原油脱水方法综述作者：陈思奇张嘉兴李欣洋来源：《当代化工》2016年第08期摘要：目前，随着油田不断的深化开采，我国的大部分油田都已经进入了中后期，国内各油田为了提高采收率，通常采用注水与三次采油的开发方式。

注水使采出液含水率不断上升，而高含水原油对生产及运输均有很大的危害。

简要介绍了原油含水对生产的影响及原油中水的存在类型，并综述了目前常用的原油脱水方法，分为物理方法，如重力沉降脱水、旋流分离脱水；化学方法，如加入破乳剂；电脱水方式及几种新型脱水方式，如超声波法、微波辐射法、生物法等，提出了国内今后的原油脱水技术的发展方向。

关键词：原油；生物法；脱水；高效率中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）08-1860-04Abstract： Now， with the continuous deepening of oil field exploitation， most of our oil fields have entered the middle and late stages. In order to improve oil recovery， water injection methods and tertiary oil recovery are always used in oil fields. Water injection methods enhance the moisture content of crude oil. High water cut in crude oil has a great influence on the production and transportation. In this article， the impact of water in crude oil on the production was described as well as types of water in crude oil， and current crude oil dehydration common methods were introduced， such as physical methods including gravity settling dewatering， dewatering cyclone separator； chemical methods including adding demulsifier； electric dehydration and several new methods， including electrical pulse dehydration， ultrasonic dehydration， microwave radiation dehydration， biological method. The development direction of crude oil dehydration technology was also proposed.Key words： crude oil； biological method； dehydration； high efficiency1 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。

（1）游离水，常温下用简单的沉降法短时间内就能从油中分离出来，在油中呈悬浮状态。

（2）乳化水，与原油的混合物称为油水乳状液。

乳状液是一种或几种液体以液珠形式分散在另一不相溶的溶液之中构成的分散体系[1]。

油水乳状液主要有两种类型：一类是油分散在水中，简称水包油型乳状液，用O/W表示；另一类是水分散在油中，简称油包水型乳状液，用W/O表示。

油田中的含水原油主要以第二种状态存在，在对脱水方法的研究中，也主要是对该种形式的乳化液破乳问题进行的，这种乳化水须采用特殊的方式才能将其除去。

（3）溶解水，水以分子的形态在烃类化合物分子间存在，呈现出均相的状态。

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。

总之，为了确保炼油厂和油田的开发安全正常运行，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[2]。

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。

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。

为了提高油水的分离速度，人们发现和采用增大水珠粒径、扩大水、油密度差、降低原油粘度等一系列的措施和方法，例如向原油中加入轻质油、给水中添加无毒无害物质，加大水密度、对原油乳状液加热，提高脱水效率。

根据文献[3]，当原油通过加热沉降器处理后，随着温度从65℃增加到110℃，使含水率由20%降低到10%，解决了低含水率原油脱水的难题。

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。

蓬莱19-3油田Ⅱ期[4]，采用了离心机进行原油脱水，取得了十分好的效果，对于含水体积小于1%的原油，离心机也可以将原油处理达标。

辽河油田碟片式离心机进行脱水实验，结果表明：采用离心分离的技术能够解决脱水难的问题，通过对现场6个月现场实验，分离后的原油含水率均低于5%，表明通过离心机对原油脱水处理是十分有效的。

但离心机同样存在着价格高结构复杂等缺点，并且国内还未有较成熟的成产厂家，需依赖进口，存在供货困难的问题。

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[5]。

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[6]，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[7]；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。

在20世纪80年代前，我国对于电脱水技术就已经开始进行了研发，早在80年代初期，在我国的工业生产中，已经使用了比较常规的电脱水技术，例如交流电脱水技术。

目前，国内外使用的脱水装置主要包括以下四种：交直流电脱水、高速电脱水、超声波强化电脱水、脉冲电脱水技术[8]。

虽然我国电脱水的技术相对较成熟，但仍然存在电压高、不适用于稠油、操作复杂等缺陷。

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[9]。

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。

由中石化股份有限公司齐鲁分公司研究院研发的“超声波强化胜利混合原油破乳技术”，于2003年6月在胜利炼油厂进行了工业实验，采用超声波破乳器后，在相同条件下与单一电脱技术相比，水含量降低了40%，最关键的是使破乳剂的用量减少了1/2～2/3[10]。

2.6 微波辐射法脱水微波辐射法是原油破乳脱水时利用微波的优势，即微波在破乳的过程中，产生高频变化的电磁场，乳状液中的极性分子在变化磁场的作用下，进行高速旋转运动，这样使油水界面膜的Zeta电位被破坏，当水（油）分子在失去了Zeta对其的作用后，便在空间内的任意方向进行运动，不断发生碰撞。