原油處理工藝簡介1.概述2.幾種常規油水分離技術3.一些新工藝的介紹原油處理工藝簡介1.概述原油的特點原油處理的目的何為原油處理原油處理工藝簡介原油的特點注水驅動方式開采的油藏占有極大的比例，因而從油井產出的油氣混合物內經常含有大量的采出水和泥砂等機械雜質。特別在油田后期生產中，油井產物內的水油比常超過10，泥砂等機械雜質亦可高達1%-5%(質)。據統計，世界上所產原油的90%以上需進行脫水。

原油處理工藝簡介原油處理的目的原油中的水不僅增加了能耗和投資的費用，而且酸性氣體如CO2和H2S等易在水中溶解，形成酸性水溶液，從而對設備、管線、泵體等產生腐蝕。

原油處理工藝簡介那何為原油處理呢？對原油進行脫水、脫鹽、脫除泥砂等機械雜質，使之成為合格商品原油的工藝過程稱原油處理。國內常稱為原油脫水。原油處理工藝簡介原油中所含水分可以分為兩類：一類是直接可以用沉降法從油中分離出來的，稱為游離水；另一類很難用沉降法從油中分離出來，稱為乳化水。原油和水的混合物稱油水乳狀液，或原油乳狀液。主要有兩種類型。一種稱為油包水型乳狀液（W/O），另一種稱為水包油型乳狀液（O/W）,此外還有復合乳狀液，即油包水包油型、水包油包水型等。原油處理工藝簡介原油脫水包括脫除原油中的游離水和乳化水。脫除乳化水比游離水難得多，因而多年來始終把W/O型乳化液的油水分離作為研究重點。各種常見脫水方法的共同點是，創造良好條件使油水依靠密度差和所受重力不同而分層。原油處理工藝簡介2.幾種常規油水分離技術介紹

目前已知的油水分離方法主要有重力式分離、離心式分離、電分離、吸附分離、氣浮分離等。原油處理工藝簡介油水分離方法水的狀態成本溶解水乳化水自由水低中高沉降法√√離心法√√√真空減壓法√√√√吸附法√√√凝結法√√√原油處理工藝簡介重力式分離

當相對較輕的組分處于層流狀態時，較重組分液滴根據斯托克斯公式的運動規律沉降，重力式沉降分離設備即根據這一基本原理進行設計。

原油處理工藝簡介斯托克斯公式由斯托克斯公式可知，通過增大水分密度，擴大油水密度差，減小油液粘度可以提高沉降分離速度，從而提高分離效率。

原油處理工藝簡介1904年Hazen根據實踐經驗提出了“淺池理論”。以這一理論為基礎，1950年美國殼牌公司研制成功第1臺平行板捕集器，其可去除水中最小為60μm的油滴。上世紀70年代Fram公司開發了V型板分離器，上世紀80年代CE-NATCO公司開發了板式聚結器，這是一種錯流式組合波紋板，經過不斷改進，這種設備在油氣分離、油水分離和含油污水凈化方面都得到了應用。

原油處理工藝簡介離心分離

利用油水密度的不同，使高速旋轉的油水混合液產生不同的離心力，從而使油與水分開。由于離心設備可以達到非常高的轉速，產生高達幾百倍重力加速度的離心力，因此離心設備可以較為徹底地將油水分離開，并且只需很短的停留時間和較小的設備體積。由于離心設備有運動部件，日常維護較難，因此目前只應用于試驗室的分析設備和需要減小占地面積的場所。

原油處理工藝簡介

電脫分離

乳狀液置于高壓的交流或直流電場中，由于電場對水滴的作用，削弱了乳狀液的界面膜強度，促進水滴的碰撞、合并，最終聚結成粒徑較大的水滴，從原油中分離出來。由于用電蒸發處理含水量較高的原油乳狀液時，會產生電擊穿而無法建立極間必要的電場強度，所以，電脫法不能獨立使用，只能作為其它處理方法的后序工藝,在油田和煉油廠得到應用。

原油處理工藝簡介乳化水的粗粒化蒸發

利用油水對固體物質親和狀況的不同，常用親水憎油的固體物質制成各種蒸發裝置。例如大港油田的陶粒蒸發器，用陶粒作填料，當油水混合物流經陶粒層時，被迫不斷改變流速和方向，增加了水滴的碰撞聚結幾率，使小液滴快速聚結沉降。

原油處理工藝簡介氣浮分離

依靠水中形成微小氣泡，攜帶絮粒上浮至液面使水凈化的一種方法。條件是附在油滴上的氣泡可形成油-氣顆粒。由于氣泡的出現使水和顆粒之間密度差加大，且顆粒直徑比原油油滴大，所以用顆粒密度代替油密度可使上升速度明顯提高。即當1個氣泡(或多個氣泡)附在1個油滴上可增加垂直上升速度，從而可脫除直徑比50μm小得多的油滴。

原油處理工藝簡介3.一些新工藝的介紹

超聲波原油破乳脫水法微波輻射原油脫水法生物法緊湊型靜電預聚結技術原油處理工藝簡介超聲波原油破乳脫水法

其機理:(1)機械振動作用促使水粒子凝聚。當超聲波通過有懸浮水粒子的原油介質時，造成懸浮水粒子與原油介質一起振動。由于大小不同的水粒子具有不同的相對振動速度，水粒子將相互碰撞、粘合，使其體積和重量均增大，最后沉降分離；原油處理工藝簡介(2)機械振動作用可使原油中的石蠟、膠質、瀝青質等天然乳化劑分散均勻，增加其溶解度，降低油-水界面膜的機械強度，有利于水相沉降分離；原油處理工藝簡介(3)熱作用可降低油-水界面膜強度和原油粘度。一方面，邊界摩擦使油-水分界處溫度升高，有利于界面膜的破裂，另一方面，原油吸收部分聲能轉化成熱能，可降低原油的粘度，有利于水粒子的油-水重力沉降分離。原油處理工藝簡介國外對超聲波用于破乳的研究開展得比較早，20世紀80年代就有相關的報道。

RoatzSinone等分別用超聲波和超濾膜來處理用非離子乳化劑穩定的W／O型乳狀液，認為膜過程不能使油水完全分離而超聲波可以使油水完全分離，破乳劑加入、溫度高及pH低都可以加快油水分離過程。SinghBP用超聲波處理乳狀液，在加入破乳劑的情況下脫水率達99％-100％，不加破乳劑，室溫脫水率大于75％，超聲波對一些化學破乳不起作用，對比較穩定的乳狀液破乳也能得到令人滿意的結果。原油處理工藝簡介國內在超聲波原油破乳方面的研究起步較晚，20世紀90年代中后期陸續有文獻報道。耿連瑞等發明了一種原油電場脫水的超聲波破乳裝置，用超聲波在液體中空化效應產生的大量空化氣泡破裂時的爆破力作為破乳的動力，對油水混合液進行破乳處理，再進行電場脫水，不需添加化學破乳劑。原油處理工藝簡介葉國祥等考察了超聲強化原油預處理工藝中的部分影響因素，包括電場強度、超聲波頻率、超聲波功率、破乳劑用量、注水量等。超聲波功率和電場強度增加均可使原油的脫鹽脫水效率增加，采用體積分數為5％左右的注水量能取得較理想的脫水脫鹽效果。原油處理工藝簡介微波輻射原油脫水法

微波可用來破乳，究其作用機制，可歸結為微波輻照的熱效應和非熱效應同時作用的結果。與普通的加熱方式一樣，微波加熱可使乳化液溫度上升，但微波能量轉化效率遠高于熱傳導，加熱溫度上升更快，且加熱體內外溫度可同時上升。隨溫度上升,水的粘度比油水密度差降低的更快，因此加熱會使油滴上升速度增加，使油水分離加快。另一方面，由于微波是頻率很高的電磁波，施加微波后，會使極性的水分子和帶電液珠隨電場的變化迅速轉動或產生電荷位移，擾亂了液-液界面電荷的有序排列，從而導致雙電層結構的破壞，Zeta電位急劇減小。另外微波對烴類具有氧化作用，使其形成相應的醇、酮、醚；微波還能使烴類分子在微波場中發生共振而導致分子鏈斷裂，這些都有利于油水分離。

原油處理工藝簡介劉惠玲進行了微波破乳脫水和重力沉降、化學脫水、加熱脫水方法的對比，結果表明，微波脫水速度快，效果好。原油處理工藝簡介生物法

生物法原油脫鹽脫水是利用微生物對原油乳狀液進行破乳，進而達到脫鹽脫水目的。其原理是：某些微生物通過消耗表面活性劑得以生長，并對乳化劑起生物變構作用致使乳狀液破壞；另外，有些微生物在代謝過程中分泌出一些具有表面活性的代謝產物，這類天然的表面活性劑對原油乳狀液是良好的破乳劑。

原油處理工藝簡介生物破乳劑起主要破乳作用的是細菌胞體。馮志強、楊永軍等研制了一種原油生物破乳劑，并對其進行了室內與現場中試試驗，考察了其對油田采出液的破乳及脫水效果。試驗結果表明，與標樣及目前現場常用的化學破乳劑相比，原油生物破乳劑具有優良的破乳及脫水性能。破乳后的油水界面清晰，脫出水中含油量低。原油處理工藝簡介緊湊型靜電預聚結技術

緊湊型靜電預聚結原油脫水是應含水油田、邊際油田、深水油田以及綠色油田開發的客觀需要而出現的一項新技術。西方發達國家的研究人員先后研發出的一些代表性產品在油田現場得到了應用，為提高現有原油電脫水設備的處理效率、減小設備體積、減少化學破乳劑對環境的負面影響等奠定了基礎。原油處理工藝簡介基于對適當湍流反而能夠促進分散相水顆粒碰撞、聚結等問題的全面認識，他們打破數十年來常規電脫水器結構設計中的慣性思維模式，率先提出了將水顆粒靜電聚結長大與水顆粒重力沉降2個過程分開、予以先后實施的原油脫水方案，從而使得靜電聚結破乳設備緊湊化、高效化，這就是所謂的緊湊型靜電預聚結原油脫水技術。原油處理工藝簡介(1)基于脈沖DC電場的緊湊型靜電預聚結器(EPIC)20世紀80年代初期，為了突破常規電脫水技術難以處理較高含水率W／O型乳化液的限制，英國Bradford大學化學工程系的PhilipJ．Bailes教授課題組開發出了一種靜電破乳器，可以在含水質量分數高達65％以上時正常工作，其主要特點是對高壓電極進行了絕緣涂層處理，并使用高壓脈沖DC電場來克服高壓DC電場下絕緣涂層對電場強度的急劇衰減效應。原油處理工藝簡介1991年前后，英國石油公司(BP)資助Bailes課題組開展了W／O型原油乳化液的高壓脈沖DC電場破乳研究。結果表明，高壓脈沖DC電場能夠較好地處理含水質量分數高達50％的原油乳化液。與此同時，美國Natco集團獲得了相應的產品開發授權，冠以電脈沖感應聚結器(Electro—PulseInductiveCoalescer，EPIC)的商標進行產品研發工作.原油處理工藝簡介1992年l2月，在BP公司的Wareham油田進行了基于“EPIC+常規重力沉降罐”的首次現場試驗，同期進行首次現場試驗的還有動態水力旋流器和Lasentec在線顆粒度儀。現場采樣分析表明，在溫度為20℃、處理量為71L／min時，EPIC出口處的水顆粒粒徑從不施加電場時的15-20μm增大到施加電場時的60-90μm，大約增大了4倍；后續重力沉降罐出油口的含水質量分數從不施加電場時的32％下降到施加電場時的8％；重力沉降罐的出水水質也大為改觀，出水口的含油質量分數由原來的68％下降到1％。原油處理工藝簡介Natco集團，2005年5月與FMCTechnologies公司簽訂了合作協議，以將后者的高效緊湊型旋流分離技術與自身的靜電聚結技術相結合，從而研制開發原油處理的新一代緊湊型液-液分離系統。在2008年5月舉行的OTC年會上，G．W．Sams等人披露了Natco集團基于“Whirly—scrubV脫氣器和自由水撇出器+雙頻AC電源脫水器+管式分離器”組合的緊湊型海底分離系統，其中雙頻AC電源電脫水器較常規工頻60HzAC源電脫水器的處理能力或工作性能要提高40％左右。原油處理工藝簡介(2)基于AC電場的緊湊型靜電預聚結器(CEC)進入21世紀以來，原油脫水用緊湊型靜電預聚結技術一直是世界海洋石油大國的研究熱點。目前較為知名的產品主要有緊湊型靜電聚結器(CompactElectrostaticCoalescer，CEC)、在線靜電聚結器(InlineElectrostaticCoalescer，IEC)、容器內置式靜電聚結器(VesselInternalElectrostaticCoalescer，VIEC)、低含水量聚結器(LowWaterContentCoalescer，LOWACC)等4種。

原油處理工藝簡介這些緊湊型靜電預聚結產品有3個共同特點：一是采用AC電場，二是油水乳化液在其中的流動狀態為湍流，三是使用帶絕緣涂層的電極(圓筒狀或波紋板狀)。這里僅介紹CEC。

原油處理工藝簡介1993年，南安普敦大學開始與BP、挪威Statoil公司(現與挪威NorskHydro公司合并為StatoilHydro)一起合作，進行相關的應用基礎研究。結果表明，在湍流條件下采用靜電聚結技術使W／O型乳化液脫穩是可行的，對電極進行絕緣涂層處理可以防止高含水率下發生電流激增和短路，能夠處理含水質量分數超過40％的模擬乳化液。原油處理工藝簡介CEC樣機于2002年獲得了ONS創新獎，其主要優點為：結構較為緊湊，使用“CEC+常規重力分離器”的組合，可以將總占地面積和總質量分別減少至常規靜電脫水器的1/2和1/3左右；功率消耗較低，一