油氣集輸 第五章原油處理

1、第五章 原油處理n 原油乳狀液原油乳狀液n 原油處理的基本方法原油處理的基本方法n 原油處理設(shè)計原油處理設(shè)計概述概述n目前全國各油田絕大部分開發(fā)井都采用注水開發(fā)目前全國各油田絕大部分開發(fā)井都采用注水開發(fā)方式開采石油。從油井產(chǎn)出的油氣混合物內(nèi)含有方式開采石油。從油井產(chǎn)出的油氣混合物內(nèi)含有大量的采出水和泥砂等機械雜質(zhì)。世界上所產(chǎn)原大量的采出水和泥砂等機械雜質(zhì)。世界上所產(chǎn)原油的油的90%以上需進行脫水。以上需進行脫水。n對原油進行脫水、脫鹽、脫除泥砂等機械雜質(zhì)，對原油進行脫水、脫鹽、脫除泥砂等機械雜質(zhì)，使之成為合格商品原油的過程使之成為合格商品原油的過程原油處理原油處理，國，國內(nèi)常稱原有脫水。內(nèi)常稱

2、原有脫水。原油處理的目的原油處理的目的n滿足商品原油水含量、鹽含量的行業(yè)或國家標準滿足商品原油水含量、鹽含量的行業(yè)或國家標準 商品原油含水要求商品原油含水要求： 我國我國 0.52.0 國際上國際上 0.13.0，多數(shù)為，多數(shù)為0.2 原油允許含水量與原油密度有關(guān)原油允許含水量與原油密度有關(guān)：密度大脫水難度高的：密度大脫水難度高的原油，允許水含量略高。原油，允許水含量略高。 含鹽量的要求含鹽量的要求：我國絕大部分油田原油含鹽量不高，商：我國絕大部分油田原油含鹽量不高，商品原油含鹽量無明確要求，一般不進行專門的脫鹽處理。品原油含鹽量無明確要求，一般不進行專門的脫鹽處理。n商品原油交易的需要商品原

3、油交易的需要 交易時要扣除原油含水量，原油密度則按含水原交易時要扣除原油含水量，原油密度則按含水原油密度。油密度。 原油密度是原油質(zhì)量和售價的的重要依據(jù)，原油原油密度是原油質(zhì)量和售價的的重要依據(jù)，原油含水增大了原油密度，原油售價降低，不利于賣方。含水增大了原油密度，原油售價降低，不利于賣方。原油處理的目的（續(xù)）原油處理的目的（續(xù)） 增大了燃料的消耗，占用了部分集油、加熱、加工增大了燃料的消耗，占用了部分集油、加熱、加工 資源，增加了原油的生產(chǎn)成本。資源，增加了原油的生產(chǎn)成本。n原油內(nèi)的含鹽水原油內(nèi)的含鹽水引起金屬管路和運輸設(shè)備的結(jié)垢和引起金屬管路和運輸設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕腐蝕，泥砂等固體雜質(zhì)使泵、

4、管路、其它設(shè)備機械，泥砂等固體雜質(zhì)使泵、管路、其它設(shè)備機械磨損，磨損，降低管路和設(shè)備的使用壽命降低管路和設(shè)備的使用壽命。n影響煉制工作的正常進行影響煉制工作的正常進行原油處理的目的（續(xù)）原油處理的目的（續(xù)） 增加了原油粘度和管輸費用。增加了原油粘度和管輸費用。 相對密度相對密度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； 相對密度相對密度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；第一節(jié)第一節(jié) 原油乳狀液原油乳狀液 游離水游離水 常溫下常溫下用靜止沉降法短時間內(nèi)能從油中分離用靜止沉降法短時間內(nèi)能從油中分離的水，常在沉降罐和三相分離器中脫除。的水，

5、常在沉降罐和三相分離器中脫除。 乳化水乳化水 用沉降法很難脫除的水，與原油的混合物稱用沉降法很難脫除的水，與原油的混合物稱為油水乳狀液為油水乳狀液 （原油乳狀液）。（原油乳狀液）。 脫除游離水后，原油密度越大，乳化水含量脫除游離水后，原油密度越大，乳化水含量越高。越高。一、乳狀液類型一、乳狀液類型n乳狀液乳狀液 兩種或兩種以上不互溶或微量互溶的液體，其兩種或兩種以上不互溶或微量互溶的液體，其中一種以極小的液滴分散于另一種液體中，這種分中一種以極小的液滴分散于另一種液體中，這種分散物系稱為乳狀液，乳狀液都有一定的穩(wěn)定性。散物系稱為乳狀液，乳狀液都有一定的穩(wěn)定性。n原油乳狀液的類型原油乳狀液的類型

6、油包水型（油包水型（W/O）：油田最常見的原油乳狀液。）：油田最常見的原油乳狀液。水包油型（水包油型（O/W）：在采出水中常存在，原油處理中：在采出水中常存在，原油處理中 很少見。又稱反相乳狀液。很少見。又稱反相乳狀液。原油乳狀液原油乳狀液n油水乳狀液類型的判別方法油水乳狀液類型的判別方法原油乳狀液原油乳狀液鑒別方法鑒別方法說明說明染色法染色法 往乳狀液中加入油溶性染料，輕輕攪動，若乳狀往乳狀液中加入油溶性染料，輕輕攪動，若乳狀液呈現(xiàn)染料的顏色，則外相是油，乳狀液是液呈現(xiàn)染料的顏色，則外相是油，乳狀液是W/O型；型；若分散液滴呈染料顏色，則分散相是油，為若分散液滴呈染料顏色，則分散相是油，為O

7、/W型。型。沖淡法沖淡法 將兩滴乳狀液分別滴在玻璃板上，然后將形成該將兩滴乳狀液分別滴在玻璃板上，然后將形成該乳狀液的油和水，分別滴在兩滴乳狀液中，輕輕攪拌，乳狀液的油和水，分別滴在兩滴乳狀液中，輕輕攪拌，易于和油混合者為易于和油混合者為W/O型；易于和水混合者為型；易于和水混合者為O/W型。型。電導(dǎo)法電導(dǎo)法導(dǎo)電性好的為導(dǎo)電性好的為O/W型，差的為型，差的為W/O型。型。濾紙法濾紙法 將乳狀液滴在濾紙上，若能迅速鋪開，濾紙上只將乳狀液滴在濾紙上，若能迅速鋪開，濾紙上只留下一小滴油，則為留下一小滴油，則為O/W型；若鋪不開，則為型；若鋪不開，則為W/O型。型。顯微鏡法顯微鏡法二、乳狀液生成機理二

8、、乳狀液生成機理1、乳狀液生成條件、乳狀液生成條件 系統(tǒng)中必須存在兩種或兩種以上互不相溶（或系統(tǒng)中必須存在兩種或兩種以上互不相溶（或微量互溶）的液體微量互溶）的液體 要有強烈的攪動，使一種液體破碎成微小液滴要有強烈的攪動，使一種液體破碎成微小液滴分散于另一種液體中分散于另一種液體中 要有乳化劑存在，使微小液滴能穩(wěn)定地存在于要有乳化劑存在，使微小液滴能穩(wěn)定地存在于另一種液體中另一種液體中 原油乳狀液原油乳狀液2、界面能和界面張力、界面能和界面張力n不平衡力場作用下，液體表面不平衡力場作用下，液體表面 有自動縮小的趨勢；有自動縮小的趨勢；n在恒溫恒壓下，物系有自動向在恒溫恒壓下，物系有自動向 自由

9、能減小方向進行的趨勢；自由能減小方向進行的趨勢；n油水形成乳狀液時，接觸界面和界面能都很大，油水形成乳狀液時，接觸界面和界面能都很大，分散相液滴會自發(fā)地合并，縮小界面面積使界面分散相液滴會自發(fā)地合并，縮小界面面積使界面能趨向最低。能趨向最低。原油乳狀液原油乳狀液3、乳化劑、乳化劑乳化劑：乳化劑：使乳狀液穩(wěn)定的物質(zhì)使乳狀液穩(wěn)定的物質(zhì)作用作用：吸附在油水界面上，形成吸附層：吸附在油水界面上，形成吸附層 （1 1）使油水界面的界面張力下降，減少了剪切水相變?yōu)椋┦褂退缑娴慕缑鎻埩ο陆?，減少了剪切水相變?yōu)樾∷嗡璧哪芰?，也減小了使水滴聚結(jié)、合并的表面能；小水滴所需的能量，也減小了使水滴聚結(jié)、合并的表

10、面能； （2）若吸附層具有凝膠狀彈性結(jié)構(gòu)，在分散相液滴周圍）若吸附層具有凝膠狀彈性結(jié)構(gòu)，在分散相液滴周圍形成堅固、有韌性的膜，阻止水滴碰撞中的聚結(jié)、合并、沉降形成堅固、有韌性的膜，阻止水滴碰撞中的聚結(jié)、合并、沉降 （3）若乳化劑為極性分子，排列在水滴界面上形成電荷，）若乳化劑為極性分子，排列在水滴界面上形成電荷，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。原油乳狀液原油乳狀液三、乳狀液的性質(zhì)三、乳狀液的性質(zhì)1、穩(wěn)定性、穩(wěn)定性乳狀液穩(wěn)定性：是指乳狀液抗油水分層的能力。乳狀液穩(wěn)定性：是指乳狀液抗油水分層的能力。影響原油乳狀液穩(wěn)定的因素：影響原油乳狀液穩(wěn)定的因素： 分散相顆粒

11、分散相顆粒 外相原油粘度外相原油粘度 油水密度差油水密度差 界面膜和界面張力界面膜和界面張力 老化老化 內(nèi)相顆粒表面帶電內(nèi)相顆粒表面帶電 溫度溫度 原油類型原油類型 相體積比相體積比 水相鹽含量水相鹽含量 pH值值原油乳狀液原油乳狀液n分散相顆粒分散相顆粒 粒徑越小、越均勻，越穩(wěn)定；粒徑越小、越均勻，越穩(wěn)定； 粒徑大小還表示乳狀液受攪拌的強烈程度。粒徑大小還表示乳狀液受攪拌的強烈程度。n外相原油粘度外相原油粘度 分散相的平均粒徑愈大分散相的平均粒徑愈大穩(wěn)定性差穩(wěn)定性差 乳化水滴的運動、聚結(jié)、合并、沉降愈難乳化水滴的運動、聚結(jié)、合并、沉降愈難 增大了乳狀液穩(wěn)定性增大了乳狀液穩(wěn)定性粘度越大粘度越大

12、原油乳狀液原油乳狀液n油水密度差油水密度差 密度差愈大，油水容易分離密度差愈大，油水容易分離穩(wěn)定性較差。穩(wěn)定性較差。n界面膜和界面張力界面膜和界面張力 乳化劑構(gòu)成的界面膜，阻止水滴碰撞合并，維持乳狀液的乳化劑構(gòu)成的界面膜，阻止水滴碰撞合并，維持乳狀液的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。n老化老化 反映了時間對乳狀液穩(wěn)定性的影響。反映了時間對乳狀液穩(wěn)定性的影響。n內(nèi)相顆粒表面帶電內(nèi)相顆粒表面帶電 內(nèi)相顆粒界面上帶有同種電荷是乳狀液穩(wěn)定的重要原因。內(nèi)相顆粒界面上帶有同種電荷是乳狀液穩(wěn)定的重要原因。 原油乳狀液原油乳狀液n溫度溫度 提高溫度可降低乳狀液的提高溫度可降低乳狀液的穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： 降低外相原油粘度；降低外

13、相原油粘度； 提高乳化劑的溶解度，削弱界面膜強度；提高乳化劑的溶解度，削弱界面膜強度； 加劇內(nèi)相顆粒的布朗運動，增加水滴碰撞合并的幾率。加劇內(nèi)相顆粒的布朗運動，增加水滴碰撞合并的幾率。n原油類型原油類型 決定了原油內(nèi)所含天然乳化劑的數(shù)量和類型。決定了原油內(nèi)所含天然乳化劑的數(shù)量和類型。 環(huán)烷基和混合基原油乳狀液穩(wěn)定，石蠟基原油乳狀液穩(wěn)環(huán)烷基和混合基原油乳狀液穩(wěn)定，石蠟基原油乳狀液穩(wěn) 定性較差。定性較差。原油乳狀液原油乳狀液n相體積比相體積比 增加分散相體積使乳狀液穩(wěn)定性變差。增加分散相體積使乳狀液穩(wěn)定性變差。n水相鹽含量水相鹽含量 淡水和鹽含量低的采出水易形成穩(wěn)定乳狀液。淡水和鹽含量低的采出水易

14、形成穩(wěn)定乳狀液。npH值值 pH值增加，內(nèi)相顆粒界面膜的彈性和機械強度降值增加，內(nèi)相顆粒界面膜的彈性和機械強度降低，乳狀液穩(wěn)定性變差。低，乳狀液穩(wěn)定性變差。原油乳狀液原油乳狀液2、原油乳狀液的密度原油乳狀液的密度 原油含水、含鹽后，密度顯著增大。原油含水、含鹽后，密度顯著增大。 若已知乳狀液體積含水率若已知乳狀液體積含水率，原油和水的密度，原油和水的密度o和和w w，原油乳狀液的密度可按下式確定：，原油乳狀液的密度可按下式確定： 原油乳狀液原油乳狀液wowowwooVVVV13、乳狀液粘度、乳狀液粘度 外相粘度外相粘度 內(nèi)相體積濃度（含水率）內(nèi)相體積濃度（含水率） 溫度溫度 分散相顆粒分散相顆

15、粒 乳化劑及界面膜性質(zhì)乳化劑及界面膜性質(zhì) 內(nèi)相顆粒表面帶電強弱內(nèi)相顆粒表面帶電強弱影響因素影響因素原油乳狀液原油乳狀液曲線曲線溫度溫度/ 剪切速率剪切速率140272408135027450815708164027（加藥）（加藥）74081（加藥）（加藥）1、原油乳狀液的生成、原油乳狀液的生成 原油中含水，并含有足夠數(shù)量的天然乳化劑，一原油中含水，并含有足夠數(shù)量的天然乳化劑，一般生成穩(wěn)定的般生成穩(wěn)定的W/O型原有乳狀液。型原有乳狀液。 原油中所含的天然乳化劑：原油中所含的天然乳化劑： 膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、環(huán)烷酸、脂肪酸、氮和硫的有機膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、環(huán)烷酸、脂肪酸、氮和硫的有機物、蠟晶、粘土、砂粒、鐵銹

16、、鉆井修井液等。物、蠟晶、粘土、砂粒、鐵銹、鉆井修井液等。 另外，原油生產(chǎn)中使用的緩蝕劑、殺菌劑、潤濕另外，原油生產(chǎn)中使用的緩蝕劑、殺菌劑、潤濕劑和強化采油的化學(xué)藥劑都是生成乳狀液的乳化劑。劑和強化采油的化學(xué)藥劑都是生成乳狀液的乳化劑。四、石油生產(chǎn)中乳狀液的生成和預(yù)防四、石油生產(chǎn)中乳狀液的生成和預(yù)防2、防止穩(wěn)定乳狀液生成措施、防止穩(wěn)定乳狀液生成措施n盡量減少對油水混合物的剪切和攪拌盡量減少對油水混合物的剪切和攪拌n盡早脫水盡早脫水（1）自噴井自噴井產(chǎn)生乳狀液的原因：產(chǎn)生乳狀液的原因： 油水混合物沿油管向地面流動，隨著壓力降低，油水混合物沿油管向地面流動，隨著壓力降低，氣體析出膨脹，對油、水產(chǎn)生

17、破碎和攪動。氣體析出膨脹，對油、水產(chǎn)生破碎和攪動。 混合物流過噴嘴時，流速猛增，壓力急劇下降，混合物流過噴嘴時，流速猛增，壓力急劇下降，使油水充分破碎，形成較為穩(wěn)定的乳狀液。使油水充分破碎，形成較為穩(wěn)定的乳狀液。原油乳狀液原油乳狀液取樣位置取樣位置分析次數(shù)分析次數(shù)油嘴壓降油嘴壓降平均含水率平均含水率總含水率總含水率游離水含率游離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減少原油乳狀液生成的預(yù)防措施：減少原油乳狀液生成

18、的預(yù)防措施：n用大油嘴并提高集輸系統(tǒng)和油氣分離器壓力，減用大油嘴并提高集輸系統(tǒng)和油氣分離器壓力，減小油嘴前后的壓差；小油嘴前后的壓差；n油嘴裝在井底油嘴裝在井底（2）深井泵采油深井泵采油n防止抽油機固定閥、游動閥、柱塞漏泄產(chǎn)生激烈防止抽油機固定閥、游動閥、柱塞漏泄產(chǎn)生激烈攪動攪動n選擇較大尺寸的固定閥和游動閥、并用氣錨（使選擇較大尺寸的固定閥和游動閥、并用氣錨（使氣體進入油套環(huán)空內(nèi)的裝置），避免氣體進入泵氣體進入油套環(huán)空內(nèi)的裝置），避免氣體進入泵筒內(nèi)筒內(nèi)n提高深井泵容積效率提高深井泵容積效率n往油井油套環(huán)空內(nèi)注入破乳劑往油井油套環(huán)空內(nèi)注入破乳劑 能有效地阻止原油在井內(nèi)乳化，還能使油井增產(chǎn)。能有

19、效地阻止原油在井內(nèi)乳化，還能使油井增產(chǎn)。原油乳狀液原油乳狀液（3）氣舉井氣舉井產(chǎn)生乳狀液的場所：井口，氣舉氣進入油管處產(chǎn)生乳狀液的場所：井口，氣舉氣進入油管處間歇氣舉：井口、地面管網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生乳狀液；間歇氣舉：井口、地面管網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生乳狀液；連續(xù)氣舉：注氣點產(chǎn)生連續(xù)氣舉：注氣點產(chǎn)生（4）地面集輸管網(wǎng)）地面集輸管網(wǎng)n集輸過程促成乳狀液生成的因素集輸過程促成乳狀液生成的因素 多相混輸管路、離心泵，彎頭、三通、閥件等多相混輸管路、離心泵，彎頭、三通、閥件等對混合物產(chǎn)生的攪拌。對混合物產(chǎn)生的攪拌。原油乳狀液原油乳狀液n預(yù)防措施預(yù)防措施 在集輸系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、日常操作管理中盡在集輸系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、日常操作管

20、理中盡量避免混合物的激烈摻混：量避免混合物的激烈摻混： 管徑不宜太??；管徑不宜太??； 盡量減少彎頭、三通、閥件等的局部阻力；盡量減少彎頭、三通、閥件等的局部阻力； 充分利用地形輸送；充分利用地形輸送； 流程中避免對流體的反復(fù)減壓和增壓；流程中避免對流體的反復(fù)減壓和增壓； 盡早分出混合物中的伴生氣；盡早分出混合物中的伴生氣； 注意各種閥門的嚴密性。注意各種閥門的嚴密性。原油乳狀液原油乳狀液n原油中水的類型：游離水和乳化水原油中水的類型：游離水和乳化水n原油處理常用的方法原油處理常用的方法 化學(xué)破乳劑化學(xué)破乳劑 重力沉降重力沉降 加熱加熱 機械機械 電脫水電脫水n各種常見脫水方法的共同點各種常見脫

21、水方法的共同點 創(chuàng)造條件使油水依靠密度差和所受重力不同而分層。創(chuàng)造條件使油水依靠密度差和所受重力不同而分層。第二節(jié)第二節(jié) 原油處理的基本方法原油處理的基本方法一、常用術(shù)語一、常用術(shù)語1、破乳破乳n乳狀液的破壞即破乳。乳狀液的破壞即破乳。n原油乳狀液的破乳過程原油乳狀液的破乳過程 分散水滴接近結(jié)合分散水滴接近結(jié)合 界面膜破裂界面膜破裂 水滴合并粒徑增大水滴合并粒徑增大 在油相中沉降分離在油相中沉降分離 即即水滴的絮凝、聚結(jié)和沉降水滴的絮凝、聚結(jié)和沉降。n原油乳狀液破乳的關(guān)鍵原油乳狀液破乳的關(guān)鍵 破壞油水界面膜，使水滴聚結(jié)和沉降。破壞油水界面膜，使水滴聚結(jié)和沉降。原油處理的基本方法原油處理的基本方

22、法2、絮凝、絮凝 某些高分子聚合物（絮凝劑）的長鏈分子某些高分子聚合物（絮凝劑）的長鏈分子具有多個活性集團，附著在水滴上使乳化水滴具有多個活性集團，附著在水滴上使乳化水滴聚集在一起，但界面膜連續(xù)沒有破裂，水滴沒聚集在一起，但界面膜連續(xù)沒有破裂，水滴沒有合并成大水滴。有合并成大水滴。 顯微鏡下觀察到：水滴絮凝在一起呈魚籽顯微鏡下觀察到：水滴絮凝在一起呈魚籽狀。狀。原油處理的基本方法原油處理的基本方法3、聚結(jié)聚結(jié) 小粒徑水滴合并成大粒徑水滴，并在規(guī)定時間小粒徑水滴合并成大粒徑水滴，并在規(guī)定時間內(nèi)沉降至容器底部水層的過程內(nèi)沉降至容器底部水層的過程聚結(jié)。聚結(jié)。 聚結(jié)時間估算聚結(jié)時間估算原油處理的基本方

23、法原油處理的基本方法sjjKddt06d0起始粒徑；起始粒徑； d最終粒徑；最終粒徑； 乳狀液體積水含率；乳狀液體積水含率；Ks特定系統(tǒng)的經(jīng)驗參數(shù)；特定系統(tǒng)的經(jīng)驗參數(shù)； j 大于大于3的經(jīng)驗參數(shù)，與水的經(jīng)驗參數(shù)，與水 滴碰撞反彈概率有關(guān)。滴碰撞反彈概率有關(guān)。4、水洗、水洗 油水混合物進入乳狀液處理器的底部水層，油水混合物進入乳狀液處理器的底部水層，使乳狀液向上通過水層，由于水的表面張力較大，使乳狀液向上通過水層，由于水的表面張力較大，原油中的游離水、粒徑較大的水滴、鹽類和親水原油中的游離水、粒徑較大的水滴、鹽類和親水固體雜質(zhì)等并入水層的過程，稱為水洗。固體雜質(zhì)等并入水層的過程，稱為水洗。 水層

24、內(nèi)水的體積分數(shù)水層內(nèi)水的體積分數(shù)很大，水洗對乳狀液破很大，水洗對乳狀液破乳有重要作用。乳有重要作用。原油處理的基本方法原油處理的基本方法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。原油處理的基本方法原油處理的基本方法18ow2ddgdV 與水滴粒徑的平方成正比；與水滴粒徑的平方成正比； 與油水密度差成正比；與油水密度差成正比； 與原油粘度成正比；與原油粘度成正比； 在離心場內(nèi)，可加速水滴的沉降。在離心場內(nèi)，可加速水滴的沉降。沉降速度的影響因素沉降速度的影響因素二、破乳劑脫水二、破乳劑脫水n破乳劑一般都是人工合成的大分子、高分子或超破乳劑

25、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劑。高分子的表面活性劑。n破乳過程中破乳劑的作用破乳過程中破乳劑的作用 1、降低乳化水滴的界面張力和界面膜強度、降低乳化水滴的界面張力和界面膜強度 2、消除水滴間的靜電斥力，使水滴絮凝、消除水滴間的靜電斥力，使水滴絮凝 3、有聚結(jié)作用、有聚結(jié)作用 4、能潤濕固體，防止固體粉末乳化劑構(gòu)成的界面、能潤濕固體，防止固體粉末乳化劑構(gòu)成的界面 膜阻礙水滴聚結(jié)。膜阻礙水滴聚結(jié)。原油處理的基本方法原油處理的基本方法n破乳劑類型破乳劑類型1、離子型破乳劑、離子型破乳劑 溶于水時，能電離生成離子。溶于水時，能電離生成離子。 按其在水溶液中具有表面活性作用的離子

26、電性，按其在水溶液中具有表面活性作用的離子電性，可分為陽離子、陰離子和兩性離子等類別?？煞譃殛栯x子、陰離子和兩性離子等類別。2、非離子型破乳劑、非離子型破乳劑 以環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等有機合成原料為基礎(chǔ)，以環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等有機合成原料為基礎(chǔ)，在具有活潑氫起始劑引發(fā)下、有催化劑存在時，按一定在具有活潑氫起始劑引發(fā)下、有催化劑存在時，按一定程序聚合而成。程序聚合而成。原油處理的基本方法原油處理的基本方法非離子型破乳劑的優(yōu)點非離子型破乳劑的優(yōu)點原油處理的基本方法原油處理的基本方法用量少用量少 不產(chǎn)生沉淀不產(chǎn)生沉淀 脫出水中含油少脫出水中含油少 脫水成本低脫水成本低 非離子型破乳劑的類型非離子型破乳

27、劑的類型水溶性：可配制成任意濃度的水溶液水溶性：可配制成任意濃度的水溶液油溶性：凈化油的能力比水溶性的高，脫出水含油高油溶性：凈化油的能力比水溶性的高，脫出水含油高混合型：能增加使用的靈活性混合型：能增加使用的靈活性n破乳劑的評價破乳劑的評價 1、脫水率、脫水率 2、出水速度、出水速度 3、油水界面狀態(tài)、油水界面狀態(tài) 4、脫出水的含油率：一般小于、脫出水的含油率：一般小于0.05%。 5、最佳用量、最佳用量 6、低溫脫水性能、低溫脫水性能原油處理的基本方法原油處理的基本方法n破乳劑脫水的優(yōu)缺點破乳劑脫水的優(yōu)缺點 優(yōu)點優(yōu)點1、在系統(tǒng)內(nèi)較早注入可防止乳狀液的形成；、在系統(tǒng)內(nèi)較早注入可防止乳狀液的形

28、成；2、可在較低溫度下脫水，節(jié)約燃料，降低原油蒸發(fā)、可在較低溫度下脫水，節(jié)約燃料，降低原油蒸發(fā)體積損失以及因原油密度增大的經(jīng)濟損失。體積損失以及因原油密度增大的經(jīng)濟損失。 缺點缺點1、注入破乳劑劑量過多時，可生成新的、穩(wěn)定性更、注入破乳劑劑量過多時，可生成新的、穩(wěn)定性更高的乳狀液；高的乳狀液；2、若破乳劑量較大時，僅靠其脫水費用過高。、若破乳劑量較大時，僅靠其脫水費用過高。原油處理的基本方法原油處理的基本方法三、重力沉降脫水三、重力沉降脫水n游離水脫除器游離水脫除器與三相分離器的主要與三相分離器的主要區(qū)別：區(qū)別：根據(jù)油水混合物內(nèi)的根據(jù)油水混合物內(nèi)的水量來確定大小。水量來確定大小。水處理量的計算

29、公式：水處理量的計算公式：原油處理的基本方法原油處理的基本方法DLhDdmlQ/018. 035. 0DDwow2oew 油水界面常控制在油水界面?？刂圃?.5D處，但脫除器水處理量處，但脫除器水處理量最大時的最佳界面位置在最大時的最佳界面位置在0.769D處。處。 游離水脫除器設(shè)置在加熱爐的上游，用來減少游離水脫除器設(shè)置在加熱爐的上游，用來減少高含水原油的含水量，以減少加熱爐的熱負荷和所高含水原油的含水量，以減少加熱爐的熱負荷和所耗燃料，降低加熱爐的解垢速度。耗燃料，降低加熱爐的解垢速度。原油處理的基本方法原油處理的基本方法n沉降罐沉降罐1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)原油處理的基本方法原油處理的基本方法水洗

30、水洗沉降沉降2、工作原理、工作原理3、油水界面控制、油水界面控制原油處理的基本方法原油處理的基本方法ghhghhwcwfwwoowowocfwHhhh14、沉降罐工作效率的衡量標準及影響因素沉降罐工作效率的衡量標準及影響因素 衡量標準衡量標準（1）沉降時間）沉降時間 油水混合物在罐內(nèi)的停留時間，表示沉降罐處油水混合物在罐內(nèi)的停留時間，表示沉降罐處理油水混合物的能力；理油水混合物的能力；（2）操作溫度）操作溫度（3）原油中剩余含水率）原油中剩余含水率（4）脫除水中含油率）脫除水中含油率原油處理的基本方法原油處理的基本方法 影響因素影響因素（1）破乳劑的選擇和用量）破乳劑的選擇和用量 （2）油水混

31、合物的性質(zhì)）油水混合物的性質(zhì) （3）配液管工藝設(shè)計）配液管工藝設(shè)計 （4）原油中所含溶解氣的析出）原油中所含溶解氣的析出 原油處理的基本方法原油處理的基本方法n重力沉降脫水的優(yōu)缺點重力沉降脫水的優(yōu)缺點優(yōu)點優(yōu)點：1、進罐混合物無需加熱，節(jié)省燃料；、進罐混合物無需加熱，節(jié)省燃料； 2、操作簡單，要求自控水平低；、操作簡單，要求自控水平低； 3、原油輕質(zhì)組分損失少，原油體積、密度、原油輕質(zhì)組分損失少，原油體積、密度 變化小。變化小。缺點缺點：1、不適用于氣油比大的原油乳狀液；、不適用于氣油比大的原油乳狀液； 2、不適用于海洋原油處理；、不適用于海洋原油處理； 3、投資、檢查、維護費用較高；、投資、檢

32、查、維護費用較高； 4、熱損失較大；、熱損失較大； 5、存在截面流動不均、短路流及流動死區(qū)。、存在截面流動不均、短路流及流動死區(qū)。原油處理的基本方法原油處理的基本方法n脫水原理脫水原理 提高加劑油水混合物的溫度，加速乳狀液破乳提高加劑油水混合物的溫度，加速乳狀液破乳和油水分離。和油水分離。n加熱脫水的原則加熱脫水的原則1、盡可能降低加熱脫水溫度；、盡可能降低加熱脫水溫度；2、加熱前盡可能脫除游離水，減少無效熱能消耗；、加熱前盡可能脫除游離水，減少無效熱能消耗；3、有廢熱可利用場合，優(yōu)先利用廢熱加熱乳狀液；、有廢熱可利用場合，優(yōu)先利用廢熱加熱乳狀液；4、盡可能一熱多用，節(jié)省燃料。、盡可能一熱多用

33、，節(jié)省燃料。原油處理的基本方法原油處理的基本方法四、加熱脫水四、加熱脫水n加熱脫水設(shè)備加熱脫水設(shè)備1、加熱爐、加熱爐2、加熱處理器（、加熱處理器（heater-treater） 集加熱、脫水、脫氣功能于一體的容器。不適集加熱、脫水、脫氣功能于一體的容器。不適合處理含水量很大的乳狀液。合處理含水量很大的乳狀液。 立式立式：脫氣段、聚結(jié)沉降段、加熱水洗段（油：脫氣段、聚結(jié)沉降段、加熱水洗段（油水停留時間水停留時間35min）、游離水脫除段四部分組成。）、游離水脫除段四部分組成。 適用于油田單井井流的處理。適用于油田單井井流的處理。 臥式臥式：結(jié)構(gòu)與無電極的靜電脫水器相同。：結(jié)構(gòu)與無電極的靜電脫水器

34、相同。原油處理的基本方法原油處理的基本方法n脫水原理脫水原理 利用聚結(jié)介質(zhì)親水憎油并提供很大表面積的性利用聚結(jié)介質(zhì)親水憎油并提供很大表面積的性質(zhì)，促使水滴聚結(jié)沉降。質(zhì)，促使水滴聚結(jié)沉降。五、機械脫水五、機械脫水原油處理的基本方法原油處理的基本方法n機械脫水的優(yōu)缺點機械脫水的優(yōu)缺點 優(yōu)點：無需加熱優(yōu)點：無需加熱 缺點：處理較臟或含蠟原油時容易堵塞聚結(jié)缺點：處理較臟或含蠟原油時容易堵塞聚結(jié)材料的通道。材料的通道。 注注：機械脫水一般不作為獨立的處理過程，：機械脫水一般不作為獨立的處理過程，常與其它脫水方法配合使用。常與其它脫水方法配合使用。原油處理的基本方法原油處理的基本方法n離心脫水原理離心脫水

35、原理 利用離心場內(nèi)離利用離心場內(nèi)離心加速度大于重力加心加速度大于重力加速度，促進水滴的沉速度，促進水滴的沉降和油水分層。降和油水分層。六、離心脫水六、離心脫水原油處理的基本方法原油處理的基本方法n離心力脫水受力分析離心力脫水受力分析原油處理的基本方法原油處理的基本方法離心力離心力wdmrmvf6,321阻力阻力oDvdCf24222ooDvdC24Re24ddrv ddrdf023重力重力gdfw633浮力浮力 gdfo634水滴勻速運動時：水滴勻速運動時： 21ff rvddrdrmvo,32ddrdmro32積分：積分： rdrmddRro020302ln18rRdwo原油處理的基本方法原

36、油處理的基本方法n離心機中能沉降的水滴直徑離心機中能沉降的水滴直徑oworRdln1822n離心脫水設(shè)備離心脫水設(shè)備水力旋流器水力旋流器1、基本結(jié)構(gòu)、基本結(jié)構(gòu)原油處理的基本方法原油處理的基本方法原油處理的基本方法原油處理的基本方法2、工作原理、工作原理 待分離的油水混合物在一定壓力下切向進待分離的油水混合物在一定壓力下切向進入旋流器的圓筒段，并在旋流器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，入旋流器的圓筒段，并在旋流器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生強大的離心力場。由于離心沉降作用，輕產(chǎn)生強大的離心力場。由于離心沉降作用，輕相（油）向旋流器軸心處運動，形成向上的內(nèi)相（油）向旋流器軸心處運動，形成向上的內(nèi)旋流油核；重相（水）向器壁運動，形

37、成向下旋流油核；重相（水）向器壁運動，形成向下的外旋流。油水分離后，油從溢流口排出，凈的外旋流。油水分離后，油從溢流口排出，凈化水從底流口排出。化水從底流口排出。 3、水力旋流器影響因素、水力旋流器影響因素 油水密度差油水密度差 水滴尺寸水滴尺寸 粘度粘度 溫度溫度 進口含水量進口含水量 進口流量進口流量原油處理的基本方法原油處理的基本方法4、水力旋流器的優(yōu)點、水力旋流器的優(yōu)點1)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。2)易于設(shè)計、安裝。模塊化單元的方式進行設(shè)計、易于設(shè)計、安裝。模塊化單元的方式進行設(shè)計、組裝，在海洋平臺上可以很方便地吊裝；組裝，在海洋平臺上可以很方便地吊裝；3)

38、快速啟動、迅速穩(wěn)定。快速啟動、迅速穩(wěn)定。4) 靜態(tài)水力旋流器中沒有運動部件，需要的系統(tǒng)配靜態(tài)水力旋流器中沒有運動部件，需要的系統(tǒng)配件少；件少；5)維修費用低。維修費用低。6)對海洋平臺的晃動不敏感。對海洋平臺的晃動不敏感。原油處理的基本方法原油處理的基本方法 5、水力旋流器的技術(shù)要求、水力旋流器的技術(shù)要求項項 目目預(yù)預(yù) 分分脫脫 水水脫脫 油油目目 的的從井流中脫除大部分的水從井流中脫除大部分的水同左同左采出水除油以滿足采出水除油以滿足環(huán)保對污水排放的環(huán)保對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

39、污水凈化污水凈化污水入口含油量入口含油量不超過不超過50體積體積超過超過50體積體積不超過不超過2體積體積底流含油量底流含油量約約2000ppm小于小于5體積體積低于環(huán)境法規(guī)限制低于環(huán)境法規(guī)限制溢流含水量溢流含水量約約20體積體積約小于約小于1體積體積具體要求具體要求溢溢 流流 流流 量量不超過來流量的不超過來流量的50來流量來流量50以上以上來流量來流量25溢流的處理溢流的處理需要進一步脫水和脫氣，但需要進一步脫水和脫氣，但處理量大大減少處理量大大減少需進一步脫氣，可能需進一步脫氣，可能不需要進一步脫水不需要進一步脫水送回上游處理送回上游處理底流的處理底流的處理需進一步脫油需進一步脫油需進一

40、步脫油需進一步脫油向外排放向外排放七、靜電脫水七、靜電脫水原油處理的基本方法原油處理的基本方法n靜電脫水原理靜電脫水原理 將原油乳狀液置于高壓直流或交流電場中，將原油乳狀液置于高壓直流或交流電場中，由于電場對水滴的作用，削弱了水滴界面膜的強由于電場對水滴的作用，削弱了水滴界面膜的強度，促使水滴碰撞，合并成粒徑較大的水滴，在度，促使水滴碰撞，合并成粒徑較大的水滴，在原油中沉降分離出來。原油中沉降分離出來。 水滴在電場中的三種聚結(jié)方式：水滴在電場中的三種聚結(jié)方式： 電泳聚結(jié)，偶極聚結(jié)，振蕩聚結(jié)電泳聚結(jié)，偶極聚結(jié)，振蕩聚結(jié)原油處理的基本方法原油處理的基本方法電泳電泳：把原油乳狀液置于通電的兩個平行電

41、極中，：把原油乳狀液置于通電的兩個平行電極中， 水滴將向同自身所帶電荷極性相反的電極運水滴將向同自身所帶電荷極性相反的電極運動，動， 即帶負電荷的水滴向正即帶負電荷的水滴向正 電極運動，帶正電荷的電極運動，帶正電荷的 水滴向負極運動。水滴向負極運動。電泳聚結(jié)電泳聚結(jié)：電泳過程中水滴：電泳過程中水滴 的碰撞、合并。的碰撞、合并。電泳聚結(jié)主要發(fā)生在高壓直流電場中。電泳聚結(jié)主要發(fā)生在高壓直流電場中。1、電泳聚結(jié)、電泳聚結(jié)誘導(dǎo)偶極：在高壓直流或交流電場中，原油乳狀液誘導(dǎo)偶極：在高壓直流或交流電場中，原油乳狀液 中的水滴受電場的極化和靜電感應(yīng)，使中的水滴受電場的極化和靜電感應(yīng)，使 水滴兩端帶上不同極性的

42、電荷，形成誘水滴兩端帶上不同極性的電荷，形成誘 導(dǎo)偶極。導(dǎo)偶極。偶極聚結(jié)：電的吸引力及水滴在電場內(nèi)的振動，使水偶極聚結(jié)：電的吸引力及水滴在電場內(nèi)的振動，使水 滴相互碰撞，合并成大水滴，從原油中沉滴相互碰撞，合并成大水滴，從原油中沉 降分離出來。降分離出來。2、偶極聚結(jié)、偶極聚結(jié) 把電場中兩個大小把電場中兩個大小相等，兩端所帶電量相相等，兩端所帶電量相同的水滴看作為兩個相同的水滴看作為兩個相同的電偶極子，其中心同的電偶極子，其中心距為距為l，在外加電場的作，在外加電場的作用下，其相互吸引力為：用下，其相互吸引力為： 4220462246lddEldKEF偶極聚結(jié)偶極聚結(jié)422024lddEF與水

43、滴直徑的平方成正比；與水滴直徑的平方成正比；與與(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時，水滴時，水滴中心距中心距l(xiāng)是水滴直徑是水滴直徑8倍倍以上，偶以上，偶極聚結(jié)將不起作用。極聚結(jié)將不起作用。與電場強度的平方成正比；與電場強度的平方成正比；電場強度過高，橢球形水滴兩端電場強度過高，橢球形水滴兩端受電場拉力過大，一個小水滴拉受電場拉力過大，一個小水滴拉斷成兩個小水滴，產(chǎn)生斷成兩個小水滴，產(chǎn)生“電分電分散散”。 偶極聚結(jié)偶極聚結(jié) 交流電場中電場方向不斷交流電場中電場方向不斷改變，水滴內(nèi)的各種正負離子改變，水滴內(nèi)的各種正負離子不斷做周期性往復(fù)運動，使水不斷做周期性往復(fù)運動，使

44、水滴兩端的電荷極性發(fā)生相應(yīng)變滴兩端的電荷極性發(fā)生相應(yīng)變化，界面膜受到?jīng)_擊，強度降化，界面膜受到?jīng)_擊，強度降低甚至破裂，水滴聚結(jié)沉降。低甚至破裂，水滴聚結(jié)沉降。這一過程稱這一過程稱振蕩聚結(jié)振蕩聚結(jié)。 3、振蕩聚結(jié)、振蕩聚結(jié) 水滴愈大，離子對界面膜的沖擊作用愈大，振水滴愈大，離子對界面膜的沖擊作用愈大，振蕩聚結(jié)的效果愈好。蕩聚結(jié)的效果愈好。綜上所述綜上所述n交流電場中破乳作用在整個電場范圍內(nèi)進行，交流電場中破乳作用在整個電場范圍內(nèi)進行，直流電場中破乳主要在電極區(qū)附近進行。直流電場中破乳主要在電極區(qū)附近進行。n交流電場內(nèi)水滴以偶極聚結(jié)、振蕩聚結(jié)為主；交流電場內(nèi)水滴以偶極聚結(jié)、振蕩聚結(jié)為主；直流電場內(nèi)

45、水滴主要在電極附近區(qū)域進行，直流電場內(nèi)水滴主要在電極附近區(qū)域進行，以電泳聚結(jié)為主，偶極聚結(jié)為輔。以電泳聚結(jié)為主，偶極聚結(jié)為輔。原油處理的基本方法原油處理的基本方法n靜電脫水的適用條件靜電脫水的適用條件 1、電法脫水只適宜于油包水型乳狀液。、電法脫水只適宜于油包水型乳狀液。 原油的導(dǎo)電率很小，乳狀液通過極間空間時，電極間原油的導(dǎo)電率很小，乳狀液通過極間空間時，電極間電流很小，能建立起脫水所需的電場強度。電流很小，能建立起脫水所需的電場強度。 水包油型乳狀液通過極間空間時，由于帶有酸堿鹽等水包油型乳狀液通過極間空間時，由于帶有酸堿鹽等離子的水是良導(dǎo)體，導(dǎo)致極間電壓下降，電流猛增，產(chǎn)生離子的水是良導(dǎo)

46、體，導(dǎo)致極間電壓下降，電流猛增，產(chǎn)生電擊穿現(xiàn)象。電擊穿現(xiàn)象。 2、一般進入電脫水器的原油含水率低于、一般進入電脫水器的原油含水率低于3030。 含水率較高的油包水型乳狀液，電法脫水也易產(chǎn)生含水率較高的油包水型乳狀液，電法脫水也易產(chǎn)生電電擊穿現(xiàn)象擊穿現(xiàn)象。原油處理的基本方法原油處理的基本方法n靜電脫水設(shè)備靜電脫水設(shè)備靜電脫水器靜電脫水器 1、靜電脫水器構(gòu)造、靜電脫水器構(gòu)造原油處理的基本方法原油處理的基本方法雙頻靜電聚結(jié)分離器雙頻靜電聚結(jié)分離器2、脫水器電場：交流，直流，交直流、高壓、脫水器電場：交流，直流，交直流、高壓/高頻高頻直流電場直流電場高壓直流電遷移動態(tài)過程（高壓直流電遷移動態(tài)過程（45

47、0450倍）倍） 交流電場交流電場高壓交流電遷移動態(tài)過程（高壓交流電遷移動態(tài)過程（450450倍）倍） 高壓交流電場作用下，高壓交流電場作用下，微水滴振動較強，產(chǎn)生明微水滴振動較強，產(chǎn)生明顯的扭曲、變形。在乳化顯的扭曲、變形。在乳化膨脹破裂處，相鄰的微水膨脹破裂處，相鄰的微水滴之間迅速聚結(jié)、長大后滴之間迅速聚結(jié)、長大后沉降分離。最后，油樣中沉降分離。最后，油樣中幾乎沒有小水滴，底板上幾乎沒有小水滴，底板上出現(xiàn)大片的沉積水。出現(xiàn)大片的沉積水。 a.交流電場交流電場不宜處理含水率較低的原油乳狀液，即不宜處理含水率較低的原油乳狀液，即交流電場脫水后交流電場脫水后凈化油含水率高凈化油含水率高，約為直流的，約為直流的35倍；倍；b.交流電壓呈正弦曲線變化，交流電壓呈正弦曲線變化，脫水效率較低，處理脫水效率較低，處理量低；量低；c.交流電場中水滴交流電場中水滴易易排成水鏈使電場排成水鏈使電場短路短路；d.水滴界面膜受到的振蕩力較大，脫出水清澈，水滴界面膜受到的振蕩力較大，脫出水清澈，水水中含油率低中含油率低；e.電路簡單電路簡單，無需整流設(shè)備。，無需整流