原油处理技术

1、高效油气水处理技术高效油气水处理技术 原油处理技术原油处理技术 油气水分离处理工艺，是 将从油井收集的油气水混合物 进行气液分离、沉降、脱水、 净化的初加工过程，是油气水 集输处理工程的核心部分。 一、油气水处理一、油气水处理的基本方法的基本方法 （1 1）气液分离）气液分离 （2 2）油气水三相分离）油气水三相分离 （3 3）原油脱水）原油脱水 （4 4）原油稳定）原油稳定 （5 5）天然气脱水及净化（气体脱酸气、气体脱水）天然气脱水及净化（气体脱酸气、气体脱水） （6 6）污水处理）污水处理 油气水分离处理工艺包括：油气水分离处理工艺包括： 一、油气水处理一、油气水处理的基本方法的基本方法

2、 油气水分离处理方法包括：油气水分离处理方法包括： 旋流分离。旋流分离。主要利用介质旋转流主要利用介质旋转流 动过程中产生的离心力进行气液、液动过程中产生的离心力进行气液、液 液或固液分离的，其分离过程一般只液或固液分离的，其分离过程一般只 有几秒钟。在有几秒钟。在气液分离器、三相分离气液分离器、三相分离 器、旋风分离器、超重力除氧气器、器、旋风分离器、超重力除氧气器、 超重力脱硫设备、油水旋流分离器、超重力脱硫设备、油水旋流分离器、 天然气透平净化处理器、天然气超音天然气透平净化处理器、天然气超音 速脱水设备、旋流除砂洗砂设备等领速脱水设备、旋流除砂洗砂设备等领 域得到广泛地应用。域得到广泛

3、地应用。 （1）旋流（离心）分离）旋流（离心）分离 （2）重力沉降分离）重力沉降分离 （3）机械处理）机械处理 （4）化学破乳）化学破乳 （5）加热处理）加热处理 （6）电、磁聚结）电、磁聚结 （7）超声波聚结）超声波聚结 （8）蒸发处理）蒸发处理 （9）气浮法）气浮法 （10）水洗）水洗 （11）管道破乳）管道破乳 （12）混凝沉降、过滤等）混凝沉降、过滤等 一、油气水处理一、油气水处理的基本方法的基本方法 （1 1）旋流（离心）分离）旋流（离心）分离 （2 2）重力沉降分离）重力沉降分离 （3 3）机械处理）机械处理 （4 4）化学破乳）化学破乳 （5 5）加热处理）加热处理 （6 6）电

4、、磁聚结）电、磁聚结 （7 7）超声波聚结）超声波聚结 （8 8）蒸发处理）蒸发处理 （9 9）气浮法）气浮法 （1010）水洗）水洗 （1111）管道破乳）管道破乳 （1212）混凝沉降、过滤等）混凝沉降、过滤等 油气水分离处理方法包括：油气水分离处理方法包括： 重力沉降分离。重力沉降分离。主要分为分散颗主要分为分散颗 粒的自由沉降、絮凝（碰撞聚结）颗粒的粒的自由沉降、絮凝（碰撞聚结）颗粒的 自由沉降、拥挤沉降（高浊度水的沉淀）自由沉降、拥挤沉降（高浊度水的沉淀） 和压缩沉降（污泥的浓缩）等。和压缩沉降（污泥的浓缩）等。 分散颗粒的自由沉降速度计算根据分散颗粒的自由沉降速度计算根据 流态不同

5、，可以采用流态不同，可以采用Stokes、Allen、 Newton公式计算。公式计算。 絮凝（碰撞聚结）颗粒的自由沉降速絮凝（碰撞聚结）颗粒的自由沉降速 度计算要考虑由于速度的差异引起的碰撞度计算要考虑由于速度的差异引起的碰撞 聚结。实验公式：聚结。实验公式： kp s ad g u 2 03. 0 一、油气水处理一、油气水处理的基本方法的基本方法 （1 1）旋流（离心）分离）旋流（离心）分离 （2 2）重力沉降分离）重力沉降分离 （3 3）机械处理）机械处理 （4 4）化学破乳）化学破乳 （5 5）加热处理）加热处理 （6 6）电、磁聚结）电、磁聚结 （7 7）超声波聚结）超声波聚结 （8

6、 8）蒸发处理）蒸发处理 （9 9）气浮法）气浮法 （10）水洗）水洗 （11）管道破乳）管道破乳 （12）混凝沉降、过滤等）混凝沉降、过滤等 油气水分离处理方法包括：油气水分离处理方法包括： 机械处理。机械处理。为了克服重力沉降为了克服重力沉降 区内流场不均、加速乳化液颗粒或区内流场不均、加速乳化液颗粒或 液滴的聚并，在沉降区加整流板、液滴的聚并，在沉降区加整流板、 聚结介质（不锈钢波纹板、聚四氟聚结介质（不锈钢波纹板、聚四氟 乙烯波纹板、陶粒等）、导流板、乙烯波纹板、陶粒等）、导流板、 斜板、丝装物或网状物等来改善重斜板、丝装物或网状物等来改善重 力沉降特性，这种方法称为机械处力沉降特性，

7、这种方法称为机械处 理。在油气水处理设备中广为采用。理。在油气水处理设备中广为采用。 一、油气水处理一、油气水处理的基本方法的基本方法 （1 1）旋流（离心）分离）旋流（离心）分离 （2 2）重力沉降分离）重力沉降分离 （3 3）机械处理）机械处理 （4 4）化学破乳）化学破乳 （5 5）加热处理）加热处理 （6 6）电、磁聚结）电、磁聚结 （7 7）超声波聚结）超声波聚结 （8 8）蒸发处理）蒸发处理 （9 9）气浮法）气浮法 （10）水洗）水洗 （11）管道破乳）管道破乳 （12）混凝沉降、过滤等）混凝沉降、过滤等 油气水分离处理方法包括：油气水分离处理方法包括： 化学破乳。化学破乳。是指

8、往油水乳化液中注入是指往油水乳化液中注入 少量的破乳剂，促使分散的乳化液颗粒相少量的破乳剂，促使分散的乳化液颗粒相 互接近、碰撞、界面膜破裂、水滴（油滴）互接近、碰撞、界面膜破裂、水滴（油滴） 合并、油水沉降分离的过程。对化学破乳合并、油水沉降分离的过程。对化学破乳 过程和破乳机理的研究仍然处于较低的水过程和破乳机理的研究仍然处于较低的水 平，流行的说法有平，流行的说法有顶替说顶替说、反相说反相说、分散分散 说说、中和说中和说。 化学破乳受药剂种类、加药位置、破化学破乳受药剂种类、加药位置、破 乳温度、加药量等诸多因素的影响。乳温度、加药量等诸多因素的影响。 发展方向：低温高效破乳剂。发展方向

9、：低温高效破乳剂。 一、油气水处理一、油气水处理的基本方法的基本方法 （1 1）旋流（离心）分离）旋流（离心）分离 （2 2）重力沉降分离）重力沉降分离 （3 3）机械处理）机械处理 （4 4）化学破乳）化学破乳 （5 5）加热处理）加热处理 （6 6）电、磁聚结）电、磁聚结 （7 7）超声波聚结）超声波聚结 （8 8）蒸发处理）蒸发处理 （9 9）气浮法）气浮法 （10）水洗）水洗 （11）管道破乳）管道破乳 （12）混凝沉降、过滤等）混凝沉降、过滤等 油气水分离处理方法包括：油气水分离处理方法包括： 加热处理。加热处理。是原油处理的常用技术手是原油处理的常用技术手 段，其作用主要包括以下几

10、个方面：段，其作用主要包括以下几个方面： 降低乳化液界面膜强度降低乳化液界面膜强度（胶质、沥青（胶质、沥青 质、石蜡的溶解；受热膨胀）；质、石蜡的溶解；受热膨胀）； 降粘降粘（也可以通过添加稀油等方法实（也可以通过添加稀油等方法实 现）；现）； 改变油水密度差改变油水密度差，加速油水分离；，加速油水分离； （三种情况：（三种情况：TT、 T T 、 T Wg 我国设计工作者考虑到油滴沉降速度计算公式的假设条件 从实际情况的出发，分离器重力沉降部分流动截面上气流 速度不均匀等因素，在立式分离器中取允许气体流速: 油气分离器的计算油气分离器的计算 在近似计算中，气体的允许流速可按下列经验公式计算

11、: Wg-气体流速，速米秒； Wo 粒径100微米油滴的沉 降速度。 气体的允许流速气体的允许流速 油气分离器的计算油气分离器的计算 分离器的结构尺寸计算分离器的结构尺寸计算 油气分离器的结构尺寸 主要是由其油气处理量 决定的。例如，立式分 离器的直径为： 不论是立式还是卧式分离器， 其处理能力与分离效果取决于结 构尺寸，同时还与诸如捕雾器等 元件的配置有关。高效分离器必 须仔细地进行结构设计，优选和 优化布置分离元件，使其具有一 个“高效结构”。 油气分离器的计算油气分离器的计算 为提高油气分离的效率，分离器结构设 计应充分利用进料流体内能，采用高效内部 结构，如：进口功能吸收器、挡板系统、

12、旋 风进料口、整流系统、泡沫消除器、捕雾器， 以及各种聚结填料等，以避免简单的空筒结 构，可使分离效率明显提高。 从原油中分出气泡的计算从原油中分出气泡的计算 油气分离器的计算油气分离器的计算 从分离器流出的原油，如果携 带过量的气泡，将使容积式计 量仪表的计量精度降低，离心 泵工况恶化。对紧接常压储罐 的末级分离器来说，控制被原 油带出的气体量更为重要。因 为，原油夹带的大量气体将通 过常压储罐放入大气，导致损 耗，污染环境，而且容易发生 火灾。若气体中含有硫化氢时 还可能使人、畜中毒。因而要 把原油中的含气率控制在规定 的标准之下。 影响流出原油含气量 多少的主要因素是： (1)原油粘度。

13、粘度愈 大，原油中夹带的气泡 不易浮至液面，造成原 油含气率增高； (2)原油在分离器中停 留的时间。原油停留时 间过短，已析出的气泡 来不及浮至液面就被带 出分离器，造成原油， 气液密度差愈小，气泡 愈不易浮至液面。 从原油中分出气泡的过程，与从气体中分出油滴的 过程极为相似。气泡主要依靠所受的重力与原油所受重 力的不同从原油中解脱出来。气泡在原油中上浮时，由 于原油的粘度大，上浮速度较慢，雷诺数较小，其流态 一般总处于层流区。因而斯托克斯公式适用于气泡与原 油的分离。 油气分离器的计算油气分离器的计算 从原油中分出气泡的计算从原油中分出气泡的计算 理论计算公式： 气泡不被原油带出分离器的必

14、要条件是：气泡上升速度应大于分离器集液部气泡不被原油带出分离器的必要条件是：气泡上升速度应大于分离器集液部 分任一液面的平均下降速度，即：分任一液面的平均下降速度，即： 油气分离器的计算油气分离器的计算 从原油中分出气泡的计算（理论）从原油中分出气泡的计算（理论） 立式分离器原油处理量 卧式分离器原油处理量 油气分离器的计算油气分离器的计算 从原油中分出气泡的计算（按停留时间）从原油中分出气泡的计算（按停留时间） 立式分离器原油处理量 卧式分离器原油处理量 油气分离器的计算油气分离器的计算 从原油中分出气泡的计算（按停留时间）从原油中分出气泡的计算（按停留时间） 某些原油所含的气泡，上升到油面

15、后，并不立即或 很快地破裂，在气泡消失前有一段时间的寿命。许多 气泡聚集在油面上形成泡沫。有这种性质的原油叫起 泡原油。 原油起泡一方面给油气界面的控制增加困难，另 一方面气泡占去了一部分体积，减小了分离器集液部 分和重力沉降部分的有效体积，使分离器工况恶化。 原油起泡对分离器液体处理能力的影响，很难从理论 上加以解决。于是，人们借助实验和经验，要求原油 在分离器中停留一定的时间，以达到流出原油中含气 率不超过规定值的要求。 油气分离器的计算油气分离器的计算 从原油中分出气泡的计算（按停留时间）从原油中分出气泡的计算（按停留时间） 我国规定：一般原油 在分离器中的停留时 间为13分，起泡原 油

16、为520分。 类 型 分离温度， 停留时间，分 油气分离器 高压(1.4兆帕以上) 油、气、水分离器 低压油、气、水分 离器 37 322 26.7 2l 15.5 1 25 510 1015 1520 2025 2530 国外原油在分离器中的停留时间 油气分离器的计算油气分离器的计算 从原油中分出气泡的计算（按停留时间）从原油中分出气泡的计算（按停留时间） 立式分离器立式分离器 卧式分离器卧式分离器 油气分离器的计算油气分离器的计算 分离器的工艺计算步骤 (1)(1)根据油气平衡计算中所确定的气液处理量、物性、分离压力、分根据油气平衡计算中所确定的气液处理量、物性、分离压力、分 离温度等基础

17、资料，并参照现场具体情况选择分离器的类型。离温度等基础资料，并参照现场具体情况选择分离器的类型。 (2)(2)按照从原油中分出气体的要求，由原油性质和操作经验确定原油按照从原油中分出气体的要求，由原油性质和操作经验确定原油 在分离器内的停留时间，对缓冲分离器尚需考虑缓冲时间，据此初步在分离器内的停留时间，对缓冲分离器尚需考虑缓冲时间，据此初步 确定分离器尺寸。确定分离器尺寸。 (3)(3)按照从气体中分出油滴的要求，计算按照从气体中分出油滴的要求，计算100100微米粒径的油滴在汽相中微米粒径的油滴在汽相中 的匀速沉降速度，分离器的允许气体流速，分离器直径的匀速沉降速度，分离器的允许气体流速，

18、分离器直径D D、长度，、长度，( (或或 高度高度H)H)等结构尺寸。等结构尺寸。 (4)(4)比较步骤比较步骤(2)(2)、(3)(3)的计算结果，选较大者作为分离器尺寸。当油的计算结果，选较大者作为分离器尺寸。当油 气处理量很大时，往往需有多台分离器并联工作。气处理量很大时，往往需有多台分离器并联工作。 (5)(5)按每台分离器的气体实际处理量、气体组成、性质、固体尘粒含按每台分离器的气体实际处理量、气体组成、性质、固体尘粒含 量等因素确定除雾器的类型和尺寸。量等因素确定除雾器的类型和尺寸。 原油乳状液 乳化液是一种非均相液体体系，它由两种不互溶的 液体组成，而且其中一种液体以液滴形式直

19、接分散在第 二种液体中。乳化液与一种液体在另一种液体中的简单 分散体不同，乳化液中存在着一种能抑制聚结现象的乳 化剂，因此液滴相互接触时发生聚结的概率大为减小。 乳化液中以小液滴形态存在的那一部分则称作内相、 分散相或非连续相。 乳化液的定义 在原油和水组成的大部分乳化液中，水是细分散在 油中的。水滴的球形是界面张力作用的结果。界面张力 作用于水滴，使水滴与油接触的面积尽可能小。这就是 油包水型乳化液，被称为“正常”乳化液。油也可以分 散在水中，形成水包油乳化液，后者被称为“反向”乳 化液。 原油乳状液 乳化液的类型 原油中所含的水分，有的在常温下用简单的沉降法短 时间内就能从油中分离出来，这

20、类水称为游离水；有 的则很难用沉降法从油中分离出来，这类水称乳化水， 它与原油的混合物称油水乳状液，或原油乳状液。乳 化水需采取专门的措施才能脱除。 一种是水以极微小的颗粒分散于原油中，称为： “油包水”型乳状液，用符号wo表示，此时水是内 相或称分散相，油是外相或称分散介质，因外相液体 是相互连接的，故又称连续相 ； 另一种是油以极微小颗粒分散于水中，称为：“水 包油”型乳状液，用符号ow表示，此时油是内相， 水是外相。 原油乳状液 乳化液的定义 油包水乳状液 原油乳状液 乳化液的定义 原油乳状液 乳化液的定义 原油乳状液 乳化液形成的三个必要条件是: (1)油田采出物有原油和水，二者不互溶

21、。 (2)原油中有足够的胶质、沥青质、环烷酸、地层岩 屑、泥砂等，它们都是天然的、高性能的乳化剂。 (3)在油田开发和油气集输过程中，油、水、乳化剂 三者共聚一体，在油井井筒、油嘴、管道、阀件、机 泵中充分接触混合。特别是在油田伴生气的参予下， 其搅拌更为激烈。 原油乳化液的形成 原油乳状液 乳化的防止乳化的防止 集油过程原油中水珠粒径变化情况 取样部位取样部位油井井口油井井口油井井口油井井口分离器进口分离器进口离心泵出口离心泵出口 水珠粒径水珠粒径 um l一一2005-253-103-5 泵进口水珠粒径变化情况 取样部位有水分层时间分出游离水油相颜色 泵进口3060黑 泵出口6020红褐色

22、 原油乳状液 采油时能使油完全与水隔绝和(或)防止油井产出流体 受到各种形式的搅拌，就不会生成乳化液。在一些油 井中，要把水完全隔绝是困难的或者是不可能的，同 时，防止搅拌几乎也是不可能的。所以，许多油井必 然会产生乳化液。然而，在一些场合下，乳化作用是 由于操作方法不当而加重的。 杆式泵抽油井抽油速度过大，柱塞和凡尔维护不良; 利用重力流动输送的地方用泵输送流体，都会造起不 必要的扰动。如果条件许可，在油一水分离之前要尽 量减少因流经离心泵，油嘴和控制阀而引起的压力降。 乳化的防止乳化的防止 原油乳状液 加入化学破乳剂 正确选用增压泵 乳化的防止乳化的防止 正确设计和建设管道 正确布置脱水设

23、备的位置 原油乳状液 分散度 原油状液的性质原油状液的性质 密度 分散相在连续相中的分散程度称为分散度。 原油含水、含盐后，其密度显著增大。 原油乳状液 粘度 原油状液的性质原油状液的性质 原油乳状液是一种多相体系，原油乳状液是一种多相体系， 不遵循牛顿内摩擦定律，属不遵循牛顿内摩擦定律，属 于非牛顿液体，这时的粘度于非牛顿液体，这时的粘度 应称为表观粘度。含水率较应称为表观粘度。含水率较 低时，乳状液的粘度随含水低时，乳状液的粘度随含水 率的增加而缓慢上升；含水率的增加而缓慢上升；含水 率较高时，粘度迅速上升；率较高时，粘度迅速上升； 当含水率超过某一数值当含水率超过某一数值(图中图中 约为

24、约为6575)时，粘度又时，粘度又 迅速下降，此时迅速下降，此时wo型乳状型乳状 液相为液相为ow型或型或w ow型型 乳状液。此后，随含水率的乳状液。此后，随含水率的 进一步增加，油水混合物的进一步增加，油水混合物的 粘度变化不大。粘度变化不大。 原油乳状液 原油状液的性质原油状液的性质 电性质 原油乳状液的电导率除取决于其含水率和水颗原油乳状液的电导率除取决于其含水率和水颗 粒的分散度外，在很大程度上决定于水中的含盐、粒的分散度外，在很大程度上决定于水中的含盐、 含酸、含碱量。乳状液的电导率还随温度的增高而含酸、含碱量。乳状液的电导率还随温度的增高而 增大。增大。 介电系数是乳状液另一项重

25、要的电性质。原油的介电系数是乳状液另一项重要的电性质。原油的 介电系数为介电系数为2，水的介电系数约为油的，水的介电系数约为油的40倍，即倍，即80。 由于原油和水介电系数的悬殊差别，当把乳状液置由于原油和水介电系数的悬殊差别，当把乳状液置 于电场内时，乳状液的内相水滴将沿电力线排列，于电场内时，乳状液的内相水滴将沿电力线排列， 并使乳状液的电导率激烈增加。电场内，乳状液内并使乳状液的电导率激烈增加。电场内，乳状液内 相水滴沿电力线排列的这种性质，常被用来破坏原相水滴沿电力线排列的这种性质，常被用来破坏原 油乳状液，脱除原油中所含的水。油乳状液，脱除原油中所含的水。 原油乳状液 原油状液的性质

26、原油状液的性质 电性质 几种原油电导，粘 度与温度的关系图 原油乳状液原油乳状液 原油状液的性质原油状液的性质 稳定性和老化稳定性和老化 影响乳状液稳定性的主要因素有：乳状液的分散度影响乳状液稳定性的主要因素有：乳状液的分散度 和原油粘度、乳化剂的类型和保护膜的性质、内相颗粒和原油粘度、乳化剂的类型和保护膜的性质、内相颗粒 表面带电、乳状液温度和水的表面带电、乳状液温度和水的pH值等。值等。 1.分散度和原油粘度分散度和原油粘度 若油水混合物内有足够的乳化剂，并受到充分搅若油水混合物内有足够的乳化剂，并受到充分搅 拌，则形成内相颗粒小、分散度高的原油乳状液。水拌，则形成内相颗粒小、分散度高的原

27、油乳状液。水 滴愈小，布朗运动愈强烈，就能克服重力影响不下沉，滴愈小，布朗运动愈强烈，就能克服重力影响不下沉， 而保持稳定。此外，原油粘度愈大，水滴愈不易下而保持稳定。此外，原油粘度愈大，水滴愈不易下 沉原油乳状液也就愈稳定。沉原油乳状液也就愈稳定。 原油乳状液 原油状液的性质原油状液的性质 稳定性和老化 2.乳化剂的类型和保护膜的性质 原油中存在的天然乳化剂大体上可分为三类，它们对乳状液的稳定性有原油中存在的天然乳化剂大体上可分为三类，它们对乳状液的稳定性有 很大的影响。很大的影响。 乳化剂是低分子有机物，如脂肪酸、环烷酸和某些低分子胶质。这类物乳化剂是低分子有机物，如脂肪酸、环烷酸和某些低

28、分子胶质。这类物 质有较强的表面活性，易在内相颗粒界面形成界面膜。但由于分子量低，质有较强的表面活性，易在内相颗粒界面形成界面膜。但由于分子量低， 界面保护膜强度不高，故乳状液的稳定性较低。界面保护膜强度不高，故乳状液的稳定性较低。 第二类是高分子有机物，如沥青、沥青质等。它们在内相颗粒界面形成第二类是高分子有机物，如沥青、沥青质等。它们在内相颗粒界面形成 较厚的、粘性和弹性较高的凝胶状界面膜，机械强度很高，使乳状液有较厚的、粘性和弹性较高的凝胶状界面膜，机械强度很高，使乳状液有 较高的稳定性。较高的稳定性。 第三类是粘土、砂粒和高熔点石蜡等固体乳化剂。由这类乳化剂构成的第三类是粘土、砂粒和高

29、熔点石蜡等固体乳化剂。由这类乳化剂构成的 界面膜的机械强度很高，因而乳状液的稳定性也很高。由蜡晶粒作为固界面膜的机械强度很高，因而乳状液的稳定性也很高。由蜡晶粒作为固 体乳化剂构成的乳化液，会因温度增高时蜡品粒的溶解而使乳状液稳定体乳化剂构成的乳化液，会因温度增高时蜡品粒的溶解而使乳状液稳定 性下降。性下降。 原油乳状液 原油状液的性质原油状液的性质 稳定性和老化 3.内相颗粒表面带电 原油乳状液 原油状液的性质原油状液的性质 稳定性和老化 4.温度 乳状液温度对其稳定性有很大影响，随温度的增高，乳状液稳定性下乳状液温度对其稳定性有很大影响，随温度的增高，乳状液稳定性下 降。这是因为降。这是因

30、为: : (1)(1)乳状液的主要乳化剂乳状液的主要乳化剂沥青质、胶质、石蜡等在原油中的溶解度增沥青质、胶质、石蜡等在原油中的溶解度增 加，减弱了由这些乳化剂构成的内相颗粒界面膜的机械强度，使水滴易加，减弱了由这些乳化剂构成的内相颗粒界面膜的机械强度，使水滴易 于在互相碰撞时合并下沉；于在互相碰撞时合并下沉； (2)(2)内相颗粒体积膨胀，使界面膜变薄，机械强度减弱；内相颗粒体积膨胀，使界面膜变薄，机械强度减弱； (3)(3)加剧了内相颗粒的布朗运动，增加了互相碰撞、合并成大颗粒的机率；加剧了内相颗粒的布朗运动，增加了互相碰撞、合并成大颗粒的机率； (4)(4)油水体积膨胀系数不同，原油体积膨

31、胀系数较大，使水和油的密度差油水体积膨胀系数不同，原油体积膨胀系数较大，使水和油的密度差 增大，水滴易于在油相中下沉；增大，水滴易于在油相中下沉； (5)(5)降低了原油的粘度，水滴易于沉降。降低了原油的粘度，水滴易于沉降。 原油脱水的基本方法与原理 沉降分离：包括自然沉降、热沉降、离心沉降和斜板、斜管沉降等；沉降分离：包括自然沉降、热沉降、离心沉降和斜板、斜管沉降等； 化学破乳：该方法是向含水原油中添加化学破乳剂，经揽拌混台使化学破乳：该方法是向含水原油中添加化学破乳剂，经揽拌混台使 其到达原油乳化液的油一水界面上，降低界面张力，破坏乳化状其到达原油乳化液的油一水界面上，降低界面张力，破坏乳

32、化状 态破乳后的水珠相互聚结并沉降分离；态破乳后的水珠相互聚结并沉降分离； 电破乳：包括交流电、直流电、交一直流电、高频脉冲供电等，用电破乳：包括交流电、直流电、交一直流电、高频脉冲供电等，用 电场力破坏原油乳化液，使水珠相互聚结，自原油中分出；电场力破坏原油乳化液，使水珠相互聚结，自原油中分出； 润湿聚结：利用高比表面材料对油与水亲和力的悬殊差差异，使原润湿聚结：利用高比表面材料对油与水亲和力的悬殊差差异，使原 油中的油或水珠在其表面聚结，并沉降油中的油或水珠在其表面聚结，并沉降( (油上浮油上浮) )分离。分离。 一般原油脱水的工业生产装置是联合上述方法中的几种综台酗用，一般原油脱水的工业

33、生产装置是联合上述方法中的几种综台酗用， 以便形成较完善的上艺过程，使原油脱水生产过程效率高酚化油以便形成较完善的上艺过程，使原油脱水生产过程效率高酚化油 质量好、生产成本低、经济效益高。质量好、生产成本低、经济效益高。 原油脱水的基本方法与原理 沉降分离沉降分离 1一油水混合物入口管；2一辐射状配液管I 3一中心集油槽；4一原油 排出管；5一排水管； 6一虹吸上行管；7一虹吸下行管；8一液力阀杆； 9一液力阀柱塞；10一排空管；11、12一油水界面和油面发讯浮子；13 一配液管中心汇管；14一配液管支架 原油脱水的基本方法与原理 沉降分离沉降分离 原油脱水的基本方法与原理 沉降分离沉降分离

34、合理 不合理 原油电脱水的基本方法与原理 电脱水电脱水 电脱水原理电脱水原理 振荡聚结振荡聚结 偶极聚结偶极聚结 电泳聚结电泳聚结 原油电脱水的基本方法与原理 交流脱水交流脱水 在脱水器电极间加上高压交流电压，在交流在脱水器电极间加上高压交流电压，在交流 电场中，原油乳状液中的水滴受电场的极化和静电场中，原油乳状液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，形成电感应，使水滴两端带上不同极性的电荷，形成 诱导偶极。水滴在电场中拉长变形，并使界面膜诱导偶极。水滴在电场中拉长变形，并使界面膜 机械强度削弱，电的吸引力使水滴相互碰撞，合机械强度削弱，电的吸引力使水滴相互碰撞，合

35、并成大水滴，原油中沉降分离出来。并成大水滴，原油中沉降分离出来。 直流脱水直流脱水 在脱水器电极间加上高压直流电压，在直流电场中，原油乳在脱水器电极间加上高压直流电压，在直流电场中，原油乳 状液中的水滴将向自身所带电荷电性相反的电极运动，带正电的状液中的水滴将向自身所带电荷电性相反的电极运动，带正电的 水滴向负电极运动，带负电的水滴向正电极运动。由原油乳状液水滴向负电极运动，带负电的水滴向正电极运动。由原油乳状液 的性质可知，原油中各种粒径水滴的界面上都带有同性电荷，故的性质可知，原油中各种粒径水滴的界面上都带有同性电荷，故 在直流电场中乳状液中的水滴将向相同的方向运动，在运动过程在直流电场中

36、乳状液中的水滴将向相同的方向运动，在运动过程 中，水滴受原油的阻力产生拉长变形，并使界面膜机械强度削弱。中，水滴受原油的阻力产生拉长变形，并使界面膜机械强度削弱。 同时，因水滴大小不等、所带电荷不同、运动时所受阻力各异，同时，因水滴大小不等、所带电荷不同、运动时所受阻力各异， 各水滴在电场中运动速度不同，水滴发生碰撞，使削弱的界面膜各水滴在电场中运动速度不同，水滴发生碰撞，使削弱的界面膜 破裂，水滴合并、增大，从原油中沉降分出破裂，水滴合并、增大，从原油中沉降分出。 高频脉冲电脱水高频脉冲电脱水 高频脉冲电脱水是近年来针对复合驱采出液脱水时，电脱水器送电困难高频脉冲电脱水是近年来针对复合驱采出

37、液脱水时，电脱水器送电困难 ，脱水效果差等问题新研究的脱水方法。，脱水效果差等问题新研究的脱水方法。 八十年代初，关于脉冲电场对八十年代初，关于脉冲电场对“油包水油包水”W/OW/O型原油乳状液的破乳问题，及直型原油乳状液的破乳问题，及直 流脉冲电场中乳状液的破乳问题，有关专家明确提出了液珠对外电场的响应流脉冲电场中乳状液的破乳问题，有关专家明确提出了液珠对外电场的响应 是受电介质的松弛（或弛豫）过程控制的。在电场作用下，聚结前，液珠首是受电介质的松弛（或弛豫）过程控制的。在电场作用下，聚结前，液珠首 先排列成链，为此，破乳器中必须有大量的链生成，以进行聚结。这些链不先排列成链，为此，破乳器中

38、必须有大量的链生成，以进行聚结。这些链不 能太长，否则链产生传导电流，以致形成短路导致能量的漏泄；同时，形成能太长，否则链产生传导电流，以致形成短路导致能量的漏泄；同时，形成 的链也不能过短。其长短恰好能使链中的粒子在所加的电场力下发生聚结。的链也不能过短。其长短恰好能使链中的粒子在所加的电场力下发生聚结。 W/OW/O型乳状液体系可看作是复合电介质，界面松弛时间决定乳状液和绝缘电极型乳状液体系可看作是复合电介质，界面松弛时间决定乳状液和绝缘电极 的极化、松弛特性，它是两者介电松弛时间的平均效应。在电场中液珠需要的极化、松弛特性，它是两者介电松弛时间的平均效应。在电场中液珠需要 1010-11

39、 -11秒的时间去极化，在外加电场的作用下，液珠被极化，液珠与液珠间产 秒的时间去极化，在外加电场的作用下，液珠被极化，液珠与液珠间产 生吸引力或排斥力，这加剧了液珠之间的运动，导致随机碰撞而聚结。生吸引力或排斥力，这加剧了液珠之间的运动，导致随机碰撞而聚结。 高频脉冲电脱水高频脉冲电脱水 低频时，既使脉冲作用时间较长，有足够的时间去极化，但是电场自身低频时，既使脉冲作用时间较长，有足够的时间去极化，但是电场自身 变化不够快，液珠的极化率也是比较缓慢的，液珠较之最佳频率时极化电荷变化不够快，液珠的极化率也是比较缓慢的，液珠较之最佳频率时极化电荷 不完全，因而液珠碰撞次数少而慢，液珠聚结差，破乳

40、效果不好；频率太高不完全，因而液珠碰撞次数少而慢，液珠聚结差，破乳效果不好；频率太高 时，电场变化太快，电介质没有足够长的时间极化，液珠不能达到完全极化时，电场变化太快，电介质没有足够长的时间极化，液珠不能达到完全极化 状态，相应地液珠碰撞次数少、慢，液珠聚结差，破乳效果也不好。最佳频状态，相应地液珠碰撞次数少、慢，液珠聚结差，破乳效果也不好。最佳频 率时，液珠在电场峰值被完全极化，液珠间的力最大，有最大数量的碰撞，率时，液珠在电场峰值被完全极化，液珠间的力最大，有最大数量的碰撞， 聚结显著。由于原油含水量影响分散相中液珠的大小与数量，这势必影响一聚结显著。由于原油含水量影响分散相中液珠的大小

41、与数量，这势必影响一 定频率电场中液珠的极化电荷量，影响液珠的碰撞率和聚结率。低含水率虽定频率电场中液珠的极化电荷量，影响液珠的碰撞率和聚结率。低含水率虽 然有高的电场强度，但液珠少而且小，影响碰撞，聚结不佳，高含水率，随然有高的电场强度，但液珠少而且小，影响碰撞，聚结不佳，高含水率，随 着施加电压的增加，聚结效率趋于稳定，平均电流与峰值电场强度之比几乎着施加电压的增加，聚结效率趋于稳定，平均电流与峰值电场强度之比几乎 是常数，这必将存在电场强度、液珠大小、数量、最大聚结率、最小电能消是常数，这必将存在电场强度、液珠大小、数量、最大聚结率、最小电能消 耗的平衡点。耗的平衡点。 原油电脱水的基本

42、方法与原理 原油电脱水的基本方法与原理 电脱水电脱水交直流双电场脱水交直流双电场脱水 直流和双电场脱水的供电 (a)直流电脱水的供电；(b)双电场脱水的供电 KG一调整初级线圈电压的可控硅；B一脱水 变压器； zL一整流硅堆；Ts一脱水器 两种接线方式电压比较示意图 (a)直流电场电压l(b)双重电场电压 Uba 一下、 上层电极电压；Ubc一下层电极与壳体间电压 交直流双电场脱水（半波整流）交直流双电场脱水（半波整流） 交直流双电场脱水（全波波整流）交直流双电场脱水（全波波整流） 原油电脱水的基本方法与原理 电脱水电脱水 卧式电脱水器结构示意图;一放水排空口；2一脱水器壳体;3一 净化油出口

43、; 4一含水原油进口;5一进液分配头；6一电极；7一 悬挂绝缘子;8一进线绝缘棒安装孔;9一人孔 电脱水器的构造电脱水器的构造 原油电脱水的基本方法与原理 电脱水电脱水 水平电极工作状态分析图水平电极工作状态分析图 1，3一甲相电极；一甲相电极；2，4一乙相电极：一乙相电极：5一接地级一接地级(油一水界面油一水界面) I一含水原油；一含水原油；II一净化原油；一净化原油；III一脱出水一脱出水 电脱水器的电极构造电脱水器的电极构造 原油电脱水的基本方法与原理 电脱水电脱水 图5一16垂直电极工作状态分析图 l一电脱水器壳体；2一含水原油进口管；3一进油喷头；4一水平电极。 5一油一 水隔离简；

44、6一横隔板;7一接地电极；8一中心导电杆；9一通电电 极；10一电 极固定架；11一中心绝缘棒；12一悬挂绝缘子；13一净化油出 口;14一进线绝缘棒；15排水管 立式电脱水器的构造立式电脱水器的构造 电脱水器的结构和特点电脱水器的结构和特点 电脱水器的下电脱水器的下 部设有双部设有双 H H型型 进油分配器、进油分配器、 原油沿水平方原油沿水平方 向流出，减少向流出，减少 对水层的扰动对水层的扰动 油水界面控制：油水界面控制： 采用进口的射频采用进口的射频 导纳电脱水专用导纳电脱水专用 油水界面检测仪，油水界面检测仪， 防挂料、防高压防挂料、防高压 电场干扰设计，电场干扰设计， 检测精确、工

45、作检测精确、工作 稳定可靠。稳定可靠。 上部设有出油收上部设有出油收 集器，与双集器，与双H型型 进油分配器对称进油分配器对称 布置，流场均匀，布置，流场均匀， 空间利用率高。空间利用率高。 增大脱水器底增大脱水器底 部水层的沉降部水层的沉降 空间，强化高空间，强化高 温脱出水对含温脱出水对含 水原油的破乳水原油的破乳 和洗盐作用。和洗盐作用。 在电脱水器底部设有放水在电脱水器底部设有放水 收集器，它的进水口采取收集器，它的进水口采取 了防涡流措施，以免脱水了防涡流措施，以免脱水 器排放污水时将油带入放器排放污水时将油带入放 水收集器，确保脱出水。水收集器，确保脱出水。 电脱水器上部设有电脱水

46、器上部设有 网状平板电极组和网状平板电极组和 绝缘棒引电装置，绝缘棒引电装置， 电极组采用平挂电电极组采用平挂电 极，绝缘吊挂采用极，绝缘吊挂采用 聚四氟乙烯材料。聚四氟乙烯材料。 电脱水器内电脱水器内 部设有冲砂部设有冲砂 系统，实现系统，实现 不停产冲砂。不停产冲砂。 内部设有专用内部设有专用 检修通道和检检修通道和检 修平台，方便修平台，方便 安装和检修。安装和检修。 电脱水器上设有高、中、低电脱水器上设有高、中、低 液位观察管，用于观察电脱液位观察管，用于观察电脱 水器内的油水界面，在自动水器内的油水界面，在自动 放水装置调试或仪表检修期放水装置调试或仪表检修期 间，通过放水观察孔观察

47、油间，通过放水观察孔观察油 水界面，手动控制压力放水水界面，手动控制压力放水 阀，调节控制油水界面。阀，调节控制油水界面。 电脱水供电设备电脱水供电设备 电脱水器的安全保障措施电脱水器的安全保障措施 防爆脱水变压整流器防爆脱水变压整流器 原油脱水装置的运行管理，是理论与实践的具体结合，是原油脱水装置的运行管理，是理论与实践的具体结合，是 依据破坏原油乳装液的基本方法原理，运用各种机械和电器设依据破坏原油乳装液的基本方法原理，运用各种机械和电器设 备的不同功能，通过人的主观努力来实现生产过程的高效、连备的不同功能，通过人的主观努力来实现生产过程的高效、连 续、稳定和安全运行。它是提高油田商品原油质量、降低生产续、稳定和安全运行。它是提高油田商品原油质量、降低生产 成本、节约能源、提高经济效益的具体措施。操作管理水平的成本、节约能源、提高经济效益的具体措施。操作管理水平的 高低会产生截然不同的效果。因而是非常重要的。高低会产生截然不同的效果。因而是非常重要的。 原油脱水装置的运