第五章、原油处理.pptVIP

第五章 原油处理 注水驱动方式开采的油藏占有极大的比例，因而从油井产出的油气混合物内经常含有大量的采出水和泥砂等机械杂质。特别在油田后期生产中，油井产物内的水油比常超过l0，泥砂等机械杂质亦可高达l%～l.5%(质)。据统计，世界上所产原油的90％以上需进行脱水。 对原油进行脱水、脱盐、脱除泥砂等机械杂质，使之成为合格商品原油的工艺过程称原油处理，相应的容器称处理器或聚结器，国内常称原油脱水，相应的容器称脱水器。 原油含水，不但直接影响原油的质量，而且增加了后续处理工艺和输送过程中的动、热力消耗，引起金属管路和设备的腐蚀；水中携带泥砂、碳酸盐等，还会对输送管道和设备造成磨损，形成结垢等。另外，原油含水，还会影响炼制加工过程的正常进行。 由于原油中所含的盐类和机械杂质大部分溶解或悬浮于水中，所以原油的脱水过程实质上也是脱盐、脱机械杂质的过程。 原油处理的目的： 满足对商品原油含水量、盐含量的行业或国家标准。 商品原油交易时要扣除原油含水量，原油密度则按含水原油密度计。 从井口到矿场油库，原油在收集、矿场加工、储存过程中，不时需要加热升温，原油含水增大了燃料消耗、占用了部分集油、加热、加工资源，增加了原油生产成本。 原油含水增加了原油粘度和管输费用。 原油内的含盐水常引起金属管路和运输设备的结垢与腐蚀，泥砂等固体杂质使泵、管路和其他设备产生激烈的机械磨蚀，降低了管路和设备的使用寿命。 影响炼制工作的正常进行。 第一节 原油乳状液 根据水分在原油中存在的形式不同，原油中的含水可分为游离水和乳化水两种。 游离水在常温下用简单的沉降方法在较短的时间内就可以从油中分离出来； 乳化水与油形成了一定结构的乳状液，很难用简单的沉降法直接从油中分离出来，通常需要通过一定的方式破乳后，再进行沉降脱水。因此，乳化水的脱除将是研究的重点。 脱除游离水后，乳化水在原油内的含量大体和原油密度成正比，密度愈大乳化水含量愈高，含水原油经游离水脱除器后的剩余水含量可用图5-1或经验相关式(5-1)粗略估算。 （5-1） 式中 ——水含量，%； △。——原油相对密度。 一、原油乳状液类型 两种或两种以上不互相溶或微量互溶的液体，其中一种以极小的液滴分散于另一种液体中，这种分散物系称为乳状液。乳状液都有一定的稳定性。 二、乳状液生成机理 由物理化学可知，形成乳状液必须具备下述条件： ①系统中必须存在两种以上互不相溶(或微量相溶)的液体； ②有强烈的搅动，使一种液体破碎成微小的液滴分散于另一种液体中； ③ 要有乳化剂存在，使分散的微小液滴能稳定地存在于另一种液体中。 水在烃类液体内的溶解性极低，随烃的类别不同大致在几十至几百mg/L范围。烃在水中的溶解度也很低，因而，原油和水是两种微量相溶的液体，在工业上常认为油水是两种互不相溶的液体。 乳化剂 有些既能润湿油又能润湿水的固体粉末，如油水混合物所携带的粘土、氧化铁、砂粒等是乳状液的重要乳化剂。 作为乳化剂，这些固体粉末的粒径必须比分散相粒径小得多，以nm计。这些固体粉末聚集在油水界面上构成坚固而稳定的薄膜，阻碍分散相颗粒碰撞时的合并，是乳状液稳定的又一机理。沥青质、蜡晶也是一种油溶性固体乳化剂。 乳化剂不但使乳状液稳定，还影响乳状液类型。如图5-5所示，在油、固、水三相物系中若以 表示水对固体的接触角，则有： 集输过程中机械搅动的存在 原油中含水并含有足够数量的天然乳化剂是生成原油乳状液的内因。原油中所含的天然乳化剂主要为沥青质、胶质、环烷酸、脂肪酸、氮和硫的有机物、蜡晶、粘土、砂粒、铁锈、钻井修井液等。 油水混合物在从井底到地面、从井口到计量站、集中处理站的流动过程中，以及在油气分离等前期处理过程中的不断降压、搅动等作用是形成乳状液的外因。 综上所述，形成稳定乳状液的条件是： ①多相系统中必须存在两种以上互不相溶或微量相溶的液体； ②系统中要有乳化剂存在，使一种液体的微小液滴能稳定地存在于另一种液体中； ③要有剧烈的搅动，使一种液体破碎成微小的液滴分散于另一种液体中。 防止石油生产中稳定乳状液生成的方法： （1）尽量减少对油水混合物的剪切和搅拌； （2）尽早脱水。 三、乳状液的稳定性 乳状液稳定性：是指乳状液抗油水分层的能力。 影响原油乳状液稳定的因素： 内相颗粒表面带电 内相颗粒界面上带有极性相同的电荷是乳状液稳定的重要原因: ①乳状液内相颗粒界面上力场的不平衡； ②处于内相颗粒界面上的分子电离； ③由于内相颗粒的布朗运动，因摩擦而带电； 由于上述原因，乳状液内相颗粒界面上和其邻近的