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【摘 要】油在井下直接与水接触，井口采出的原油伴有大量的水。一般在油田从原油中脱水，并将脱出的水回注井下的过程称为原油脱水。脱水时往含水原油中加入破乳剂，使油水易于沉降分离。为确保原油含水量达到指标，在最后的沉降罐内安装高压电极，使油水在电场下分离。外输原油的含水量要求不大于0.5%。
【关键词】原油；脱水；技术发展
在现有环境下，所有的油田都要经历含水开发期，特别是采油速度大和采取注水强化开发的油田，无水采油期一般都较短，油井见水早，原油含水率增长快。原油含水不仅增加了储存、输送、炼制过程中设备的负荷，而且增加了升温时的燃料消耗，甚至因为水中含盐等而引起设备和管道的结垢或腐蚀。因此，原油含水有百害无一利。但水在油田开发过程中，几乎是原油的“永远伴生者”，尤其是在油田开发的中后期，油井不采水，也就没有了油。所以原油脱水就成为油田开发过程中一个不可缺少的环节，一直受到人们的重视。
一、原油脱水的处理方法
在原油脱水的处理过程中，最主要的集输工艺技术是两段脱水工艺，游离脱水的过程称为第一段，其主要是采用聚结脱水和大罐沉降的方式进行脱水，而电脱水的过程则属于第二段，其主要采用的方式是利用竖挂电极和平挂电极进行交流电和直流电复合的方式进行脱水。
1、加热沉降：加热使得原油粘度下降，水和原油的比重差增大，原油对水滴悬浮力减小，同时水滴的动能增大，界面上有机物的溶解度增大，界面强度减小，这样都有利于破坏双电层。
2、过滤法：过滤法是使乳化液通过过滤柱，通过加压使得乳化液进入滤料层，因固体吸附剂对乳化液中的油和水具有选择吸附特性，乳化液中的水被吸附出来，从而完成破乳。该方法对吸附剂的要求较高，且过滤柱的制作工艺繁杂。
3、离心法：离心法是利用油水之间密度不同，在高速离心场作用下使乳状液破乳实现油水分离的方法。离心场越强，破乳效果越好。但高速离心设备日常较难维护，目前只适合在实验室或需要占地较小的情况下使用。
4、化学脱水：使用破乳剂，使新形成的界面膜亲水能力大于憎水能力，这样原油膜变得脆弱，有利于水滴之间的合。并
二、原油脱水最理想的方法
在原油脱水操作中，电脱水常作为原油脱水工艺的最后环节，也是对低含水原油彻底脱水的最好方法。将原油乳化液置于高压直流或交流电场中，由于电场对水滴的作用，削弱了水滴界面膜的强度，促进水滴的碰撞，使水滴聚结成粒径较大的水滴，在原油中沉降分离出来。
1、偶极聚结
在高压直流或交流电场原油乳化液中的水滴受电场的极化和静电感应，使水滴两端带上不同极性的电荷，即形成诱导偶极。因为水滴两端同时受正负电极的吸引，在水滴上作用的合力为零。水消除产生拉长变形外，在电场中不产生像电泳那样的运动，但水滴的变形削弱了界面膜的机械强度。特别是在水滴两端界面膜的强度最弱。
原油乳化液中许多两端带电的水滴像电偶极子一样，在外加电场中以电力线方向呈直线排列形成“水链”，相邻水滴的正负偶极相互吸引。屯的吸引力使水滴相互碰撞，合并成大水滴，从原油中沉降分离出来。这种聚结方式称为偶极聚结。显然，偶极聚结是在整个电场中进行的。
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2、电泳聚结
把原油乳化液置于通电的两个平行电极中，水滴将向同自身所带电荷电性相反的电极运动，即带正电荷的水滴向负电极运动，带负电荷的水滴向下电极运动，这种现象称为电泳。由原油乳化液的性质可知，原油中各种粒径水滴的界面上都带有同性电荷，故在迥直流电的平行电极中乳化液的全部水滴将以相同的方向运动。在电泳过程中，水滴受周围原油的阻力产生拉长变形，并使界面膜机械强度削弱。同时，因水滴大小不等、所带电量不同、运动时所受阻力各异、各水滴在电场中运动速度不向，导致水滴发生碰撞，使削弱的界面膜破裂，水滴合并、增大，从原油中沉降分出。发生碰撞合并或碰撞合并后还不足以沉降的水滴将运动至与水滴极性相反的电极区附近。由于水滴在电极区附近密集，增加了水滴碰撞合并的机率，使原油中大量小水滴主要在电极区附近沉降分离c电泳过程中水滴的碰撞、合并称为电泳聚结。
3、振荡聚结
水滴中常带有酸、碱、盐的各种离子。在工频交流电场中，电场方向每秒改变50次，水滴内各种正负离子不断地做周期性的往复运动，使水滴两端的电荷极性发生相应的变化。离子的往复运动使水滴界面膜不断地受到冲击，使其机械强度降低、甚至破裂，水滴聚结沉降。这一过程称为振荡聚结。显然，水滴越大，离子对界面膜的冲击作用越大，振荡聚结的效果越好。对原油乳化液在电场中破乳过程的观察表明，在交流电场中破乳作用是在整个电场范围内进行的，这说明在交流电场内水滴以偶极聚结和振荡聚结为主。直流电场的破乳聚结，主要在电极附近的有限区域内进行，故直流电场以电泳聚结为主，偶极聚结为辅。
三、破乳方法的发展探究
1、超声波法
超声波是一种在媒质中传播的弹性机械波，具有机械振动、空化及热作用。超声波破乳主要依靠超声波的机械振动和热作用。机械振动可以促使水“粒子”凝聚。首先，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、勃合，使粒子的体积和质量增大，最后沉降分离。其次，机械振动可使原油中的石蜡、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，有利于破乳。热作用可以降低原油R度和油一水界面膜强度。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”的沉降分离；另一方面，边界摩擦使油一水分界处温度升高，有利于界面膜的破裂。
2、微波辐射法
微波辐射实质上是一种电磁场能量在传播中的损耗过程，不同物质在微波电磁场作用下的热效应不同，具有选择性加热的特点。由于水分子的介电常数明显高于界面膜的油分子，则内相水滴吸收更多的微波能量后膨胀，使界面膜受内压作用而变薄。同时，水分子和界面膜上吸附的极性分子在微波场作用下，高速旋转或产生电荷位移，扰乱了液一液界面电荷的有序排列，从而导致双电层结构破坏，Ze to电位急剧减小，实现破乳。
3、磁处理法
磁处理法是对原油乳状液和破乳剂进行磁处理，然后再进行脱水。此种方法的优点是可以大幅度提高原油的脱水效果，降低破乳剂加入量，降低原油脱水温度，提高脱后污水质量。但只是在实验研究阶段，未进行产业推广和应用。
四、总结
为了确保原油的质量，在原油加工成各种石油产品之前，必须进行原油脱水处理。使原油中水的体积分数小于0.2%，盐的质量浓度小于3mg/L。原油含水，不但直接影响原油的质量，而且增加了后续处理工艺和输送过程中的动力、热力消耗，引起金属管路和设备的腐蚀。水中携带泥砂、碳酸盐等，还会对输送管道和设备造成磨损，形成结垢等。另外，原油含水，还会影响炼制加工过程的正常进行。因此，原油脱水已然成为原有生产加工过程的重中之重。
参考文献：
[1]李明.原油处理认知[M].油气田地面工程，2011.
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[3]孙晓岗.稠油热采技术论文集.北京：石油大学出版社.2006
[4]秦积舜.油层物理学.石油大学出版社，2001.
论文作者:孙冰春
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第10期
论文发表时间:2016/8/19
标签：原油论文; 水滴论文; 聚结论文; 电场论文; 电极论文; 界面论文; 电泳论文; 《低碳地产》2015年第10期论文;