第四章 油气混输管路储20030515

第四章 原油净化了解原油乳状液的性质和形成条件；

掌握热化学脱水和电脱水原理、工艺特 点及应用要求、集输除砂工艺； 能正确选用原油脱水方法。

第一节 概述 第二节 原油乳状液 第三节 原油热化学脱水 第四节 原油电脱水 第五节 破乳剂的优选 第六节 原油脱水工艺流程

第七节 原油集输系统除砂工艺2

第一节 概述原油中的主要杂质；

原油净化的必要性；原油脱水方法。

一、原油中的主要杂质 水； 盐类，如氯化物(氯化钾、氯化钠、氯 化镁、氯化钙)、硫酸盐、碳酸盐等； 泥沙等固体杂质。

二、原油净化的必要性原油中含水、含盐、含泥砂等杂质会给 原油的集输、处理和炼制带来很多问题，主 要是： 增大了流量，降低了设备和管路的有效 利用率。

增加了动力消耗和燃料消耗。 引起金属管路和设备的结垢与腐蚀；5

二、原油净化的必要性 原油中泥砂等固体杂质会使泵、管路和其它 设备产生激烈的机械磨损。

影响炼制工作的正常进行。由于上述原因，必须在油田上及时地对 含水、含盐、含机械杂质的原油进行净化处 理，使之成为合格的商品原油出矿。6

三、原油脱水方法沉降脱水； 热化学脱水； 原油电脱水； 润湿聚结破乳脱水。

1.沉降分离脱水斯托克斯(Stokes)定律描述了沉降分离的 基本规律： 2

d w ( w o ) u 1.8 o

沉降速度与原油中水滴直径的平方成正比； 与水、油密度差成正比；与原油的粘度成反比。8

以该公式为指导，人们研究出如下提高油 水分离效率的方法： (1)增大水滴直径的方法。如： 添加化学破乳剂，降低乳状液的稳定性； 采用高压电场处理油包水型(W/O)乳状液；

利用电磁场对W/O型乳状液进行交变振荡破乳；

利用亲水憎油固体材料使W/O型乳状液的水滴 在其表面润湿。9

1.沉降分离脱水(2)扩大水、油密度差的方法。如选择合适 的温度，使油、水密度差增大；在油气分离 过程中，降低压力，使原油中少量的气泡膨 胀，密度降低。(3)降低原油粘度的方法。如采用加热的方 法，以降低原油粘度； (4)采用旋流分离器，提高油水分离速度。10

2.原油热化学脱水热化学脱水是在一定条件下向原油乳状 液中添加化学破乳剂，使其到达原油乳状液 的油水界面上，降低界面张力，破坏油水的 乳化状态，破乳后的水珠相互聚结并沉降分 离。热化学脱水是目前各油田广泛采用原油 脱水方法之一。11

3.原油电脱水原油电脱水是利用高强度电场作用于原 油乳状液，使乳状液的水珠聚结。通过聚结， 原油中的水珠相互

合并，粒径增大，从原油 中沉降分离出来。电脱水法一般适用低含水 量的原油脱水。 用于电脱水的电源有交流电、直流电、 交直流电和脉冲供电等。12

3.原油电脱水 在交流电场中主要是使乳状液的水珠振荡聚结 和偶极聚结； 在直流电场中，除发生偶极聚结外，电泳聚结 起主导作用； 在交直流二重电场中，上述数种聚结都存在； 脉冲供电是向电极间断送电，除促使振荡聚结 和偶极聚结外，目的在于避免电场中电流的大 幅度增长，可平稳操作和节约电能。13

4.润湿聚结破乳脱水润湿聚结破乳脱水主要是采用一种不易为油 所润湿而极易为水所润湿的固体材料，利用这 种材料的特性使原油中的水珠在固体材料表面 上聚结，达到破乳目的。 润湿聚结仅对稳定差的W/O型乳状液的水珠 或游离水起作用。14

4.润湿聚结破乳脱水与热化学破乳和电法破乳的能力相比较， 润湿聚结能力较弱，故一般仅让其起辅助作用， 即将其与化学破乳、电破乳结合在一起使用。 例如：作为高含水原油两段脱水的第一段， 将化学破乳剂预先加入含水原油之中，经管道 流动或节流搅拌后再进入聚结材料填充的设备 进行聚结脱水，使高含水原油变为低含水原油， 然后再进行电脱水，使含水率进一步达到净化 油质量标准。15

近年来，出现原油声波、超声波和微波破 乳脱水新技术，并正在商业化。 与传统的热化学、电脱水相比： 声波可加速水珠聚结，提高原油脱水效率； 超声波可降低能耗和减少破乳剂用量； 微波在降低乳状液稳定性的同时，还可加热乳 状液，进一步促进水滴的聚结，在解决我国东 部老油田因三次采油等引起的原油性质复杂的 深度脱水问题方面具有很好的应用前景。16

声波破乳和脱气专利技术 20世纪90年代末，由加拿大艾伯塔研究委 员会研究开发了利用声波对原油进行破乳和脱气 的专利技术。 该技术利用安装在高含水油井下游管径小 于100mm的生产管线上，按预定频率向原油释放 高频声波以降低表面张力，使油水更易分离。 在对一口高固体含量的稠油井进行的试验表明，声波法 可将原油含水最低降至1.0%,耗电和操作费用低，节省 药剂投加量50%,年创效益约125万美元。17

微波破乳技术(MST)微波破乳技术(MST)是使用专利微波 发生器降低原油乳状液稳定性，乳状液中的 水首先吸收施加的能量而被加热，促进了乳 状液分子运动使液滴界面破裂和水滴聚结。 处理后乳状液可在离心式分离器或沉降罐内 加速沉降分离成油、水和固体颗粒。

微波破乳技术(MST)

乳状液进料吸收的能量使其温度上升约1

0℃, 一般出口温度不超过93℃,无需进一步加热。 MST具有能降低含水率和药剂成本、污泥量 少、提高油产量等特点，适用于油田矿场、 储运设施和石油船运等场合。 MST装置可以安装在3 m×12m的橇块上或 l4.5 m×2.4m的拖车上，装置处理能力为 128~640m3/d,并可通过组合增大处理能力。19

每种脱水方法都有各自的特点和适用条 件。因此，选用什么原油脱水方法应根据油 水性质、含水率、天然乳化剂类型、乳状液 分散度和稳定性等因素，通过试验和技术经 济比较确定。 在油田生产实践中，经常是综合应用上 述脱水方法以求得较好的脱水效果。20

第一节 概述 第二节 原油乳状液 第三节 原油热化学脱水 第四节 原油电脱水 第五节 破乳剂的优选 第六节 原油脱水工艺流程

第七节 原油集输系统除砂工艺21

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