油气集输技术知识课件

油气集输技术知识油气集输技术知识1油气集输技术发展之一小型分离器分离技术油气集输技术发展之一小型分离器分离技术2分离技术分离技术的现状传统分离器改进

旋风分离器螺旋叶片式分离器水力旋流器分离技术

GLCC分离技术分离技术分离技术的现状3分离技术的发展分离技术的发展4分离器简化图图3-1简化后分离器的外形图分离器简化图图3-1简化后分离器的外形图5入口装置图1-1A旋风分离式入口装置图1-1B立式单旋风分离器入口装置图1-1A旋风分离式入口装置图6入口构件图3-2倒T形入口构件图3-3耙形入口构件入口构件图3-2倒T形入口构件7整流构件图3-6竖板整流构件3-7横板整流构件

3-8圆筒整流构件3-9田字板整流构件整流构件图3-6竖板整流构件38聚结构件图1-2DPlate-Pack波纹板图1-2EStokes-Pack垂直波纹板图1-2FStokes-Pack水平波纹板图1-2A平行板波纹填料图1-2B自支撑式波纹填料图1-2C峰谷搭片式波纹填料图1-2规整填料图1-2G孔板波纹填料图1-2H瓷质规整波纹填料图1-2I全塑蜂窝直管填料聚结构件图1-2DPlate-Pack波纹板图1-29聚结构件图3-14平板平行板组图3-15斜板平行板组图3-16蛇形板相向平行板组图3-17蛇形板相背平行板组图3-18田字板平行板组图3-19斜板交错搭接平行板组聚结构件图3-14平板平行板组10波纹板波纹板11波纹板型式波纹板型式12集液构件

图1-3集液构件图1-3C筒堰板式图1-3B可调堰板式图1-3A固定堰板式图1-3B溢流堰板式集液构件13油气集输技术知识课件14旋风分离器旋风分离器15紧凑型气液分离器紧凑型气液分离器16液塞捕集器液塞捕集器17井下螺旋叶片式分离器在该分离器中没有运动零件。多相液流沿井筒上行进入到螺旋段，在这里固定不动的螺纹浆叶之间的螺距使得液流受力开始旋转。旋转产生离心力，离心力使得液体沿油管内壁流动，气体在油管中心流动。一部分气体会通过油管内壁上的孔眼排出，并经过旁通管进入油套环空。液体和一部分气体（举升流体所需要的气体）沿油管被向上举升。工作性能取决于螺旋的螺距、直径和长度，以及液流和气流的流量。井下螺旋叶片式分离器在该分离器中没有运动零件。多相液流沿井筒18地面螺旋分离器在地面条件下应用分离器的直径不必按井底用时限制在小于3.75in，所以在地面应用中使用了可减少压降的大直径螺旋分离器。螺旋分离器的直径为5.5in，被安放在一段6in的管子中。在6in管子的外边再套上一段8in的管子，安装一个测压孔，从而可通过环空中的压力探测到内管的冲蚀或腐蚀，防止发生原油泄漏。地面螺旋分离器在地面条件下应用分离器的直径不必19螺旋叶片式分离器试验结果螺旋分离器是一种既可用于井下油管也可用于地面，可从液流中分离出部分气体的结构紧凑且经济可行的分离设备对井下分离器进行的实验室试验表明，可将80%的气体从采出液流中分离出来，且液体夹带很少。当分离的气体量小于60%时，在分离的气流中几乎测不到任何液体在油井中，分离器可以稳定地进行气体分离，不会出现将液体夹带到环空中的现象。在这些试验中，分离器最多从液流中可将43%的气体分离出来当将螺旋分离器安装在地面时，它可成功地为气举作业提供举升所需的天然气。有50%～60%的产出气可用于举升作业地面分离器的费用约为安装设传统分离器容器费用的2%。虽然作业场所不同所需的费用有所差异，但粗估费用的节省是相当可观的螺旋叶片式分离器试验结果螺旋分离器是一种既可用于井下油管也可20Gas-LiquidCylindricalCycloneGLCC由带有倾斜切向入口的垂直圆柱管和气液两个出口组成。气液混合物由切向入口进入GLCC并产生旋流流动，流体在离心力、浮力和重力的综合作用下分离出气液两相。液体流向器壁并作螺旋线形向下运动，气体流向中心并从顶部逸出。Gas-LiquidCylindricalCyclone21GLCCGLCC22GLCC结构设计入口设计GLCC主体结构液位控制综合分离系统GLCC结构设计入口设计23入口设计倾斜入口入口喷嘴双入口入口设计倾斜入口24倾斜入口传统的立式分离器都使用一垂直入口，最近的研究表明倾斜入口将提高GLCC的性能，原因是减小了气体带液率。首先，下倾入口有利于分层并提供了在入口喷嘴处的初步分离；另外，下倾入口使液体在GLCC内旋转一周后仍位于入口以下，阻止液体与气体一起流向GLCC上部。倾斜入口传统的立式分离器都使用一垂直入口，最近25入口喷嘴喷嘴是影响气液流动分布以及进入GLCC切向速度的最终因素。切向入口喷嘴形式是最难加工的部分，因此相应结构的GLCC的价格也十分昂贵。为了优化水力性能，在具有相同流通面积的情况下试验了几种不同的喷嘴结构，发现同心圆形喷嘴（渐缩管）性能最差，月牙形次之，矩形最好。入口喷嘴喷嘴是影响气液流动分布以及进入GLCC切向速度的最终26双入口双倾斜入口将入口流预分为两股流动：低入口的富液流和高入口的富气流。双入口的试验表明中等大小的气体流量（在入口处段塞流转为分层流）下，气体带液率有明显降低，当气体流量较高时（在入口处为环空流），无多大变化。双入口双倾斜入口将入口流预分为两股流动：低入27GLCC主体结构入口位置长径比分离体锥度GLCC主体结构入口位置28液位控制对于GLCC紧凑的几何结构来说，无法拥有直接有效的适应各种流动条件的液位控制。试验中研究几种不同的液位控制方案：气相的流动控制、液相的流动控制以及两者同时控制。未来的主要工作是研制更加稳定有效的液位控制方案。液位控制对于GLCC紧凑的几何结构来说，无法拥有直接有效的适29综合分离系统GLCC可用于部分或完全分离。部分分离使下游的设备得以减小并使其效率提高。特别地，当GLCC与多相仪表、除砂器和液-液水力旋流器一起使用时，其性能更优。不管是单独的GLCC还是综合分离系统，都可以大大降低费用和减轻重量，这一点对海上平台来说尤为重要，因为建造平台所节省的费用可能是分离装置的好几倍。另一种综合分离系统是将两个GLCC串联使用，理论研究已预测出其气体带液率可达到理论上的极限值。除了以上的结构改进外，还有如面积可变的入口流道和气液出口结构等，但有关这方面的性能研究结果还比较少。综合分离系统GLCC可用于部分或完全分离。部分分离使下游的设30GLCC应用在石化工业中的应用在石油工业中的应用

单相流量计计量用GLCC

多相计量传统容器式分离器或液塞捕集器预分离装置

完全代替传统的分离器

不完全分离

小型分离系统

海底应用GLCC应用在石化工业中的应用31在石化工业中的应用

图

传统转油线流程

图

增加GLCC后的转油线流程在石化工业中的应用图传统转油线流程32单相流量计计量用GLCC单相流量计计量用GLCC33多相计量多相计量34多相计量多相计量35预分离用GLCC预分离用GLCC36完全代替传统的分离器具有切向入口的立式分离器在油田中已经相当普遍，采用GLCC之前的分离器大多庞大而笨重，并带有垂直的低速切向入口管。切向速度通常很低，以至于重力、离心力和浮力基本平衡而起不到分离的作用。GLCC硬件及软件的发展使其体积减小，改善了立式分离器的分离性能，这样节省占地或平台面积、减少投资，对海洋油气田的开发具有重要意义。完全代替传统的分离器具有切向入口的立式分离器在油田中已经相37不完全分离小型GLCC更适合于需要气体部分（不完全）分离的场合，其中一种应用是高压油井中通过不完全分离而产生的气体用作低压油井的气举操作。在Oklahoma州的Chevron石油公司设计的海上气举系统中，GLCC是作为核心装置的，它不需要气体压缩机和气举管线。不完全分离小型GLCC更适合于需要气体部分（不完全）分离的38小型分离系统小型分离系统通过尺寸及重量的减少使采油成本和油气处理费用大幅度降低。另外，去除液体中的大部分气体会减少液流的扰动，并可以提高下游分离设备（如井口除砂水力旋流器、原油预分水型和脱水型水力旋流器）的分离性能，以此提高除砂效果和改善排出水的质量。目前，某些石油公司正在研究GLCC与以上几种设备的系列组合装置。GLCC也可用来控制进入多相泵的两相混合介质气液比的大小，以此来提高泵效。另一项研究表明，几种GLCC与喷射泵的组合装置可以用来从高压多相流油井中吸取能量，来提高低压油井的采收率。小型分离系统小型分离系统通过尺寸及重量的减少使采油成本和油39海底应用

GLCC技术对石油工业最大的冲击可能就是在海底分离方面的应用。Baker.A.C.等人在“TheVASPSSubseaSeparationandPumpingSystem”（Trans,Inst.ofChemicalEngineers,1992年1月）一文中得出的结论表明，“井口分离及泵送是用于采出液长距离输送的热效率最高的一种方法”。在一项最新的研究中，Prado等人认为此项技术也适用于浅海及中深海应用。海底应用要求分离器的设计及性能具有高度的可靠性，要求设备简单、小巧、强度高，且经济性好。GLCC的优点使其在竞争力极大的众多技术当中表现尤为出色。海底应用GLCC技术对石油工业最大的冲击可能就40GLCC的其它优点GLCC还可以采用双入口、并联或串联等型式，以此来适应不同范围的气液处理量，并降低出口的气体带液率和液体带气率，提高GLCC的分离效果。GLCC的其它优点GLCC还可以采用双入口、并联或串联等型式41油气集输技术发展之二负压排泥技术油气集输技术发展之二负压排泥技术42负压排泥技术原理

负压排污泥技术是利用液体射流原理设计的负压排污器来实现的。其原理是：将负压排污器安装在污水沉降罐底部原排污管与冲泥管之间，当助排液经冲泥管进入负压排污器时，形成负压，罐底污泥在负压作用下不断被抽吸并涌入排污器，在与助排液混合后，从排污管排出。在负压排污泥工艺过程中，不但增加了罐底污泥与排出口之间的压差，而且增加了排出液的流速，助排液与污泥混合后相对降低了排出液的粘度，增加了流动性，保证了污泥从罐底有效排出。负压排泥技术原理负压排污泥技术是利用液体射43目前各油田大力研究排泥技术，其中较为成熟的为负压排泥技术。负压排污采用液体射流原理，首先在罐底排污口处安装一个由喷嘴、混合管、扩散管、引泥室组成的负压排污装置，喷嘴与助排管相连接，混合管、扩散管与排污管连在一起。当助排液经过喷嘴时，由于喷嘴直径很小，助排液将产生节流，使助排液速度增大，压力降低，从而在喷嘴与混合管之间产生低压区，罐底污泥在压差作用下将不断涌入低压区，又被高速流动的助排液抽吸进入混合管，然后经扩散管增压，从排污管排出。在该负压排泥工艺中，不但增加了罐底污泥与排出口之间的压差，并且还增加了排出液的流速，同时助排液与污泥混合后相对降低了排出液的粘度，增加了其流动性，因而保证了污泥有效地从排污管中排出。88目前各油田大力研究排泥技术，其中较为成熟的为负压排泥技术。844负压排污器总长1800mm，每个可控制20m2的罐底排污面积。在安装负压排污器时，不用改变现有容器内部结构，安装简单，操作方便。排出的污泥进入污泥池，污泥经单螺杆泵输送至压滤机，压出的污泥不含水，便于存放和运输。负压排泥技术

原来每半年或一年需要采用人工清除水罐的淤泥，如果采用了负压排污技术，可不用进行人工清罐。同时一级沉降罐的出口水中杂质含量可大幅度降低，使罐内水质明显改善。另外，在使用了负压排污技术的系统后，过滤罐的反冲洗周期可由原来12小时一次，延长到24小时一次；水质提高后可至少使过滤器滤料寿命延长一倍。该技术的使用具有很好的经济效益和社会效益。负压排污器总长1800mm，每个可控制20m2的罐底排污面积45现场应用情况河南油田应用了123套负压排污器，排出液取样分析对比结果显示，排污泥效果从原来的20%提高到了80%。使用半年后罐内污水中杂质含量从80～100mg/L下降为50mg/L以下。同时由于污水处理质量的提高，也减少了污水回注对储层的污染，延长了注水井的措施有效期。现场应用情况河南油田应用了123套负压排污器，排出液取样分46油气集输技术发展之三高效工艺和设备的优化组合油气集输技术发展之三高效工艺和设备的优化组合47正确选用高效工艺和设备的原则选用确实先进而又成熟的高效工艺和设备；“因地制宜”，切实从油田实际出发，选用适应的工艺设备；充分利用油田及油气物性的特点，发挥油田的优势，形成有特色的高效系统；从实际出发，通过技术开发或科研攻关，开拓新工艺和设备；注意整体效益，不但考虑各项工艺和设备的效益，还要综合考虑全系统的效益，各项工艺和设备要配套，形成系统能力，发挥系统效益。正确选用高效工艺和设备的原则选用确实先进而又成熟的高效工艺和48优化组合新油田开发建设老油田改造优化组合新油田开发建设49新油田开发建设单井产量较高，原油性质较好的整装油田，都应以全密闭流程为总目标，并应采用“一级半”流程、中压多级分离流程和不加热集输流程等高效流程，在油气分离、脱水和计量等方面尽量采用新工艺、新技术和新设备，使地面工程达到先进的技术水平。同时，应用较高水平的自动控制和计算机管理技术（SCADA或DCS系统），减少操作人员，使油田管理达到先进水平。新油田开发建设单井产量较高，原油性质较好的整装油田，都应以全50东河塘油田油气集输流程东河塘油田油气集输流程51鄯善油田油气集输流程鄯善油田油气集输流程52老油田改造从油田实际出发，可以以取得某一、二个系统的节能降耗效果为目的，逐步改造。中、高含水期油田都可考虑推广不加热集输流程，集输系统提高系统能源利用率，改造输油泵和加热炉，注水系统提高系统效率，改造注水泵和注水管网，集输处理系统密闭改造，配套原油稳定和轻烃回收装置，实现全密闭流程等，都是许多油田已经实施并已见到明显效果的做法。河南油田对包括江河、双河和下二门等油田在内的全油区进行节能降耗改造，基本实现不加热集输和全油区全密闭流程，密闭率100％，油气损耗0.1％。老油田改造从油田实际出发，可以以取得某一、二个系统的节能降耗53系统优化原则之一因地制宜，优选方案确定集输处理系统技术方案要从油田实际出发，反复优选和比较，即通过对设想的几套工艺流程从投资和能耗等指标进行技术经济分析对比，最后选出最优方案。新油田地面工程，当单井产重不太高时要特别注意“简单、可靠、实用、先进、经济”，能够做到经济实用的工艺往往就是先进的技术。系统优化原则之一因地制宜，优选方案54油气集输技术知识课件55系统优化原则之二推广简单实用的工艺和设备，简化油田地面工程系统优化原则之二推广简单实用的工艺和设备，简化油田地面工程56系统优化原则之三采用整体优化技术为使油田地面工程做到高效益、高水平，需与油田开发方案、采油工艺密切结合，使“地面与地下相适应”，地下与地面整体优化。系统优化原则之三采用整体优化技术57油气集输技术知识课件58油气集输技术发展之四脱水技术油气集输技术发展之四脱水技术59原油乳状液的定义乳状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。

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。

原油乳状液的定义乳状液是一种非均相液体体系，它由两种不互溶的60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w／o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o／w表示，此时油是内相，水是外相。

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61油包水乳状液油包水乳状液62油相多重乳化油相多重乳化63油气集输技术知识课件64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。

(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。原油乳化液的形成乳化液形成的三个必要条件是:原油乳化液的形成65乳化的防止

集油过程原油中水珠粒径变化情况

取样部位油井井口油井井口分离器进口离心泵出口水珠粒径uml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红褐色乳化的防止集油过程原油中水珠粒径变化情况取样部位油井井口66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

采油时能使油完全与水隔绝和(或)防止油井产出流体受到67加入化学破乳剂正确选用增压泵乳化的防止

正确设计和建设管道正确布置脱水设备的位置加入化学破乳剂正确选用增压泵乳化的防止68原油脱水的基本方法沉降分离：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，使原油中的油或水珠在其表面聚结，并沉降(油上浮)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合使用，以便形成较完善的工艺过程，使原油脱水生产过程效率高、净化油质量好、生产成本低、经济效益高。原油脱水的基本方法沉降分离：包括自然沉降、热沉降、离心沉降和69沉降分离合理不合理沉降分离合理不合理70

电脱水器的结构和特点电脱水器的下部设有双H型进油分配器、原油沿水平方向流出，减少对水层的扰动油水界面控制：采用进口的射频导纳电脱水专用油水界面检测仪，防挂料、防高压电场干扰设计，检测精确、工作稳定可靠。上部设有出油收集器，与双H型进油分配器对称布置，流场均匀，空间利用率高。增大脱水器底部水层的沉降空间，强化高温脱出水对含水原油的破乳和洗盐作用。在电脱水器底部设有放水收集器，它的进水口采取了防涡流措施，以免脱水器排放污水时将油带入放水收集器，确保脱出水。电脱水器上部设有网状平板电极组和绝缘棒引电装置，电极组采用平挂电极，绝缘吊挂采用聚四氟乙烯材料。电脱水器的结构和特点电脱水器的下部设有双H型进油71电脱水器内部设有冲砂系统，实现不停产冲砂。内部设有专用检修通道和检修平台，方便安装和检修。电脱水器上设有高、中、低液位观察管，用于观察电脱水器内的油水界面，在自动放水装置调试或仪表检修期间，通过放水观察孔观察油水界面，手动控制压力放水阀，调节控制油水界面。电脱水器内部设有冲砂系统，实现不停产冲砂。内部设有专用检修通72

脱水控制柜采用可控硅自动调压恒流控制柜，变压整流器采用交-直流双电场供电方式，比直流脱水和交流脱水节电60%，原油脱水装置具有稳定、高效节能的优良性能。脱水控制柜采用可控硅自动调压恒流控制柜，变压整流器采用交73电脱水器的安全保障措施电脱水器顶部设有放气孔和液位控制器，防止误送电。脱水器下部设有安全阀，保证电脱水器安全运行的同时，避免油泄压排油。电脱水器设有电气联锁开关、变压整流器采用防爆结构，保证人身及设备安全。电脱水器的安全保障措施电脱水器顶部设有放气孔和液位控制器，防74

脱水变压器和高压整流器采用一体化防爆设备，采用专用耐高温、耐老化的绝缘材料，减少了高压接线环节，提高了设备的可靠性。高压防爆接口装置耐电压100kV，耐密封压力1.6MPa，安全可靠。脱水变压器和高压整流器采用一体化防爆设备，采用专用耐75微波辐射法

微波辐射法原油脱水是利用微波辐射来破乳的一种技术。微波破乳时，形成高频变化的电磁场，使极性分子高速旋转，破坏油水界面膜的Zeta电位；当水(油)分子失去Zeta电位的作用后，自由上下运动，碰撞聚结，使得油水分离。同时，由于水分子吸收微波的能力比界面膜的油分子吸收能力强，则内相水滴吸收更多的能量而膨胀，使界面膜受内压变薄。另一方面，界面膜中的油由于受热而溶解度增高，使得界面膜的机械强度变低而更容易破裂。除此之外，微波形成的磁场还使非极性的油分子磁化，形成与油分子轴线成一定角度的涡旋电场，该电场能减弱分子间的引力，降低油的粘度，从而增大油水的密度差。这些作用都使得油水分子能有效地碰撞聚结。水滴聚结到一定程度在重力作用下沉降到底层，实现油与水的分离。微波辐射法微波辐射法原油脱水是利用微波辐射来76特点微波辐射具有破乳速度快、节能、脱水率高、脱出的水含油少等特点，尤其对稠油和矿化度高、油水相对密度差小、粘稠的聚合物井液具有更好的效果。但微波辐射技术应用于乳状液破乳还有许多理论和技术问题尚未突破和解决，如微波破乳脱水的模型，微波与化学法耦合或协同破乳脱水的机理还不十分清楚，并且缺乏充分、有力的实验证据支持现有微波辐射破乳理论。特别是对微波辐射破乳的非热效应的认识还不够，还无法表述它的作用过程和作用机理。特点微波辐射具有破乳速度快、节能、脱水率高、脱出的水含油少等77超声波法液体中传播的超声波属纵波，超声波的穿能力很强，可以容易地穿透油、水层；超声波方向性好，能够定向传播，同时具有声波反射、折射、散射、衰减及吸收等性质。对超声波作用于原油破乳的机理分析和研究表明，“位移效应”是超声波原油破乳的主要机理。超声波能量辐射到乳化原油中，对油水乳结构产生凝聚、破乳、振动等作用。由于位移效应的存在，水珠不断向波腹或波节移动，聚集并发碰撞，生成直径较大的水滴，然后在重力作用下原油中沉降分离。超声波法液体中传播的超声波属纵波，超声波的穿能力很强，可以78声化学法原油脱盐脱水的声化学法是将声波能量辐射到加入了少量破乳剂的原油乳状液中，使之产生一系列超声效应，如搅拌、聚结、空化、温热、负压等，从而达到破坏油水(油包水或水包油)相界面膜，起到破乳脱盐脱水的作用。由于超声波在油和水中均具有较好的传导性，故这种方法使用于各种类型的乳状液，对于3次采油采出的水包油型乳化原油、污水回收油、老化油等，由于其化学成分及乳状结构的复杂性，难以用常规方法破乳脱盐脱水，声化学法可用于此类油的脱盐脱水，且具有较好的结果。声化学法原油脱盐脱水的声化学法是将声波能量辐射到加入了少量破79特点声化学法可以提高原油破乳脱水率；超声与破乳剂具有良好的协同作用，可降低破乳剂用量35%以上；声化学法可以在室温条件下破乳脱水；具有显著的降粘作用，且长时间放置后粘度不恢复。特点声化学法可以提高原油破乳脱水率；超声与破乳剂具有良好的协80磁处理技术脱水磁处理技术应用原理的学术观点很多，无成熟理论。通过对水(水溶液)、原油、原油乳状液和破乳剂进行的磁处理前后的对比试验表明，对水（水溶液）、原油、原油乳状液和破乳剂进行磁处理，可改善原油乳状液的流变性和脱水性能，降低原油脱水温度，脱水率大幅提高；油层水的表面张力和润湿角降低，溶解能力提高；原油的粘度降低，相对密度和凝点有下降趋势；低温蜡晶减小，呈微细颗粒状；原油乳状液的粘度有所降低，击穿电压减小，表面张力有下降趋势；破乳剂的活性提高，有利于原油脱水工艺。磁处理技术脱水磁处理技术应用原理的学术观点很多，无成熟理论。81高频脉冲电脱水

高频脉冲电脱水法是基于常规电脱水的基础上发展起来的。其机理比较一致的看法是：由于连续相(油)和分散相(水)的电导率相差很大，液滴能被外电场极化，极化液滴通过碰撞在极短时间内完成聚结过程。直流脉冲电场如同交流电场有诱导偶极子，松弛过程作为乳状液破乳机理的一部分其电场中不仅有液滴的极化，也有相互吸引、碰撞导致的聚结。由于脉冲电场的振动，分散相周围或内部的流体速率发生变化，界面张力诱导界面流动。分散相中两相的电导率、介电常数不连续，也导致界面电荷的累积，根据P．j．Bailes等人的观点，面电荷的累积有利于碰撞聚结。在电场中，特别是施加交流电、直流脉冲电的情况，增加了液滴接触、相遇的频率，液滴界面振动加剧，界面膜容易破裂，从而加速液滴间的相互聚结。高频脉冲电脱水高频脉冲电脱水法是基于常规电脱82生物脱水生物脱水法就是应用生物破乳剂进行原油脱水。生物破乳剂起主要破乳作用的是细菌胞体，破乳剂的表面活性是衡量破乳剂能否作用的关键指标。微生物胞体的尺寸一般为几个微米左右，并且胞体表面含有-COO-、-NH、-SH、-0H等活性基团。由于细胞表面有活性，能被原油乳状液的非连续相(液滴)充分润湿，又不是完全润湿，则细菌细胞最终会在连续相和非连续相的界面上占据一个平衡位置，其一半以上浸入非连续相之中。在破乳过程中，非连续相的两个单元(两个乳状液液滴，或者一个乳状液液滴与一个已分层的非连续相)只要在同一个细胞表面接触、润湿并铺展，则这两个单元在到达平衡前就会在细胞表面上凝聚。由于细胞尺寸一般要比聚合物等乳化剂的尺寸大若干数量级，加上其相对较高的表面活性，使液滴能较快地润湿、铺展，使两个液滴凝聚并排液。另外，该生物胞体的椭球形外型也有利于破乳。生物脱水生物脱水法就是应用生物破乳剂进行原油脱水。生物破乳83特点生物破乳剂是一种环保型的原油脱水新技术，有可能逐渐取代化学脱水技术。该技术药剂使用量低，脱水快，脱水率高，脱出水水质好，运行费用低。生物破乳剂无毒，对人体无害。特点生物破乳剂是一种环保型的原油脱水新技术，有可能逐渐取代84底水回掺工艺

在原油中回掺高温底水，可以提高原油的温度。温度增高，原油乳状液稳定性下降。其主要原因是：(a)温度增高时降低了原油的粘度，水滴易于沉降；(b)由于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；(c)原油乳状液粘度随含水率的变化却呈现较为复杂的关系，当改变油水比例时，能使W/O型乳状液转相为O型乳状液；(d)在原油中回掺底水，提高原油中水含量，可以促进原油的破乳主要原因为原油中水含量提高可以增加分散水滴相互接近碰撞的机率，促进界面膜破裂水滴合并，即原油中水滴的聚结和沉降。另外，底水中含有一定量的破乳剂也可以促进预脱水。底水回掺工艺在原油中回掺高温底水，可以提高原油85原油脱水装置的操作管理技术原油脱水装置的运行管理，是理论与实践的具体结合，是依据破坏原油乳状液的基本方法原理，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。原油脱水装置的运行管理包括：脱水段数的选择及各段负荷的分配、油水界面控制的重要性、油气集输与原油脱水的正确配合、原油脱水与其他与其他油气处理过程的结合、无罐流程中的流量缓冲调节、耐压密闭容器的吹扫操作、降低原油脱水成本的途径。原油脱水装置的操作管理技术原油脱水装置的运行管理，是理论与实86原油脱水装置的操作管理技术含水<30％，采用一段电－化学脱水原油含水率油水乳化状态脱水难易脱水能耗采用适当脱水段数合理分配各段负荷含水>30％，采用二段电－化学脱水负荷分配原则

负荷分配应当有利于充分发挥重力沉降和电场聚结的最佳效益，从而减少原油脱水过程中化学破乳剂、热能和电能的消耗，降低生产成本和提高运行质量。油气分离器一次罐二次罐加热炉脱水器好油罐外输泵去污水罐去污水罐1、脱水段数的选择及各段负荷的分配原油脱水装置的操作管理技术含水<30％，采用一段电－化学脱水87原油脱水装置的操作管理技术含水<30％，采用一段电－化学脱水1、脱水段数的选择及各段负荷的分配原油含水率油水乳化状态脱水难易脱水能耗采用适当脱水段数合理分配各段负荷含水>30％，采用二段电－化学脱水负荷分配原则重力沉降特点

添加化学破乳剂后重力沉降段，一般称为化学脱水段。目的将高含水处理成只含W/O型乳化液的低含水油，然后进行第二段电脱水。原油脱水装置的操作管理技术含水<30％，采用一段电－化学脱水88原油脱水装置的操作管理技术含水<30％，采用一段电－化学脱水1、脱水段数的选择及各段负荷的分配原油含水率油水乳化状态脱水难易脱水能耗采用适当脱水段数合理分配各段负荷含水>30％，采用二段电－化学脱水负荷分配原则重力沉降特点电脱工作特点

利用高压电场对W/O型乳化液，进行偶极聚结和电泳聚结，在电场的作用下，相邻的水珠聚结在一起后再与别的临近水珠聚结，当聚结到足够大时，自原油中沉降分离出来，受水珠数量、密度和粒径的影响，含水控制在10％～30％较为合适；降低到3％～5％时，脱水效率和脱水质量较低；含水过高、电导率上升，运行不稳定。原油脱水装置的操作管理技术含水<30％，采用一段电－化学脱水89原油脱水装置的操作管理技术含水<30％，采用一段电－化学脱水1、脱水段数的选择及各段负荷的分配原油含水率油水乳化状态脱水难易脱水能耗采用适当脱水段数合理分配各段负荷含水>30％，采用二段电－化学脱水负荷分配原则重力沉降特点电脱工作特点负荷最佳分配

负荷分配应当有利于充分发挥重力沉降和电场聚结的最佳效益，从而减少原油脱水过程中化学破乳剂、热能和电能的消耗，降低生产成本和提高运行质量。原油脱水装置的操作管理技术含水<30％，采用一段电－化学脱水90原油脱水装置的操作管理技术2、油水界面控制的重要性油气分离器一次罐二次罐加热炉脱水器好油罐外输泵污水罐电脱水器的油水界面控制沉降脱水罐的油水界面控制原油脱水装置的操作管理技术2、油水界面控制的重要性油气分离器91原油脱水装置的操作管理技术改用破乳剂、提高脱水温度、提高电器设备操作的恒流点。3、油气集输与原油脱水的正确配合原油收集部分与原油脱水部分的正确结合储运部分与原油脱水部分的正确结合原料油品种变化油井酸化作业掺活性水输送添加适当破乳剂、淡水、烧碱中和、提高设备操作恒流点。选用适当的化学降粘剂。储罐中静置沉降管道水动力作用化学破乳剂残存水不均匀分布，质量不合格尽量采用电脱水工艺不应依靠管道和末站储罐进行沉降脱水搅拌或调和外输原油脱水装置的操作管理技术改用破乳剂、提高脱水温度、提高电器92原油脱水装置的操作管理技术4、原油脱水与其他与其它油气处理过程的结合（1）原油脱水与油气分离相结合（2）原油分离与除砂过程相结合（3）原油脱水与原油稳定、加热降粘输送或热处理输送的结合（4）原油脱水与含油污水处理、污水回注过程相结合原油脱水装置的操作管理技术4、原油脱水与其他与其它油气处理过93原油脱水装置的操作管理技术5、无罐流程中的流量缓冲调节（1）油气集输系统中的物流波动及影响（2）减缓物流波动的措施让各条来油干线的物流波动峰值相互参差顺序进站适当加大分离或缓冲设备的缓冲体积让气－液、油－水界面的调节速度适当滞后6、耐压密闭容器的吹扫操作。防止负压收缩变形。原油脱水装置的操作管理技术5、无罐流程中的流量缓冲调节（1）94原油脱水装置的操作管理技术7、降低原油脱水成本的途径原油脱水过程中的油气损耗燃料油消耗电能消耗化学破乳剂消耗绝缘材料消耗人员工资设备折旧维修费。原油脱水装置的操作管理技术7、降低原油脱水成本的途径原油脱水95请各位批评指正请各位批评指正96油气集输技术知识油气集输技术知识97油气集输技术发展之一小型分离器分离技术油气集输技术发展之一小型分离器分离技术98分离技术分离技术的现状传统分离器改进

旋风分离器螺旋叶片式分离器水力旋流器分离技术

GLCC分离技术分离技术分离技术的现状99分离技术的发展分离技术的发展100分离器简化图图3-1简化后分离器的外形图分离器简化图图3-1简化后分离器的外形图101入口装置图1-1A旋风分离式入口装置图1-1B立式单旋风分离器入口装置图1-1A旋风分离式入口装置图102入口构件图3-2倒T形入口构件图3-3耙形入口构件入口构件图3-2倒T形入口构件103整流构件图3-6竖板整流构件3-7横板整流构件

3-8圆筒整流构件3-9田字板整流构件整流构件图3-6竖板整流构件3104聚结构件图1-2DPlate-Pack波纹板图1-2EStokes-Pack垂直波纹板图1-2FStokes-Pack水平波纹板图1-2A平行板波纹填料图1-2B自支撑式波纹填料图1-2C峰谷搭片式波纹填料图1-2规整填料图1-2G孔板波纹填料图1-2H瓷质规整波纹填料图1-2I全塑蜂窝直管填料聚结构件图1-2DPlate-Pack波纹板图1-2105聚结构件图3-14平板平行板组图3-15斜板平行板组图3-16蛇形板相向平行板组图3-17蛇形板相背平行板组图3-18田字板平行板组图3-19斜板交错搭接平行板组聚结构件图3-14平板平行板组106波纹板波纹板107波纹板型式波纹板型式108集液构件

图1-3集液构件图1-3C筒堰板式图1-3B可调堰板式图1-3A固定堰板式图1-3B溢流堰板式集液构件109油气集输技术知识课件110旋风分离器旋风分离器111紧凑型气液分离器紧凑型气液分离器112液塞捕集器液塞捕集器113井下螺旋叶片式分离器在该分离器中没有运动零件。多相液流沿井筒上行进入到螺旋段，在这里固定不动的螺纹浆叶之间的螺距使得液流受力开始旋转。旋转产生离心力，离心力使得液体沿油管内壁流动，气体在油管中心流动。一部分气体会通过油管内壁上的孔眼排出，并经过旁通管进入油套环空。液体和一部分气体（举升流体所需要的气体）沿油管被向上举升。工作性能取决于螺旋的螺距、直径和长度，以及液流和气流的流量。井下螺旋叶片式分离器在该分离器中没有运动零件。多相液流沿井筒114地面螺旋分离器在地面条件下应用分离器的直径不必按井底用时限制在小于3.75in，所以在地面应用中使用了可减少压降的大直径螺旋分离器。螺旋分离器的直径为5.5in，被安放在一段6in的管子中。在6in管子的外边再套上一段8in的管子，安装一个测压孔，从而可通过环空中的压力探测到内管的冲蚀或腐蚀，防止发生原油泄漏。地面螺旋分离器在地面条件下应用分离器的直径不必115螺旋叶片式分离器试验结果螺旋分离器是一种既可用于井下油管也可用于地面，可从液流中分离出部分气体的结构紧凑且经济可行的分离设备对井下分离器进行的实验室试验表明，可将80%的气体从采出液流中分离出来，且液体夹带很少。当分离的气体量小于60%时，在分离的气流中几乎测不到任何液体在油井中，分离器可以稳定地进行气体分离，不会出现将液体夹带到环空中的现象。在这些试验中，分离器最多从液流中可将43%的气体分离出来当将螺旋分离器安装在地面时，它可成功地为气举作业提供举升所需的天然气。有50%～60%的产出气可用于举升作业地面分离器的费用约为安装设传统分离器容器费用的2%。虽然作业场所不同所需的费用有所差异，但粗估费用的节省是相当可观的螺旋叶片式分离器试验结果螺旋分离器是一种既可用于井下油管也可116Gas-LiquidCylindricalCycloneGLCC由带有倾斜切向入口的垂直圆柱管和气液两个出口组成。气液混合物由切向入口进入GLCC并产生旋流流动，流体在离心力、浮力和重力的综合作用下分离出气液两相。液体流向器壁并作螺旋线形向下运动，气体流向中心并从顶部逸出。Gas-LiquidCylindricalCyclone117GLCCGLCC118GLCC结构设计入口设计GLCC主体结构液位控制综合分离系统GLCC结构设计入口设计119入口设计倾斜入口入口喷嘴双入口入口设计倾斜入口120倾斜入口传统的立式分离器都使用一垂直入口，最近的研究表明倾斜入口将提高GLCC的性能，原因是减小了气体带液率。首先，下倾入口有利于分层并提供了在入口喷嘴处的初步分离；另外，下倾入口使液体在GLCC内旋转一周后仍位于入口以下，阻止液体与气体一起流向GLCC上部。倾斜入口传统的立式分离器都使用一垂直入口，最近121入口喷嘴喷嘴是影响气液流动分布以及进入GLCC切向速度的最终因素。切向入口喷嘴形式是最难加工的部分，因此相应结构的GLCC的价格也十分昂贵。为了优化水力性能，在具有相同流通面积的情况下试验了几种不同的喷嘴结构，发现同心圆形喷嘴（渐缩管）性能最差，月牙形次之，矩形最好。入口喷嘴喷嘴是影响气液流动分布以及进入GLCC切向速度的最终122双入口双倾斜入口将入口流预分为两股流动：低入口的富液流和高入口的富气流。双入口的试验表明中等大小的气体流量（在入口处段塞流转为分层流）下，气体带液率有明显降低，当气体流量较高时（在入口处为环空流），无多大变化。双入口双倾斜入口将入口流预分为两股流动：低入123GLCC主体结构入口位置长径比分离体锥度GLCC主体结构入口位置124液位控制对于GLCC紧凑的几何结构来说，无法拥有直接有效的适应各种流动条件的液位控制。试验中研究几种不同的液位控制方案：气相的流动控制、液相的流动控制以及两者同时控制。未来的主要工作是研制更加稳定有效的液位控制方案。液位控制对于GLCC紧凑的几何结构来说，无法拥有直接有效的适125综合分离系统GLCC可用于部分或完全分离。部分分离使下游的设备得以减小并使其效率提高。特别地，当GLCC与多相仪表、除砂器和液-液水力旋流器一起使用时，其性能更优。不管是单独的GLCC还是综合分离系统，都可以大大降低费用和减轻重量，这一点对海上平台来说尤为重要，因为建造平台所节省的费用可能是分离装置的好几倍。另一种综合分离系统是将两个GLCC串联使用，理论研究已预测出其气体带液率可达到理论上的极限值。除了以上的结构改进外，还有如面积可变的入口流道和气液出口结构等，但有关这方面的性能研究结果还比较少。综合分离系统GLCC可用于部分或完全分离。部分分离使下游的设126GLCC应用在石化工业中的应用在石油工业中的应用

单相流量计计量用GLCC

多相计量传统容器式分离器或液塞捕集器预分离装置

完全代替传统的分离器

不完全分离

小型分离系统

海底应用GLCC应用在石化工业中的应用127在石化工业中的应用

图

传统转油线流程

图

增加GLCC后的转油线流程在石化工业中的应用图传统转油线流程128单相流量计计量用GLCC单相流量计计量用GLCC129多相计量多相计量130多相计量多相计量131预分离用GLCC预分离用GLCC132完全代替传统的分离器具有切向入口的立式分离器在油田中已经相当普遍，采用GLCC之前的分离器大多庞大而笨重，并带有垂直的低速切向入口管。切向速度通常很低，以至于重力、离心力和浮力基本平衡而起不到分离的作用。GLCC硬件及软件的发展使其体积减小，改善了立式分离器的分离性能，这样节省占地或平台面积、减少投资，对海洋油气田的开发具有重要意义。完全代替传统的分离器具有切向入口的立式分离器在油田中已经相133不完全分离小型GLCC更适合于需要气体部分（不完全）分离的场合，其中一种应用是高压油井中通过不完全分离而产生的气体用作低压油井的气举操作。在Oklahoma州的Chevron石油公司设计的海上气举系统中，GLCC是作为核心装置的，它不需要气体压缩机和气举管线。不完全分离小型GLCC更适合于需要气体部分（不完全）分离的134小型分离系统小型分离系统通过尺寸及重量的减少使采油成本和油气处理费用大幅度降低。另外，去除液体中的大部分气体会减少液流的扰动，并可以提高下游分离设备（如井口除砂水力旋流器、原油预分水型和脱水型水力旋流器）的分离性能，以此提高除砂效果和改善排出水的质量。目前，某些石油公司正在研究GLCC与以上几种设备的系列组合装置。GLCC也可用来控制进入多相泵的两相混合介质气液比的大小，以此来提高泵效。另一项研究表明，几种GLCC与喷射泵的组合装置可以用来从高压多相流油井中吸取能量，来提高低压油井的采收率。小型分离系统小型分离系统通过尺寸及重量的减少使采油成本和油135海底应用

GLCC技术对石油工业最大的冲击可能就是在海底分离方面的应用。Baker.A.C.等人在“TheVASPSSubseaSeparationandPumpingSystem”（Trans,Inst.ofChemicalEngineers,1992年1月）一文中得出的结论表明，“井口分离及泵送是用于采出液长距离输送的热效率最高的一种方法”。在一项最新的研究中，Prado等人认为此项技术也适用于浅海及中深海应用。海底应用要求分离器的设计及性能具有高度的可靠性，要求设备简单、小巧、强度高，且经济性好。GLCC的优点使其在竞争力极大的众多技术当中表现尤为出色。海底应用GLCC技术对石油工业最大的冲击可能就136GLCC的其它优点GLCC还可以采用双入口、并联或串联等型式，以此来适应不同范围的气液处理量，并降低出口的气体带液率和液体带气率，提高GLCC的分离效果。GLCC的其它优点GLCC还可以采用双入口、并联或串联等型式137油气集输技术发展之二负压排泥技术油气集输技术发展之二负压排泥技术138负压排泥技术原理

负压排污泥技术是利用液体射流原理设计的负压排污器来实现的。其原理是：将负压排污器安装在污水沉降罐底部原排污管与冲泥管之间，当助排液经冲泥管进入负压排污器时，形成负压，罐底污泥在负压作用下不断被抽吸并涌入排污器，在与助排液混合后，从排污管排出。在负压排污泥工艺过程中，不但增加了罐底污泥与排出口之间的压差，而且增加了排出液的流速，助排液与污泥混合后相对降低了排出液的粘度，增加了流动性，保证了污泥从罐底有效排出。负压排泥技术原理负压排污泥技术是利用液体射139目前各油田大力研究排泥技术，其中较为成熟的为负压排泥技术。负压排污采用液体射流原理，首先在罐底排污口处安装一个由喷嘴、混合管、扩散管、引泥室组成的负压排污装置，喷嘴与助排管相连接，混合管、扩散管与排污管连在一起。当助排液经过喷嘴时，由于喷嘴直径很小，助排液将产生节流，使助排液速度增大，压力降低，从而在喷嘴与混合管之间产生低压区，罐底污泥在压差作用下将不断涌入低压区，又被高速流动的助排液抽吸进入混合管，然后经扩散管增压，从排污管排出。在该负压排泥工艺中，不但增加了罐底污泥与排出口之间的压差，并且还增加了排出液的流速，同时助排液与污泥混合后相对降低了排出液的粘度，增加了其流动性，因而保证了污泥有效地从排污管中排出。88目前各油田大力研究排泥技术，其中较为成熟的为负压排泥技术。8140负压排污器总长1800mm，每个可控制20m2的罐底排污面积。在安装负压排污器时，不用改变现有容器内部结构，安装简单，操作方便。排出的污泥进入污泥池，污泥经单螺杆泵输送至压滤机，压出的污泥不含水，便于存放和运输。负压排泥技术

原来每半年或一年需要采用人工清除水罐的淤泥，如果采用了负压排污技术，可不用进行人工清罐。同时一级沉降罐的出口水中杂质含量可大幅度降低，使罐内水质明显改善。另外，在使用了负压排污技术的系统后，过滤罐的反冲洗周期可由原来12小时一次，延长到24小时一次；水质提高后可至少使过滤器滤料寿命延长一倍。该技术的使用具有很好的经济效益和社会效益。负压排污器总长1800mm，每个可控制20m2的罐底排污面积141现场应用情况河南油田应用了123套负压排污器，排出液取样分析对比结果显示，排污泥效果从原来的20%提高到了80%。使用半年后罐内污水中杂质含量从80～100mg/L下降为50mg/L以下。同时由于污水处理质量的提高，也减少了污水回注对储层的污染，延长了注水井的措施有效期。现场应用情况河南油田应用了123套负压排污器，排出液取样分142油气集输技术发展之三高效工艺和设备的优化组合油气集输技术发展之三高效工艺和设备的优化组合143正确选用高效工艺和设备的原则选用确实先进而又成熟的高效工艺和设备；“因地制宜”，切实从油田实际出发，选用适应的工艺设备；充分利用油田及油气物性的特点，发挥油田的优势，形成有特色的高效系统；从实际出发，通过技术开发或科研攻关，开拓新工艺和设备；注意整体效益，不但考虑各项工艺和设备的效益，还要综合考虑全系统的效益，各项工艺和设备要配套，形成系统能力，发挥系统效益。正确选用高效工艺和设备的原则选用确实先进而又成熟的高效工艺和144优化组合新油田开发建设老油田改造优化组合新油田开发建设145新油田开发建设单井产量较高，原油性质较好的整装油田，都应以全密闭流程为总目标，并应采用“一级半”流程、中压多级分离流程和不加热集输流程等高效流程，在油气分离、脱水和计量等方面尽量采用新工艺、新技术和新设备，使地面工程达到先进的技术水平。同时，应用较高水平的自动控制和计算机管理技术（SCADA或DCS系统），减少操作人员，使油田管理达到先进水平。新油田开发建设单井产量较高，原油性质较好的整装油田，都应以全146东河塘油田油气集输流程东河塘油田油气集输流程147鄯善油田油气集输流程鄯善油田油气集输流程148老油田改造从油田实际出发，可以以取得某一、二个系统的节能降耗效果为目的，逐步改造。中、高含水期油田都可考虑推广不加热集输流程，集输系统提高系统能源利用率，改造输油泵和加热炉，注水系统提高系统效率，改造注水泵和注水管网，集输处理系统密闭改造，配套原油稳定和轻烃回收装置，实现全密闭流程等，都是许多油田已经实施并已见到明显效果的做法。河南油田对包括江河、双河和下二门等油田在内的全油区进行节能降耗改造，基本实现不加热集输和全油区全密闭流程，密闭率100％，油气损耗0.1％。老油田改造从油田实际出发，可以以取得某一、二个系统的节能降耗149系统优化原则之一因地制宜，优选方案确定集输处理系统技术方案要从油田实际出发，反复优选和比较，即通过对设想的几套工艺流程从投资和能耗等指标进行技术经济分析对比，最后选出最优方案。新油田地面工程，当单井产重不太高时要特别注意“简单、可靠、实用、先进、经济”，能够做到经济实用的工艺往往就是先进的技术。系统优化原则之一因地制宜，优选方案150油气集输技术知识课件151系统优化原则之二推广简单实用的工艺和设备，简化油田地面工程系统优化原则之二推广简单实用的工艺和设备，简化油田地面工程152系统优化原则之三采用整体优化技术为使油田地面工程做到高效益、高水平，需与油田开发方案、采油工艺密切结合，使“地面与地下相适应”，地下与地面整体优化。系统优化原则之三采用整体优化技术153油气集输技术知识课件154油气集输技术发展之四脱水技术油气集输技术发展之四脱水技术155原油乳状液的定义乳状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。

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。

原油乳状液的定义乳状液是一种非均相液体体系，它由两种不互溶的156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w／o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o／w表示，此时油是内相，水是外相。

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157油包水乳状液油包水乳状液158油相多重乳化油相多重乳化159油气集输技术知识课件160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。

(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。原油乳化液的形成乳化液形成的三个必要条件是:原油乳化液的形成161乳化的防止

集油过程原油中水珠粒径变化情况

取样部位油井井口油井井口分离器进口离心泵出口水珠粒径uml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红褐色乳化的防止集油过程原油中水珠粒径变化情况取样部位油井井口162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

采油时能使油完全与水隔绝和(或)防止油井产出流体受到163加入化学破乳剂正确选用增压泵乳化的防止

正确设计和建设管道正确布置脱水设备的位置加入化学破乳剂正确选用增压泵乳化的防止164原油脱水的基本方法沉降分离：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，使原油中的油或水珠在其表面聚结，并沉降(油上浮)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合使用，以便形成较完善的工艺过程，使原油脱水生产过程效率高、净化油质量好、生产成本低、经济效益高。原油脱水的基本方法沉降分离：包括自然沉降、热沉降、离心沉降和165沉降分离合理不合理沉降分离合理不合理166

电脱水器的结构和特点电脱水器的下部设有双H型进油分配器、原油沿水平方向流出，减少对水层的扰动油水界面控制：采用进口的射频导纳电脱水专用油水界面检测仪，防挂料、防高压电场干扰设计，检测精确、工作稳定可靠。上部设有出油收集器，与双H型进油分配器对称布置，流场均匀，空间利用率高。增大脱水器底部水层的沉降空间，强化高温脱出水对含水原油的破乳和洗盐作用。在电脱水器底部设有放水收集器，它的进水口采取了防涡流措施，以免脱水器排放污水时将油带入放水收集器，确保脱出水。电脱水器上部设有网状平板电极组和绝缘棒引电装置，电极组采用平挂电极，绝缘吊挂采用聚四氟乙烯材料。电脱水器的结构和特点电脱水器的下部设有双H型进油167电脱水器内部设有冲砂系统，实现不停产冲砂。内部设有专用检修通道和检修平台，方便安装和检修。电脱水器上设有高、中、低液位观察管，用于观察电脱水器内的油水界面，在自动放水装置调试或仪表检修期间，通过放水观察孔观察油水界面，手动控制压力放水阀，调节控制油水界面。电脱水器内部设有冲砂系统，实现不停产冲砂。内部设有专用检修通168

脱水控制柜采用可控硅自动调压恒流控制柜，变压整流器采用交-直流双电场供电方式，比直流脱水和交流脱水节电60%，原油脱水装置具有稳定、高效节能的优良性能。脱水控制柜采用可控硅自动调压恒流控制柜，变压整流器采用交169电脱水器的安全保障措施电脱水器顶部设有放气孔和液位控制器，防止误送电。脱水器下部设有安全阀，保证电脱水器安全运行的同时，避免油泄压排油。电脱水器设有电气联锁开关、变压整流器采用防爆结构，保证人身及设备安全。电脱水器的安全保障措施电脱水器顶部设有放气孔和液位控制器，防170

脱水变压器和高压整流器采用一体化防爆设备，采用专用耐高温、耐老化的绝缘材料，减少了高压接线环节，提高了设备的可靠性。高压防爆接口装置耐电压100kV，耐密封压力1.6MPa，安全可靠。脱水变压器和高压整流器采用一体化防爆设备，采用专用耐171微波辐射法

微波辐射法原油脱水是利用微波辐射来破乳的一种技术。微波破乳时，形成高频变化的电磁场，使极性分子高速旋转，破坏油水界面膜的Zeta电位；当水(油)分子失去Zeta电位的作用后，自由上下运动，碰撞聚结，使得油水分离。同时，由于水分子吸收微波的能力比界面膜的油分子吸收能力强，则内相水滴吸收更多的能量而膨胀，使界面膜受内压变薄。另一方面，界面膜中的油由于受热而溶解度增高，使得界面膜的机械强度变低而更容易破裂。除此之外，微波形成的磁场还使非极性的油分子磁化，形成与油分子轴线成一定角度的涡旋电场，该电场能减弱分子间的引力，降低油的粘度，从而增大油水的密度差。这些作用都使得油水分子能有效地碰撞聚结。水滴聚结到一定程度在重力作用下沉降到底层，实现油与水的分离。微波辐射法微波辐射法原油脱水是利用微波辐射来172特点微波辐射具有破乳速度快、节能、脱水率高、脱出的水含油少等特点，尤其对稠油和矿化度高、油水相对密度差小、粘稠的聚合物井液具有更好的效果。但微波辐射技术应用于乳状液破乳还有许多理论和技术问题尚未突破和解决，如微波破乳脱水的模型，微波与化学法耦合或协同破乳脱水的机理还不十分清楚，并且缺乏充分、有力的实验证据支持现有微波辐射破乳理论。特别是对微波辐射破乳的非热效应的认识还不够，还无法表述它的作用过程和作用机理。特点微波辐射具有破乳速度快、节能、脱水率高、脱出的水含油少等173超声波法液体中传播的超声波属纵波，超声波的穿能力很强，可以容易地穿透油、水层；超声波方向性好，能够定向传播，同时具有声波反射、折射、散射、衰减及吸收等性质。对超声波作用于原油破乳的机理分析和研究表明，“位移效应”是超声波原油破乳的主要机理。超声波能量辐射到乳化原油中，对油水乳结构产生凝聚、破乳、振动等作用。由于位移效应的存在，水珠不断向波腹或波节移动，聚集并发碰撞，生成直径较大的水滴，然后在重力作用下原油中沉降分离。超声波法液体中传播的超声波属纵波，超声波的穿能力很强，可以174声化学法原油脱盐脱水的声化学法是将声波能量辐射到加入了少量破乳剂的原油乳状液中，使之产生一系列超声效应，如搅拌、聚结、空化、温热、负压等，从而达到破坏油水(油包水或水包油)相界面膜，起到破乳脱盐脱水的作用。由于超声波在油和水中均具有较好的传导性，故这种方法使用于各种类型的乳状液，对于3次采油采出的水包油型乳化原油、污水回收油、老化油等，由于其化学成分及乳状结构的复杂性，难以用常规方法破乳脱盐脱水，声化学法可用于此类油的脱盐脱水，且具有较好的结果。声化学法原油脱盐脱水的声化学法是将声波能量辐射到加入了少量破175特点声化学法可以提高原油破乳脱水率；超声与破乳剂具有良好的协同作用，可降低破乳剂用量35%以上；声化学法可以在室温条件下破乳脱水；具有显著的降粘作用，且长时间放置后粘度不恢复。特点声化学法可以提高原油破乳脱水率；超声与破乳剂具有良好的协176磁处理技术脱水磁处理技术应用原理的学术观点很多，无成熟理论。通过对水(水溶液)、原油、原油乳状液和破乳剂进行的磁处理前后的对比试验表明，对水（水溶液）、原油、原油乳状液和破乳剂进行磁处理，可改善原油乳状液的流变性和脱水性能，降低原油脱水温度，脱水率大幅提高；油层水的表面张力和润湿角降低，溶解能力提高；原油的粘度降低，相对密度和凝点有下降趋势；低温蜡晶减小，呈微细颗粒状；原油乳状液的粘度有所降低，击穿电压减小，表面张力有下降趋势；破乳剂的活性提高，有利于原油脱水工艺。磁处理技术脱水磁处理技术应用原理的学术观点很多，无成熟理论。177高频脉冲电脱水

高频脉冲电脱水法是基于常规电脱水的基础上发展起来的。其机理比较一致的看法是：由于连续相(油)和分散相(水)的电导率相差很大，液滴能被外电场极化，极化液滴通过碰撞在极短时间内完成聚结过程。直流脉冲电场如同交流电场有诱导偶极子，松弛过程作为乳状液破乳机理的一部分其电场中不仅有液滴的极化，也有相互吸引、碰撞导致的聚结。由于脉冲电场的振动，分散相周围或内部的流体速率发生变化，界面张力诱导界面流动。分散相中两相的电导率、介电常数不连续，也导致界面电荷的累积，根据P．j．Bailes等人的观点，面电荷的累积有利于碰撞聚结。在电场中，特别是施加交流电、直流脉冲电的情况，增加了液滴接触、相遇的频率，液滴界面振动加剧，界面膜容易破裂，从而加速液滴间的相互聚结。高频脉冲电脱水高频脉冲电脱水法是基于常规电脱178生物脱水生物脱水法就是应用生物破乳剂进行原油脱水。生物破乳剂起主要破乳作用的是细菌胞体，