原油脱水方法综述

原油脱水方法综述

作者：陈思奇张嘉兴李欣洋

来源：《当代化工》2016年第08期

摘要：目前，随着油田不断的深化开采，我国的大部分油田都已经进入了中后期，国内各油田为了提高采收率，通常采用注水与三次采油的开发方式。注水使采出液含水率不断上升，而高含水原油对生产及运输均有很大的危害。简要介绍了原油含水对生产的影响及原油中水的存在类型，并综述了目前常用的原油脱水方法，分为物理方法，如重力沉降脱水、旋流分离脱水；化学方法，如加入破乳剂；电脱水方式及几种新型脱水方式，如超声波法、微波辐射法、生物法等，提出了国内今后的原油脱水技术的发展方向。

关键词：原油；生物法；脱水；高效率

中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）08-1860-04

Abstract： Now， with the continuous deepening of oil field exploitation， most of our oil fields have entered the middle and late stages. In order to improve oil recovery， water injection methods and tertiary oil recovery are always used in oil fields. Water injection methods enhance the moisture content of crude oil. High water cut in crude oil has a great influence on the production and transportation. In this article， the impact of water in crude oil on the production was described as well as types of water in crude oil， and current crude oil dehydration common methods were introduced， such as physical methods including gravity settling dewatering， dewatering cyclone separator； chemical methods including adding demulsifier； electric dehydration and several new methods， including electrical pulse dehydration， ultrasonic dehydration， microwave radiation dehydration， biological method. The development direction of crude oil dehydration technology was also proposed.

Key words： crude oil； biological method； dehydration； high efficiency

1 原油中水的存在形式及原油含水对生产的影响

水主要以3种形式存在于原油中，包括游离水、乳化水和溶解水。（1）游离水，常温下用简单的沉降法短时间内就能从油中分离出来，在油中呈悬浮状态。（2）乳化水，与原油的混合物称为油水乳状液。乳状液是一种或几种液体以液珠形式分散在另一不相溶的溶液之中构成的分散体系[1]。油水乳状液主要有两种类型：一类是油分散在水中，简称水包油型乳状液，用O/W表示；另一类是水分散在油中，简称油包水型乳状液，用W/O表示。油田中的含水原油主要以第二种状态存在，在对脱水方法的研究中，也主要是对该种形式的乳化液破乳问题进行的，这种乳化水须采用特殊的方式才能将其除去。（3）溶解水，水以分子的形态在烃类化合物分子间存在，呈现出均相的状态。

目前有的油田的含水率已高达90%以上，原油含水后产生了较大影响，主要是含水后的原油物理性质发生了变化，由于原油在开采时水须连同油一起采出，这样使管道和设备的利用率降低；当形成“油包水”型的乳化液时，原油的粘度较纯油来说明显增加，再加上水的比重较原油大，增加了原油运输时的摩擦阻力；在原油处理过程中，对原油进行加热使其升温时，由于水的比热相对原油更大，这样就使燃料的消耗量增加；由于地层中的水有一定的矿化度，所以其中的碳酸盐会在管道和设备的内壁集聚，造成盐垢，堵塞管道，同时在硫化物较多的情况下，水的存在会使腐蚀不断进行，损坏设备穿孔与金属管道；对于炼厂加工，由于水的存在，会使塔内气流线速度增加，甚至出现冲塔现象，影响所获得蒸馏产品质量等。总之，为了确保炼油厂和油田的开发安全正常运行，必须对原油进行脱水处理。目前，原油脱水方法主要包括：重力沉降脱水、旋流分离脱水、热化学脱水、电脱水等[2]。近年来，以生物法和微波辐射法为代表的新型原油脱水方法正逐渐引起人们的关注，并进行国内工程化应用的研究，相信在未来这些技术将会改变以往的原油脱水方式。

2 原油脱水方法

2.1 沉降分离

沉降脱水是依靠油水密度差，在密度差作用下产生的下部水层水洗、上部原油水滴的沉降，在这两种方式共同作用下使油水分离。该种方式主要用于脱除油田现场开采出的原油或高含水原油脱水前的处理。这种方式经常需要的设备有沉降罐和游离水脱除器。采用该种方式，进罐油水混合物一般无需加热，节省燃料；罐内无运动部件，操作简单，自控水平要求低；原油体积和密度变化小，轻组分损失少。但是若采用该种方式，则消耗时间较长且效率低，并且不适用于汽油比大、含水率低及油水密度差小的原油脱水。

为了提高油水的分离速度，人们发现和采用增大水珠粒径、扩大水、油密度差、降低原油粘度等一系列的措施和方法，例如向原油中加入轻质油、给水中添加无毒无害物质，加大水密度、对原油乳状液加热，提高脱水效率。根据文献[3]，当原油通过加热沉降器处理后，随着温度从65℃增加到110℃，使含水率由20%降低到10%，解决了低含水率原油脱水的难题。

2.2 旋流分离

旋流分离是依靠流体旋转产生离心力的方式进行油水分离，用离心力代替重力沉降。该种方式相对于沉降式脱水，提高了分离速度与效果，降低了分离时间。常用的离心式油水分离设备是水力旋流器及沉降式离心机等类似设备。旋流器由入口段、收缩段、分离段和出口段四个回转体通过顺序连接的方式形成的。对于液-液水力旋流器，混合液体进入旋流器后会对流体产生静应力，在这个力的作用下流体进行旋转运动，随着旋转运动的进行会使分离的物料形成规律性的空间分布，最后再通过一种经过设计的特殊结构，完成液体的分离。

在实际应用中，离心沉降收到了很好的效果。蓬莱19-3油田Ⅱ期[4]，采用了离心机进行原油脱水，取得了十分好的效果，对于含水体积小于1%的原油，离心机也可以将原油处理达