法脱水只适宜于油包水型乳状液。、电法脱水只适宜于油包水型乳状液。原油的导电率很小，乳状液通过极间空间时，电极间原油的导电率很小，乳状液通过极间空间时，电极间电流很小，能建立起脱水所需的电场强度。电流很小，能建立起脱水所需的电场强度。水包油型乳状液通过极间空间时，由于带有酸碱盐等水包油型乳状液通过极间空间时，由于带有酸碱盐等离子的水是良导体，导致极间电压下降，电流猛增，产生离子的水是良导体，导致极间电压下降，电流猛增，产生电击穿现象。电击穿现象。2、一般进入电脱水器的原油含水率低于、一般进入电脱水器的原油含水率低于3030。含水率较高
46、的油包水型乳状液，电法脱水也易产生含水率较高的油包水型乳状液，电法脱水也易产生电电击穿现象击穿现象。原油处理的基本方法原油处理的基本方法n静电脱水设备静电脱水设备静电脱水器静电脱水器 1、静电脱水器构造、静电脱水器构造原油处理的基本方法原油处理的基本方法双频静电聚结分离器双频静电聚结分离器2、脱水器电场：交流，直流，交直流、高压、脱水器电场：交流，直流，交直流、高压/高频高频直流电场直流电场高压直流电迁移动态过程（高压直流电迁移动态过程（450450倍）倍）交流电场交流电场高压交流电迁移动态过程（高压交流电迁移动态过程（450450倍）倍）高压交流电场作用下，高压交流电场作用下，微水滴振动较强
47、，产生明微水滴振动较强，产生明显的扭曲、变形。在乳化显的扭曲、变形。在乳化膨胀破裂处，相邻的微水膨胀破裂处，相邻的微水滴之间迅速聚结、长大后滴之间迅速聚结、长大后沉降分离。最后，油样中沉降分离。最后，油样中几乎没有小水滴，底板上几乎没有小水滴，底板上出现大片的沉积水。出现大片的沉积水。a.交流电场交流电场不宜处理含水率较低的原油乳状液，即不宜处理含水率较低的原油乳状液，即交流电场脱水后交流电场脱水后净化油含水率高净化油含水率高，约为直流的，约为直流的35倍；倍；b.交流电压呈正弦曲线变化，交流电压呈正弦曲线变化，脱水效率较低，处理脱水效率较低，处理量低；量低；c.交流电场中水滴交流电场中水滴易
48、易排成水链使电场排成水链使电场短路短路；d.水滴界面膜受到的振荡力较大，脱出水清澈，水滴界面膜受到的振荡力较大，脱出水清澈，水水中含油率低中含油率低；e.电路简单电路简单，无需整流设备。，无需整流设备。交流电脱水的特点交流电脱水的特点交、直流电脱水效果对比交、直流电脱水效果对比 在原油含水率较高的脱水器的在原油含水率较高的脱水器的中下部中下部建立建立交交流电场流电场，而，而含水率较低的中上部含水率较低的中上部建立建立直流电场直流电场。提高了净化原油的质量，处理每吨原油的耗电提高了净化原油的质量，处理每吨原油的耗电量降为原直流电脱水的量降为原直流电脱水的1/2以下。以下。交直流双电场脱水的特点交
49、直流双电场脱水的特点高频高频/高压电迁移动态过程（高压电迁移动态过程（450450倍）倍）在高频在高频/高压电场作用高压电场作用下，通电瞬间相邻的微米下，通电瞬间相邻的微米级水滴振动剧烈，聚结、级水滴振动剧烈，聚结、长大速度快；继续通电，长大速度快；继续通电，聚结速度稍有下降，并趋聚结速度稍有下降，并趋于稳定。随着施加电场时于稳定。随着施加电场时间的延长，微米级的乳化间的延长，微米级的乳化水滴直径不断增大，分散水滴直径不断增大，分散度减小。度减小。项目项目电场强度电场强度/Vcm-1处理时间处理时间/min脱水量脱水量/ml脱水率脱水率/%直流高压法直流高压法450101386.7交流高压法交
50、流高压法450101066.7高频高频/高压法高压法4501014.596.7不同电脱水工艺脱水效果比较不同电脱水工艺脱水效果比较 1、乳状液的含水率：乳状液的含水率：以以15%30%为宜为宜2、油水界面的有效控制、油水界面的有效控制3、不容许在电脱水器内析出溶解气、不容许在电脱水器内析出溶解气4、及时处理油水界面处的、及时处理油水界面处的“脏油层脏油层”电场稳定性的影响因素电场稳定性的影响因素n静电脱水的特点静电脱水的特点1、能在较低温度下破乳，节省燃料，也减少原、能在较低温度下破乳，节省燃料，也减少原油的密度和蒸发损失；油的密度和蒸发损失；2、静电脱水处理器的处理量大，在相同处理量、静电脱
