原油脱水专业知识专家讲座

（四）原油脱水概述1、原油含水对生产危害（1）增加了集输过程动力消耗，原油粘度在一定范围内伴随含水率上升，较纯油而显著增大，使管线摩阻损失增大，动力消耗增大，同时粘度上升使输油泵流量、扬程、效率下降，造成极大动力消耗。（2）增大了燃料消耗（3）造成设备、管网腐蚀、穿孔；（4）总液量增加，多占储油容器；（5）影响石油加工质量、汽化、爆炸事故。粘度（m2/s）含水率%原油脱水专业知识专家讲座第1页（四）原油脱水工艺流程影响原油脱水主要原因1、乳化液分散度；2、乳化液老化程度；3、原油粘度；4、原油挥发性；5、原油含蜡量。原油脱水工艺流程1、低含水（原油含水率30%以下）原油脱水工艺流程135含水油加入破乳剂天然气去净化装置净化油外输污水处理站2461、分离缓冲罐缓；2、脱水泵；3、加热炉；4、脱水器；5、缓冲罐；6、外输油泵原油脱水专业知识专家讲座第2页（四）原油脱水原油脱水方法：1、物理法：有沉降法、过滤法、离心法、加热、稀释等方法2、化学法利用化学药剂进行脱水。3、电方法交流电法、直流电法、交直流复合电脱水法。低含水原油脱水工艺流程低含水原油进入沉降罐，加入一定原油破乳剂，由原油脱水泵将原油打入加热炉，加温后进入电脱水器进行电脱水，净化油进净化油罐，污水进污水站。高含水原油脱水工艺流程高含水原油脱水分为两段，第一段采取热-化学脱水，含水原油进入沉降罐，第二段采取电化学脱水。加入一定原油破乳剂，由原油脱水泵将原油打入加热炉，加温后进入电脱水器进行电脱水，净化油进净化油罐，污水进污水站。原油脱水专业知识专家讲座第3页（四）原宥脱水工艺流程1、高含水（原油含水率30%左右）原油两段脱水工艺流程179转油站含水油234天然气去净化装置污水处理站污水回掺脱水站56810站内加药天然气去净化装置净化油外输1、分离缓冲沉降罐；2、加药罐；3、加药泵；4、小站输油泵；5、沉降罐；6、脱水泵；7、加热炉；8、电脱水器；9、好油缓冲罐；10、外输泵第一段采取管道热-----化学脱水；第二段采取电----化学脱水原油脱水专业知识专家讲座第4页（四）原油脱水原油脱水基本方法：注入化学破乳剂在其油管路内破乳、重力沉降脱水、利用离心力脱水、利用亲水固体表面使乳化水粗粒化脱水、电脱水等一、化学破乳剂脱水1、化学破乳剂破乳机理在向原油乳状液中加入破乳剂（表面活性剂，它一端亲水，另一端憎水）后，它很快聚集在油水界面上，因为破乳剂分子取向，即亲水端朝向水相，憎水端朝向油相，因为其亲水能力远远高于乳化剂亲水能力，破坏了乳状液界面上天然乳化剂，重新生成了油相内胶状分散胶束，新生成界面膜亲水能力大于憎水能力，其界面膜强度很弱，有利于水滴合并，靠油水密度差将水沉降下来。还有顶替说、反相说、中和说、分散说等几个破乳机理说法。工作原理：化学破乳剂：一个表面活性剂，含有很强活性，脱水过程中加入适量破乳剂，便能使界面膜强度减弱或破裂，使水珠聚结、合并沉降下来。原油脱水专业知识专家讲座第5页（四）原油脱水破乳剂性能及对破乳效果影响：(1)破乳剂PH值10-16为易；(2)破乳剂表面活性,表面活性越高,其破乳能力越强;(3)破乳剂紊凝、聚结能力；（4）破乳剂润湿性；（5）破乳剂离子性。2、乳状液形成条件：（1）要有两种互不相溶液体（2）要有猛烈搅拌（3）要有表面活性剂存在3、影响乳状液稳定原因（1）内部原因：乳化剂类型和保护膜性质，原油中天然乳化剂分三类：A.低分子有机物；B.高分子有机物主要有沥青及羧基化合物；C.高分散固体物质。胶质和沥青质，在天然乳化剂中是最主要。（2）外部原因：A.水相PH值影响；B.温度影响；C.含水量影响；D.内相液珠分散度影响；E.时间影响；F.原油粘度；G.内相颗粒表面带电。原油脱水专业知识专家讲座第6页（四）原油脱水4、化学破乳剂分类按分子结构可把化学破乳剂分为离子型和非离子型两大类离子型：当破乳剂溶于水时，能电离产生离子按期在水溶液中含有表面活性可分为阴离子、阳离子和两性离子。非离子型：当破乳剂溶于水时，不能电离产生离子。它是以环氧乙烷、环氧丙烷等基本有机合成原料为基础，在含有活泼氢离子起始剂引发下，在有催化剂存在时按照一定程序聚合而成。非离子型化学破乳剂优点：1、用量少。2、不产生沉淀。3、脱出水中含油少。4、脱水成本低。5、原油脱水对化学破乳剂要求高效破乳剂必须具备以下几个特点：（1）较强表面活性；（2）良好润湿性能；（3）很高絮凝能力；（4）破乳温度低，破乳效果好；（5）成本低，用量少；（6）含有一定通性（7）腐蚀性小；无毒、无害、不易燃不易爆；二、井口加药与管路破乳原油脱水专业知识专家讲座第7页（四）原油脱水（化学脱水）因为化学破乳剂对原油乳状液含有显著破乳、降粘作用，把化学破乳剂加入到油井环形空间，利用石油开采和集输过程中受到搅拌，使破乳剂均匀分散到原油中。井口加药装置:加药泵。井口加药与管道破乳效果井口加药效果：A、预防石蜡在管壁沉积；B、降低了管路能量损失；C、降低了破乳剂用量；D、提升了脱水设备效能。管道内破乳效果影响原因：A、破乳剂种类；B、油水物理性质；C、原油乳状液分散度和稳定性；D、破乳剂和乳状液搅拌程度、时间；E、管输温度和温降情况原油脱水专业知识专家讲座第8页（四）原油脱水（热力沉降脱水[原油加热后，有利于水滴分离、沉降]）三、重力沉降脱水沉降罐：加热沉降脱水主要设备是沉降罐，有立式和卧式两种（1）立式沉降罐结构：（2）立式沉降罐工作原理：油水混合物由进液管经进液分配管流入沉降罐底部水层内，因为水表面张力较大，使原油中游离水、粒经较大水滴、盐类和亲水固体杂质等并入水层，这一过程称为水洗，进入上部油层时原油中小粒经水滴靠重力沉降下来，原油由中心集油槽和原油排出管流出沉降罐，原油中排出污水由排出管流出。油层水层123458671、出油管；2、进液管；3、排水管4、进液分配管5、出水管线；6、溢流水箱（可调整）；7、集油漏斗；8、集水管沉降罐结构示意图原油脱水专业知识专家讲座第9页（四）原油脱水（化学脱水）3、沉降罐工作效率衡量标准及其影响原因。A、沉降时间；B、操作温度；C、原油中剩下含水率；D、脱出水中含油率设备效能我国对卧式脱水设备要求沉降时间为15—30分钟。4、溶解气对油水分离影响：原油中溶解气析出和膨胀有利于从原油中分出水滴。热力原理1、油水界面膜强度减弱；温度上升，原油中沥青、胶质、石蜡等乳化剂溶解度增加，降低界面膜强度，同时，水滴体积膨胀，胀力作用使界面膜强度下降，有利于水滴合并。2、油水密度差增大；水滴沉降速度与水滴直径平方和油水密度差及重力加速度成正比，与粘度成反比，加热增加了油水比重差，加紧了水滴沉降速度。原油脱水专业知识专家讲座第10页（四）原油脱水（热力沉降脱水[原油加热后，有利于水滴分离、沉降]）W=d2（рw—р0）18u0gW————水滴沉降速度斯托克斯（水滴沉降速度）公式3、原油粘度下降：原油粘度伴随油温升高而降低，降低了水滴沉降摩擦阻力，加紧了水滴沉降速度。4、有利于破乳剂分散至油水界面，提升了破乳剂作用效果。原油脱水专业知识专家讲座第11页（四）原油脱水（化学脱水）四、利用亲水固体表面使乳化水粗粒化脱水固体表层分子能吸引液体分子，是不平衡力场待以改进，使液固界能面趋于最低，这种现象叫润湿。利用油水对固体物质亲和情况不一样，惯用亲水憎油固体物质制成脱水装置。用作脱水固体物质应满足以下条件;1、含有良好润湿性；2、能长久使用，并对油水不发生化学反应，对油水性质无有害影响。3、货源充分，价格低廉。1、陶粒脱水器组成陶粒脱水器有四部分组成，即油气分离箱、加热沉降段、陶粒沉降段、斜板沉降段。2、陶粒脱水器原理混合液经分离箱进行油气分离，天然气从出口排除，原油经分离箱底部进油喷管从热沉降段底部排出，自下而上运动，经加热盘管升温进行热沉降，将一部分游离水沉降外排。其余混原油脱水专业知识专家讲座第12页（四）原油脱水（化学脱水）合液流经陶粒填料弯弯曲曲孔道间隙，部分水滴被陶粒保面吸收，聚集而流入斜板沉降段，因为斜板作用是沉降距离降低，沉降面积增加水珠很快沉降下来，有底部排污管排出，净化油从顶部油管排出。五、电脱水电脱水是对低含水原油彻底脱水最好方法。在油田电脱水常作为原油脱水工艺最终步骤，脱水到达出矿原油要求含水率0.5％以下，脱出水含油要求不高于0.5％标准.原理：将原油乳状液置于高压直流或交流电场中，因为电场对水滴作用，减弱了水滴界面膜强度，促进水滴碰撞，使水滴聚结成粒经较大水滴，从原油中沉降分离出来，水滴在电场中聚结方式主要有电泳聚结，偶极聚结和振荡聚结等三种。在电场作用下微粒发生定向移动——电泳原油脱水专业知识专家讲座第13页（四）原油脱水（电脱水）电泳聚结在直流电场作用下，带电液滴移向与其本身电荷相反电极，水滴除了移动过程中相互碰撞合并外，主要在电极周围堆积，结合而形成大水滴，这种聚结方式称为电泳聚结。偶极聚结在电场作用下，使微滴极化，并趋向在电力线方向上呈直线排列，不一样微滴正负端相互靠近，以电吸引到达破乳聚结，这种聚结方式称为偶极聚结。振荡聚结在工频交流电场中，随电场方向改变水滴内各种正负离子，不停地作周期性往复运动，使水滴两端电荷极性发生对应改变，使水滴界面膜不停地受冲击，机械强度降低、破裂，水滴聚结沉降，这一过程称为振荡聚结。原油脱水专业知识专家讲座第14页（四）原油脱水（电脱水）分类（1）交流电场脱水：以偶极聚结和振荡聚结为主，脱出水清澈，水中含油率较低，电路简单，脱水出原油含水率高，效率低，操作不稳定，耗电量大（2）直流电场脱水：以电泳聚结为主，偶极聚结为辅，脱水后原油含水率低，耗电量小，脱出水中含油率高，应用广泛。（3）双电场脱水：在原油含水率较高脱水器中下部建立交流电场，在原油含水率较低脱水器中上部建立直流电场，提升了脱水后原油质量，耗电量小。（三）电脱水器结构和工艺参数原油电脱水是由电脱水器完成，惯用是大型卧式耐压脱水器。原油脱水专业知识专家讲座第15页（三）电脱水器一、分类1、立式、卧式和球形三种2、卧式电脱水器优点（1）处理量大，效率高：沉降高度小，液滴易于沉降；（2）易于大型化（3）适应性强，可处理高含水原油；（4）流程简单，安装方便3、缺点脱出污水含油高，易沉砂和结垢，清理较为困难。原油脱水专业知识专家讲座第16页（三）电脱水器二、结构原理1、结构：分为上、下两部分；上部为电场空间，悬挂若干层水平电极，下部为沉降水分离空间。2、工作原理：含水原油从油水界面下面进油喷管进入电脱水器，首先进行水洗，然后穿过水层自下而上依次经过电场空间，在高压电场作用下破乳水滴发生碰撞合并，从原油中分离出来，沉降到脱水器底部，经放水管排出，脱水后净化油从顶部出油管线排出。

3987654211---放水抽闲管线；2—进油管线；3---进油分配管；4---脱水器壳体；5---出油管线；6---电极吊杆；7---悬垂挂板；8---电极；9---引线绝缘棒卧式电脱水器结构示意图原油脱水专业知识专家讲座第17页（）电脱水器3、主要附件：（1）电极----形成高压电场主要构件；（2）绝缘棒----将高压线引到电极上，使其与壳体绝缘，普通由绝缘良好材料制成，普通使用是聚四氟乙烯材料；（3）悬重挂板----安装在脱水器顶部，悬挂电极，使电极与壳体绝缘，广泛使用由聚四氟乙烯材料制成。（三）三、对电脱水器操作温度和压力要求1、稠油或高凝油普通保持在65℃~85℃之间；稀油普通保持在45℃~60℃之间；2、压力普通控制在0.2MPa左右。

原油脱水专业知识专家讲座第18页（七）安全技术操作规程脱水器操作规程一、投产准备1、脱水器内要清扫洁净，尤其是铁丝、电焊渣及器壁上尖角毛刺。2、检验测量电极板间距离，电极与器壁间距离、高压引线与器壁和电极间距离应符合设计图纸要求。3、检验变压器接线是否正确，变压器油位在1/2以上，检验绝缘棒和接地电阻，（接地电阻值

10）。4、检验高压硅整流装置和控制柜，保险、仪表、电器线路正常完好。5、检验各种检测仪表、阀件、安全阀灵活好用。6、检验放空阀完好，脱水器顶部确认无人后关闭梯门。二、空载1、已运行过脱水器空载送电试验时，必须用蒸汽或热水洗洁净。2、打开脱水器人孔，在人孔1米处设观察点。3、检验电路和电器设备确无问题时，装上保险，合闸刀。按开启按钮空载送电，从人孔处观察电路和脱水器内有没有异常声音、局部尖端放电现象。4、空载送电最好在夜间进行，方便观察放电位置。5、发觉尖端放电或局部放电，应进行调整。6、当空气潮湿时，空载应调为低压。7、空载送电时，电压指示为电压正常值，电流指示为零或靠近于零，方可空载送电。原油脱水专业知识专家讲座第19页（七）安全技术操作规程三、单体试压1、空载送电确认无问题后在送电，封闭人孔，关掉脱水器顶部放空阀、取样阀，检验各阀门及流程和附件。2、试压方法，蒸汽试压：注入蒸汽后，控制压力为脱水器工作压力1.2倍，稳压1小时不刺不漏为合格。3、净化注水或清水试压：水温应高于气温5摄氏度以上，排净空气，控制压力为脱水器工作1.5倍，稳压2h不渗漏，压降小于0.02MPa为合格。3、试压完成，打开自流阀放水，待压力为零后迟缓打开顶部放空阀，放净脱水器内气体。四、脱水器进油投产1、打开脱水器顶部大放气阀,向脱水器中进净化油或含水油,进油时要慢且稳。2、当油进到脱水器容积3/4时，关闭顶部大放气阀，打开小放气阀，放空排气，直至排净全部气