第五章 原油处理解析

《油气集输》课件

主讲：寇杰

第五章原油处理

•原油乳状液

•原油处理的基本方法

•原油处理设计

概述

•目前全国各油田绝大部分开发井都采用注水开发方式开采石油。从油井产出的油气混合物内含有大量的采出水和泥砂等机械杂质。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过程——原油处理，国内常称原油脱水。

原油处理的目的

1、满足商品原油水含量、盐含量的行业或国家标准

商品原油含水要求：

我国0.5％～2.0％

国际上0.1％～3.0％，多数为0.2％

原油允许含水量与原油密度有关：密度大脱水难度高的原油，允许水含量略高。

含盐量的要求：我国绝大部分油田原油含盐量不高，商品原油含盐量无明确要求，一般不进行专门的脱盐处理。

原油处理的目的（续）2、商品原油交易的需要

交易时要扣除原油含水量，原油密度则按含水原油密度。

原油密度是原油质量和售价的的重要依据，原油含水增大了原油密度，原油售价降低，不利于卖方。

3、降低燃料费用

原油加热增加了燃料消耗，占用了部分集油、加热、加工资源，增加了原油的生产成本。

原油处理的目的（续）4、降低原油粘度和动力费用

相对密度0.876的原油，含水增加1％，粘度增大2％；相对密度0.996的原油，含水增加1％，粘度增大4％；

5、减少管线和设备的结垢和腐蚀

原油内的含盐水引起金属的结垢与腐蚀，泥砂等固体杂质使泵、管路等设施的机械磨损，降低管路和设备的使用寿命。

6、保证炼制工作的正常进行

第一节原油乳状液•游离水

常温下用静止沉降法短时间内能从油中分离的水，常在沉降罐和三相分离器中脱除。

•乳化水

用沉降法很难脱除的水，与原油的混合物称为油水乳状液（原油乳状液）。

脱除游离水后，原油密度越大，乳化水含量越高。

原油乳状液一、乳状液类型

•乳状液

两种或两种以上不互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。

•原油乳状液的类型

油包水型（W/O）：油田最常见的原油乳状液。

水包油型（O/W）：在采出水中常存在，原油处理中

很少见。又称反相乳状液。

油水乳状液类型的判别方法

原油乳状液鉴别方法说明

染色法

往乳状液中加入油溶性染料，轻轻搅动，若乳状液呈现染料的颜色，则外相是油，乳状液是W/O型；若分散液滴呈染料颜色，则分散相是油，为O/W型。

冲淡法

将两滴乳状液分别滴在玻璃板上，然后将形成该乳状液的油和水，分别滴在两滴乳状液中，轻轻搅拌，易于和油混合者为W/O型；易于和水混合者为O/W型。

电导法导电性好的为O/W型，差的为W/O型。

滤纸法

将乳状液滴在滤纸上，若能迅速铺开，滤纸上只留下一小滴油，为O/W型；若铺不开，为W/O型。

显微镜法

油包水乳状液

油相多重乳化

原油乳状液

二、乳状液生成机理

1、乳状液生成条件

➢系统中必须存在两种或两种以上互不相溶（或微量互溶）的液体

➢要有强烈的搅动，使一种液体破碎成微小液滴分散于另一种液体中

➢要有乳化剂存在，使微小液滴能稳定地存在于另一种液体中

2、界面能和界面张力

•不平衡力场作用下，液体表面

有自动缩小的趋势；

•在恒温恒压下，物系有自动向

自由能减小方向进行的趋势；

•油水形成乳状液时，接触界面和界面能都很大，分散相液滴会自发地合并，缩小界面面积使界面能趋向最低。

3、乳化剂

•乳化剂：使乳状液稳定的物质。

•作用：吸附在油－水界面上，形成吸附层。

（1）使油水界面的界面张力下降，减少了剪切水相变为小水滴所需的能量，也减小了使水滴聚结、合并的表面能；

（2）若吸附层具有凝胶状弹性结构，在分散相液滴周围形成坚固、有韧性的膜，阻止水滴碰撞中的聚结、合并、沉降；

（3）若乳化剂为极性分子，排列在水滴界面上形成电荷，使水滴相互排斥，阻止水滴合并沉降。

三、乳状液的性质

1、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：

分散相颗粒大小外相原油粘度

油水密度差界面膜和界面张力

老化内相颗粒表面带电

温度原油类型

相体积比水相盐含量pH值

•分散相颗粒大小

粒径越小、越均匀，越稳定；

粒径大小还表示乳状液受搅拌的强烈程度。

•外相原油粘度

分散相的平均粒径愈大——稳定性差粘度越大

乳化水滴的运动、聚结、合并、沉降愈难

——增大了乳状液稳定性

原油乳状液•油水密度差

密度差愈大，油水容易分离——稳定性较差。

•界面膜和界面张力

乳化剂构成的界面膜，阻止水滴碰撞合并，维持乳状液的稳定性。

•老化

反映了时间对乳状液稳定性的影响。

•内相颗粒表面带电

内相颗粒界面上带有同种电荷是乳状液稳定的重要原因。

•温度

提高温度可降低乳状液的稳定性：

①降低外相原油粘度；

②提高乳化剂的溶解度，削弱界面膜强度；

③加剧内相颗粒的布朗运动，增加水滴碰撞合并的几率；

④温度升高，水膨胀，界面膜变薄，机械强度降低；

⑤温度升高，油水密度差变大（油水体积膨胀系数不同，原油体积膨

胀系数较大），水滴易于在油相中沉降。

•原油类型

决定了原油内所含天然乳化剂的数量和类型。

环烷基和混合基原油乳状液稳定，石蜡基原油乳状液稳定性较差。