原油脱水及污水处理

絮凝是凝并的前奏，凝并是乳状液破坏的直接
原因
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乳状液不稳定的表现

反相（也称变型）

指乳状液从O/W型变成W/O型，或者相反；
反相过程是乳状液中液滴的聚集和连续相分散
的过程，原来的连续相变成了分散相，而分散 相则变成了连续相。 引起反相的原因： 乳化剂类型的变更、相体积的改变、温度、增

大剪切
若液珠不透明，则为O/W型乳状液； 若液珠透明，则为W/O型乳状液。
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乳状液显微照片
O/W型
W/O型
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形成乳状液的必要条件
① 形成的乳化液的两种液体不能混溶；
② 必须有足够的搅拌使一种液体以液滴的形式分 散到另一种液体之中； ③ 必须有乳化剂的存在。两个不相混溶的纯液体 （例如油和水）不能形成乳状液，必须要有乳
乳状液体积 含水率
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三、原油乳状液的基本性质
4.电学性质

原油乳状液的电导率除取决于含水率和水颗粒 的分散度、在很大程度上还决定于水中的含盐、 含酸、含碱量。

乳状液的电导率随温度增高而增大。
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三、原油乳状液的基本性质
5.稳定性和老化
乳状液的稳定性：
乳状液不被破坏，抗油水分层的能力。 从热力学观点看，原油乳状液属不稳定体系。水 滴仍有合并、减小油水界面，使系统界面能降至 最低的趋势，只是由于天然乳化剂构成的界面膜 有较高的机械强度阻止了水滴的合并沉降。

另一类是水分散在油(水是内相，油是外相)中，
简称油包水型乳状液，用W/O表示。
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鉴别乳状液类型的方法

染料法
选择一种只溶于油相而不溶于水相的染料，
取少量加入乳状液中摇荡之。

若整个乳状液均被染色，则油相是外相； 若只是液珠呈染料之色，油便是内相。
鉴别常为黑色的原油有一定的困难。
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鉴别乳状液类型的方法

尽量减少搅拌条件（如减少不必要的弯头、闸 门，尽量简化流程，减少泵剪次数）；

尽量减少油、水相混的时间。
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三、原油乳状液的性质

分散度 粘度 密度


电学性质
稳定性和老化
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三、原油乳状液的基本性质
1.分散度

分散相在连续相中的分散程度，常用内相颗 粒平均直径的倒数表示或比表面积（颗粒总 表面积和总体积的比值）表示。
在另一不相混溶的液体之中构成的分散体系。 乳状液中被分散的一相称作分散相或内相，
另一相被称作分散介质或外相。显然，内相是
不连续相，外相是连续相。
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一、乳状液及其类型
根据内相与外相的性质，乳状液主要有两种类型：

一类是油分散在水(水是外相，油是内相)中， 如牛奶，简称水包油型乳状液，用O/W表示；
絮凝是可逆的，搅动可使絮团重新分散； 絮凝是由液珠间的范德华引力造成的； 液珠带电后产生的双电层斥力对聚集起阻碍作 用。因此，加入电解质可以改变乳状液的聚集 速度。
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乳状液不稳定的表现

凝并（也称聚结）

指聚集的絮团变成一个大液珠；


凝并是不可逆的；
凝并导致液珠数目的减少和乳状液的完全破坏
即油水分离。
原油内存在的天然乳化剂也有足够时间运移至分 散相颗粒表面形成较厚的界面膜使乳状液稳定。
52
第三节 原油脱水的基本方法
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第三节 原油脱水的基本方法

原油脱水包括脱除游离水和乳化水，其中关键是乳 化水的脱除。

乳状液的破坏称为破乳。 原油乳状液的破乳过程是由分散水滴相互接近、碰 撞、界面膜破裂、水滴合并、在油相中沉降分离等
5
合格原油的含水标准

“油田油气集输设计规范”规定：

出矿合格原油的质量含水量不大于1%； 优质原油含水量不大于0.5%。


较先进的炼厂进装臵的原油要求：

含水不大于0.1％；

含盐量不大于3～5毫克/升。
6

盐含量不达标时的处理方法：
向原油中掺入2%~5%的淡水，对原油进 行洗涤，使以固体结晶形态存在的盐类溶解于 水中，然后再脱水，使原油含盐量降低至允许
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二、原油乳状液生成机理
3.原油乳状液的生成

在地面集输过程中： 从井口到计量站，从计量站到转油站，油、
水、气多呈气液两相混合状态输送，在集输管线
和设备里，油、水的激烈搅动也会促使乳化。
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二、原油乳状液生成机理
4.防止乳状液生成的措施：

采取措施使油井少出水，多出油（如合理注水、 封堵水层等措施）
原油乳状液随时间的推移变得逐渐稳定，乳状液
的这种性质称为乳状液的老化。在形成乳状液的
初始阶段，乳状液的老化十分显著，随后减弱，
常常在一昼夜后乳状液的稳定性较很少再增加。
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原油乳状液的老化

导致原油乳状液老化的原因：

乳状液形成时间越长，由于原油轻组分挥发、氧 化、光解等作用，使乳化剂数量增加；

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影响乳状液粘度的因素

温度 温度升高乳状液粘度减小。

乳状液的分散度 内相粒径越小、分散度越高，粘度越大

溶剂化薄膜的总体积增加 内相颗粒表面带电引起的电滞效应的电位高
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原油乳状液的粘度特性

是典型的非牛顿流体 具有剪切稀释效应
即剪切率增大，表观粘度减小
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原油乳状液粘度与含水率的关系

稀释法（冲淡法） 取一水滴或油滴与乳状液相接触，易于和乳 状液掺和者既是外相。

电导法
多数油相都是不良导体，而水相是良导体，
故测定乳状液的电导可以判断何者是连续相。
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鉴别乳状液类型的方法

显微观察法
由于原油和水的透光性不同，可用显微镜判断
乳状液的类型，在显微镜下，水是透明的，油 是黑色的。

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第三节 原油脱水的基本方法
从热力学观点看，原油乳状液属不稳定体系。 水滴仍有合并、减小油水界面，使系统界面能降 至最低的趋势，只是由于天然乳化剂构成的界面 膜有较高的机械强度阻止了水滴的合并沉降，所 以原油乳状液破乳的关键是破坏油水界面膜，促 使水滴的聚结和沉降。
来自百度文库
一系列环节组成，常称之为水滴的聚结和沉降。
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第三节 原油脱水的基本方法
从热力学观点看，原油乳状液属不稳定体系。 水滴仍有合并、减小油水界面，使系统界面能降 至最低的趋势，只是由于天然乳化剂构成的界面 膜有较高的机械强度阻止了水滴的合并沉降，所 以原油乳状液破乳的关键是破坏油水界面膜，促 使水滴的聚结和沉降。
合并成大颗粒的机率；

水和油的密度差增大，水滴易于在油相中下沉；

降低了原油的粘度，水滴易于下沉。
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影响原油稳定性的因素

水的pH值： pH值增加，内相颗粒界面膜的弹性和机械强度 降低，乳状液的稳定性变差。

时间：
随着时间的延长稳定性增强。
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三、原油乳状液的基本性质
5.稳定性和老化
原油乳状液的老化
oe
乳状液粘度
原油粘度
k
内相体积浓度
待定常数
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影响乳状液粘度的因素

内相体积浓度
含水率较低时，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 数值时，粘度又迅速下降，并发生转相（W/O型乳 状液变为O/W型或W/O/W型乳状液）。
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原油乳状液粘度与含水率的关系
2. 原油乳状液的类型:
除油田开采的高含水期外，世界上各油田所遇 到的油水乳状液绝大多数属于W/O型乳状液（因 为如沥青质、胶质、粘土、砂粒等多数具有亲油 憎水性质，因而一般生成稳定的W/O型乳状液）， 其内相水滴的直径一般在0.1微米以上，在普通显 微镜下可观察到内相液滴的存在。
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W/O型乳状液显微照片
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二、原油乳状液生成机理
3.原油乳状液的生成

开采过程中：
当油、水混合物沿油管从井底向上流动时，
在井底的不同深处，压力从下到上逐渐降低， 溶解在原油里的伴生气不断逸出，而且体积不 断膨胀，油、水搅拌越来越激烈，当油、水混 合物通过油嘴的时候，压力突降，流速剧增，
原油碎散，大大增加了原油乳化程度。
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乳状液不稳定的表现

沉降

指由于油相和水相的密度不同，在重力作用下 将上浮或下沉；

沉降的结果是乳状液分成了上下两层浓度不等
的乳状液；

使乳状液的均匀性遭到破坏，但乳状液并未真
正破坏。
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乳状液不稳定的表现

絮凝（也称聚集 ）

指乳状液的液珠聚集成团；
在形成的絮团中，原来的液珠仍然存在；
内常称原油脱水。
3
原油中的含水给生产带来的主要问题
原油中含水、含盐、含泥沙等杂质会给原油集输和
炼制带来很多麻烦：

增大了液体量，降低了设备和管路的有效利用率； 增加了集输过程中的动力和热力消耗； 引起金属管路和设备的结垢与腐蚀，使其寿命降低；



破坏炼制工作的正常进行。
4
原油脱水
由于原油中所含的盐类和机械杂质大多数 溶解或悬浮于水中，原油脱水过程实际上也是 降低原油含盐量和机械杂质的过程。
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三、原油乳状液的基本性质
5.稳定性和老化
影响原油乳状液稳定性的因素

分散度和粘度 乳化剂的类型和保护膜的性质


内相颗粒表面颗粒带电
油水密度差 温度 水的pH值 时间
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影响原油乳状液稳定性的因素

分散度和粘度

分散度越高，水滴越小，布朗运动越强烈，越 能克服重力影响不下沉，原油乳状液越稳定。
的范围内。
7
第四章 原油脱水及污水处理
第一节 原油中水的存在方式 第二节 原油乳状液 第三节 原油脱水的基本方法
第四节 含油污水处理
8
第一节 原油中水的存在方式
9
第一节 原油中水的存在方式
游离水

在常温下用简单的沉降法短时间内就能从油
中分离出来

大部分游离水在油气水分离时被脱出。
乳化水

很难用沉降法从油中分离出来

它与原油的混合物称为油水乳状液。
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原油脱水和原油乳化液有密切的关系，因为 在含水原油中乳状液的性质直接影响着原油
脱水的难易。
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第二节 原油乳状液
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第二节 原油乳状液
一、乳状液及其类型 二、原油乳状液的生成机理 三、原油乳状液的性质
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一、乳状液及其类型
乳状液是一种或几种液体以液珠形式分散

原油粘度越大，水滴越不易下沉，原油乳状液 越稳定。
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影响原油稳定性的因素
乳化剂的类型和保护膜的性质：

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，形成的界面膜强度不高，乳状液的稳 定性不高; 乳化剂是高分子有机物，如沥青质等，形成的界面 膜有较高的强度，使乳状液有较高的稳定性;

乳状液内相颗粒直径越小，分散度越高。
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三、原油乳状液的基本性质
2.粘度
影响乳状液粘度的因素：

外相粘度 内相体积浓度 温度
乳状液的分散度（分散相粒径）
乳化剂及界面膜的性质 内相颗粒表面带电强度

内相粘度
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影响乳状液粘度的因素

外相粘度 原油粘度越大，生成W/O型乳状液的粘度越大。
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原油乳状液的粘度特性

是典型的非牛顿流体 具有剪切稀释效应
即剪切率增大，表观粘度减小

表观粘度下降的幅度与乳状液含水率有关 含水率越大，下降幅度越大
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三、原油乳状液的基本性质
3.密度 原油含水、含盐后，其密度显著增大。
Vo o V w w o (1 ) w Vo V w
化剂起着稳定作用。
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二、原油乳状液生成机理
1. 形成原油乳状液的主要因素：

原油中含水，且油、水两相互不相溶； 原油中含有某些天然乳化剂。如沥青质、胶 质、粘土、砂粒等，多数具有亲油憎水性质， 因而一般生成稳定的W/O型乳状液。

在开采和集输过程中有强烈的搅拌作用。
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二、原油乳状液生成机理
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影响原油稳定性的因素

温度：温度升高，稳定性下降。
主要原因：

主要乳化剂（沥青质、胶质、石蜡等）在原油
中的溶解度增加，减弱了内相颗粒界面膜的机
械强度；

内相颗粒体积膨胀，使界面膜变薄，机械强度 减弱；
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影响原油稳定性的因素

温度：温度升高，稳定性下降。
主要原因：

加剧了内相颗粒的布朗运动，增加了互相碰撞、
油气田地面工程概论
第四章 原油脱水及污水处理
1
集输过程示意图
原油脱水

原油和水在油藏内运动时，常携带并溶解大量盐类， 如氯化物、硫酸盐、碳酸盐等。

在油田开采初期，原油中含水很少或基本不含水，
这些盐类主要以固体结晶形态悬浮与原油中。

进入中、高含水开采期则主要溶解于水中。

对原油进行脱水、脱盐、脱除泥砂等固体机械杂质， 使之成为合格商品原油的工艺过程称原油处理，国


固体乳化剂，如粘土、砂砾、石蜡等，形成的界面
膜强度很高，乳状液的稳定性也很高。 界面膜的机械强度高，乳状液的稳定性高。
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影响原油稳定性的因素
内相颗粒表面颗粒带电 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。 油水密度差 乳化水滴在原油内的沉降速度正比于油水密度差， 密度差越大，油水容易分离，乳状液的稳定性较 差。