[发明专利]一种高频原油脱水器

说明书

技术领域

本发明属于石油设备技术领域，具体涉及一种高频原油脱水器。

背景技术

稠油是全球石油烃类能源中的重要组成部分，具有十分巨大的生产潜力。据统计，我国稠油已控制及探明储量中，普通稠油约占40%。特稠油占12%，超稠油占48%，而且随着近几年的高速开发，稠油在我们原油产量中所占的比例也越来越大。但是由于稠油粘度高、密度大、含胶质沥青质高、油气比低、携砂量大，所以开采、集输、加工处理都较常规原油困难得多，同时由于稠油高含沥青质与胶质，它们所形成的界面膜强度较大，以至于其W/O型乳状液的破乳脱水非常困难。目前原油脱水方法主要有：1）沉降分离；2）加热脱水；3）化学破乳；4）电破乳；5）润湿聚结。沉降分离速度慢，只能分离游离水；加热脱水能量利用率低，速度慢，脱水不彻底；润湿聚结脱水效果差；加化学破乳剂存在药剂用量大，沉渣多，设备易腐蚀，油品不易回收，环境污染等缺点；电破乳出油效率高，但耗电量大，装置复杂，安全要求高，而且对于含水量较高的W/O型乳化液，常因加不上电压使电破乳难以进行。

为了降低脱水装置的运行费用，能量的节约是非常重要的。为此，应设法提高系统的热效率，特别是要在工艺流程中应尽量减少对高含水原油进行加热升温。除此之外，化学破乳剂的消耗量应严加控制，因为它在运行费用中所占比例最大，而且，化学破乳剂本身具有一定的毒性，还会对原油的后续处理造成困难。所以最理想的就是不使用化学破乳剂而使用其他更加经济、高效的办法进行破乳脱水。同时，现有的脱水方式一般还需配合电脱水进行，而电脱水能耗极大，而且还不好控制，极易发生击穿事故。因此寻找另一种更稳定的方法来取代电脱水也很有必要。近年来，国内外学者在不断的进行这方面的研究，提出了很多新工艺、新方法。当前，原油脱盐脱水的主要方法包括：沉降法、电化学法、过滤法、声化学法、磁处理法、微波辐射法、生物法等。其中，电化学法应用最为广泛。而高频电磁波作为一种清洁高效的能源，在原油的脱盐脱水方面已初步显示出其自身的优势。

20世纪90年代末，加拿大艾伯塔委员会开始研究超声波提高原油破乳技术。研究中，该委员会用加拿大艾伯塔勒杜克和冷湖两个油田的原油制备两个含水5％～20％的油水乳状液。25C°时粘度分别为2.49和32800mPa·s。然后，分别进行低频（16～20KHz）和（2MHz）超声波破乳处理试验。结果表明，超声波能够使水珠加速聚结，从而提高油水分离效率。与传统的破乳工艺相比，超声波破乳技术能耗低和破乳剂用量少。

高频电磁波破乳技术的加热不同于传统的热传导加热方式，是由内向外的加热,能使物质瞬间提升温度，并且产生强电磁场，使极性分子高速运动，破坏油水界面膜，达到破乳效果。高频电磁波脱水的速度和效果是重力沉降、化学脱水和加热脱水等方法所不能比拟的。而在这方面，国内外做的较多的是微波的实验。国外从20世纪80年代开始就做了微波原油脱水的相关实验室和现场试验的研究，取得了较大的成功，最后证明微波辐射加热是一种可以取代常规脱水技术的脱水方法。在国内，有关微波辐射加热破乳的研究起步较晚。直到20世纪的90年代初，胡同亮等人相继做了一些有关微波辐射加热与水浴加热破乳的实验对比研究,得出了微波加热破乳效果好的结论，且指出了微波加热破乳的效果受升温速率、加热时间、压力、含水率等因素的影响，这为将微波加热分离技术应用于我国工业上提供较好的实验基础。

通过实验，得知高频辐射和电炉加热两种方法使试样升温至相同或相近的温度，静置一段时间后的破乳率有明显差别，高频辐射的破乳率高于电炉加热的破乳率；也明了高频加热的时间短、电耗省；高频辐射破乳不仅使常规加热中的乳液粘度降低、促进油-水分离，还存在非热效应的机制，使其破乳率比常规加热的破乳率增大，显示了高频辐射是一种有效的破乳方法。其作用机理主要包括：乳液温度升高粘度降低，油、水相温差大，分散介质与分散相的分离过程加快；另一方面，极性分子在高频电场中的高频率旋转导致电中和作用，破坏油-水界面的双电层，Zeta电位值降低，分散介质颗粒聚集、凝并。与常规加热相比，高频辐射的破乳率高，时间短，具有工业化应用的前景。

油田中后期开采阶段，原油性质复杂，经酸化、压裂的原油进站后，整个系统的平衡就会被打破，一次、二次溢流含水超过40%以上，脱水器无法正常工作，外输含水指标随之升高。