原油脱水技术的研究与应用

摘 要：石油中含有盐和水，不仅会给石油的运输造成困难，而且还会腐蚀石油的存储和运输设备、增加能耗等。因此，石油工业中一个必不可少的环节就是原油的脱水环节。在本文中，笔者在前人研究的基础上，分析了水在原油中的存在形式和乳状液破乳脱水机理，然后综和概述了国内外原油脱盐、脱水新技术的研究进展，主要有超声波法、微波辐射法、磁处理法和生物法等，并对原油脱水技术的发展方向做了展望。

关键词：原油 脱水技术 研究应用

现阶段，国内外原油脱水技术已经有很多种，主要有热沉降方法、掺稀释剂方法以及电化学方法、过滤方法。其中，电化学法的技术更为成熟，因而被广泛应用于原油的脱水工艺中。这种方法虽然应用广泛，但也存在着分离速度慢、能源消耗量大以及腐蚀设备、安全性差等缺点；而且，这种方法还需要大量破乳剂作为支撑，，不仅造成资源的严重浪费，还对环境产生不良影响。因此，研发高效、低耗的破乳技术就有重大意义。本文将系统介绍超声波法、微波辐射法、生物法和磁处理法及其应用。

一、原油中水和盐的存在形式分析

在原油中，盐类的存在形式有两种，一种是碱金属盐，一种是碱土金属盐。一般看来，这两种盐类大部分都是水溶性盐，在原油中以无机盐的形式富集在原油中的水中。另外，在原油中，也有不少的非水溶性盐，其中，一小部分是结晶状的微粒悬浮，或者是比较大的无机矿物质，而主要的则是金属离子和有机酸。

赵天波等人通过研究指出，我国原油中的盐类组成结构是：在原油中，钠盐约占百分之九十左右，而此外的百分之三十则是水溶性的钙盐和镁盐。原油中的水溶性盐分为三种，一种是以氯化物为主，一种是以碳酸氢盐为主，最后一种是以有机酸盐为主。而不溶于水的盐类中，钙盐所占的比例最大，它的大部分分布在苯溶解物中。

原油中的水的来源主要有两个方面：一个方面是原油中本身就含有的水，一个方面是在原油开采过程中，外部进入的水。在原油中，水是以三种方式存在着的：一是乳化水。我们知道，原油中夹带着很多无机矿物盐颗粒，它属于表面活性物质，是天然的油水乳化剂，比较稳定，必须采取特殊的脱水工艺才能去除。二是悬浮水。悬浮水在原油中的呈现悬浮状态的，去除这种悬浮水可以采用热沉降法，使其与原油相分离。第三种是溶解水。在原油中，溶解水是成均相状态分布的，它存在于烃类化合物分子间，存在的形式是以分子的形式存在于其间。

二、原油脱水的原理分析

在原油运输过程当中，原油和其中的水之间会出现碰撞、剪切等状况，此外，一些杂质也会吸附在原油和水之间的界面上，这就使得包水型的乳状液体中的水滴带电，一般是带正电。在静电的引力的作用下，带有静电的水滴会吸附周围与其带有相反电荷的离子。这时，反离子就会出现两种趋势，一种是由于它本身的热力运动，而呈现离开水滴向四周扩散的趋势，一种是它受到电位离子的吸引而靠近周围的水滴。在这两种趋势的牵引下，反离子就会自动划分成两部分：一部分是受电位离子的吸引，反离子会被束缚在水滴的四周，进而会与电位离子构成一个吸附层；一部分是反离子会向外扩散，从而形成一个扩散层。乳状液的双电层也就是由这两部分构成，即扩散层和吸附层。它们对乳状液体的稳定性有着非常重要的意义。

在原油中，原油中的水分基本可以把其中所含的盐类溶解掉，因而水和原有也就形成了较为稳定的乳状液。这也就是说，原有脱水的过程也就是原油脱盐的过程，这两个过程是同步进行的。因此，我们可以看出，原有脱水的核心问题是破乳的问题，而原油脱盐的核心问题是脱水问题。这也就说，无论是脱盐还是脱水，其关键在于原油的破乳。

原油的脱水需按照一定的工艺进行：首先，需要我们采取各种有效的方法降低油水界面的电位，进而把油水的双电层结构破坏掉，是油水界面的膜破裂，也就是破乳；其次，当油水界面的膜破裂后，油膜中会释放出大量的小水滴，随着热运动或者是机械的搅拌，小水滴最终会聚结成为大水滴，大水滴与原油之间是有着密度差的，从而可以通过沉淀的方式与原油实现分离。

原油的破乳、小水滴的聚结和大水滴的沉降也就构成了原油的脱水过程。

三、原油的脱水技术及其应用分析

当前，原油的脱水技术有很多，主要的有超声波法、微波辐射法和生物法等。笔者下面具体介绍这几种方法。

1.超声波法

超声波法可以在媒质中传播弹性机械波，依靠超声波振动以及热作用，使原油中的离子聚集。机械振动和热作用有两方面的作用，一方面它们可以将原油的声能转化为热能，从而降低原油的粘稠度；另一方面它们可以是使油水界面的温度不断升高，从而有助于膜的破裂。

超声波被广泛应用于高含盐的原油脱水，效果非常地显著。当前，在我国的原油脱水工作中，已经成功运用了超声波破乳法。与之间的破乳工艺相比，这种破乳方法不仅性能更加可靠，而且破乳的效果更加明显。

2.微波辐射法

微波辐射实际上一个能量的损耗过程，是电磁场能量的损耗过程。在不同的微波电磁场中，由于热效应的不同，可以对原油进行选择性加热。我们知道，在原油中，水分子的介电常数高于油水界面的油分子，因此水滴吸收微波能量之后会自动膨胀，界面膜因受到压力作用而变薄。同时，在微波场的作用下，水分子和油水面膜会高速旋转，从而导双电层结构的破坏。

原油的脱水受多种因素的影响，其含水率也是一个重要因素。一般情况下，含水率越高，则原油的脱水也就越容易；反之，则脱水越困难。因此，微波辐射法适用于含水率较高的原油脱水。

此外，原油的脱水新方法还有生物法和磁处理法等。

四、结语

随着我国经济社会的不断发展，将会需要更多的油气资源，但是摆在眼前的一个现实是，油气资源日渐枯竭。因此，我们必须研发新的技术，提高油气资源的利用率，其中原油的脱水技术就是重要的一项。当前，本文中列举的原油脱水新技术已在原油脱水中得到应用。笔者相信，在不久的将来，原油脱水技术一定会实现新的突破，从而提高原油脱水效率和水平。

参考文献

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