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摘 要： 为了确保炼油厂和油田的開发安全正常运行，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。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。
关键词： 原油脱水；破乳法；超声波法脱水
【中图分类号】 TE868 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）10-0030-01
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。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。
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。
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。
2. 3 化学破乳。
化学破乳法是目前国内油田普遍采用的一种破乳手段。即向油水乳状液中添加一种化学助剂，促使油与水分层，这种试剂常为表面活性剂或两亲结构的超分子表面活性剂，称这种化学助剂为破乳剂。化学破乳的机理是由于破乳剂具有更高的活性，因此会替换或吸附在原有的油水界面上，形成强度更低的界面膜，最终导致膜破裂，将包裹在膜内的乳化水释放出来，通过聚结使小水滴不断形成更大的水滴， 在重力作用下沉降到底部， 实现油水分离。
目前国内油田常使用的非离子型破乳剂包括AR 系列破乳剂、AP 系列破乳剂、AE 系列破乳剂和 SP 系列破乳剂。在成产实际中，经常根据实际情况用几种活性剂复配进行实验，从而提高破乳剂的效率、提高破乳效果。但目前破乳剂在使用过程中仍然存在着许多问题，例如破乳剂的破乳效果不明显，在国内破乳剂的用量高、适应性差等。因此笔者认为，现在迫切需要研制一种成本低、脱水效率高、无污染、无腐蚀作用的破乳剂，这是未来破乳剂研发的基本方向。
2. 4 电破乳。
原油的电脱水一般是在静电场力和化学破乳作用下实现的破乳过程。该方式主要是在高压电场作用下，小水滴通过聚结形成大水滴，利用油水密度差，使原油中的水沉降分离。用于破乳的高压电场有交流电、直流电和交-直流电等。在电脱水过程中主要有三种聚结方式，包括偶极聚结、振荡聚结和电泳聚结。其中振荡聚结和偶极聚结发生在交流电场中；偶极聚结和电泳聚结发生在直流电场中，但电泳聚结起主要作用；三种方式都存在于交-直流电场中。相对于化学破乳方式，电破乳能够实现大规模的连续操作，但是由于油的介电常数和电导小于水，因此对水包油型的乳状液不能够采用这种方式。
2. 5 超声波法脱水。
超声波破乳是强化原油破乳脱水的一种十分有效的方法，该种方式主要利用超声波的特性，包括它的机械振动作用和热作用。机械振动能够使水粒子向着波腹与波节方向移动，促使水粒子发生碰撞从而形成更大的水滴，最后在重力的作用下使水滴沉降分离。热作用可以加快水粒子的运动，增加水滴碰撞机会，由于温度的升高，降低了油水界面膜的强度并使原油的粘度降低。影响超声波脱水的因素有很多，包括声强、频率、温度等。无论是在水中还是在油中，超声波具备良好的传导性，这就使超声波法能够用于各种类型的原油乳状液。在我国，已成功实现了超声波破乳技术的工业化。
2. 7 生物法脱水。
生物法原油脱水是利用微生物对原油乳状液的作用提出的一种新型脱水方法。其原理是：有些微生物在生长的过程中不断消耗表面活性剂，在生长过程中破坏乳状液，对其中的乳化剂有生物变构作用；与此同时，在代谢的过程中，某些微生物会分泌出带有表面活性的产物，这类的代谢产物对于原油乳状液是良好的破乳剂。
3 结论
目前虽然电脱水技术较成熟，但随着在原油开采过程中，热力驱油、混相驱油、化学驱油等强化采油技术的应用， 使油与水形成的乳状液更加稳定，电脱水技术已无法满足要求。同时由于电脱水方式需要破乳剂的大量使用，这样不仅破坏了环境而且造成了资源浪费。这就要求我们在现阶段原油脱水方法的基础上，研发新的脱水技术，在考虑现场条件与环境特点的条件下，对现有的技术进行一些改进与创新，对现有的工艺方式进行优化，以达到脱水的最佳效果。
参考文献
[1] 肖中华.原油乳状液破乳机理及影响因素研究[J]. 石油天然气学报，2008，30（4）：165-168.
[2] 艾志久， 劼 孟璋 ，艾雨，付必伟，唐清悟.微波辐射对稠油脱水降粘的影响及其工艺研究[J]. 微波学报，2016（01）：92-96.
关键词： 原油脱水；破乳法；超声波法脱水
【中图分类号】 TE868 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）10-0030-01
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。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。
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。
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。
2. 3 化学破乳。
化学破乳法是目前国内油田普遍采用的一种破乳手段。即向油水乳状液中添加一种化学助剂，促使油与水分层，这种试剂常为表面活性剂或两亲结构的超分子表面活性剂，称这种化学助剂为破乳剂。化学破乳的机理是由于破乳剂具有更高的活性，因此会替换或吸附在原有的油水界面上，形成强度更低的界面膜，最终导致膜破裂，将包裹在膜内的乳化水释放出来，通过聚结使小水滴不断形成更大的水滴， 在重力作用下沉降到底部， 实现油水分离。
目前国内油田常使用的非离子型破乳剂包括AR 系列破乳剂、AP 系列破乳剂、AE 系列破乳剂和 SP 系列破乳剂。在成产实际中，经常根据实际情况用几种活性剂复配进行实验，从而提高破乳剂的效率、提高破乳效果。但目前破乳剂在使用过程中仍然存在着许多问题，例如破乳剂的破乳效果不明显，在国内破乳剂的用量高、适应性差等。因此笔者认为，现在迫切需要研制一种成本低、脱水效率高、无污染、无腐蚀作用的破乳剂，这是未来破乳剂研发的基本方向。
2. 4 电破乳。
原油的电脱水一般是在静电场力和化学破乳作用下实现的破乳过程。该方式主要是在高压电场作用下，小水滴通过聚结形成大水滴，利用油水密度差，使原油中的水沉降分离。用于破乳的高压电场有交流电、直流电和交-直流电等。在电脱水过程中主要有三种聚结方式，包括偶极聚结、振荡聚结和电泳聚结。其中振荡聚结和偶极聚结发生在交流电场中；偶极聚结和电泳聚结发生在直流电场中，但电泳聚结起主要作用；三种方式都存在于交-直流电场中。相对于化学破乳方式，电破乳能够实现大规模的连续操作，但是由于油的介电常数和电导小于水，因此对水包油型的乳状液不能够采用这种方式。
2. 5 超声波法脱水。
超声波破乳是强化原油破乳脱水的一种十分有效的方法，该种方式主要利用超声波的特性，包括它的机械振动作用和热作用。机械振动能够使水粒子向着波腹与波节方向移动，促使水粒子发生碰撞从而形成更大的水滴，最后在重力的作用下使水滴沉降分离。热作用可以加快水粒子的运动，增加水滴碰撞机会，由于温度的升高，降低了油水界面膜的强度并使原油的粘度降低。影响超声波脱水的因素有很多，包括声强、频率、温度等。无论是在水中还是在油中，超声波具备良好的传导性，这就使超声波法能够用于各种类型的原油乳状液。在我国，已成功实现了超声波破乳技术的工业化。
2. 7 生物法脱水。
生物法原油脱水是利用微生物对原油乳状液的作用提出的一种新型脱水方法。其原理是：有些微生物在生长的过程中不断消耗表面活性剂，在生长过程中破坏乳状液，对其中的乳化剂有生物变构作用；与此同时，在代谢的过程中，某些微生物会分泌出带有表面活性的产物，这类的代谢产物对于原油乳状液是良好的破乳剂。
3 结论
目前虽然电脱水技术较成熟，但随着在原油开采过程中，热力驱油、混相驱油、化学驱油等强化采油技术的应用， 使油与水形成的乳状液更加稳定，电脱水技术已无法满足要求。同时由于电脱水方式需要破乳剂的大量使用，这样不仅破坏了环境而且造成了资源浪费。这就要求我们在现阶段原油脱水方法的基础上，研发新的脱水技术，在考虑现场条件与环境特点的条件下，对现有的技术进行一些改进与创新，对现有的工艺方式进行优化，以达到脱水的最佳效果。
参考文献
[1] 肖中华.原油乳状液破乳机理及影响因素研究[J]. 石油天然气学报，2008，30（4）：165-168.
[2] 艾志久， 劼 孟璋 ，艾雨，付必伟，唐清悟.微波辐射对稠油脱水降粘的影响及其工艺研究[J]. 微波学报，2016（01）：92-96.