_超声波稠油脱水研究_寇杰
稠油热化学脱水工艺参数优化研究
２ ０ １ ３ 年 ｌ ２月 第 ３ ５卷 第 ６ 期
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 钳 掉ｊ Ｉ ； 威 扛
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｅ ８ ３ ２
文 献标 识 码 ： Ａ
稠油热化学脱水工艺参数优化研究
寇 杰 ， 杨 文 ， 王秀珍
１ ． 中国石油 大学 （ 华东 ） 储 运 与建筑 工程 学 院 ， 山 东 青岛 ２ ６ ６ ５ ８ ０ ２ ． 中国石化 石油 工程 设计 有 限公 司 ， 山东 东营 ２ ５ ７ ０ ２ ６
木
摘
要 ：采用稠 油中掺入 一定比例 稀油的方法 ， 结合所优 选的破 乳剂 ， 进 行 了稠油热化 学脱 水的 实验研 究。针对所采
用的稠油及稀 油性质 ， 筛选 出 ４ ０ ５ ０破乳 剂有较好 的脱水效果 ， 通过 降黏 率及 脱水效 果的对 比， 确定 了掺 稀 比为 １ ． ０ 。 在 此基 础上 ， 考察 了温度 、 浓度 对破 乳剂脱 水效果的影响 ， 探 究了含 水率对破乳剂有效 浓度 范围及破乳有 效温度范 围 的影 响。 实验结果表 明 ： 在 一定破 乳剂 浓度 范 围内， 较低温 时可能不存在有效浓度 范 围， 较 高温 时破乳 剂有 效浓度 范 围将会 变大 ； 在一定的脱 水温度 下 ， 含 水率 由低到 高增 大时 ， 破 乳剂有效浓度 范围将会 变大 ； 在 一定的破乳剂浓度 时 ，
，
ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｄ ｉ ｌ ｕ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ １： １ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ．Ｏｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｅ ｍｕ ｌ ｓ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ｏ ｎ ｄ ｅ ｈ ｙ ｒａ ｄ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｕｄ ｔ ｉ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｆ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｃ ｕ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ ｄ ｅ ｍｕ ｌ ｓ ｉ ｉｅ ｆ ｒ ａ ｎ ｄ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｓ ｏ ｓ ｕｄ ｔ ｉ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ： ａ ｔ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｄ ｅ ｍｕ ｌ ｓ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ， ａ ｎ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｍａ ｙ ｎ ｏ ｔ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｕｒ ｔ ｅ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｗｉ ｌ ｌ ｂ ｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ； ａ ｔ ａ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｄ ｅ ｈ ｙ ｒａ ｄ ｔ ｉ ｏ ｎ
稠油超声波降粘试验研究
稠油超声波降粘试验研究孙仁远(石油大学 山东省东营市 257061)王连保(胜利油田海洋开发公司 山东省东营市 257000)彭秀君 张 静(辽河油田油气集输公司 辽宁省盘锦市 124209)刘建鹏(胜利石油学校 山东省东营市 257061)桑福平(胜利油田孤岛采油厂 山东省东营市 257000)11引言目前,我国稠油的年产量已达到1200×104t,成为世界稠油生产大国之一,为我国陆上石油的稳产和国民经济的发展做出了重要贡献。
然而稠油的高粘度直接影响了稠油输送的成本和效益。
为了降低稠油输送管路的摩阻损失,必须采取必要的降粘措施。
近年来,稠油输送方法主要有加热输送、掺稀油输送、低粘液环输送、乳状液输送等。
这些方法都有各自的局限性,诸如耗能大、成本高、效益差等。
尤其是对于含水率很低的外输油,不可能采用以乳化降粘为主的化学降粘方法。
原油超声波降粘技术是近几年来迅速发展起来的一种新技术,随着稠油资源的开发,其在石油领域的潜在作用越来越引起人们的重视。
S okolov等人曾于1998年测量了声波场作用下的石油动态粘度,经30～60min超声波处理后,石油粘度下降了20%～25%。
加拿大于1993年报道:沥青体系经超声波处理后,粘度下降幅度超过12%。
有人也曾做过超声波处理稠油的试验,结果表明,20m L的稠油经超声波处理2min后,其粘度降低24%。
特别是掺入“活性水”的稠油,用超声波处理后,可使稠油的粘度大大降低,同时可减少活性剂的用量。
尽管如此,对于超声波降粘的规律尚未得到充分的认识,超声波降粘真正应用到实际生产中还有许多问题需要进一步探讨,为此进行室内试验。
试验油样分别来自胜利油田孤岛采油厂和辽河油田坨首站外输油,其中胜利油田孤岛采油厂的原油经过室内脱水处理。
试验仪器主要有ND J—79旋转粘度计、恒温水浴、超声波发生器、秒表等。
21试验结果与分析211 不同温度下稠油超声波降粘效果在不同的温度下,测量了同一原油在相同的超声波作用条件下的降粘效果。
超声波对稠油乳化的影响
２ Ａｃ ｏ ｎ ｓ Ｓ ｔｌ ｎ ｅ ｔ ｒｏ ｏ ｇ ｎ ｓ Ｆ ｅｄ，Ｃｈ ｎ ｑ ｎ ０ ０ ０； ｃ ｕ ｔ ｅｔｍｅ ｔｃ ｎ ｅ ｆＣｈ ｎ ｑｉｇ Ｇａ ｉ ｌ ｏ ｇ ｉｇ４ ４ ０
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（ ｉａｄＧ ｓＥ ｇｎｅｉｇＤ ｐ ｒ ｎ ｆ ｈ ｎｑｎ ｎｖｒｉ ｆ ｃ ｎｅａｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｃ ｏ ｇ ｉ ０ ３ １ １Ｏｌ ｎ ａ ｎ ｉｅｒ ｅ ａ ｍｅｔ ｏ ｇ ｉ Ｕ ｉ ｓｙｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎ ｑ ４ １３ ； ｎ ｔ ｏＣ ｇ ｅ ｔ Ｓｅ ｏ
摘 要 ： 超声波会使稠油的组分发生变化， 对稠油有一定的降粘作用。超声波作用高含水 Ｗ／ Ｏ乳状液在没有乳化剂存在的条
件下 ， 能够形成 Ｏ ｗ 乳状液 ， ／ 这种方式形成 的乳状液与加乳化剂转相形成 的 Ｏ ｗ 乳 状液相 比， ／ 稳定性 比较差 ， 液滴 粒径分布范 围变 宽 ， 主要分布范 围变窄 ， 但 液滴分散情况较好 。流变性虽然遵循幂律 流体规律 ， 非牛顿性有所 减弱。从微观观 察来分析 ， 在本实验研 究范围内 ， 经超声波处理后的高含水 Ｗ／ Ｏ乳状液形成的 ｏ ｗ 乳状液并非严格 意义上 的乳状液 。 ／
・
ｌ８ ｌ・
广 州化 工
２１ ００年 ３ 第 ６ ８卷 期
超 声 波 对 稠 油 乳 化 的峰 冉 国锋４张永刚 ， ， ， ， ，
稠油乳状液及稠油破乳脱水问题
诚娜ｃｒＬＩｄｅ
ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ
ｏｆ ｒｅｓｉｎｓ ａｎｄ ａｓｐｈａｌｔｅｎｅｓ ｉｎ ｐｅｔｒｏｌｅｔａｎ∞１ｌｏｉｄｓ ａｎｄ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ
ａｒｅ
ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｃｏｎｃｌｓｄｙ．Ｆｏｒ ｈｅａｖｙ ａｎｄ
ｏｉｌｓ ｏｆ Ｇｔｌｄｏｎｇ，Ｃ，ｔｘｔａｏ，Ｓｈａｎｊｉａｓｉ，ａｎｄ Ｃａｏｑｉａｏ ｏｉｌ ｆｉｅＩｄｓ ｉｎ Ｓｈｅｎｇｌｉ ａｎｄ ｏｆ ｏｉｌ ｆｉｅｌｄ Ｓｕｉｚｈｏｎｇ＝３６．１ ｉｎ Ｂｏｈａｉ ａｎｄ ｖｉ．ｓｅｏｍ
ｄｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒｓ
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ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｓｍｔｅｄ ｔｈａｔ ｃｈａｌｎｂｒａｎｃｈｅｄ ａｎｄ ｓｔａｒｌｉｋｅ ｌｄｙｅｔｈｅｒｓ ｏｆ ｈｉｇｈｅｒ Ｉｎｏ【ａｒ ｎｌａ胬ａｎｄ／ｏｒ ｔｈｅｉｒ ｃｈａｉｎ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｐ．
・胜利设计院化学室分析数据
分析表２的数据可发现，沥青质含量高的原油
破乳脱水的温度高，如绥中３６—１、单家寺原油的一 段化学破乳温度是８０℃；而草桥稠油由于它的非烃
油在８０℃下放置数小时无水分出。在实验室内，在
原油中掺人海水形成５０％、６０％和７０％的乳状液， 在６０℃、７０℃、８０℃的温度下稳定性良好，无水分 出。 单家寺、草桥是胜利油田的特稠油生产区块，经
寺和草桥稠油的研究，单家寺原油的烷烃、沥青质含
杂原子基团，胶质分子是沥青质分子的较低相对分 子质量的同系物，胶质中芳香环上的侧链烷基数目 和长度比沥青质中的多和长。沥青质不溶于油，以
微小粒子（粒径３．０～６．５ ｒｉｍ）的形式存在，而溶于
量较高，芳香度高，缩合芳香环层片体积较大，结构 单元较重较复杂。草桥原油具有高芳烃、高非烃的 特点，各组分化学结构简单，侧链较多而芳环较少。
原油脱水技术研究
86原油与水形成稳定的油包水乳状液。
原油含水增加了原油集输成本并且给原油炼制带来一定的影响，造成设备腐蚀、结垢。
本文从原油乳状液性质及其影响因素、破乳剂以及原油脱水技术等方面对原油脱水进行了研究。
1 原油乳状液性质影响原油乳状液稳定性的主要因素可以分为内部因素、外部因素。
内部因素主要包含原油成分、原油粘度、界面张力、水的矿化度等。
胶质、沥青质等作为天然乳化剂，提高原油乳状液的稳定性；原油粘度越大、乳状液界面张力越低，乳状液的稳定性越好；矿化度越高，增强了对乳化剂的抑制作用，降低原油乳状液稳定性。
外部因素主要包括剪切作用、温度以及时间等。
随着剪切力的增加，原油乳状液的稳定性出现先增加后减小的现象；温度升高增加了分子运动，降低了原油乳状液的稳定性；乳状液稳定性随着时间的延长而增强[1-2]。
2 原油脱水技术2.1 热沉降脱水技术热沉降脱水技术机理为，通过加热增加乳化剂在原油中的溶解度以及水滴的布朗运动使得水滴聚集沉降；原油与水遇热后，膨胀体积系数不同，原油的膨胀程度远远大于水，产生较大的油水密度差，使得水分在重力作用下加快沉淀；随着温度的升高，原油的粘度降低减少了水滴运动时的摩擦力，加快水滴凝聚沉淀，进而达到脱水的目的。
2.2 热化学脱水技术热化学脱水技术是将含水原油进行加热，然后在原油中加入破乳剂破坏原油乳状液稳定性，进而达到原油脱水的目的。
其原理为，破乳剂分子粘附在乳化液滴上替换胶质、沥青质等天然乳化剂，破坏油水界面，将膜中包含的水释放出来。
目前常用的破乳剂类型主要有AR系列破乳剂、AP系列破乳剂、AE系列破乳剂、SP系列破乳剂，均属于非离子型破乳剂。
塔河油田原油表现出高含胶质、硫化氢，采用热化学脱水技术再经过沉降脱水，最终原油含水小于0.5%。
2.3 超声波脱水技术超声波脱水技术是利用超声波在油、水中良好的传导性，其作用在不同性质的流体产生不同的位移效应，当超声波进入原油乳状液后，乳状液中的水滴发生移动不断聚集成大水滴，在重力作用下油水分离。
浅析稠油采出液脱水技术研究进展
浅析稠油采出液脱水技术研究进展[摘要]目前的稠油采出液脱水技术主要包括三种：化学脱水技术（主要包括热化学沉降脱水、电化学脱水和掺稀释剂脱水三种）、物理脱水工艺和超声脱水工艺，各类稠油脱水技术都有其优点和缺点，例如通过电化学方法对稠油脱水的缺点是难以建立稳定的电场，即使在建立电场后，对其场强的控制也较难；而掺入原油稀释剂脱水的方法会受到原油资源的限制，增大了稠油脱水成本，不利于提高经济效益。
因此，一般将多种脱水方法联合应用，扬长避短，达到高效、经济的脱水效果，例如目前有两段热化学沉降脱水工艺流程，易于管理和操作，在脱水时间和沉降时间的控制方面也比较方便，具有很高的可靠性。
[关键词]稠油采出液，脱水技术，化学沉降，工艺流程目前的稠油采出液脱水技术主要包括三种：化学脱水技术（主要包括热化学沉降脱水、电化学脱水和掺稀释剂脱水三种）、物理脱水工艺和超声脱水工艺，现将其研究进展分别综述如下：1化学脱水技术1.1热化学沉降脱水稠油的黏度是随着温度的升高而降低的，温度越高越有利于降粘剂和乳剂的分散，而且能够增加稠油内水分子的热运动状态，有利于稠油脱水的进行，但过高的温度会使能耗和工艺操作的危险性增加，因此脱水温度一般控制在80℃左右为宜，除了温度以外，热化学沉降脱水的决定性因素还包括破乳剂的种类、破乳剂的性能、破乳剂的用量、沉降的时间和净化油含水等，为保证进站后油品的黏度能较为均一，应针对不同油井的采出液特点进行相应的调整，不能一概而论。
1.2电化学脱水电化学脱水是通过电场力的作用对油水界面前度进行削弱，促使水滴聚集并达到脱水目的，稠油中一般含有较多的铁硫化物和沥青质等，这些物质的存在大大增加了稠油的电导率，这不利于液滴的聚集，还会增加能耗，目前多用双电场脱水的方法，将直流电场和交流电场联合进行电化学脱水来改善脱水效果。
1.3掺稀释剂脱水向稠油中掺入相对较稀的原油，能够大大降低采出液的黏度，达到脱水的目的。
在通过掺稀释剂脱水过程中，稠油和原油混合时的温度越低，其降低稠油黏度的效果越好，一般控制温度在混合油凝固点以上5℃左右为宜。
超声波破乳技术在原油脱水处理中的应用2
毕业设计（论文）题目：超声波破乳技术在原油脱水处理中的应用学习中心：年级专业：学生姓名：学号：指导教师：职称：导师单位：摘要胜利采油厂已进入高含水开发期，三次采油技术逐渐被应用，采出液多为水包油乳状液或水包油与油包水交替出现的复杂乳状液，其界面膜强度高，乳状液非常稳定，采用常规和各种新的合成破乳剂均难以达到满意的破乳效果，加大了采出液处理的难度，困扰着油田生产。
超声波可在一定程度上解决各种乳化原油的破乳问题。
超声波作用于油水乳状液后，由于油、水的物性不同，对超声波的响应不同，出现油、水粒子各自集聚的现象，称之为位移聚集效应，此效应能促使乳状结构破坏，从而促进同种物质微粒凝聚，使得油、水分离加快。
超声波破乳脱水技术具有能耗低和对原油无污染的特点，为解决特种乳化油（如稠油、助聚油）脱水提供了有效、经济的途径。
目录摘要 (i)目录 (ii)第1章前言 (1)第2章坨六站原油脱水工艺现状 (2)2.1概况 (2)2.2油品性质 (3)2.3粘温曲线 (3)2.4原油脱水系统运行情况 (3)2.5原油破乳剂现场应用效果评价 (4)第3章超声波破乳技术研究 (7)3.1超声波破乳机理和特性 (7)3.2影响超声波破乳效果的因素分析试验 (10)3.3综合分析 (18)第4章超声波破乳技术试验 (19)4.1实验条件及方法 (19)4.2试验情况 (20)4.3结果分析 (24)第5章研究结论 (26)致谢 (27)第1章前言在油田开发过程中，一次采油和二次采油采出的乳化原油多是油包水型，采用常规电化学联合破乳的方法就可以实现油水分离。
目前，胜利采油厂已进入高含水开发期，三次采油技术逐渐被应用，采出液多为水包油乳状液或水包油与油包水交替出现的复杂乳状液，其界面膜强度高，乳状液非常稳定，采用常规和各种新的合成破乳剂均难以达到满意的破乳效果，加大了采出液处理的难度，困扰着油田生产。
超声波可在一定程度上解决各种乳化原油的破乳问题。
油田采出液超声强化破乳技术研究
油田采出液超声强化破乳技术研究
于惠娟 1 刘海丽 1 刘东杰 1 刘慧英 1
1中石化石油工程设计有限公司 2中国石油渤海钻探第一钻井工程分公司
房旭 2
摘要：油田进入高含水开发期时采出液性质愈加复杂，单独采用常规或新合成的破乳剂均难以 达到满意的破乳效果，采出液处理难度和成本增加。超声波脱水技术具有能耗低、清洁高效等 特点，特别是为黏度较高的稠油脱水提供了经济、有效的途径。为降低采出液处理系统能耗及 成本，提高油田开发效益，采用超声波技术对原油采出液进行了脱水处理，重点研究超声强 度、作用半径、作用时间及温度等对破乳效果的影响，并与现场药剂破乳效果进行了对比。实 验条件下，以稠油采出液为处理对象，最佳超声振幅为 40 μm，作用半径为 40 mm，作用时间为 80s。振幅过大及作用时间过长会导致过乳化，不利于破乳；作用半径超过 40 mm 后脱水率迅速 下降；温度升高，脱水效果提升。需根据油品性质，选取最优作用时间、作用强度等参数。采 用显微镜对超声波破乳处理前后的原油进行微观表征，与单一破乳剂作用相比，超声波-破乳剂 耦合强化破乳可提高脱水率约 15~20 个百分点，该技术对中质油的处理效果更为明显。 关键词：采出液；超声波；原油脱水；破乳
作用时间是指使待处理原油进入超声有效作用 半径 （超声破乳区间） 的时间，这个时间受超声功 率大小、处理油样多少、试验器具大小等影响。比 如同一个超声设备，当试验油样量不同时所需的作 用时间也不同，所以这个作用时间必须折算成相同 标准才有意义。为指导工业放大试验，可将工业应 用时的作用时间定义为功率为 1 kW 的超声发生器 处理 1 m3原油所需的时间。本次试验结果是：最佳 超 声 时 间 80 s， 超 声 功 率 1.5 kW， 处 理 油 样 30 L， 折算成处理时间为 4 000 s。
稠油采出液脱水技术研究进展
１ ． １ 热化 学沉 降脱 水
水 、交流 电场脱 水 和双 电场 脱水 ｊ种 。 直 流 电场脱 水 是依 靠 液滴 电泳 聚集 实现 的 ，脱 水 效果 较 好 ，适合 处理 粒 径较 小 的乳化 液 。但 电极 和带 电液体之间形成的回路会造成设备的电化学腐蚀 。 在 交 流 电场 中 ，稠 油脱 水形 式 主要 是偶 极 聚结 和振荡 聚结 两种 。交流 电场 脱水 的效果 与含 水率 有
第３ ２ 卷第９ 期 （ ２ ０ １ ３ ． ０ ９ ）（ 行业论 坛）
稠油采 出液脱 水技术研究进展
于凯 王 振 波 金 有 海 刹 、 治谦 中国 石油大学 （ 华东） 化学工程学院
摘 要 ：破 乳 剂 在稠 油破 乳 脱 水 中起 着重要 的作 用 。热化 学沉 降脱 水 需要 的沉 降时 间长 ，耗 能 高 ； 电化 学脱 水技 术 在稠 油 脱 水 中难 以 建 立起 稳 定 的 电 场 ；掺 稀释 剂 脱 水 受 稀 油 资 源 的 限 制 ；超 声 波 和 微 波 脱 水技 术还 不 够 成 熟 ，极 易造 成 二 次乳 化 。建 议 采 用 以 一段 热化 学 沉 降 脱 水 、二段 旋 流脱 水 为主 的稠 油脱 水 方案 ，并 添加破 Ｓ Ｕ ｒ ｆ ０ 等化 学药剂 来提 高稠 油脱 水效 率 。 关键 词 ：采 出液 ；稠 油脱 水 ；电场 ；技术 进展
降低 采 出液 的黏 度 ，进而 达 到脱水 的 目的 。该 方法
具有 以下 特点 ：
（ １ ）所掺 轻 油 的相 对 密度 和黏 度越 小 、比例越
大 ，其 降黏效 果越 好 。
电脱水 技 术是 通 过 电场对 油水 界 面膜 强度 的削
稠油、超稠油综合脱水技术研究
曙 四联针对 六 区稠油 正在 使用 的剂 型 。
Ｉ ７ Ｉ ８
Ｉ ９
１ 破 乳 脱 水 机 理
（ ）机 械振 动作 用促使 水 “ １ 粒子 ”凝 聚 。当超
声 波通 过有 悬浮 水粒 子 的原油 介质 时 ，造成悬 浮水 粒 子 与原油 介质 一起 振动 ，由于大小 不 同 的水 “ 粒 子 ”具 有不 同 的 相 对 振 动 速 度 ，水 粒 子 将 相 互 碰
注 ：原 油 含 水 ３ ． ，超 声 辐 照 １ ｉ ４２ ０ ｒ ｎ，未 的关 系 可看 出 ，随着 声强 的增 强 ，原 油 脱 水 率 也 随 之 变 化 。声 强 小 于
时 ，起 不 到 破 乳 ；声 强 在 Ｊ ～ 时 ， 原 油 脱 水
声 强应在 工 。～ Ｊ 之 间 ，最 佳 声 强 为 、 、Ｊ 。
（ ）热 作用 降低 油 一水 界 面膜 的强度 和原 油黏 ３
度 。一 方 面 ，边 界 摩 擦 使油 水分 界 处 温 度 升 高 ， 有利 于界 面膜 的破 裂 ；另一 方 面 ，原 油 吸收部 分声
当原 油破 乳脱 水 的沉 降 时 间 达 到 １ ０ ｈ后 ，脱 水 率 随沉 降时 间变 化不 大 ，故 确 定 沉 降 时 问为 ｌ 、２ 、 Ｏ ０
（ ）机械 振动 作用 可使 加入原 油 中化学 破乳 剂 ２ 及原 油 中的石蜡 、胶 质 、沥青 质等 天然 乳化 剂分 散 均匀 ，增 加其溶 解度 ，降低油 ～水 界 面膜 的机械 强 度 ，有 利 于水相 沉 降分离 。
使 得原 油破 乳脱水 率 降低 。实验 证 明 ，破乳 脱水 的
油 气 田地 面工 程 第 ２ ９卷 第 ｌ Ｏ期 （０ ０ １ ） ２ １ ． ０
新版油气集输工艺-中国石油大学
油气集输的工作内容
• 气液分离 • 原油处理 • 原油稳定 • 天然气净化 • 轻烃回收 • 水处理
三脱三回收
三脱
原油脱水 原油脱气 伴生气、天然气脱轻油
三回收
污水中回收原油 回收污水 回收轻油、液化气
油田产品
◆ 商品原油、天然气、液化石油气、 稳定轻烃和净化污水
中处理站；
5、集输系统密闭程度：开式和密闭流程
（二）油田集油流程举例
1、双管掺活性水流程
2、三级布站单管油气集输流程
3、单管环形集油流程
4、稠油集输流程
（1）高温集油流程：单管加热集油流程和掺稀 降粘流程。
（2）掺蒸汽集油流程
集输系统的压力
集输系统的回压是地面集输系统对油气井的背压， 也是集输系统的起点压力，是集输系统强度设计的重 要依据。
油气集输流程设计的总趋势
简化井口和计量站、尽量采用 二级布站和密闭流程、完善联 合站、减少占地、方便管理。
油气集输系统的组成
油田地面集输系统有各种站和管线组成。 管线按所输送的介质分为气、油、水单相管和油气混 输管以及油气水混输管。出油管线、集油管线 、矿场 输油管线、集气管线、输气管线 。 至于站，名称不算统一，大致有：分井计量站 、交 接计量站 、接转站 、原油脱水站 、矿场油库 、增压 集气站 、压气站 、集中处理站 。
油气集输流程
油气集输流程是油、气在油田内 部流向的总说明，即从生产油井井口 起到外输、外运的矿场站库，油井产 品经过若干个工艺环节，最后成为合 格油、气产品全过程的总说明。
（一）油气集输流程命名
1. 按不同加热方式：不加热集油流程、井 场加热集油流程、热水伴随集油流程、 蒸汽伴随集油流程、掺稀油集油流程、 掺热水集油流程、掺活性水集油流程、 掺蒸汽集油流程。
超声波作用下稠油黏度变化分析
[7] 李旭鹏. 季铵化生物碳渣微粒的制备及其功能化应用[D]. 开 封: 河南大学, 2016.
收稿日期：2020–10-28 作者简介：程长远（1994.05- ），男，河南郑州人，生物医学 工程硕士，邓迪大学，研究方向：生物医学。
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3 实验结论
通过仿真以及试验的结果可得 ：在功率恒定的前
提下，随着超声波的频率增加稠油降黏的效果逐渐变
差。根据本文实验研究可知频率范围在 20 ~23 kHz 超 声波空化作用最佳，降黏效果也最好。
参考文献 ：
[1] Shah Jay Kumar, Mukherjee Abhijit. Monitoring and Imaging of Bolted Steel Plate Joints Using Ultrasonic Guided Waves[J]. Journal of Nondestructive Evaluation, Diagnostics and Prognostics of Engineering Systems, 2021, 4(1).
2 仿真与试验
2.1 数值仿真 进行仿真分析，横坐标表示声波作用时间周期 t/T。
表 1 实验数据表 频率 /kHz 20 23 25 33 40 50 100 500 1 000 黏度 /(mPa · s) 924 882 1 062 1 443 1 603 1 756 1 780 1 782 1 790 降黏率 /% 53.9 56 47 28 20 11.8 11.4 11 10.8
超声波在石油工程中的应用现状
2020• 13行他动走当代化工研究M odem Chemical R esearch 超声波在石油工程中的应用现状*李忠杰仝珍珍(新疆科力新技术发展股份有限公司新疆834000)搞要：针对超声波技术在石油工程中的应用进行了综述。
从超声波的作用机理进行了描述。
介绍了超声波在石油工程中对石油增产、注 水井增注、原油破乳、污水处理、污水防垢等应用情况。
超声波技术是一种高效环保技术，将其与传统工艺技术相结合，提高应用效果、降低生产成本是今后的研究方向。
关键词：超声波；石油工程；污水处理；原油破乳中图分类吾：T 文献标识码：AApplication Status of Ultrasonic in Petroleum EngineeringLi Zhongjie,Tong Zhenzhen(Xinjiang Keli New Technology Development Co.,Ltd.,Xinjiang,834000) Abstract: The application o f ultrasonic technology in petroleum engineering is summarized.The action mechanism o f ultrasonic wave is described. This paper introduces the application o f u ltrasonic in petroleum engineering,such as increasing p roduction, increasing water injection well, demulsiflcation o f c rude oil,sewage treatment,sewage scale prevention,etc.Ultrasonic technology is an efficient environmental protection technology. The f uture research direction is to combine it with traditional technology,improve the application effect and reduce the p roduction cost.Key words i ultrasonic-, petroleum engineering-, sewage treatment-, demulsiflcation o f c rude oil引言随着世界经济的迅速发展，石油已成为重要的能源及 化工原料，要提高石油的产量和含油污水污泥的处理回收利 用效果，就要采取有效的处理措施。
利用声波资料评价稠油热采区蒸汽波及范围的方法与实践
利用声波资料评价稠油热采区蒸汽波及范围的方法与实践赵克超;陶果;胡润苗;王克杰【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2006(030)001【摘要】利用声波(或地震波)进行地下蒸汽和含气识别是孔隙弹性波动理论研究的应用方向之一.根据双相多孔介质声波传播理论与相关实验以及对于大量现场资料的统计分析结果,概括了蒸汽波及范围内声波测井响应在声学方面的2个特征,即声波速度的低异常和幅度的强衰减.据此总结了利用声波资料评价蒸汽波及范围的实用方法,并对实际资料进行了解释和分析,肯定了利用声波资料评价蒸汽波及范围的有效性和实用性,进一步考察了蒸汽波及范围对稠油生产的影响,为稠油剩余油描述及相关工作提供了新的信息和思路;同时,也为利用孔隙介质弹性波动理论评价地下蒸汽分布范围的适用性提供了新的现场实际例证.【总页数】4页(P72-75)【作者】赵克超;陶果;胡润苗;王克杰【作者单位】中国石油大学资源与信息学院,北京,昌平,102249;中石化河南油田分公司,河南,南阳,473132;中国石油大学资源与信息学院,北京,昌平,102249;华北油田勘探开发研究院,河北,任丘,065007;中石化河南油田分公司,河南,南阳,473132【正文语种】中文【中图分类】P631.814;TE357.44【相关文献】1.利用声波变密度资料评价双层套管固井质量 [J], 郭喜纯;王天雨;张光宇;刘佳音2.利用高分辨率声波时差测井资料评价薄层 [J], Zhang,T;嵇玉华;等3.稠油热采蒸汽发生器经济运行评价方法研究 [J], 徐秀芬;胡月;葛苏鞍;帕尔哈提·阿布都克里木;张雪松4.正交偶极子阵列声波资料在江苏探区储层评价中的地质应用 [J], 马强;陈建清;黄家胜5.注蒸汽稠油热采开发区浅层汽窜的微重力勘探方法 [J], 蔡宁骁;王真理;周大胜;王义因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
超声波辅助溶剂法稠油脱酸工艺研究
超声波辅助溶剂法稠油脱酸工艺研究吴宝华;牟宏晶【摘要】为了提高溶剂法稠油脱酸的效率,以95％乙醇为溶剂,采用超声波辅助对稠油进行脱酸研究.选定对脱羧影响比较大的超声波功率、脱酸时间、脱酸温度和剂油比作为试验因素,运用均匀设计法优化了脱酸工艺,确定了最佳脱酸工艺条件:超声波功率为400 W,脱酸时间为7 min,脱酸温度70℃,剂油比为0.3(mL·g-1).利用此条件进行稠油脱酸,脱酸率达到70.35％.利用超声波辅助溶剂法进行稠油脱酸,不仅脱酸时间短、脱酸温度低,且脱酸率较高,后处理简单,具有潜在的工业化应用前景.【期刊名称】《哈尔滨理工大学学报》【年(卷),期】2016(021)001【总页数】4页(P123-126)【关键词】稠油;脱酸;超声波辅助【作者】吴宝华;牟宏晶【作者单位】哈尔滨理工大学化学与环境工程学院(黑龙江省绿色化工重点实验室),黑龙江哈尔滨150040;哈尔滨理工大学化学与环境工程学院(黑龙江省绿色化工重点实验室),黑龙江哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】TE624.1稠油是沥青质和胶质含量较高、黏度较大的原油.酸值小于0.5 mg KOH/g 的原油一般称为低酸原油；酸值为0.5～1.0 mg KOH/g 的原油称为含酸原油；酸值大于1.0 mg KOH/g 的原油称为高酸原油.含酸/高酸原油大多属于稠油或接近稠油.稠油具有酸值高、密度大、易乳化、脱水难等特点[1].在稠油加工过程中会产生严重的设备腐蚀，这类原油经蒸馏后,生产的馏分油也常会有较高的酸值[2].酸值是石油产品的重要指标, 因而脱酸是油品精制的必要步骤.环烷酸是石油的酸性物质主要成分, 石油加工设备的腐蚀主要是由环烷酸引起的，同时其又具有广泛的用途, 例如可以作为润滑油品添加剂, 油漆干燥剂, 也可用作稀土矿的提取剂等[3].工业上原油脱酸的传统方法是碱洗电精制法[4-5]，该法存使用强酸强碱，油水乳化严重，需要两级高压电场、能耗高，环境污染严重.目前，国内正大力开发绿色脱酸技术.该技术要求不使用强酸强碱，脱酸溶剂用量小，操作能耗低和实现零排放等[6].为此开发了醇氨法[7]、吸附法[8] 、加氢脱羧[9]和溶剂法[10]等.醇氨法存在脱酸操作温度高、氨用量大、油剂分离困难、原油含水量高等问题.吸附法和加氢脱羧整个工艺过程庞大复杂, 投资较高, 这些都限制了其在工业上的应用.溶剂法脱酸具有工艺简单、无环境污染等优点，但存在脱羧效率低的缺点，常用的溶剂有甲酰替二甲胺、三甘醇、乙腈、乙醇等.超声波辅助是利用超声波产生的强烈振动、高的加速度、强烈的空化效应、搅拌作用等,加速有效成分进入溶剂,从而提高提取率,缩短提取时间[11-13].均匀设计(uniform design, UD)是方开泰等于1978年提出的一种试验设计方法[14]，能够以较少的试验次数在确定的试验区域内找出最具均匀性、代表性的组合，从而比较准确地反映试验规律[15]，这已在多个领域得到应用[16-21].为了提高溶剂法的脱羧效率，本文研究了以乙醇为溶剂，利用超声波辅助脱羧，选定对脱羧影响比较大的超声波功率、脱酸时间、脱酸温度和剂油比作为试验因素，通过均匀设计法对其进行优化.1.1 主要原材料稠油：辽河油田油建一公司(密度 0.908 g/cm3；酸值 3.18 mgKOH/g)；95%乙醇、异丙醇、氢氧化钾等均为分析纯，天津富宇化工有限公司.1.2 主要仪器AZ20500B超声波清洗器(中国上海苏豪智能系统有限公司)；TP432自动电位滴定仪(中国北京时代新维测控设备有限公司).1.3 实验方法1.3.1 超声波辅助溶剂法稠油脱酸1)脱酸方法准确称取100.00 g稠油，置于500 mL带回流冷凝器的圆底烧瓶中，将圆底烧瓶固定在超声波清洗器的水槽中，加入一定体积的95%乙醇，在一定的温度和超声波功率下抽提一定时间后，将稠油-乙醇混合物倒入分液漏斗静置分层，取下层液体测酸值，计算脱酸率.2)试验设计分别以超声波功率(X1水平数为10)、脱酸时间(X2水平数为10)、脱酸温度(X3水平数为5)、剂油比(X4水平数为5)为影响因素，选择混合水平均匀设计U10(102×52)表[11]安排试验(偏差为0.266 90).1.3.3 实验油样酸值的分析方法采用石油产品酸值测定法(电位滴定法)，标准代号：GB/T7304—2000.2.1 超声波辅助脱酸工艺优化2.1.1 回归模型超声波辅助脱酸均匀设计试验方案及试验结果见表1.以脱酸率(Y)为考察指标，用DPS数据处理系统对试验结果进行回归分析，得如下回归模型：Y= - 147.499 500 0 + 0.023 052 1 X1+0.282 287 5 X2 + 4.078 700 0 X3 +其中：相关系数 R=0.986 0；F值为113.197 8，作F检验，F≫ F(0.01)(4,6)=9.15，极为显著.观测值与拟合值误差非常小，准确度高.根据回归方程计算，最佳超声波功率为400 W，提取时间为7 min，提取温度为70℃，剂油比为0.6(mL·g-1).2.1.2 单因素效应分析各单因素对脱酸率影响的效应分析结果(见图1)表明，随着超声波功率提高、脱酸时间的延长、脱酸温度的升高，脱酸率呈先上升后下降的趋势，而随着乙醇加入量的增加，脱酸率虽逐渐增加，但增幅较小.各单因素对脱酸率影响的通径分析结果表明，各因素的权重顺序为：X1(9.76640)>X3(2.54510)>X 2(1.43262)>X4(0.79658)，即超声波功率影响最大，剂油比最小.2.1.3 工艺条件的优化为了进一步考察剂油比对脱酸率的影响，选择剂油比为0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70 (mL·g-1)，超声波功率为400 W，提取时间为70 min，提取温度为70℃，进行稠油脱酸，实验重复3次，取平均值.实验结果见表2，随着剂油比的增加，脱羧率的增幅并不显著，考虑到脱酸溶成本，选定稠油脱酸的最优条件为超声波功率400 W、提取时间7 min、提取温度70℃、剂油比为0.3(mL·g-1).按此条件进行稠油脱酸，平均脱酸率可达到70.35%.2.3 不同提取方法的比较以均匀设计试验优选出的最佳工艺条件为实验组，以溶剂回流法(95%乙醇回流抽提)、醇氨法[7]为对照组进行实验，结果见表3.从脱酸率看，醇氨法稍优于超声波辅助溶剂法，溶剂回流法最低，而脱羧温度醇氨法最高，超声波辅助溶剂法最低，脱酸时间及分层所需时间，超声波辅助溶剂法较醇氨法大幅缩短.另外，从溶剂回收和环烷酸制备难易看，利用醇氨法脱酸，环烷酸是以铵盐的形式溶于抽提液中，要想得到环烷酸需进行酸中和、溶剂萃取、蒸馏等后处理，而溶剂回流法、超声波辅助溶剂法只需对乙醇抽提液进行蒸馏即可.可见，超声波辅助溶剂法不仅脱酸时间短、脱酸温度低，且脱酸率较高，后处理简单，具有较优越的应用前景.1)以95%乙醇为溶剂，运用均匀设计法优化了超声波辅助溶剂法稠油脱酸工艺，确定了最佳脱酸工艺条件：超声波功率为400 W，脱酸时间为7 min，脱酸温度70℃，剂油比为0.3(mL·g-1).利用此条件进行稠油脱酸，脱酸率达到70.35%.2)超声波辅助溶剂法不仅脱酸时间短、脱酸温度低，且脱酸率较高，后处理简单，具有较优越的应用前景.【相关文献】[1] 张德义. 谈含酸原油加工[J].当代石油石化, 2006,14(8): 1-6.[2]JONES D M . Determination of Naphthenic Acids in Crude Oilusing Nonaqueous Ion Excha nge Solid Phase Extraction[J]. Anal Chem. ,2001,73: 703-707.[3] 任凭飞，庞煜. 我国环烷酸精制工艺及应用进展 [J]. 精细石油化工, 2000(6): 28-31.[4]ZHANG A H, MA Q S, WANG K S, et al. Naphthenic Acid Removal from Crude Oil Through Catalytic Dccarboxlation on Magnesiumoxide[J].Applied Catalysis A, 2006, 303(1): 103-109.[5] 李薇, 吕效平, 韩萍芳. 重质高酸原油及其油品脱环烷酸工艺研究进展[J]. 化工进展, 1999(4):54-58.[6] 周洪利. 原油脱酸技术研究进展[J].齐鲁石油化工,2008,36(30):210-214.[7] 刘江华, 甄新平, 帕提古丽,等. 克拉玛依稠油溶剂脱酸工艺研究[J]. 精细石油化工进展,2010,9(11):43-47.[8] 吴锐,耿新国,刘铁斌. 从原油中脱除石油酸的技术研究[J]. 当代化工, 2008,37(4):357-360.[9] 于曙艳, 马忠庭, 白生军,等. 从原油中脱除石油酸技术现状与研究进展[J]. 现代化工,2006,26(6):25-29.[10]郝俊静,龙文宇,李文深,等.大庆和涠洲混炼油糠醛精制研究[J]. 应用化工, 2011,40(5):864-869.[11]徐德怀, 闫宁怀, 陈伟,等. 黑莓原花青素超声波辅助提取优化及抗氧化性研究[J]. 农业工程学报, 2008,24(2):264-269.[12]杨艳, 任亚梅, 马婷,等. 响应面优化超声波提取猕猴桃根熊果酸工艺[J]. 食品科学, 2014,35(4): 44-47.[13]方开泰. 均匀设计与均匀设计表[M]. 北京: 科学出版社,1994:15-27.[14]ISMAEL S T, JOHN J B. Generation of Space-filling Uniform Designs in Unit Hypercubes[J]. Journal of Statistical Planning and Inference,2012, 142:3189-3200.[15]马祥, 游志敏, 黄力群. 用均匀设计和响应面法优化絮凝处理As(V)废水的研究[J]. 湘潭大学自然科学学报, 2013,35(3):79-83.[16]周生泰, 王伟, 冯绍华,等. CB/PE阻燃抗静电复合材料的制备和性能研究[J]. 塑料工业,2012(6): 91-94.[17]秦琳, 苏印泉, 张强,等. 均匀设计和回归法优化苦楝素提取工艺研究[J]. 西北林学院学报, 2012,27(1): 137-141.[18]胡军科, 周创辉, 王炎. 均匀设计试验方法的铝合金高速切削参数优化[J]. 制造技术与机床, 2012(7):127-131.[19]周锦华, 顾明广. 均匀设计在PCT合成工艺研究中的应用[J]. 工程塑料应用, 2014,42(7): 55-58.[20]杨静, 蒋剑春, 张宁,等. 橡子单宁的超声波提取工艺优化[J]. 林产化学与工业, 2013,33(6):82-84.[21]程凯凯, 郝继伟. 均匀设计法优化超声提取泰山赤灵芝多糖工艺[J]. 食品研究与开发, 2014,35(21):40-43.。
超声波原油破乳脱水运用于塔河油田生产-化工论文-化学论文
超声波原油破乳脱水运用于塔河油田生产-化工论文-化学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——0、前言塔河油田主力油藏为奥陶系碳酸盐岩型稠油藏，其中75% 的开发井需经酸压措施后才能投产，因此含酸稠油产量较大，仅2010 年含酸稠油处理量就达18.4104t。
由于酸化原油构成复杂，有水包油、油包水、多层包覆等情况，有极强的油水界面张力，原油中含有较高的胶质、沥青质以及固体颗粒，且措施作业后返排液中含有一定量残余助剂，致使含水原油形成比较稳定的稠化乳状液，常规的化学破乳、多级沉降等方法难以实现脱水达标。
由于塔河油田酸化稠油杂质多、乳化严重、处理困难、对联合站影响大，需采用简易流程集中单独处理。
但采用常规的破乳剂+ 加热+ 三级沉降脱水的脱水工艺难以满足酸化油处理要求，严重影响正常生产。
2012年，通过在原酸化油流程上增设超声波辅助脱水新工艺后，脱水效率大幅提升，效果理想。
1、超声波作用机理超声波是指振动频率大于20kHz 以上，其每秒振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20kHz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。
工业中常用的超声波频率为20 ~2 000 kHz。
其中，20~100 kHz 之间的超声波在工业中最为常用，又称为功率超声。
与普通声波相比，超声波具有方向性好、能量大、穿透能力强等特点，超声波技术在固体和液体中应用较广。
超声波原油破乳脱水主要是利用超声波的机械振动作用和热作用。
机械振动作用促使水粒子凝聚，当超声波作用于原油时，造成悬浮的水粒子与原油介质一起振动，由于大小不同的水粒子具有不同的相对振动速度，水粒子将相互碰撞、黏合，使其体积和重量增大，最后沉降分离；机械振动作用可使原油中的石蜡、胶质、沥青质等天然乳化剂分散均匀，增加其溶解度，降低油水界面膜的机械强度，有利于水相沉降分离。
热作用可降低油水界面膜强度和原油黏度，边界摩擦使油水分界处温度升高，有利于界面膜的破裂；原油吸收部分声能转化成热能，可降低原油的黏度，有利于水粒子的油水重力沉降分离。
稠油超声波脱气、计量装置
稠油超声波脱气、计量装置
佚名
【期刊名称】《传感器世界》
【年(卷),期】2005(11)1
【摘要】热力彩油是世界上普遍采用的稠油开采技术。
发生水热裂解反应，导致
轻烃气体和CO2的增多。
在液体中由于超声波的作用，会产生激波，因而在局部微小数点的区域产生很大的压强（几千至几万个大气压）和很高的温度（几千度）。
【总页数】1页(P49-49)
【关键词】稠油开采技术;计量装置;超声波;脱气;技术指标
【正文语种】中文
【中图分类】TE355;TP274.53
【相关文献】
1.用超声波生产脱气水的方法和装置 [J],
2.自平衡双罐稠油计量装置在稠油火驱开发中的应用 [J], 梁金强;黄强;赖德贵;杜
元胜;姜力
3.如何设计好聚乙烯装置脱气仓——浅析聚乙烯装置脱气仓安装及管道布置 [J],
程雄志;
4.显影液用超声波脱气装置 [J], 顾永田;程虎;李泽
5.超声波对脱气与未脱气氯化铵溶液结晶的影响 [J], 余德洋;刘宝林;吕福扣
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寇杰1 刘松林1;2(1.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院;2.大庆油田采油五厂)摘要:油田进入多次采油期后,原油会出现变稠、变重、盐含量升高及乳化更严重等趋势,常规脱水已不能满足生产需要。
通过实验考察了超声强化原油预处理工艺中电场强度、超声波频率、实验温度、沉降时间、脉冲处理时间及工作方式等对破乳脱水率的影响,结果表明,声强、辐照时间和频率是影响破乳脱水率的主要因素,而实验温度、工作方式、沉降时间等为次要因素。
确定了稠油超声波脱水的合理工作参数,为今后稠油超声波脱水的现场应用提供了工艺参数和技术依据。
关键词:稠油;超声波;破乳脱水;实验基金论文:863计划资助项目(2007AA09Z301) 国内外部分油田进入多次采油期后,原油会出现变稠、变重、盐含量升高及乳化更严重等趋势,诸多因素造成常规脱水工艺脱水困难,难以满足生产要求。
近几年来,由于科学的发展和技术的进步,新型材料不断涌现,超声波技术在油田逐步应用起来。
超声波脱水技术具有能耗低,对原油无污染等特点,并为解决特种乳化油脱水提供了经济有效的途径。
超声波破乳技术主要是利用超声波对原油的凝聚效应及降黏作用,使原油中水滴聚集变大,加速油、水两相分离,有效提高原油破乳效果[1-2]。
本文在室内研究条件下,探索超声场参数对原油脱水率的影响及其一般规律,以期使该技术尽早实现工业化试验及应用。
1 超声波脱水基本原理超声波与媒质的作用机制分为热机制与非热机制两种,在非热机制中又分为机械(力学)与空化机制。
热作用降低油水界面膜强度和原油黏度。
一方面,边界摩擦使油水分界处温度升高,有利于界面膜的破裂;另一方面,原油吸收部分声能转化成的热能,可降低原油的黏度,有利于水“粒子”的油-水沉降分离。
机械振动作用促使水“粒子”凝聚,当超声波通过有悬浮水“粒子”的原油介质时,造成悬浮水“粒子”与原油介质一起振动。
由于大小不同的水“粒子”具有不同的相对振动速度,水“粒子”将相互碰撞、黏合,使“粒子”的体积和重量均增大,最后沉降分离。
空化是指存在于液体中的微气核(空化核)在声场的作用下振动、生长和崩溃的动力学过程,是集中声场能量并迅速释放的过程。
当空化泡崩溃时,局部可产生5000K 以上的高温及10MPa 以上的高压,温度变化率高达109K /s ,并伴以强烈的冲击波及时速高达400km 的射流,这样的条件就有可能为一些化学反应开启新的通道。
悬浊液(原油混合物可以视为悬浊液)中的粒子在超声波的照射作用下可产生位移效应,由于位移效应的存在,根据粒子碰并机理,使得粒子有机会碰撞,这是超声波破乳脱水的主要物理根据[3]。
从微观上讲,存在于油中的水滴将不断向波腹或波节处移动,聚积并发生碰撞,生成直径较大的水滴,大水滴在重力作用下沉降分离。
碰撞可导致两种结果,一是合并,二是反弹。
在没有胶体力的情况下,粒子的碰撞总是导致合并。
而当悬浊液中有盐离子存在时,就容易在粒子附近形成水化层,产生短程斥力,抑制粒子的碰并。
因此,在进行超声波破乳时还需要考虑与化学方法联合作用破乳。
另外,超声波还有助于油水混合物中天然乳化剂的溶解;温度的升高便于水滴的沉降。
2 超声波脱水实验(1)实验仪器及基本条件。
本实验油样均为河口采油厂现场油样,油样的共同特点是原油密度大,黏度大,乳化程度高,用常规方法脱水效果均不理想。
表1为油样的部分物性参数。
本次实验所用设备有中科院声学所研制的UG —VII 型超声波发生器系统(具有频率自动跟踪和功率控制功能)、夹心式陶瓷换能器、惠谱H P54601数字示波器、水听器、恒温水浴和蒸馏水含水分析仪等。
(2)实验方法及步骤。
实验方法如下:①为了保证实验样品的同一性,将原油混合液均匀、充分地搅拌;②将搅拌后的原油乳化液均分在盛油容器中,每次处理原油乳化液体积约为200～250m L (为了消除容器对实验结果的影响,本实验采用声抗值与水相近的特制塑料容器);③将分盛好的样品依次进行超声处理后,放入已备好的恒温水浴中沉降2～6h;④对沉降后的样品采用蒸馏法进行含水分析;⑤将分析后的结果与初含水及不经超声处理直接沉降放入恒温水浴沉降的含水结果进行对比分析,得出结论。
3 实验结果与讨论(1)超声波频率与脱水效果实验。
超声波在液体媒质中传播,其强度I将随传播距离X的增加而逐渐减小,减小的快慢程度由传声媒质的超声衰减系数α来表征。
对于一定温度的原油,超声波的衰减与频率的平方成正比,超声波的频率越低,衰减越慢,破乳声场越均匀,这不但有利于原油破乳,而且在相同声强条件下,相对低的频率可增大超声波破乳的有效辐照距离。
Ko ty usov从理论上证明声波的频率对“粒子”凝聚有影响,并导出了“粒子”在声波作用下产生凝聚的最佳频率约在21～25kH z以内[4]。
为了验证这一结论并保证最佳实验效果,对河口原油经过不同频率的声波处理后的原油脱水率进行了实验,结果表明,当声波频率在21kH z时,原油脱水率E最大。
同时,在实验的频率段范围内超声波频率对破乳的影响不是很明显,实验数据差别不大。
因此,在以后的实验中基本保持超声波频率在21kHz左右。
(2)声强(电压)与脱水效果实验。
声强是一个重要的可控制参数,因此进行了声强与破乳脱水率关系的实验。
一般情况下,要使“粒子”从静止状态相对于水相运动,必须施加一定的声辐射力,此时的声强称之为下临界声强I down。
随着声强值不断增大,“粒子”开始加速运动,并产生所谓的位移效应。
在这一过程中小“粒子”不断碰撞、凝聚,并与油分离,但当声强超过某一数值时,小“粒子”运动剧烈,不断与周围的油“粒子”发生碰撞,反而导致混掺,使之乳化,这一数值称为上临界声强I up,最优值I应在这两个值之间[5-6]。
从河口原油电压与脱水率关系曲线可确定出不同原最优的声强值,并且空化阀大的油样,其最优声强值也大。
由电压与脱水率关系曲线可以清楚地看出,河口采油厂的原油最优破乳电压值在40～60 V之间,在50V时得到的最大脱水率为93.7%。
因此,下面的实验电压都在这一最优值附近进行。
(3)温度与脱水效果实验。
由于原油黏度与温度之间呈反比关系,当温度升高时,原油黏度降低,并且变化幅度很大。
因此,温度升高后,粒子的运动阻力减小。
同时,聚结水珠沉降时受的阻力也减小,沉降速度加快。
结合现场温度范围,将其沉降处理时的温度由50℃升到55℃、60℃,观察到原油脱水率明显增大。
(4)沉降时间与脱水效果实验。
沉降时间越长,分离效果越好,但随着时间的延长,分离效果并不是特别明显。
某些老化油即使沉降36h,含水率也基本保持不变。
从河口原油实验结果来看,经超声波处理后油水分离效果明显变好。
这说明超声波确实能使油中的水滴积聚撞成大水滴,实现油水分离。
但随着时间延长,含水率并不明显下降,当大水滴沉降下来后,小水滴沉降速度慢,加上结构力的存在,分离困难。
(5)脉冲处理时间与脱水效果实验。
在超声辐照作用下,小水滴相互碰撞、黏合变成相对大的水滴,开始新的碰撞、黏合,直到水滴的直径足够大以至其不随超声振动为止,这需要一个时间过程。
从前面的实验来看,在进行超声波脉冲处理时,处理时间基本控制在30m in之内。
从河口原油超声波处理时间与脱水率关系曲线表明,脉冲处理时间越长,脱水效果并不见得越好,这是因为乳化与破乳实际上是一个动态平衡过程。
因此,选择合适的处理时间就可以破乳,但是如果超声波处理时间过长,又有可能将分离出来的油水两相乳化,从而导致形成更加稳定的乳化液。
(6)工作方式与脱水效果实验。
这里所讲的工作方式主要是指超声波处理油样时超声波发生器的参数选择方式,本实验所用的超声波发生器有连续信号发生方式及脉冲信号发生方式。
而脉冲信号的占空比(工作时间与休息时间之比)可以改变。
不同的处理方式对脱水效果影响很大。
以下实验中所采用的脉冲处理方式中,超声波信号发生器的工作和休息时间都是10s,所采用的处理时间是30min。
从河口原油脉冲与连续超声波处理的对比曲线可看出,超声波脉冲处理效果好门北方(大庆油田工程有限公司) 摘要:主要介绍了国外动力学水合物抑制剂的研究与使用的现场情况,以及动力学水合物抑制剂使用的各种管道输送条件(包括现场管道输送压力、温度、油气水流量和比例、管道直径与长度等)对其使用效果的影响。
关键词:水合物;热力学水合物抑制剂;动力学水合物抑制剂1 应用综述墨西哥海湾的Gulf地区有3口井,天然气产量为4.77×106m3/d,凝析液产量为1231.2t/d,水的产量为41t/d。
管线长度38.6232km,管线内径0.1524m。
管线正常操作压力为26.182 MPa,温度-4.4℃;关井时,管线压力达31.005 MPa,温度-3.3℃。
加药情况:热力学抑制剂甲醇加量16.4t/d,约为水相的40%,同时需对管线进行实时监控,当有水合物生成时,需额外加注甲醇。
后来加入低用量动力学水合物抑制剂(PVP),加药量约为水相的2.38%,可保证正常生产。
秘鲁北海岸的一个油田共8口井,原油产量为1710t/d,总产水量11.35t/d。
管线压力5.86 M Pa,温度12.8℃,管线内径50.8m m。
为了防止水合物堵塞管道,影响生产,主要加入一种低用量动力学水合物抑制剂poly,加药量约为水相的0.15%,可保证正常生产。
美国德克萨斯还有5条气管线,管线压力1.0335～17.225MPa,温度7.2～15.6℃。
加热力学水合物抑制剂甲醇,加药量0.08～0.11m3/d。
后来改加动力学水合物抑制剂PVP,加药量< 0.3%,可保证正常生产。
2 现场应用情况一种新型的动力学水合物抑制剂(TH I),应用于靠北海Ravenspurn和Clee ton间的管线上。
该管线是80.465km长输湿气的天然气管线,管道压力保持在7.5M Pa,温度为4℃～9℃。
该管道投产时主要是加甲醇抑制水合物的形成。
当停止加入甲醇时,水合物迅速形成,4d时间可生成水合物50t。
后来用动力学水化物抑制剂代替甲醇,起到了较好的效果。
试验结果见表1。
由表1可以看出,当不加入水合物抑制剂时,水合物在10min中迅速形成。
当加入动力学水合物抑制剂T HI在温度为4℃,有效浓度为于超声波连续处理。
这是由于脉冲方式中超声波间歇作用产生的突然加速效应能更有效地破坏乳状液的网状结构,产生位移效应,使得小水滴合并成为大水滴,从而实现油水分离。
4 结语(1)超声波原油破乳脱水基本原理是利用超声波的机械振动与热作用。
机械振动作用促使水滴凝聚,油水界面膜破裂,天然乳化剂分散均匀,以利于水相沉降分离。
(2)使用超声波辐照原油能够提高破乳脱水率,相同油样的对比实验研究表明,声强、辐照时间和频率是影响破乳脱水率的主要因素,而实验温度、工作方式、沉降时间等为次要因素。