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高效油气水处理技术原油电脱水处理技术原油电脱水处理技术1、电脱水工艺2、电脱水器的结构及原理3、原油电脱水成套设备4、原油电脱水成套设备操作使用原油电脱水处理工艺，是将经过热化学沉降脱水后的低含水原油或经过三相分离器分离后的低含水原油进行深度脱水的处理工艺，具有脱水速度快、净化油含水低的优点，脱水成本低，能节省破乳剂、耗电量又低，在各油田被广泛采用。1、电脱水工艺胜利油田原油脱水工艺是以电化学两段脱水，污水回掺工艺为基本模式建立起来的。该脱水工艺适应了油田中、低含水期原油脱水的需要，对于降低外销原油的含水量，保证油田生产的正常运行起了极为重要的作用。胜利油田开发进入特高含水期后，原油的综合含水大多在90%左右，再加上采用新的钻采工艺，使原油的物化性质发生了很大变化，原有的脱水工艺已难以适应要求。主要表现为能耗大、运行成本高、破乳难、脱水器电场不稳定（甚至倒电场）、脱水效果差等问题。针对所存在的问题，对一些联合站工艺流程进行密闭改造，在脱水效果、降低能耗等方面，取得了较好的效果。还有一些联合站采用的是开式工艺流程，污油回掺使原油重复乳化和老化严重，脱水效果较差。1.1目前的脱水工艺流程：1、电脱水工艺⑴密闭脱水工艺流程采用密闭工艺流程联合站，原油密度小、粘度低。密闭流程能避免原油中的轻质组分的挥发，使其尽可能多的溶解于原油中，从而减小了原油密度，而且降低了原油粘度，这些因素都有利于原油在脱水器内沉降分离；密闭流程的另外一个特点是处理设备体积小、原油停留时间短、乳化程度轻且污油回掺量小，基本上杜绝了污油回掺，减少了原油重复乳化和老化现象，这样就基本上保证了进电脱水器的原油都是新鲜原油，因此降低了乳化液破乳难度，有利于电脱水。采用密闭流程的电脱水器内，油水界面清晰，脱水效果也很好。采用密闭脱水工艺流程的脱水器进口原料油含水一般在20%左右，脱水器出口净化油含水一般在0.1—0.3%之间。如辛一站、广利站、王家岗等联合站。1、电脱水工艺1、电脱水工艺密闭二段脱水工艺流程1.游离水脱除器2.除油器3.脱水炉4复合电脱水器5.好油罐6.事故罐7.污水沉降罐8.原油外输泵9.污水泵10.加药泵12345678910含油污水处理站原油稳定集气增压站集气增压站原油稳定含油污水处理站⑵开式脱水工艺采用开式流程的脱水站，污油回掺量大，原油乳化严重、导电性强，只有进脱水器的原料油含水较低的情况下，才能保证电脱水器正常送电，脱水指标基本合格。由于原油的导电性太强，给脱水器送电造成很大困难。为了建立稳定的电场，进脱水器的原料油含水必须很低，原料油含水通常在5%以下。但是，正常情况下，原油电脱水又不希望原料油含水太低，因为原料油含水太低，会使得油中的乳化液颗粒小、分布均匀，这不利于破乳和水滴的聚结，脱出水含油量也较高。1、电脱水工艺一、电脱水工艺油气分离器一次罐二次罐脱水加热炉脱水器好油罐外输泵去污水罐计量分离器井口开式脱水工艺流程原油电脱水：乳化原油在电脱水器内，在电场力作用下经过破乳、聚结、沉降使原油与水分离的过程。轻质原油：在20℃时，密度小于或等于0.8650g/cm3的原油。中质原油：在20℃时，密度为0.8651～0.9160g/cm3的原油。重质原油：在20℃时，密度为0.9161～0.9960g/cm3的原油。交流电场：在电脱水器内，电极之间及电极与壳体间所形成的，强度和方向随电源频率周期变化的电场。直流电场：在电脱水器内，电极间及电极与壳体间所形成的，强度和方向不随电源频率周期变化的电场。交直流双重电场：在电脱水器内，同时存在直流和交流两种电场。恒流源：能自动跟踪负载的工况变化，抑制过电流，保持电流稳定的供电电源装置。1.2电脱水方面常用的技术术语1、电脱水工艺进入电脱水器的原油水含量：一般≤30%；对于乳化严重导电性强的原油水含量≤10%（质量分数）。脱水原油的含水指标：按轻质原油、中质原油、重质原油分等级如下：轻质原油≤0.5%；中质原油≤1%；重质原油≤2.0%；从电脱水器脱出的污水含油≤0.5%，输往污水处理站的污水含油≤1000mg/L。1.3电脱水技术指标1、电脱水工艺2、电脱水装置的结构及原理原油电脱水装置的组成：电脱水器、电脱水供电装置、油水界面控制系统、安全保护系统。电脱水器:内部电极组、进油管组、出油管组、冲砂装置。电脱水供电装置：脱水控制柜、防爆脱水变压整流器、高压防爆接口装置。油水界面控制系统：油水界面检测一次表、调节仪、调节阀。安全保护系统：防爆液位控制器、安全门防爆开关、安全阀。（1）立式电脱水器（2）卧式电脱水器（3）直流脱水（4）交流脱水（5）交-直流双电场脱水（6）高频脉冲脱水（7）恒流源供电（8）可控硅自动调压供电（9）电容调压供电（10）磁饱和供电（11）全阻抗变压器供电（12）立挂电极（13）平挂电极（14）绝缘电极电脱水器的类型包括：电脱水器的分类主要从电脱水器的结构、电脱水器的供电方式、电极的型式和悬挂方式、供电设备的防爆形式等方面进行分类。2、电脱水器的结构及原理2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液乳化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。乳化液的定义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。2.1原油乳状液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。2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液乳化液的定义油包水乳状液2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液乳化液的定义油相多重乳化2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液乳化液的定义2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液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2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液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油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2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液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2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液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2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液粘度原油状液的性质原油乳状液是一种多相体系，不遵循牛顿内摩擦定律，属于非牛顿液体，这时的粘度应称为表观粘度。含水率较低时，乳状液的粘度随含水率的增加而缓慢上升；含水率较高时，粘度迅速上升；当含水率超过某一数值(图中约为65％～75％)时，粘度又迅速下降，此时w／o型乳状液相为o／w型或w／o／w型乳状液。此后，随含水率的进一步增加，油水混合物的粘度变化不大。2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液原油状液的性质电性质原油乳状液的电导率除取决于其含水率和水颗粒的分散度外，在很大程度上决定于水中的含盐、含酸、含碱量。乳状液的电导率还随温度的增高而增大。介电系数是乳状液另一项重要的电性质。原油的介电系数为2，水的介电系数约为油的40倍，即80。由于原油和水介电系数的悬殊差别，当把乳状液置于电场内时，乳状液的内相水滴将沿电力线排列，并使乳状液的电导率激烈增加。电场内，乳状液内相水滴沿电力线排列的这种性质，常被用来破坏原油乳状液，脱除原油中所含的水。2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液原油状液的性质电性质几种原油电导，粘度与温度的关系图2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液原油状液的性质稳定性和老化影响乳状液稳定性的主要因素有：乳状液的分散度和原油粘度、乳化剂的类型和保护膜的性质、内相颗粒表面带电、乳状液温度和水的pH值等。1.分散度和原油粘度若油水混合物内有足够的乳化剂，并受到充分搅拌，则形成内相颗粒小、分散度高的原油乳状液。水滴愈小，布朗运动愈强烈，就能克服重力影响不下沉，而保持稳定。此外，原油粘度愈大，水滴愈不易下沉．原油乳状液也就愈稳定。2、电脱水器的结构及原理2.1原油乳状液原油状液的性质稳定性和老化2.乳化剂的类型和保护膜的性质原油中存在的天然乳化剂大体上可分为三类，它们对乳状液的稳定性有很大的影响。乳化剂是低分子有机物，如脂肪酸、环烷酸和某些低分子胶质。这类物质有较强的表面活性，易在内相颗粒界面形成界面膜。但由于分子量低，界面保护膜强度不高，故乳状液的稳定性较低。第二类是高分子有机物，如沥青、沥青质等。它们在内相颗粒界面形成较厚的、粘性和弹性较高的凝胶状界面膜，机械强度很高，使乳状液有较高的稳定性。第三类是粘土、砂粒和高熔点石蜡等固体乳化剂。由这类乳化剂构成的界面膜的机械强度很高，因而乳状液的稳定性也很高。由蜡晶粒作为固体乳化剂构成的乳化液，会因温度增高时蜡品粒的溶解而使乳状液稳定性下降。2、电脱水器的结构及原理原油乳状液原油状液的性质稳定性和老化3.内相颗粒表面带电2、电脱水器的结构及原理原油乳状液原油状液的性质稳定性和老化4.温度乳状液温度对其稳定性有很大影响，随温度的增高，乳状液稳定性下降。这是因为:(1)乳状液的主要乳化剂——沥青质、胶质、石蜡等在原油中的溶解度增加，减弱了由这些乳化剂构成的内相颗粒界面膜的机械强度，使水滴易于在互相碰撞时合并下沉；(2)内相颗粒体积膨胀，使界面膜变薄，机械强度减弱；(3)加剧了内相颗粒的布朗运动，增加了互相碰撞、合并成大颗粒的机率；(4)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；(5)降低了原油的粘度，水滴易于沉降。2、电脱水器的结构及原理2.2原油电脱水的基本方法与原理•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，自原油中分离出来；•一般原油电脱水是电-化学联合脱水，加入合适的破乳剂降低油水界面膜的表面张力，在电场力的作用下破乳、聚结、沉降、分离。2、电脱水器的结构及原理2.2原油电脱水的基本方法与原理电脱水电脱水原理振荡聚结偶极聚结电泳聚结2、电脱水器的结构及原理2.2原油电脱水的基本方法与原理