原油脱水及稳定行业相关

1、1正式稿件l脱水原因增大了液流的体积流量增大输送的动力能耗增大了升温过程中的燃料消耗增大储存量引发结垢（碳酸盐）和腐蚀（氯化物和硫化物）影响原油炼制工作的正常进行l脱盐与脱水同时进行与脱水同时进行2项 目原油类别石蜡石蜡中间基中间基中间石蜡基中间环烷基环烷基环烷基中间基含水量，%（不大于）0.51.02.0盐含量,mg/l实测饱和蒸汽压在储存温度下低于油田当地大气压3l沉降分离脱水oowwdu8 . 1)(2增大水滴直径增大水滴直径扩大水、油密度差扩大水、油密度差降低原油粘度降低原油粘度采用水力旋流分离器采用水力旋流分离器4l原油热化学脱水l原油电脱水（脉冲）l润湿聚结破乳脱水l声波：加强水珠

2、的聚结l超声波：降低能耗，减少破乳剂用量l微波：降低乳状液稳定性，加热乳状液56乳状液：乳状液： 如果有两种或两种以上，互不相溶的或微如果有两种或两种以上，互不相溶的或微溶的液态物质在一起，其中的一种或数种液体溶的液态物质在一起，其中的一种或数种液体以极细小的颗粒分散在另一种液体之中，这样以极细小的颗粒分散在另一种液体之中，这样的机械混合液称之为乳状液；石油乳状液就是的机械混合液称之为乳状液；石油乳状液就是油、水两种液体的机械混合物。油、水两种液体的机械混合物。7l乳状液的形成条件至少具有油水两种互不相溶液体剧烈搅拌具有乳化剂l乳化剂：促使生成乳状液及稳定乳状液的物质固体物质，粘土细粉、高熔点

3、的石油蜡等固体物质，粘土细粉、高熔点的石油蜡等分散在原油中的沥青质、胶质分散在原油中的沥青质、胶质溶解在原油中的物质环烷酸等溶解在原油中的物质环烷酸等溶解于水中的物质，如某些盐类和某些高极溶解于水中的物质，如某些盐类和某些高极性的表面活性物质性的表面活性物质8l按分散相与分散介质的极性来分类水包油型（o/w）油包水型（w/o）9l按分散相在整个乳化系统中的浓度来分类稀乳状液：分散相含量稀乳状液：分散相含量 0.2%特点：特点：1. 分散相液滴的直径不大于分散相液滴的直径不大于10-5厘米厘米 2. 在这些乳状液的液滴上带有电荷在这些乳状液的液滴上带有电荷 3. 这些液滴基本不相碰撞这些液滴基本

4、不相碰撞10浓乳状液：分散相含量浓乳状液：分散相含量 74%特点：特点：1. 液滴可能沉降（液滴可能沉降（w/o） 2. 乳状液的稳定性由乳化剂的性质而定乳状液的稳定性由乳化剂的性质而定11高浓乳状液：分散相含量高于高浓乳状液：分散相含量高于74%特点：分散相的液滴不能沉降，因为高浓特点：分散相的液滴不能沉降，因为高浓度液滴在运动过程中会发生型变度液滴在运动过程中会发生型变12l稀释法l染色法l电导法l滤纸润湿法某些重油与水的乳状液可使用此法13l自喷油井油嘴前后乳化程度的变化14l集油过程中乳化程度的变化15l正确布局油田脱水装置的位置（早脱水）l预先加入化学破乳剂（早加入）l正确设计和建设

5、集油管道（减少压降）l正确选用增压设备（增压合理）16l分散度分散相在连续相中的分散程度称为分散度用内相颗粒平均直径的倒数表示用以区分乳状液、胶体溶液和真溶液，并影响到其它性质17l粘度影响因素：外相粘度；内相的体积浓度（见下图）；温度；乳状液的分散度（电滞效应）；乳化剂及界面膜的性质；内相颗粒表面带电强弱等在含水率和其他条件相同的情况下，乳状液内相颗粒直径愈小、分散度愈高，乳状液的粘度愈大1819l密度：原油含水、含盐后，密度显著增大l电学性质：电导率的大小取决于乳状液的含水率，水颗粒的分散度，含盐、含酸、含碱量20l稳定性和老化：乳状液不被破坏，抗油水分层的能力分散度和原油粘度：随着分散度

6、的增加及粘度的提高，稳定性增强乳化剂的类型和保护膜l低分子有机物（脂肪酸、环烷酸和低分子胶质）：强度不高l高分子有机物（沥青、沥青质）：界面膜较厚，强度高l粘土、砂粒和高溶点石蜡：强度很高，但石蜡高温时易溶21内相颗粒表面带电：带有极性相同的电荷温度：温度升高，乳状液稳定性下降l沥青质、胶质、石蜡溶解度增加，膜强度下降l布朗运动增加l水滴膨胀l油气密度差增大l原油粘度减小l能耗增加l蒸发损耗增加水的ph值：ph值增加，膜的弹性及机械强度下降，稳定性变差时间：随时间的推移变得稳定，称为乳状液的老化22l破乳剂：破坏乳状液的稳定性，改善油水分离效果l消泡剂：防止油液起泡、改善油气分离效果l防腐剂：

7、防止或延缓原油处理设施受油井产出腐蚀物的腐蚀l降凝剂：降低原油凝固点，防止管线原油冻结l反相破乳剂：使含油污水中的微小有机颗粒絮状凝成较大粒子，使之沉降下，达到净化污水的目的23l将含水原油加热到一定的温度，并在原油中加入适量的原油破乳剂的方法l破乳机理表面活性作用：降低表面自由能表面活性作用：降低表面自由能反相作用：转化为反相作用：转化为o/w“润湿润湿”和和“渗透渗透”作用：溶解界面上的乳化剂，作用：溶解界面上的乳化剂，降低原油粘度降低原油粘度反离子作用：反离子作用： 中和正电荷，减少静电斥力中和正电荷，减少静电斥力24l实现化学破乳的技术要求实现化学破乳的必要条件实现化学破乳的必要条件l

8、有对症下药的化学破乳剂有对症下药的化学破乳剂l化学破乳剂与原油乳状液充分接触混合化学破乳剂与原油乳状液充分接触混合l破乳后应有足够沉降分离的空间和时间（油破乳后应有足够沉降分离的空间和时间（油水密度差较小）水密度差较小）25原油脱水对破乳剂的要求l较强的表面活性l良好的润湿能力：润湿乳化剂l很高的絮凝和聚结能力l破乳温度低，破乳效果好l成本低，用量少l无毒、无害等副作用：无腐蚀、结垢，对人体无害l具有一定的通用性协同效应：将两种或两种以上的破乳剂以一定比例混合构成一种新的破乳剂，其脱水效果可能高于任何一种单独使用时的效果26l影响破乳脱水效果的因素破乳剂的选择破乳剂的选择破乳剂的浓度：最佳范围

9、破乳剂的浓度：最佳范围27破乳剂的稀释温度和使用温度：合理ph值值28l原油破乳剂的加入破乳剂的加入位置l注入破乳剂越早，弥散效果越好l合理的较高处理温度可以建立起分子活性l管理方便破乳剂的加入方式l操作方便，连续均匀，溶液温度宜为35450c29303132l破乳剂类型按分子结构分为离子型和非离子型当破乳剂溶于水时，凡能电离生成离子的，称为离子型破乳剂，不能电离的，称为非离子型破乳剂33l离子型破乳剂：按其在水溶液中具有表面活性作用离子的电性，分为阴离子、阳离子和两性离子阴离子型破乳剂l羧酸盐类、磺酸盐类l价格便宜；用量大，效果差、易受电解质影响而减效阳离子型破乳剂l主要用于o/w型乳状液，

10、兼有杀菌、缓蚀效果l非离子型破乳剂：以环氧乙烷、环氧丙烷等基本有机合成原料为基础，在具有活泼氢的起始剂的引发下，在有催化剂存在时按照一定的程序聚合而成34l非离子型破乳剂：优点：用量少、不发生化学反应，不产生沉淀、脱出的水中含油少，不产生o/w乳状液、脱水成本低根据其溶解性能分为水溶性、油溶性和部分溶于水部分溶于油三类l水溶性破乳剂：脱水后溶于污水中，可提高破乳剂的使用率或提高油田采收率l油溶性破乳剂：溶于油中，净化原油含水率低，但污水含油量稍高l部分溶于水部分溶于油：以增加使用的灵活性原油含水超过40%时，油溶性破乳剂使用效率高，水溶性使用效率略差35l复配型破乳剂两种或两种以上破乳剂配伍在

11、一起使用，其破乳作用互相弥补，扬长避短，即协同效应特点：用药量少，破乳温度低，脱水速度快，脱后净化油、污水质量好，节约能源36l破乳剂发展方向中低相对分子量高相对分子量水溶性油溶性通用型专一型高效低耗，一剂多用3738l破乳剂的脱水性能衡量指标脱水率：在规定条件下自原油中脱出的水量与原油中原来所含的总水量之比出水速度：在一定的静置沉降时间内脱出水量的多少或脱水率的大小l先快后慢l先慢后快l等速度油水界面状态：一条线；暂时过渡层；永久过渡层39脱出水的含油率：l一般小于0.05%l白色透明，乳白，黄色透明，混浊，黑色透明，乌黑最佳用量：达到最高破乳脱水深度所需破乳剂的最小用量低温性能毒、害等副作

12、用40l由原油乳状液类型进行选择w/o型原油乳状液选用油溶性破乳剂o/w型原油乳状液选用水溶性破乳剂l由原油的油品性质进行选择石蜡基原油宜选用多嵌段破乳剂沥青基原油宜选用二嵌段结构的破乳剂含环烷酸的原油破乳剂宜选用af型破乳剂再加少量的低分子有机酸（如醋酸）强化开采乳化原油破乳剂多为o/w型乳状液，一般选用阳离子型表面活性剂或高当量的石油磺酸盐、油溶性非离子表面活性剂41l从破乳剂分子结构特点上选择低相对分子质量破乳剂不如高分子和超高相对分子质量的破乳剂适应性强，破乳效果好破乳剂分子结构内疏水基中带有硅氧烷链或硅烷链的要比烃链的效果好支链型的破乳剂要比直链型的破乳效果好l复配型破乳剂的要求适应

13、性强配伍性能好价格便宜42l筛选l瓶试法：在原油乳状液中加入一定量的原油破乳剂，充分混合，恒曙静置沉降脱水，记录不同时间脱出水量，观察脱出的污水颜色及油水界面状况，测定净化油含水率及污水含油量，依此检验原油破乳剂的使用性能43l含水原油试样的准备要保证试样的新鲜性（应在12h内使用，最长使用期限不应超过3天，防止老化）要保证试样的代表性l按比例取样（处理多种不同性质的原油）l一个取样部位间隔相同时间多次取样l应在水平或垂直的直管段取样l加药之前取样44l破乳剂品种收集和破乳剂溶液配制搜集类似的已投产油田所用的效果较好的破乳剂和科研部门最新研制的新破乳剂品种数量适宜l筛选温度的确定：宜低不宜高更

14、换破乳剂：略低于生产装置的运行温度35l低含水原油一段热化学脱水：热化学脱水器的操作温度l高含水原油两段电化学脱水：一段热化学沉降温度新投产：l石蜡基原油：3045 l中间基原油：4050 l环烷基原油：5070 45l筛选破乳剂的操作步骤原油乳状液样品的处理和计量升温添加破乳剂样品搅拌混合和静置沉降脱水效果记录和测试重复性和再现性l确定最佳用量、加入浓度、脱水操作温度4647l电脱水原理电泳聚结电泳聚结l在原油乳状液置于通电的在原油乳状液置于通电的2个平行电极中，个平行电极中，水滴将向同自身所带电荷电性相反的电极运水滴将向同自身所带电荷电性相反的电极运动，带正电荷的水滴向负电极运动，带负电动

15、，带正电荷的水滴向负电极运动，带负电荷的水滴向正电极运动，称为荷的水滴向正电极运动，称为“电泳电泳”l水滴受原油的阻力产生拉长变形，并运动受水滴受原油的阻力产生拉长变形，并运动受阻速度不同且在电极附近聚结而导致碰撞阻速度不同且在电极附近聚结而导致碰撞48偶极聚结偶极聚结l在高压直流或交流电场中，原油乳状液中在高压直流或交流电场中，原油乳状液中水滴受电场的极化和静电感应，使水滴两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，即形成诱导偶极端带上不同极性的电荷，即形成诱导偶极l水滴变形削弱界面膜的机械强度，两端界水滴变形削弱界面膜的机械强度，两端界面膜强度最弱，电场的吸引力使水滴相互面

16、膜强度最弱，电场的吸引力使水滴相互碰撞，合并成大水滴，从原油中沉降分离碰撞，合并成大水滴，从原油中沉降分离出来，称为偶极聚结出来，称为偶极聚结4626sref49影响因素l水滴半径rl两水滴的中心距s （原油含水率）l电场强度e 当电场强度过高时，椭球形水滴两端受电场拉力过大，以致将一个小水滴拉断成两个更小的水滴，产生“电分散”50振荡聚结振荡聚结l水滴中所带的酸、碱、盐离子在工频交流电场中水滴中所带的酸、碱、盐离子在工频交流电场中不断做周期性的往复运动，水滴两端的电荷极性不断做周期性的往复运动，水滴两端的电荷极性发生相应的变化，使水滴界面膜不断地受到冲击，发生相应的变化，使水滴界面膜不断地受

17、到冲击，机械强度降低，水滴聚结沉降机械强度降低，水滴聚结沉降l水滴越大，聚结效果愈好水滴越大，聚结效果愈好结论结论l交流电场中破乳作用是在整个电场范围内进行的，交流电场中破乳作用是在整个电场范围内进行的，以偶极聚结和振荡聚结为主以偶极聚结和振荡聚结为主l直流电场主要在电极附近的有限区域内进行，以电直流电场主要在电极附近的有限区域内进行，以电泳聚结为主，偶极聚结为辅泳聚结为主，偶极聚结为辅l电法脱水只适宜于油包水型乳状液电法脱水只适宜于油包水型乳状液51l交，直流电场对比与双电场脱水 交交直流电场脱水效果对比直流电场脱水效果对比52交流电场特点交流电场特点l以偶极聚结和振荡聚结为主以偶极聚结和振

18、荡聚结为主l适宜于中，高含水原油的脱水适宜于中，高含水原油的脱水l水中含油率较少水中含油率较少l电路简单电路简单l脱水效率低，易短路，耗电量大脱水效率低，易短路，耗电量大直流电场特点直流电场特点l以电泳聚结为主以电泳聚结为主l适宜于深度脱水和提高脱水原油质量适宜于深度脱水和提高脱水原油质量l脱出的污水含油量较多脱出的污水含油量较多53双电场脱水双电场脱水l利用直流和交流电场脱水的优点，提高净利用直流和交流电场脱水的优点，提高净化原油的质量化原油的质量l耗电量降为原直流电脱水的耗电量降为原直流电脱水的1/2以下以下l上层极板为直流电，下层极板为交流电上层极板为直流电，下层极板为交流电5455l电

19、脱水器的结构56l卧式电脱水器的组成悬垂绝缘子与绝缘挂板悬垂绝缘子与绝缘挂板进线绝缘棒进线绝缘棒57进液分配头：喷头式和喷管式进液分配头：喷头式和喷管式电极板电极板水平电极58垂直电极59l原油电脱水的技术要求和指标电脱水器处理含水原油的含水率低于30%脱水要求l轻质脱水原油指标：小于或等于0.5%（质量分数）l中质脱水原油指标：小于或等于1%（质量分数）l重质脱水原油指标：小于或等于2%（质量分数）l电脱水器污水油含量不大于0.5%（质量分数）60l原油电脱水设计技术参数操作温度l原油的运动粘度在50mm2/s以下电脱水效果较好l一般采用 4085，重质原油温度有较大幅度提高，但不应超过15

20、0操作压力l操作压力应比操作温度下的原油饱和蒸气压高0.15mpal一般为0.4，0.6，1mpa三个等级61l电脱水器处理能力由原油乳状液处理的难易程度，在电脱水器内的停留时间和电脱水器容积确定停留时间：轻质、中质原油一般为3040min，重质原油不宜超过60min电脱水器台数的设置一般不少于2台，不多于6台62l润湿表面上一种流体被另一种流体所取代的过程l破除w/o型石油乳状液的过滤物质的要求能很好地被水所润湿能很好地被水所润湿过滤物质可以长期使用而不更换过滤物质可以长期使用而不更换注：此法需与其它方法配合使用注：此法需与其它方法配合使用6364l热化学脱水工艺流程65l电化学脱水工艺流程

21、用电脱水器替代上图热化学脱水器适用于含水率小于或等于20%的原油66l高含水原油脱水工艺流程适用于含水率大于30%的原油67l污水回掺的优点：热量回收提高水洗效果，降低原油含盐量热污水冲洗除砂效果较好68适用于含水率大于60%的原油69l油砂的危害在管道和地面设备沉积，降低处理能力，堵塞管道引发机泵的密封填料、叶轮和泵壳的磨损及相关设备的磨蚀砂沉积影响加热装置正常的热传导，甚至导致局部过热、穿孔影响控制液面的油水界面浮子的控制海上含油砂粒的处理70l地面集输系统除砂方法重力沉降法：重力，水洗，加热l多相分离器除砂工艺71l大罐沉降除砂工艺（不停产水力机械清砂工艺，不密闭，油耗大）72离心分离除

22、砂法l悬浮液置于离心力场中，使得固液得以分离的过程l分离因数：离心沉降与重力沉降速度的比值，为离心分离设备的重要性能指标l离心分离设备： 离心机：过滤式、沉降式、分离机 水力旋流器：固液、液液、气液分离3种，由圆筒部分和锥筒部分组成 优点：设备小，占地少，费用低；结构简单，无运动部件 缺点：只能用于两相分离，对颗粒有破碎作用，磨损内表面7374原油含水率超过原油含水率超过65以上时，除砂率达以上时，除砂率达90，砂含油，砂含油率仅为十万分之六率仅为十万分之六7576过滤除砂l过滤是指悬浮液通过能截留固体颗粒的过滤介质，使固液得以分离的操作l分类： 饼层过滤：适合于固体含量稍高（固体体积分率1%

23、）的场合 滤床过滤：适合于悬浮液中颗粒粒径很小且含量甚微（固体体积分率1%）的场合l特点：不需要密度差，操作控制范围广，不适用于连续生产77787980正式稿件l原油在集输中的油气损耗（占产量的1%3%）蒸发损耗：占40%不稳定排放排污损耗装卸损耗81l减少损耗的措施（降到0.29%0.5%)密闭输送密闭输送原油稳定：降低原油的蒸汽压，使之大大降低原油稳定：降低原油的蒸汽压，使之大大降低原油在常温常压下的蒸发损耗的过程为原油稳原油在常温常压下的蒸发损耗的过程为原油稳定定轻烃回收轻烃回收82l饱和蒸气压：就是在一定温度下密闭容器中的液体及其蒸气处于动态平衡时蒸气所表示的绝对压力l原油蒸气压与温度

24、、组成的关系轻组分愈多，挥发性愈强，饱和蒸汽压也愈高随温度的升高而增加，随温度的下降而减小相同温度下，分子量小的烃组分比分子量大的烃组分有较高的蒸汽压83l降低饱和蒸汽压方法降低温度降低温度拔出拔出c1c4组分组分l加热法加热法l降压法降压法84l雷特蒸汽压的测定ttamppttpppp38273381燃料室 2空气室 3接头管 4活栓t测定室上室的开始温度85l原油蒸汽压的求定86l原油稳定达到的技术指标储运蒸发损失大于0.2%（重量）的原油就进行稳定处理稳定原油在最高储存温度下的蒸气压（绝压）不超过当地大气压稳定过程中已烷拔出率一般不应大于原油中已烷含量的5%（重量）87闪蒸分离稳定法闪蒸

25、分离稳定法分馏稳定法分馏稳定法88l平衡蒸发液体混合物在加热、蒸发过程中所形成的蒸气始终与液体保持接触，直到某一温度之时才进行气液分离当具一定压力的液体混合物，其压力降低时部分液体混合物会蒸发89l实现方式负压闪蒸稳定负压闪蒸稳定正压闪蒸稳定正压闪蒸稳定多级闪蒸分离法多级闪蒸分离法大罐抽气大罐抽气90负压闪蒸流程负压闪蒸流程适用于密度较大的原油适用于密度较大的原油50802070kpakpa0.20.3mpampa400.41.5%拔出率拔出率91加热闪蒸分离流程加热闪蒸分离流程适用于轻组分含量多的原油适用于轻组分含量多的原油0.10.3mpampa92l多级分离稳定结构简单，投资小，占地少结构简单，投资小，占地少保持了相当数量的乙烷和丙烷保持了相当数量的乙烷和丙烷井口有足够高的压力井口有足够高的压力93l举例：井口压力3.5mpa，最终压力0.07mpa，26.79495l油罐烃蒸气回收回收大、小呼吸的蒸发损耗回收大、小呼吸的蒸发损耗96l定义根据原油中轻重组分挥发度不同的特点，利用精馏原理将原油中c1c4脱除，使原油得到稳定l特点稳定质量好设备多，流程复杂，操作过程控制