第五章、原油处理讲解

另一种是油以极微小颗粒分散于水中，称为水包油型 乳状液，用符号O/W表示，此时油是内相，水是外相。 在原油处理中O/W乳状液很少见，采出水中存在O/W乳 状液，故水包油型乳状液又称反相乳状液。
另外，还有复合乳状液，即油包水包油型、水包油包 水型等，分别以O/W/O和W/O/W表示。
W/O型乳状液的内相水滴粒径一般在0.2～50m范围
由于原油中所含的盐类和机械杂质大部分溶解或悬浮 于水中，所以原油的脱水过程实质上也是脱盐、脱机 械杂质的过程。
原油处理的目的：
满足对商品原油含水量、盐含量的行业或国家标准。
商品原油交易时要扣除原油含水量，原油密度则按 含水原油密度计。
从井口到矿场油库，原油在收集、矿场加工、储存 过程中，不时需要加热升温，原油含水增大了燃料 消耗、占用了部分集油、加热、加工资源，增加了 原油生产成本。
对原油进行脱水、脱盐、脱除泥砂等机械杂质，使之 成为合格商品原油的工艺过程称原油处理，相应的容 器称处理器或聚结器，国内常称原油脱水，相应的容 器称脱水器。
原油含水，不但直接影响原油的质量，而且增加了后 续处理工艺和输送过程中的动、热力消耗，引起金属 管路和设备的腐蚀；水中携带泥砂、碳酸盐等，还会 对输送管道和设备造成磨损，形成结垢等。另外，原 油含水，还会影响炼制加工过程的正常进行。
第五章 原油处理
概述
注水驱动方式开采的油藏占有极大的比例，因而从油 井产出的油气混合物内经常含有大量的采出水和泥砂 等机械杂质。特别在油田后期生产中，油井产物内的 水 油 比 常 超 过 l0 ， 泥 砂 等 机 械 杂 质 亦 可 高 达 l% ～ l.5%(质)。据统计，世界上所产原油的90％以上需进 行脱水。
三、乳状液的稳定性
二乳状液生成机理
由物理化学可知，形成乳状液必须具备下述条件： ①系统中必须存在两种以上互不相溶(或微量相溶)的液
体；
②有强烈的搅动，使一种液体破碎成微小的液滴分散于 另一种液体中；
③ 要有乳化剂存在，使分散的微小液滴能稳定地存在 于另一种液体中。
水在烃类液体内的溶解性极低，随烃的类别不同大致在 几十至几百mg/L范围。烃在水中的溶解度也很低，因 而，原油和水是两种微量相溶的液体，在工业上常认为 油水是两种互不相溶的液体。
油水互不相溶
乳化剂
有些既能润湿油又能润湿水的固体粉末，如油水混合物 所携带的粘土、氧化铁、砂粒等是乳状液的重要乳化剂。
作为乳化剂，这些固体粉末的粒径必须比分散相粒径小 得多，以nm计。这些固体粉末聚集在油水界面上构成 坚固而稳定的薄膜，阻碍分散相颗粒碰撞时的合并，是 乳状液稳定的又一机理。沥青质、蜡晶也是一种油溶性 固体乳化剂。
内，也称粗乳状液。在普通显微镜下可观察到内相水 滴的存在，见图5-2。还有一种油田不常遇到的乳状
液，其水滴粒径范围为0.01～0.2m，称细乳状液。
油包水乳状液还可细分为致密乳状液和疏松乳状液。 疏松乳状液的水滴粒径较大，乳状液不太稳定，依靠 重力较易使油水分离；而致密乳状液分散相粒径很小， 很稳定，油水分离难度较大。
式中
lg 3.73 3.28o
——水含量，%；
（5-1）
△。——原油相对密度。
一、原油乳状液类型
两种或两种以上 不互相溶或微量互溶 的液体，其中一种以 极小的液滴分散于另 一种液体中，这种分 散物系称为乳状液。 乳状液都有一定的稳 定性。
原油和水构成的乳状液主要有两种类型。一种是水以 极微小的颗粒分散于原油中，称油包水型乳状液，用符 号W/O表示，此时水是内相或称分散相，油是外相或称 连续相，W/O乳状液是油田最常见的原油乳状液。
综上所述，形成稳定乳状液的条件是：
①多相系统中必须存在两种以上互不相溶或微量相溶的 液体； ②系统中要有乳化剂存在，使一种液体的微小液滴能稳 定地存在于另一种液体中； ③要有剧烈的搅动，使一种液体破碎成微小的液滴分散 于另一种液体中。 防止石油生产中稳定乳状液生成的方法： （1）尽量减少对油水混合物的剪切和搅拌； （2）尽早脱水。
游离水在常温下用简单的沉降方法在较短的时间内就 可以从油中分离出来；
乳化水与油形成了一定结构的乳状液，很难用简单的 沉降法直接从油中分离出来，通常需要通过一定的方 式破乳后，再进行沉降脱水。因此，乳化水的脱除将 是研究的重点。
脱除游离水后，乳化水在原油内的含量大体和原 油密度成正比，密度愈大乳化水含量愈高，含水 原 油 经 游 离 水 脱 除 器 后 的 剩 余 水 含 量 可 用 图 5-1 或经验相关式(5-1)粗略估算。
集输过程中机械搅动的存在
原油中含水并含有足够数量的天然乳化剂是生成原油 乳状液的内因。原油中所含的天然乳化剂主要为沥青 质、胶质、环烷酸、脂肪酸、氮和硫的有机物、蜡晶、 粘土、砂粒、铁锈、钻井修井液等。
油水混合物在从井底到地面、从井口到计量站、集中 处理站的流动过程中，以及在油气分离等前期处理过 程中的不断降压、搅动等作用是形成乳状液的外因。
乳化剂不但使乳状液稳定，还影响乳状液类型。如图
5-5所示，在油、固、水三相物系中若以 表示水对固体
的接触角，则有：

<90。，水能更好地润湿固体，
固体的大部分在水相中，形成
O/W型乳状液；若 >90。，油能
更好地润湿固体，固体的大部分 在油相中，形成W/O乳状液。
人们还从实践中得到相同结论： 水溶性活性剂倾向于结合更多的 水分子，界面的吸附膜必然凸向 水相，形成O/W型乳状液；相反， 油溶性活性剂倾向于结合更多的 油分子，从而形成W/O型乳状液。
原油含水增加了原油粘度和管输费用。
原油内的含盐水常引起金属管路和运输设备的结垢 与腐蚀，泥砂等固体杂质使泵、管路和其他设备产 生激烈的机械磨蚀，降低了管路和设备的使用寿命。
影响炼制工作的正常进行。
第一节 原油乳状液
根据水分在原油中存在的形式不同，原油中的含水可 分为游离水和乳化水两种。