PDF《稠油脱水工艺分析与改进》

稠油脱水工艺分析与改进 摘要本文分析了各种稠油脱水工艺的原理及其应用现状,并对目前普遍应用的热化学沉降脱水工艺,提出了以净化油 替代高含水油做为换热介质以改善换热效果,节省脱水费用的思路.

关键词:稠油,脱水,分析,工艺 1.稠油性质 稠油轻馏分含量少,而胶质、沥青质含量高,且硫、氧、氮、等元素和镍、钒等金属元素含量也高.稠油中存在的胶 质、沥青质为高分子表面活性物质,是天然的、高性能的油水乳化剂.在油田开发和油气集输过程中,油、水、乳化剂 三者共聚一体,在油井井筒、油嘴、管道、阀件和机泵中充分接触混合(特别是在油田伴生气的参与下,其搅拌更为激烈 ),沥青质、胶质等界面活性物质吸附在乳化液的油水界面,形成牢固的界面膜,从而形成稳定的W/O型乳化液,而且,胶质 、沥青质、蜡含量越高,W/O型乳化液越稳定.同时由于稠油的比重大,与水的密度差较小,稠油的黏度高,水滴沉降聚 集速度慢.因此,稠油的脱水具有较大的技术难题. 2.几种稠油脱水方法的原理及应用分析 2.1热化学脱水 2.1.1原理 热化学沉降脱水是将含水原油加热到一定的温度,并在原油中加入适量的原油破乳剂.这种药剂能够吸附在油水界面 膜上,降低油水界面膜的表面张力,从而破坏乳状液的稳定性,改变乳状液的类型,同时利用油水的密度差,达到油 水分离的目的. 2.1.2应用分析 沉降分离是原油脱水最简单、最基础的工艺过程,任何一种脱水工艺都包含有沉降分离过程.但是由于稠油乳状液破 乳困难,使得热化学沉降脱水温度高,脱水时间长,破乳剂用量大,原油脱水成本较高. 2.2热化学与电脱脱水 2.2.1原理 在交流或高频电场中,乳化液中的水珠发生振荡聚结和偶极聚结;

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,上述形式的聚结都存在;

各种聚结的结果,原油乳化液被破坏,水珠相互合并,粒径 变大,并自原油中沉降分离出水. 2.2.2应用分析 当稠油靠热化学脱水方法不能达到商品原油含水率的规定时,常使用电脱水作为脱水工艺的最后环节.与热化学脱水 相比,电脱水工艺的能耗更大,因为电脱工艺在消耗大量电能的同时,对稠油电脱水温度要求很高,例如埕北油田B 平台的稠油电脱水温度为129℃,而绥中36-1油田A区的稠油电脱水温度高达130℃. 2.3超声波脱水 2.3.1原理 超声波脱水主要是利用了超声波的空化作用.超声波作用于稠油时,会激活稠油中的微小气泡核.气泡核振荡、崩溃 ,产生高温高压,并伴随强烈的冲击波和射流,从而改变了稠油内部结构中的蜡、胶质和沥青质高分子聚合物,使长链石 蜡烃分子、沥青质分子断裂,相对分子质量减小,从而降低了稠油粘度,有利于稠油的脱水. 3.2应用分析 王鸿膺利用超声波对河口稠油的试验室内脱水研究表明其脱水率可以达到93.7%.利用超声波脱水可以大幅度降低脱 水时间,沉降时间不超过3h,提高了脱水效率.目前还没有大规模现场应用的先例. 2.4磁化脱水 2.4.1原理 在外磁场的作用下,磁化作用破坏了稠油各烃类分子间的作用力,分子通过自身内振荡而受到磁感应共振,从而使分子振 动增强和分子间相互作用减弱,导致分子的聚集状态发生改变,使分子间的聚合力减弱,其中的胶质和沥青质以分散相而 非缔结相溶解在稠油中,从而使稠油的粘度降低,有利于原油的脱水. 2.4.2应用分析 磁化脱水效果受油品性质、磁化强度、磁化时间的影响比较大,效果不够稳定.另外,磁化脱水只能做为辅助脱水手 段. 2.5微波脱水 2.5.1原理 目前对微波破乳脱水的机理还没有统一的认识,有一种理论认为,由于稠油各组分的介电性质和热学性质的显著差异 ,微波加热的选择性造成了加热过程中的局部热点的产生,出现过热现象.加热过程中,沥青质胶粒的温度远远高于 油分的温度,这个温度达到了沥青质、胶质的热解温度,使其发生了热解反应,从而使稠油中的饱和烃、芳香烃的含 量有所增加. 2.5.2应用分析 有人曾分别对辽河、大港、胜利、吐哈四个地方的稠油进行微波破乳研究,研究结论认为微波加热含水稠油效率高、 速度快,微波加热后稠油的粘度发生了不可逆的变化.但是目前还没有大规模现场应用的先例.