原油电脱水机理研究
第一阶段查资料相关知识了解（2011.11.01）
1.为什么要进行原油脱水？
（1）采油时为了保持油田压力，实现油田长期高产稳产，采用注水开采的方法。

随着注水量增加，原油含水量不断上升。

（2）原油含水，水中就会不同程度地溶解有Nacl、Cacl
2、Mgcl
2
等盐类和其它
杂质,这些物质会使原油严重乳化。

因此，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。

2.原油脱水目前有哪些方法？（破乳的方法）
（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。

（5）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。

（6）电脱水法：在电场作用下，靠电的作用将原油水颗粒的界面膜破坏或削弱，强迫水颗粒合并。

（7）声化学法：声化学法是将声波能量辐射到加入了少量破乳剂的原油乳状液中，使之产生一系列超声效应，如搅拌、聚结、空化、温热、负压等，从而使乳化膜破坏进而破乳脱水。

由于超声波良好的传导性使得此方法适用于各种类型的乳状液。

超声与破乳剂的良好协同作用，可突破传统的破乳剂用量及温度要求，所以目前研究和应用都比较广泛。

（8）微波辐射法：微波辐射法是利用微波辐射能量来进行破乳脱水的一种技术。

在微波辐射下乳化液分子内部形成高频变化的电磁场，破坏油水界面膜，实现油水分离。

此种方法处理时间短，能耗较低，能广泛适用于各种油样类型。

（9）微生物法：微生物法是利用微生物对原油乳状液的变构作用及微生物分泌的天然破乳剂对原油进行破乳脱水的一种技术。

此技术药剂用量低、脱水快、效率高、脱出水水质较好、运行费用低，且生物破乳剂无毒无害不污染环境。

但是由于性价比原因，最终能否在工业应用中推广还有待进一步研究
以上方法的实质都是破坏水颗粒外面那层界面膜的稳定性，使均匀分散的水颗粒很快地合并成大水滴，靠原油和水的比重差让水滴从原油中沉降下来。

目前在油田生产中应用最多，脱水效率最高，经济性能最好的原油脱水方法还首推电破乳脱水法。

3.什么是乳化剂？
能聚集于油水界面上构成稳定的界面膜，这些天然的物质叫乳化剂。

一般原油中乳化剂的构成有以下三种：
（1）环烷酸+碱性地层水→环烷酸皂（水溶性物质，聚集于油水界面）
（2）细微分散的固体物质，如晶态石蜡、岩屑，它们聚集生成牢固油膜。

（3）胶质、沥青质，这些物质都具有亲油性。

4.原油脱水有哪些步骤？
破乳、聚结、沉降分离。

其中破乳是关键。

5.原油中水的存在形式有哪些？
（1）悬浮水：悬浮于油中的水，热沉降可除。

（2）溶解水：以水分子形态存在于烃类化合物分子之间，不需要去除。

（3）乳化水：被油水乳化剂乳化了，很稳定，需要特殊工艺去除。

6.电脱水工艺及其优点？
原油电脱水工艺，是将经过热化学沉降脱水后的低含水原油或经过三相分离器分离后的低含水原油进行深度脱水的工艺。

包含交流电脱水、直流电脱水、高频脉冲电脱水。

它的优点是，脱水速度快，净化油含水低，脱水成本低，节省破乳剂，耗电量又低，因此在各油田广泛使用。

7.有关于电化学法脱盐脱水的了解？
技术成熟，但速度慢，能耗大，设备腐蚀，安全性差，而且需要大量破乳剂，资源浪费，也不利于保护环境。

8.原油脱水工艺流程？
（1）对含水量低于30%的原油采用电化学脱水
（2）对含水量在50%以下的高含水原油采用两段脱水（大庆油田和胜利油田采
用）
（3）对高含油原油采用两段电脱盐脱水流程
9.原油脱水原理?
电脱水是在电场作用下,由于水颗粒是极性分子,正负电荷要向两端聚集，形成一端带正电荷,一端带负电荷的偶极子。

这样，一方面，两端都要被吸引到与电荷相反的电极上，使水颗粒拉伸成长椭圆形。

另一方面，对邻近带不同电荷的两个水颗粒增加了吸引力。

所以对削弱和破坏油水界面膜，加速水颗粒合并是有效的。

（1）偶极聚结：偶极聚结就是将油包水型原油乳化液置于电场中，当水珠受到电场力的作用后，便发生偶极极化。

（2）电泳聚结：在直流电场作用下，带电的乳化液水颗粒向着与其自身带电相反的电极板方向移动，这种现象称为“电泳”。

（3）振荡聚结：振荡聚结是指W/O型乳状液水珠在交变电场作用下，引起其内部的周期性振荡，水珠在电场力作用下由球形被拉长至椭球形，从而使油水界面膜扩大变薄，乳化液的稳定性降低。

水珠除了自身不断的跳动振荡外，还与相邻水珠之间发生碰撞并合并成较大的水珠，如此反复最终完成聚结破乳从原油中沉降分离出来。

10.原油含盐含水危害？
不仅不利于石油储运、加工，还会造成设备腐蚀，能耗增加，催化剂中毒，管路堵塞，管壁烧穿等。

11.“油包水”型乳状液形成的两个因素？
（1）外因（外因是变化的条件）——水滴均匀分散
a.原油和地层水在井筒内随着压力降低，天然气不断析出，增大了油水的
搅拌。

b.油、气、水混合物在通过油咀时，经过一个高压节流，进一步使水颗粒
分散。

c.集输过程中经油气搅拌和泵的搅拌又进一步将水颗粒均匀分散。

（2）内因（内因是变化根据）——稳定性
分散后，原油中一些天然物质，聚集于水颗粒的油水界面上形成一种牢固油膜，阻碍了水颗粒合并。

12.有关于胶质沥青质？
能与酚基、羧基这样一类极性基团结合在一起。

当这类教束达到油水界面上时，它们的羧基酚基朝向水相，而胶束朝向油相。

聚集于油水界面上构成稳定的界面膜。

13.什么是破乳剂？
它是一种表面活性剂，具有亲水端和憎水端。

当破乳剂加到原油中后就很快聚集于油水界面上，亲水部分朝向水相，憎水部分朝向油相。

并且其亲水能力远远超过乳化剂的能力。

破坏了乳化剂取向，且生成的界面膜亲水能力大于憎水能力，油膜很薄弱，有利于小颗粒变成大水滴。

14.电脱水方面常用的技术术语?
（1）原油电脱水：乳化原油在电脱水器内，在电场力作用下经过破乳、聚结、沉降使原油与水分离的过程。

（2）轻质原油：在20℃时，密度小于或等于0.8650g/cm3的原油。

（3）中质原油：在20℃时，密度为0.8651～0.9160g/cm3的原油。

（4）重质原油：在20℃时，密度为0.9161～0.9960 g/cm3的原油。

（5）交流电场：在电脱水器内，电极之间及电极与壳体间所形成的，强度和方向随电源频率周期变化的电场。

（6）直流电场：在电脱水器内，电极间及电极与壳体间所形成的，强度和方向不随电源频率周期变化的电场。

（7）交直流双重电场：在电脱水器内，同时存在直流和交流两种电场。

（8）恒流源：能自动跟踪负载的工况变化，抑制过电流，保持电流稳定的供电电源装置。

15.了解原油电脱水装置的组成？
电脱水器、电脱水供电装置、油水界面控制系统、安全保护系统。

（1）电脱水器:内部电极组、进油管组、出油管组、冲砂装置。

（2）电脱水供电装置：脱水控制柜、防爆脱水变压整流器、高压防爆接口装置。

（3）油水界面控制系统：油水界面检测一次表、调节仪、调节阀。

（4）安全保护系统：防爆液位控制器、安全门防爆开关、安全阀。

16.本文研究方向？
通过实验研究几种原油在高频电脱水工艺中电场强度、电场频率、温度、脱水时间、等对脱水效果的影响。

17.相关公式：
原油乳状液中两个相邻、粒径相同的水颗粒之间的凝聚力为：。