原油脫水及穩(wěn)定

1、2l脫水原因增大了液流的體積流量增大輸送的動(dòng)力能耗增大了升溫過(guò)程中的燃料消耗增大儲(chǔ)存量引發(fā)結(jié)垢（碳酸鹽）和腐蝕（氯化物和硫化物）影響原油煉制工作的正常進(jìn)行l(wèi)脫鹽與脫水同時(shí)進(jìn)行項(xiàng) 目原油類別石蠟石蠟中間基中間基中間石蠟基中間環(huán)烷基環(huán)烷基環(huán)烷基中間基含水量，%（不大于）0.51.02.0鹽含量,mg/L實(shí)測(cè)飽和蒸汽壓在儲(chǔ)存溫度下低于油田當(dāng)?shù)卮髿鈮?l沉降分離脫水oowwdu8 . 1)(2增大水滴直徑擴(kuò)大水、油密度差降低原油粘度采用水力旋流分離器l原油熱化學(xué)脫水l原油電脫水（脈沖）l潤(rùn)濕聚結(jié)破乳脫水l聲波：加強(qiáng)水珠的聚結(jié)l超聲波：降低能耗，減少破乳劑用量l微波：降低乳狀液穩(wěn)定性，加熱乳狀液乳狀液：

2、乳狀液： 如果有兩種或兩種以上，互不相溶的或微如果有兩種或兩種以上，互不相溶的或微溶的液態(tài)物質(zhì)在一起，其中的一種或數(shù)種液體溶的液態(tài)物質(zhì)在一起，其中的一種或數(shù)種液體以極細(xì)小的顆粒分散在另一種液體之中，這樣以極細(xì)小的顆粒分散在另一種液體之中，這樣的機(jī)械混合液稱之為乳狀液；石油乳狀液就是的機(jī)械混合液稱之為乳狀液；石油乳狀液就是油、水兩種液體的機(jī)械混合物。油、水兩種液體的機(jī)械混合物。l乳狀液的形成條件至少具有油水兩種互不相溶液體劇烈攪拌具有乳化劑l乳化劑：促使生成乳狀液及穩(wěn)定乳狀液的物質(zhì)固體物質(zhì)，粘土細(xì)粉、高熔點(diǎn)的石油蠟等分散在原油中的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)溶解在原油中的物質(zhì)環(huán)烷酸等溶解于水中的物質(zhì)，如某些鹽類

3、和某些高極性的表面活性物質(zhì)l按分散相與分散介質(zhì)的極性來(lái)分類水包油型（O/W）油包水型（W/O）l按分散相在整個(gè)乳化系統(tǒng)中的濃度來(lái)分類稀乳狀液：分散相含量0.2%特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 分散相液滴的直徑不大于分散相液滴的直徑不大于10-5厘米厘米 2. 在這些乳狀液的液滴上帶有電荷在這些乳狀液的液滴上帶有電荷 3. 這些液滴基本不相碰撞這些液滴基本不相碰撞濃乳狀液：分散相含量74%特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 液滴可能沉降（液滴可能沉降（W/O） 2. 乳狀液的穩(wěn)定性由乳化劑的性質(zhì)而定乳狀液的穩(wěn)定性由乳化劑的性質(zhì)而定高濃乳狀液：分散相含量高于74%特點(diǎn)：分散相的液滴不能沉降，因?yàn)楦邼馓攸c(diǎn)：分散相的液滴不能沉降，因

4、為高濃度液滴在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)發(fā)生型變度液滴在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)發(fā)生型變l稀釋法l染色法l電導(dǎo)法l濾紙潤(rùn)濕法某些重油與水的乳狀液可使用此法l自噴油井油嘴前后乳化程度的變化l集油過(guò)程中乳化程度的變化l正確布局油田脫水裝置的位置（早脫水）l預(yù)先加入化學(xué)破乳劑（早加入）l正確設(shè)計(jì)和建設(shè)集油管道（減少壓降）l正確選用增壓設(shè)備（增壓合理）l分散度分散相在連續(xù)相中的分散程度稱為分散度用內(nèi)相顆粒平均直徑的倒數(shù)表示用以區(qū)分乳狀液、膠體溶液和真溶液，并影響到其它性質(zhì)l粘度影響因素：外相粘度；內(nèi)相的體積濃度（見下圖）；溫度；乳狀液的分散度（電滯效應(yīng)）；乳化劑及界面膜的性質(zhì)；內(nèi)相顆粒表面帶電強(qiáng)弱等在含水率和其他條件相同的情況

5、下，乳狀液內(nèi)相顆粒直徑愈小、分散度愈高，乳狀液的粘度愈大l密度：原油含水、含鹽后，密度顯著增大l電學(xué)性質(zhì)：電導(dǎo)率的大小取決于乳狀液的含水率，水顆粒的分散度，含鹽、含酸、含堿量l穩(wěn)定性和老化：乳狀液不被破壞，抗油水分層的能力分散度和原油粘度：隨著分散度的增加及粘度的提高，穩(wěn)定性增強(qiáng)乳化劑的類型和保護(hù)膜l低分子有機(jī)物（脂肪酸、環(huán)烷酸和低分子膠質(zhì)）：強(qiáng)度不高l高分子有機(jī)物（瀝青、瀝青質(zhì)）：界面膜較厚，強(qiáng)度高l粘土、砂粒和高溶點(diǎn)石蠟：強(qiáng)度很高，但石蠟高溫時(shí)易溶內(nèi)相顆粒表面帶電：帶有極性相同的電荷溫度：溫度升高，乳狀液穩(wěn)定性下降l瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、石蠟溶解度增加，膜強(qiáng)度下降l布朗運(yùn)動(dòng)增加l水滴膨脹l油氣密度

6、差增大l原油粘度減小l能耗增加l蒸發(fā)損耗增加水的PH值：PH值增加，膜的彈性及機(jī)械強(qiáng)度下降，穩(wěn)定性變差時(shí)間：隨時(shí)間的推移變得穩(wěn)定，稱為乳狀液的老化l破乳劑：破壞乳狀液的穩(wěn)定性，改善油水分離效果l消泡劑：防止油液起泡、改善油氣分離效果l防腐劑：防止或延緩原油處理設(shè)施受油井產(chǎn)出腐蝕物的腐蝕l降凝劑：降低原油凝固點(diǎn)，防止管線原油凍結(jié)l反相破乳劑：使含油污水中的微小有機(jī)顆粒絮狀凝成較大粒子，使之沉降下，達(dá)到凈化污水的目的l將含水原油加熱到一定的溫度，并在原油中加入適量的原油破乳劑的方法l破乳機(jī)理表面活性作用：降低表面自由能反相作用：轉(zhuǎn)化為O/W“潤(rùn)濕”和“滲透”作用：溶解界面上的乳化劑，降低原油粘度反

7、離子作用： 中和正電荷，減少靜電斥力l實(shí)現(xiàn)化學(xué)破乳的技術(shù)要求實(shí)現(xiàn)化學(xué)破乳的必要條件l有對(duì)癥下藥的化學(xué)破乳劑l化學(xué)破乳劑與原油乳狀液充分接觸混合l破乳后應(yīng)有足夠沉降分離的空間和時(shí)間（油水密度差較?。┰兔撍畬?duì)破乳劑的要求l較強(qiáng)的表面活性l良好的潤(rùn)濕能力：潤(rùn)濕乳化劑l很高的絮凝和聚結(jié)能力l破乳溫度低，破乳效果好l成本低，用量少l無(wú)毒、無(wú)害等副作用：無(wú)腐蝕、結(jié)垢，對(duì)人體無(wú)害l具有一定的通用性協(xié)同效應(yīng)：將兩種或兩種以上的破乳劑以一定比例混合構(gòu)成一種新的破乳劑，其脫水效果可能高于任何一種單獨(dú)使用時(shí)的效果l影響破乳脫水效果的因素破乳劑的選擇破乳劑的濃度：最佳范圍破乳劑的稀釋溫度和使用溫度：合理PH值l原油

8、破乳劑的加入破乳劑的加入位置l注入破乳劑越早，彌散效果越好l合理的較高處理溫度可以建立起分子活性l管理方便破乳劑的加入方式l操作方便，連續(xù)均勻，溶液溫度宜為35450Cl破乳劑類型按分子結(jié)構(gòu)分為離子型和非離子型當(dāng)破乳劑溶于水時(shí)，凡能電離生成離子的，稱為離子型破乳劑，不能電離的，稱為非離子型破乳劑l離子型破乳劑：按其在水溶液中具有表面活性作用離子的電性，分為陰離子、陽(yáng)離子和兩性離子陰離子型破乳劑l羧酸鹽類、磺酸鹽類l價(jià)格便宜；用量大，效果差、易受電解質(zhì)影響而減效陽(yáng)離子型破乳劑l主要用于O/W型乳狀液，兼有殺菌、緩蝕效果l非離子型破乳劑：以環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等基本有機(jī)合成原料為基礎(chǔ)，在具有活潑氫的

9、起始劑的引發(fā)下，在有催化劑存在時(shí)按照一定的程序聚合而成l非離子型破乳劑：優(yōu)點(diǎn)：用量少、不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不產(chǎn)生沉淀、脫出的水中含油少，不產(chǎn)生O/W乳狀液、脫水成本低根據(jù)其溶解性能分為水溶性、油溶性和部分溶于水部分溶于油三類l水溶性破乳劑：脫水后溶于污水中，可提高破乳劑的使用率或提高油田采收率l油溶性破乳劑：溶于油中，凈化原油含水率低，但污水含油量稍高l部分溶于水部分溶于油：以增加使用的靈活性原油含水超過(guò)40%時(shí)，油溶性破乳劑使用效率高，水溶性使用效率略差l復(fù)配型破乳劑兩種或兩種以上破乳劑配伍在一起使用，其破乳作用互相彌補(bǔ)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，即協(xié)同效應(yīng)特點(diǎn)：用藥量少，破乳溫度低，脫水速度快，脫后凈化油、污

10、水質(zhì)量好，節(jié)約能源l破乳劑發(fā)展方向中低相對(duì)分子量高相對(duì)分子量水溶性油溶性通用型專一型高效低耗，一劑多用l破乳劑的脫水性能衡量指標(biāo)脫水率：在規(guī)定條件下自原油中脫出的水量與原油中原來(lái)所含的總水量之比出水速度：在一定的靜置沉降時(shí)間內(nèi)脫出水量的多少或脫水率的大小l先快后慢l先慢后快l等速度油水界面狀態(tài)：一條線；暫時(shí)過(guò)渡層；永久過(guò)渡層脫出水的含油率：l一般小于0.05%l白色透明，乳白，黃色透明，混濁，黑色透明，烏黑最佳用量：達(dá)到最高破乳脫水深度所需破乳劑的最小用量低溫性能毒、害等副作用l由原油乳狀液類型進(jìn)行選擇W/O型原油乳狀液選用油溶性破乳劑O/W型原油乳狀液選用水溶性破乳劑l由原油的油品性質(zhì)進(jìn)行選

11、擇石蠟基原油宜選用多嵌段破乳劑瀝青基原油宜選用二嵌段結(jié)構(gòu)的破乳劑含環(huán)烷酸的原油破乳劑宜選用AF型破乳劑再加少量的低分子有機(jī)酸（如醋酸）強(qiáng)化開采乳化原油破乳劑多為O/W型乳狀液，一般選用陽(yáng)離子型表面活性劑或高當(dāng)量的石油磺酸鹽、油溶性非離子表面活性劑l從破乳劑分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上選擇低相對(duì)分子質(zhì)量破乳劑不如高分子和超高相對(duì)分子質(zhì)量的破乳劑適應(yīng)性強(qiáng)，破乳效果好破乳劑分子結(jié)構(gòu)內(nèi)疏水基中帶有硅氧烷鏈或硅烷鏈的要比烴鏈的效果好支鏈型的破乳劑要比直鏈型的破乳效果好l復(fù)配型破乳劑的要求適應(yīng)性強(qiáng)配伍性能好價(jià)格便宜l篩選l瓶試法：在原油乳狀液中加入一定量的原油破乳劑，充分混合，恒曙靜置沉降脫水，記錄不同時(shí)間脫出水量，觀

12、察脫出的污水顏色及油水界面狀況，測(cè)定凈化油含水率及污水含油量，依此檢驗(yàn)原油破乳劑的使用性能l含水原油試樣的準(zhǔn)備要保證試樣的新鮮性（應(yīng)在12h內(nèi)使用，最長(zhǎng)使用期限不應(yīng)超過(guò)3天，防止老化）要保證試樣的代表性l按比例取樣（處理多種不同性質(zhì)的原油）l一個(gè)取樣部位間隔相同時(shí)間多次取樣l應(yīng)在水平或垂直的直管段取樣l加藥之前取樣l破乳劑品種收集和破乳劑溶液配制搜集類似的已投產(chǎn)油田所用的效果較好的破乳劑和科研部門最新研制的新破乳劑品種數(shù)量適宜l篩選溫度的確定：宜低不宜高更換破乳劑：略低于生產(chǎn)裝置的運(yùn)行溫度35l低含水原油一段熱化學(xué)脫水：熱化學(xué)脫水器的操作溫度l高含水原油兩段電化學(xué)脫水：一段熱化學(xué)沉降溫度新投產(chǎn)

13、：l石蠟基原油：3045 l中間基原油：4050 l環(huán)烷基原油：5070 l篩選破乳劑的操作步驟原油乳狀液樣品的處理和計(jì)量升溫添加破乳劑樣品攪拌混合和靜置沉降脫水效果記錄和測(cè)試重復(fù)性和再現(xiàn)性l確定最佳用量、加入濃度、脫水操作溫度l電脫水原理電泳聚結(jié)l在原油乳狀液置于通電的2個(gè)平行電極中，水滴將向同自身所帶電荷電性相反的電極運(yùn)動(dòng)，帶正電荷的水滴向負(fù)電極運(yùn)動(dòng)，帶負(fù)電荷的水滴向正電極運(yùn)動(dòng)，稱為“電泳”l水滴受原油的阻力產(chǎn)生拉長(zhǎng)變形，并運(yùn)動(dòng)受阻速度不同且在電極附近聚結(jié)而導(dǎo)致碰撞偶極聚結(jié)l在高壓直流或交流電場(chǎng)中，原油乳狀液中水滴受電場(chǎng)的極化和靜電感應(yīng)，使水滴兩端帶上不同極性的電荷，即形成誘導(dǎo)偶極l水滴變

14、形削弱界面膜的機(jī)械強(qiáng)度，兩端界面膜強(qiáng)度最弱，電場(chǎng)的吸引力使水滴相互碰撞，合并成大水滴，從原油中沉降分離出來(lái)，稱為偶極聚結(jié)4626SrEF影響因素l水滴半徑rl兩水滴的中心距S （原油含水率）l電場(chǎng)強(qiáng)度E 當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高時(shí)，橢球形水滴兩端受電場(chǎng)拉力過(guò)大，以致將一個(gè)小水滴拉斷成兩個(gè)更小的水滴，產(chǎn)生“電分散”振蕩聚結(jié)l水滴中所帶的酸、堿、鹽離子在工頻交流電場(chǎng)中不斷做周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，水滴兩端的電荷極性發(fā)生相應(yīng)的變化，使水滴界面膜不斷地受到?jīng)_擊，機(jī)械強(qiáng)度降低，水滴聚結(jié)沉降l水滴越大，聚結(jié)效果愈好結(jié)論l交流電場(chǎng)中破乳作用是在整個(gè)電場(chǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行的，以偶極聚結(jié)和振蕩聚結(jié)為主l直流電場(chǎng)主要在電極附近的有限區(qū)域

15、內(nèi)進(jìn)行，以電泳聚結(jié)為主，偶極聚結(jié)為輔l電法脫水只適宜于油包水型乳狀液l交，直流電場(chǎng)對(duì)比與雙電場(chǎng)脫水 交直流電場(chǎng)脫水效果對(duì)比交流電場(chǎng)特點(diǎn)l以偶極聚結(jié)和振蕩聚結(jié)為主l適宜于中，高含水原油的脫水l水中含油率較少l電路簡(jiǎn)單l脫水效率低，易短路，耗電量大直流電場(chǎng)特點(diǎn)l以電泳聚結(jié)為主l適宜于深度脫水和提高脫水原油質(zhì)量l脫出的污水含油量較多雙電場(chǎng)脫水l利用直流和交流電場(chǎng)脫水的優(yōu)點(diǎn)，提高凈化原油的質(zhì)量l耗電量降為原直流電脫水的1/2以下l上層極板為直流電，下層極板為交流電l電脫水器的結(jié)構(gòu)l臥式電脫水器的組成懸垂絕緣子與絕緣掛板進(jìn)線絕緣棒進(jìn)液分配頭：噴頭式和噴管式電極板水平電極垂直電極l原油電脫水的技術(shù)要求和指

16、標(biāo)電脫水器處理含水原油的含水率低于30%脫水要求l輕質(zhì)脫水原油指標(biāo)：小于或等于0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）l中質(zhì)脫水原油指標(biāo)：小于或等于1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）l重質(zhì)脫水原油指標(biāo)：小于或等于2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）l電脫水器污水油含量不大于0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）l原油電脫水設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)操作溫度l原油的運(yùn)動(dòng)粘度在50mm2/s以下電脫水效果較好l一般采用 4085，重質(zhì)原油溫度有較大幅度提高，但不應(yīng)超過(guò)150操作壓力l操作壓力應(yīng)比操作溫度下的原油飽和蒸氣壓高0.15MPal一般為0.4，0.6，1MPa三個(gè)等級(jí)l電脫水器處理能力由原油乳狀液處理的難易程度，在電脫水器內(nèi)的停留時(shí)間和電脫水器容積確定停留時(shí)間：輕質(zhì)、中質(zhì)原油一

17、般為3040min，重質(zhì)原油不宜超過(guò)60min電脫水器臺(tái)數(shù)的設(shè)置一般不少于2臺(tái)，不多于6臺(tái)l潤(rùn)濕表面上一種流體被另一種流體所取代的過(guò)程l破除W/O型石油乳狀液的過(guò)濾物質(zhì)的要求能很好地被水所潤(rùn)濕過(guò)濾物質(zhì)可以長(zhǎng)期使用而不更換注：此法需與其它方法配合使用注：此法需與其它方法配合使用l熱化學(xué)脫水工藝流程l電化學(xué)脫水工藝流程用電脫水器替代上圖熱化學(xué)脫水器適用于含水率小于或等于20%的原油l高含水原油脫水工藝流程適用于含水率大于30%的原油l污水回?fù)降膬?yōu)點(diǎn)：熱量回收提高水洗效果，降低原油含鹽量熱污水沖洗除砂效果較好適用于含水率大于60%的原油l油砂的危害在管道和地面設(shè)備沉積，降低處理能力，堵塞管道引發(fā)機(jī)泵

18、的密封填料、葉輪和泵殼的磨損及相關(guān)設(shè)備的磨蝕砂沉積影響加熱裝置正常的熱傳導(dǎo)，甚至導(dǎo)致局部過(guò)熱、穿孔影響控制液面的油水界面浮子的控制海上含油砂粒的處理l地面集輸系統(tǒng)除砂方法重力沉降法：重力，水洗，加熱l多相分離器除砂工藝l大罐沉降除砂工藝（不停產(chǎn)水力機(jī)械清砂工藝，不密閉，油耗大）離心分離除砂法l懸浮液置于離心力場(chǎng)中，使得固液得以分離的過(guò)程l分離因數(shù)：離心沉降與重力沉降速度的比值，為離心分離設(shè)備的重要性能指標(biāo)l離心分離設(shè)備： 離心機(jī)：過(guò)濾式、沉降式、分離機(jī) 水力旋流器：固液、液液、氣液分離3種，由圓筒部分和錐筒部分組成 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備小，占地少，費(fèi)用低；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件 缺點(diǎn)：只能用于兩相分離，對(duì)

19、顆粒有破碎作用，磨損內(nèi)表面原油含水率超過(guò)原油含水率超過(guò)65以上時(shí)，除砂率達(dá)以上時(shí)，除砂率達(dá)90，砂含油，砂含油率僅為十萬(wàn)分之六率僅為十萬(wàn)分之六過(guò)濾除砂l(fā)過(guò)濾是指懸浮液通過(guò)能截留固體顆粒的過(guò)濾介質(zhì)，使固液得以分離的操作l分類： 餅層過(guò)濾：適合于固體含量稍高（固體體積分率1%）的場(chǎng)合 濾床過(guò)濾：適合于懸浮液中顆粒粒徑很小且含量甚微（固體體積分率1%）的場(chǎng)合l特點(diǎn)：不需要密度差，操作控制范圍廣，不適用于連續(xù)生產(chǎn)81l原油在集輸中的油氣損耗（占產(chǎn)量的1%3%）蒸發(fā)損耗：占40%不穩(wěn)定排放排污損耗裝卸損耗l減少損耗的措施（降到0.29%0.5%)密閉輸送原油穩(wěn)定：降低原油的蒸汽壓，使之大大降低原油在常溫

20、常壓下的蒸發(fā)損耗的過(guò)程為原油穩(wěn)定輕烴回收l(shuí)飽和蒸氣壓：就是在一定溫度下密閉容器中的液體及其蒸氣處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)蒸氣所表示的絕對(duì)壓力l原油蒸氣壓與溫度、組成的關(guān)系輕組分愈多，揮發(fā)性愈強(qiáng)，飽和蒸汽壓也愈高隨溫度的升高而增加，隨溫度的下降而減小相同溫度下，分子量小的烴組分比分子量大的烴組分有較高的蒸汽壓l降低飽和蒸汽壓方法降低溫度拔出C1C4組分l加熱法l降壓法l雷特蒸汽壓的測(cè)定ttamPPttPPPP38273381燃料室 2空氣室 3接頭管 4活栓t測(cè)定室上室的開始溫度l原油蒸汽壓的求定l原油穩(wěn)定達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)儲(chǔ)運(yùn)蒸發(fā)損失大于0.2%（重量）的原油就進(jìn)行穩(wěn)定處理穩(wěn)定原油在最高儲(chǔ)存溫度下的蒸氣壓（絕

21、壓）不超過(guò)當(dāng)?shù)卮髿鈮悍€(wěn)定過(guò)程中已烷拔出率一般不應(yīng)大于原油中已烷含量的5%（重量）88閃蒸分離穩(wěn)定法閃蒸分離穩(wěn)定法分餾穩(wěn)定法分餾穩(wěn)定法89l平衡蒸發(fā)液體混合物在加熱、蒸發(fā)過(guò)程中所形成的蒸氣始終與液體保持接觸，直到某一溫度之時(shí)才進(jìn)行氣液分離當(dāng)具一定壓力的液體混合物，其壓力降低時(shí)部分液體混合物會(huì)蒸發(fā)l實(shí)現(xiàn)方式負(fù)壓閃蒸穩(wěn)定正壓閃蒸穩(wěn)定多級(jí)閃蒸分離法大罐抽氣91負(fù)壓閃蒸流程負(fù)壓閃蒸流程適用于密度較大的原油適用于密度較大的原油50802070kPakPa0.20.3MPaMPa400.41.5%拔出率拔出率92加熱閃蒸分離流程加熱閃蒸分離流程適用于輕組分含量多的原油適用于輕組分含量多的原油0.10.3MPaMPa93l多級(jí)分離穩(wěn)定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資小，占地少保持了相當(dāng)數(shù)量的乙烷和丙烷井口有足夠高的壓力l舉例：井口壓力3.5MPa，最終壓力0.07MPa，26.796l油罐烴蒸氣回收回收大、小呼吸的蒸發(fā)損耗回收大、小呼吸的蒸發(fā)損耗97l定義根據(jù)