超声波原油破乳 PPT

科技成果——被污原油超声-高频电处理利用技术
技术开发单位中石化西北油田分公司
适用范围油田作业原污染原油的脱水处理
成果简介
利用超声波处理技术和高频电处理技术，在处理工艺中将被酸性水、化学残留物、泥浆等物质污染的强乳化原油利用超声的热作用、空化作用、振动作用进行处理，使乳状液中的水滴及杂质不断向波腹或波节移动、聚集/碰撞，生成直径较大的液滴，促进被污染原油的快速破乳脱水。

经超声处理后含水降低的原油采用高频电处理技术，利用高频电形成的脉冲电场，将被污染原油中的微小水滴静电极化，在静电引力作用下加速微小水滴的聚集。

工艺技术及装备
利用超声波—高频电组合对油田作业中被污染的原油进行脱水、破乳处理。

采用此方法可降含水降低到0. 5%以下，破乳剂加量降低30%。

市场前景
该技术采用超声波、高频电处理技术，能解决被污染原油脱水处理技术难题，实现了被污原油的经济处理和资源高效利用。

随着国内油田开发的推进，采取措施作业的油井越来越多，特别是稠油油田采取措施作业后形成的被污原油处理更加困难，采用该技术能很好的解决各类被污染原油经济处理难题，在国内其它油田都具有很好的应用前景。

原油破乳剂的破乳机理介绍一种乳液由至少两种不相混溶的液体组成。

随着原油开采中重稠油比例的不断增加以及三次采油采出的原油乳液愈来愈复杂、愈来愈稳定，石油试剂破乳剂的研究开发也不断地向提高破乳能力，降低破乳温度，减少破乳剂使用浓度和增强适应性方向发展。

破乳机理：原油本身是一种多组分混合物，主要由不同相对分子质量、不同结构的烃以及少量非烃化合物质，主要是水以及溶解于水的无机盐、机械杂质（砂、粘土等）、游离的硫化氢、氯化氢等，以不同形式分散于原油中的胶质、沥青质含量增加，使得原油乳状液更加稳定，加上采油技术的不断开发和应用，大量表面活性剂用来驱油、使原油的组分变得更加复杂，油田采出的原油含水含盐率逐渐增加。

破乳的缘由：原油中含有以上杂质，会增加泵和管线负荷，引起金属表面腐蚀和结聚；而排放的水中含油也会造成环境污染和原油浪费。

不论从经济还是从环境角度均需对原油进行破乳脱水和污水除油，原油破乳都是必需的。

石油试剂乳状液的破乳脱水脱盐是石油生产和加工过程中重要的环节之一，目前石油工业最重要的破乳方法是在原油中加入石油试剂破乳剂原油乳液在油品的生产和炼制中经常出现，世界上主要的粗品油都以一种乳液的形态产出。

目前公认的破乳机理：相转移——反向变形机理，加入石油试剂破乳剂后发生了相转变，这类破乳剂产生与乳化剂形成的乳状液类型相反的表面活性剂碰撞击破界面膜机理。

在加热或搅拌的条件下，石油试剂破乳剂有许多的机会碰撞乳状的界面膜，或吸附在界面膜上，或排除替代部分表面活性物质，从而使其稳定。

增溶机理使用的破乳剂一个或少数几个分子即可形成胶束，这种高分子线团或胶束可增溶乳化剂分子，引起乳化原油破乳褶皱变形机理显微镜观察结果表明，W/O型乳状液具有双层或多层水圈，两层水圈之间是油圈液滴在加热搅拌和破乳剂的作用下，液滴内部各层相互连通，使液滴发生凝聚而破乳此外，国内在对O/W型乳化原油体系的破乳机理研究方面也有一些研究工作，认为理想的石油试剂破乳剂必须具备下列条件：较强的表面活性；良好的润湿性能；足够的絮凝能力；较好的聚结效果石油试剂破乳剂在油品生产和炼制中的应用具有十分重要的意义. 超声波破乳法原理原油破乳脱水脱盐是炼油工艺的重要课题之一。

超声波原油破乳现状原油含水是油气田开发过程中的普遍现象。

含水原油在加工之前必须进行脱水脱盐处理。

主要采用电脱盐的方法来实现油水分离，一般还需加入破乳剂以提高脱水效果。

但有些原油采用以上传统方法却无法顺利实现油水分离，如三次采油采出的水包油(o/w)乳化原油、污水回收油老化油及某些进扣油等，由于其化学成分及乳状液结构的复杂性，难以用电场法和化学法破乳脱水。

针对这种情况，必须研究开发其它方法来实现破乳。

国内外研究表明，超声波破乳是一种能有效解决这类问题的新型破乳方法。

超声波是一种在媒质中传播的弹性机械波，具有机械振动、空化及热作用。

理论推导与可视化实验证明超声波破乳的声强必须在空化阈之下。

]因此，超声波原油破乳主要是利用超声波的机械振动作用和热作用。

作用的机理1.振动作用促使水“粒子”凝聚。

当超声波通过有悬浮水“粒子”的原油介质时，造成悬浮水“粒子”与原油2.一起振动。

由于大小不同的水“粒子”具有不同的相对振动速度，水“粒子”将相互碰撞、黏合，使粒子的体积和质量均增大，最后沉降分离。

3.振动作用可使原油中的石蜡、胶质、沥青等天然乳化剂分散均匀，增加其溶解度，降低油水界面膜的机械强度，有利于水相沉降分离。

热作用降低油水界面膜的强度和原油黏度。

一方面：边界摩擦使油一水分界处的温度升高，有利于界面膜的破裂。

另一方面：原油吸收部分声能转化成的热能，可降低原油的黏度，有利于水“粒子”的油一水的重力沉降分离。

1.超声波破乳的因素很多，如声强、超声波频率、辐射时间、温度、沉降时间、原油黏度等。

2，强及其分布是影响超声波破乳的重要因素之一。

声强必须控制在空化阈之下,由于各原油的性质差异较大，破乳时所需的最优声强不同。

3.波频率的大小在一定量级的范围内只影响“粒子”向波腹或波节运动所走的距离，对破乳效果在一定量级内影响不是很明显。

Kotyusov从理论上导出频率对“粒子”凝聚有影响，并导出了粒子在声波作用下产生凝聚的最佳频率约在21～25kHz以内。

毕业设计（论文）题目: 超声波破乳技术在原油脱水解决中的应用学习中心:年级专业:学生姓名: 学号:指导教师: 职称:导师单位:摘要胜利采油厂已进入高含水开发期, 三次采油技术逐渐被应用, 采出液多为水包油乳状液或水包油与油包水交替出现的复杂乳状液, 其界面膜强度高, 乳状液非常稳定, 采用常规和各种新的合成破乳剂均难以达成满意的破乳效果, 加大了采出液解决的难度, 困扰着油田生产。

超声波可在一定限度上解决各种乳化原油的破乳问题。

超声波作用于油水乳状液后, 由于油、水的物性不同, 对超声波的响应不同, 出现油、水粒子各自集聚的现象, 称之为位移聚集效应, 此效应能促使乳状结构破坏, 从而促进同种物质微粒凝聚, 使得油、水分离加快。

超声波破乳脱水技术具有能耗低和对原油无污染的特点, 为解决特种乳化油（如稠油、助聚油）脱水提供了有效、经济的途径。

目录摘要 (i)目录 (ii)第1章前言 (1)第2章坨六站原油脱水工艺现状 (2)2.1概况 (2)2.2油品性质 (3)2.3粘温曲线 (3)2.4原油脱水系统运营情况 (3)2.5原油破乳剂现场应用效果评价 (4)第3章超声波破乳技术研究 (7)3.1超声波破乳机理和特性 (7)3.2影响超声波破乳效果的因素分析实验 (10)3.3综合分析 (18)第4章超声波破乳技术实验 (19)4.1实验条件及方法 (19)4.2实验情况 (20)4.3结果分析 (24)第5章研究结论 (26)致谢 (27)第1章前言在油田开发过程中, 一次采油和二次采油采出的乳化原油多是油包水型, 采用常规电化学联合破乳的方法就可以实现油水分离。

目前, 胜利采油厂已进入高含水开发期, 三次采油技术逐渐被应用, 采出液多为水包油乳状液或水包油与油包水交替出现的复杂乳状液, 其界面膜强度高, 乳状液非常稳定, 采用常规和各种新的合成破乳剂均难以达成满意的破乳效果, 加大了采出液解决的难度, 困扰着油田生产。

超声波工业应用可分为功率超声、检测超声、医疗超声等。

功率超声通过空化、热学及机械效应对作用对象进行作用。

超声波化学或称为声化学，属于功率超声的一种应用，是在液体中利用超声波加速化学反应，提高化学反应速率的一本新兴交叉学科。

超声波在石油工业中的应用属于声化学范畴，近年来国内外研究主要集中在以下方面：超声波破乳脱水、超声防垢除垢、超声防蜡降粘、超声污水处理。

超声波可在温和条件下，实现原油破乳。

超声波与破乳剂具有协同效应，其特点如下: 降低破乳剂的用量、油水分离率高。

原油破乳需要高强度、大功率、连续工作的超声辐射，这对超声设备提出了极高的要求。

原油压力、温度及粘度不断变化，普通超声设备无法应对这些变化。

管道安装精度高，对固定、防腐、防爆等提出极高要求。

需要使用多频率，多功率超声设备共同作用方可达到理想效果。

实验时间：2013年12月实验地点：杭州实验目的：在实验室中测试超声对原油破乳的作用实验内容：用不同频率的超声波对原油进行作用，并用对照试验进行参考。

实验结论:使用超声的原油样品较普通样品脱水率明显提高，不同功率及频率效果存在差异。

其破乳机理可以总结如下：1.机械作用，首先水“粒子”在机械振动的作用下凝聚，并且超声波通过与原油介质的接触使悬浮水“粒子”与原油介质一起振动。

由于水粒子的大小形状不同，这些粒子将相互碰撞、黏合，所以粒子的体积和质量慢慢都增大了，最后沉降分离下来。

除此之外，机械振动作用使原油中的环烷酸，胶质、脂肪酸，氮和硫等天然乳化剂分散均匀，除此之外，机械振动增加了天然乳化剂的溶解度，也降低油水界面膜的机械强度，这样达到水相沉降分离的目的。

2.热作用，众所周知油―水界面膜的强度和原油黏度随着温度的上升而降低。

热能主要通过两个方面来发挥作用。

一方面，边界摩擦作用使油―水分界处的温度升高，促使界面膜的破裂；另一方面，超声波所发出的能力也包括一部分热能，原油接触到热能也会使温度升高。

这样原油的黏度降低了，有利于水“粒子”的油―水的分离。