第四章-原油脱水及污水处理.

1第四章原油脱水及污水处理

油气田地面工程概论

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原油脱水

¾

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。

z

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于原油中。z

进入中、高含水开采期则主要溶解于水中。

¾

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,国内常称原油脱水。

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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:

z 增大了液体量,降低了设备和管路的有效利用率;z 增加了集输过程中的动力和热力消耗;

z 引起金属管路和设备的结垢与腐蚀,使其寿命降低;z 破坏炼制工作的正常进行;

z

原油含水使原油密度增大,降低了原油的售价。

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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。

合格原油的含水标准

¾

“油田油气集输设计规范”规定:

z

出矿合格原油的质量含水量不大于1%;z

优质原油含水量不大于0.5%。

¾

较先进的炼厂进装置的原油要求:

z

含水不大于0.1%;z

含盐量不大于3~5毫克/升。

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¾

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的范围内。

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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

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第一节原油中水的存在方式

在常温下用简单的沉降法短时间内就能从油中分离出来

z 大部分游离水在油气水分离时被脱出。

¾乳化水

z 很难用沉降法从油中分离出来z

它与原油的混合物称为油水乳状液。

9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

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11一、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:

z

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;z

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。

13鉴别乳状液类型的方法

¾

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。

z 若整个乳状液均被染色,则油相是外相;z

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

¾

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。

¾

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

¾

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。

z 若液珠不透明,则为O/W 型乳状液;z

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,必须要有乳化剂起着稳定作用。

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乳化剂的作用

¾

使乳状液稳定的物质称为乳化剂,乳化剂分散于油水界面上形成界面膜,起到两个方面的作用:

z

降低油水界面张力,使乳状液得到一定程度的稳定;

z

界面膜具有较强的机械强度,阻止了在布朗热运动下,水珠在碰撞时的合并,使之形成稳定的乳状液。

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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:

z 原油中含水,且油、水两相互不相溶;z

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。此外,油田生产中使用的各种化学剂都有乳化剂的作用。

z

在开采和集输过程中有强烈的搅拌作用。

二、原油乳状液生成机理

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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二、原油乳状液生成机理

3.原油乳状液的生成

z

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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二、原油乳状液生成机理

3.原油乳状液的生成

z

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