浅析联合站各种脱水方法的应用

苏传东,张强,于宏

华北油田公司二连分公司  内蒙古锡林浩特  026000

摘要:联合站是油气集输工艺处理的重要组成部分， 联合站对来油进行处理，它的主要作用是对原油进行油、气、水三相分离，站外来油经三相分离器、加热炉、油气分离器、电脱水器、稳定塔等首先进行油、气、水的分离，再经外输泵和计量间等向外输送，其中脱水是最重要的工艺，采用那种工艺脱水取决于那种方法最适合这个区块的油气水性质，就是采用那种或哪几种脱水方法最适合这个采出液的分离，下面我浅析一下各种分离脱水方法。

关键词:联合站  油气分离  脱水  工艺流程

联合站是油田地面集输系统中重要组成部分，它是对油井产物油、气、水集中进行综合净化处理，随着油田开发不断深入,进站原油含水不断上升,各采油井站将生产的原油管输到联合站后，原油脱水方法分析及各类参数的收集汇总，以提高原油脱水环节自动化程度。

一、沉降分离脱水工艺

沉降分离是原油乳状液脱水最基础的过程，沉降分离的依据是:原油与水不互溶，密度有差异，且有时是不稳定的乳状液，基于密度差沉降分离的。

 (1)从沉降分离规律得出容器的尺寸要远远大于颗粒尺寸否则器壁会对颗粒的沉降有显著的阻滞作用，自由沉降一是指任一颗粒的沉降不因流体中存在其他颗粒而受到干扰，自由沉降发生在流体中颗粒稀松的情况下，否则颗粒之间伸会发生相互影响，仲沉降的速度不同于自由沉降速度。(2)颗粒不可过分细微，否则由于流体分子的碰撞将使颗粒发生布朗运动。

从乳状液理论的角度加以分析，不难看出沉降分离规律并未包含原油乳状液稳定性的概念，也没有体现出乳化剂的严重影响，水滴沉降速度，必然大于实际沉降速度，相反，对于破乳后的水珠而言，由于沉降过程中会出现水珠相互碰撞聚结增大的现象，计算结果很可能会远远小于实际沉降速度，因此，采用合理的方法和措施(1)增大水珠粒径的方法 ①添加化学破乳剂，降低乳状液的稳定性，以进一步实现破乳; ②采用高压电场处理W/O型乳状液;利用电磁场对乳状液进行交变振荡破乳; ③利用亲水憎油固体材料使乳状液的水珠在其表面润湿聚结 (2)增大水、油密度差的方法 ①向原油乳状液中掺入轻质油，降低原油的密度; ②选择合适温度，使油水密度向着有利于增大密度差的方向变化; ③在油气分离过程中降低压力，使原油中少量的气泡膨胀，密度降低;向水中添加无毒无害物质，加大水相密度(3)降低原油粘度的方法 ①掺入低粘轻质油稀释原油; ②加热以降低原油乳状液的粘度。化验室提高油水分离速度的方法是采用离心机进行离心分离。

二、电脱水法

电脱水法的基本原理是利用水是电的导体，油是电的绝缘体这一物理特性，将W/O型原油乳状液置于电场中，乳状液中的水滴在电场作用下发生变形、聚结而形成大水滴从油中分离出来，用于电破乳的高强度电场有交流电，直流电、交-直流电和脉冲供电等数种，在交流电场中，乳状液中的水珠发生振荡聚结和偶极聚结。

2.1在直流电场中，除发生偶极聚结外，电泳聚结起主导作用;在交-直流二重电场中，上述数种聚结都存在:脉冲供电是电极间断送电，除促使振荡聚结和偶极聚结外，目的在于避免电场中电流的大幅度增长，可平稳操作和节约电能；偶极聚结 置干电场中的W/O型乳状液的水珠，由于电场的诱导而产生偶极极化，正负电荷分别处于水珠的两端，因为置于电场中的所有水珠，都受到此种诱导而发生偶极极化，相邻两个水珠的靠近一端，恰好成为异性，相互吸引，其结果使两个水珠合并为一体，由于外加电场是连续的，这种过程的发生呈“链锁反应”。当水珠颗粒增大到其重力足以克服乳状液的稳定性时，水珠即自原油中沉降分离出来；2.2振荡聚结 交变电场对W/O型乳状液水珠的另一个作用是引导其作周期性的振荡，其结果是水珠由球形被垃长为椭球形，界面膜增大变满，多化稳定性降低，振荡时相邻水珠相碰，合并增大自原油中沉降分离出来，然后合并成大滴沉降至脱水器的底部，另外，交变的磁场振荡也有破乳脱水作用；2.3电泳聚结乳状液的液珠一般都带有电荷，在直流电场的作用下，会发生电泳，在电泳过程中，一部分颗粒大的水珠会因带电多而速度快，速度的大小不等会使大小不同的水珠发生相对运动，碰撞、合并增大，当增大到一定程度后即从原油中沉降分出，其他未发生碰撞或碰撞、合并后还不够大的水珠，会一直电泳到相反符号的电极表面，在电极表面相互聚集或聚结在一起，然后从原油中分出；乳状液在直流电场中的这种电泳过程，会使水珠聚结，所以又称其为“电泳聚结”，由于在直流电场中所有大大小小的水珠都会发生电泳，或迟或早都会到达电极表面，而交流电作用干乳状液时，大水珠会优先脱出，剩余的小水珠往往失去合并对象，无法聚结增大，结果很难脱出，所以直流电脱水的净化油质量一般比交流电脱水的质量好，所以直流电脱水得到的污水含油量比交流电脱水得到的污水含油量大得多。

三、润湿聚结脱水法

润湿聚结脱水法又称聚结床脱水法，这是一种在热化学沉降脱水法基础上发展起来的脱水方法，即在加热、投入破乳剂的同时，使乳状液从一种强亲水物质(如脱脂大材、陶瓷、特制金属环、玻璃球等)的缝隙间流过，当乳状液(W/O)中的水滴与这种强亲水物质碰撞时，水滴极易将这些物质润湿，并吸附在其表面，水滴相互聚结，由小水滴聚结成大水滴(也叫粗粒化)，最后沉降脱离出来，要实现润湿聚结以达到两相分层的目的，选择合适的润湿介质是关键， 显然，润湿聚结法脱水仅对稳定性差的W/O型乳状液的水珠或游离水起作用。应用必 须先向乳状液中添加化学破乳剂，且多用于把高含水原油处理为低含水原油的过程中，国内辽河油田使用此法将原油含水从25%降为12%(体积分数据报道，国外油田采用特殊材质制成板，倾斜排列在脱水器中，这种板材对水滴有极强的吸附作用，当乳状液流经板的夹缝时，水滴聚结在板的表面上，不断泻流下去，效果极佳，可代替电脱水，经过一次聚结床脱水后，原油含水指标可达合格，同样道理，当采用亲油憎水型固体材料处理O/W型乳状液时，水中的油珠也会通过固体材料表面合并入油膜，使油膜增厚，向上漂浮，成乳滴，脱落，成为大滴，自固体材料上层漂浮到油相(层)，达列油水分离的目的。

四、化学破乳法

化学破乳是原油乳状液脱水中普遍采用的一种破乳手段，它是向原油乳状液中添加化学药剂，破坏其乳化状态，使油、水分离，这类化学药剂称为破乳剂，一般是表面活性剂或含有两亲结构的超高分子表面活性剂，根据具体原油情况具体配置破乳剂成分，一个区块一个区块的油质不同要根据具体情况配置，脱水效果才会好。

结束语：

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，而目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。

参考资料：

[1]李振泰．油气集输工艺技术：石油工业出版社，2007

[2]叶庆全，袁敏编.油气田开发常用名词解释.北京：石油工业出版社，2002