油田公司課程體系開發(fā)集輸工教程模塊一集輸工通用知識

1、模塊一 集輸工通用知識任務(wù)1 油氣集輸工藝流程通用知識李振泰 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，掌握油田集油、轉(zhuǎn)油放水、原油處理、含油污水處理、原油儲存等油田油氣集輸生產(chǎn)工藝流程。 【理論知識】 一、專業(yè)理論知識 （一）大慶油田集油工藝圖11 大慶油田分布圖 將油田各油井生產(chǎn)的原油和天然氣進行收集、計量、輸送、初加工，并分別輸送至礦場油庫或外輸站和壓氣站的工藝流程為集輸工藝流程。油田集輸工藝流程是根據(jù)各油氣田的地質(zhì)特點、采油氣工藝、原油和天然氣的物性、自然條件、建設(shè)條件等確定。大慶油田于1959年在高臺子油田鉆出第一口油井（松基三井）以來，在大慶長垣和外圍勘探開發(fā)了薩爾圖油田、杏樹崗油田、喇嘛甸

2、油田、朝陽溝油田等48個規(guī)模不等的油氣田，如圖11所示。大慶油田油層為中生代陸相白堊紀(jì)砂巖，深度900米1200米，中等滲透率。原油為石蠟基，具有含蠟量高（20%30%），凝固點高（2530），粘度高（地面粘度35mPa.s），含硫低（在0.1%以下)的特點。原油比重0.830.86。 油氣集輸工藝流程要根據(jù)油田開發(fā)設(shè)計、油田產(chǎn)量、油氣比、含水率、壓力、溫度、原油物性和自然條件等進行設(shè)計和建設(shè)。油氣集輸工藝流程要求做到：合理利用油井壓力，盡量減少轉(zhuǎn)油增壓次數(shù),減少能耗；綜合考慮各工藝環(huán)節(jié)的熱力條件,減少重復(fù)加熱次數(shù)，進行熱平衡，降低燃料消耗；流程密閉，減少油氣損耗；充分收集和利用油氣資源，生產(chǎn)

3、合格產(chǎn)品，凈化原油，凈化油田氣、液化氣、天然汽油和凈化污水（符合回注油層或排放要求）；技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全適用。 1.大慶老油田（大慶長垣）集油工藝 大慶喇薩杏老油田的原油集輸系統(tǒng)普遍采取三級布站方式，油井與原油庫之間有計量間、轉(zhuǎn)油站和聯(lián)合站，油井普遍采用雙管摻熱水集油工藝。90年代后期，隨著油田綜合含水的不斷上升，為了實現(xiàn)油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，大慶老油田對主力油層實施工業(yè)化聚合物驅(qū)工藝技術(shù)，對表外儲層和薄差油層實施三次加密調(diào)整技術(shù)。經(jīng)過對新井集油工藝的研究。確立了充分利用老油井集油摻水管線和已建系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施能力的主導(dǎo)思想，對老油田集油工藝流程進行了大力優(yōu)化簡化，形成了小環(huán)摻水集油工藝、就近掛接集

4、油工藝、井井串接單管通球集油工藝等集油新工藝。 （1）雙管摻水集油工藝 大慶老油田油井普遍采用雙管摻熱水集油工藝，冬季摻水溫度一般為7075，夏季摻水溫度一般為5565，單井回油溫度為40左右，如圖13所示。產(chǎn)液量大的油井采用雙管摻低溫水不加熱集油工藝。其中，有些油井實行季節(jié)性自然不加熱集油，有些油井實行常年自然不加熱集油，有些油井實行加低溫原油分散減阻劑輔助低溫集油。井口回壓一般為0.40.5MPa。普遍采用井下防蠟油管、強磁防蠟、化學(xué)防蠟、機械清蠟與固定式定期熱水洗井相結(jié)合的油井清防蠟工藝，清蠟周期一般為60120d。采用兩相分離器對油井進行氣、液兩相計量。計量間轉(zhuǎn)油站油井油井油井圖12

5、大慶老油田雙管摻水集油工藝流程示意圖集油管道摻水管道 （2）小環(huán)摻水集油工藝 小環(huán)摻水集油工藝亦可稱為多井雙管摻水并聯(lián)集油工藝，是介于雙管摻水集油工藝與環(huán)狀摻水集油工藝之間的一種新型集油工藝。小環(huán)摻水集油工藝中，每個集油環(huán)管轄23口油井，單井集油管道與計量間來集油摻水管道采用并聯(lián)連接方式，通過閥組調(diào)節(jié)實現(xiàn)每個集油環(huán)內(nèi)23口井均能單獨熱洗，如圖13所示。站內(nèi)單獨設(shè)置熱洗泵，熱洗操作時由轉(zhuǎn)油站單獨向某個計量間統(tǒng)一供高溫?zé)崴?，油井量油采用計量間分離器計量方式。圖13 大慶老油田小環(huán)摻水集油工藝示意圖計量間轉(zhuǎn)油站油井油井油井油井油井集油管道摻水管道（3）就近掛接集油工藝就近掛接集油工藝是大慶老油田應(yīng)用

6、成熟的集油工藝，即新油井采用就近與老油井掛接的集油工藝，減少地面工程量，降低投資，如圖14所示。掛接時，需要綜合考慮老油井產(chǎn)量及已建管道情況，每口老油井掛接新油井不超過2口，避免新油井對老油井生產(chǎn)的影響。熱洗、計量方式與小環(huán)摻水集油工藝相同。計量間轉(zhuǎn)油站集油管道摻水管道油井油井油井圖14 大慶老油田就近掛接集油工藝示意圖 （4）井井串接單管通球集油工藝 井井串接單管通球集油工藝多用于單井產(chǎn)液量大，井口出油溫度較高的區(qū)塊，每23井串接進入閥組間（計量間），如圖15所示。井井串接單管通球集油工藝單井集油管道深埋至2m，端點井井口設(shè)自動發(fā)球裝置，閥組間（計量間）統(tǒng)一設(shè)收球裝置，如圖16、圖17所示。

7、清管器材質(zhì)為聚胺酯，管徑DN54mm，長度60mm。清管器可以清除管道內(nèi)壁的凝油、結(jié)蠟、混合物等以減小輸油回壓，降低管線腐蝕，從而改善原油流動性，降低流動阻力。單井熱洗采用活動熱洗方式，配備活動熱洗車組。為方便生產(chǎn)管理，按單井支線數(shù)量的15配備井口電加熱器，對油井產(chǎn)出液加熱，提高集油溫度。油井計量采用計量間分離器計產(chǎn)方式。閥組間（計量間）轉(zhuǎn)油站集油管道油井圖15 大慶老油田井井串接單管通球集油工藝示意圖油井油井油井油井油井油井圖16 井口發(fā)球裝置圖示意圖圖17 閥組間（計量間）收球裝置圖圖示意圖 2.大慶外圍油田集油工藝 大慶外圍油田的主要特點是區(qū)塊分散，井網(wǎng)密度低，原油綜合含水低，單井產(chǎn)量低

8、，一般為0.510.0t/d；油氣比低，一般不大于25m3/t；油田開發(fā)經(jīng)濟效益及原油集輸?shù)臒崃退麠l件比老油田差很多。因此，外圍油田設(shè)計和推廣了多種簡化的油井集油流程，有效地降低了原油集輸系統(tǒng)的一次性工程投資。除了采用常規(guī)雙管摻水集油工藝外，目前外圍油田主要應(yīng)用了單管環(huán)狀摻水集油工藝、電加熱集油工藝等優(yōu)化簡化的油井集油工藝。 （1）雙管摻水集油工藝 外圍油田開發(fā)初期（80年代中期至90年代），在葡萄花油田、永樂油田、徐家圍子油田、宋芳屯油田、升平油田、龍虎泡油田、朝陽溝油田普遍采用雙管摻水集油工藝，如圖18所示。該工藝采用三級布站，即油井與原油庫之間有計量間、轉(zhuǎn)油站和聯(lián)合站。單井至計量間需

9、要建設(shè)集油、摻水2條管道，轉(zhuǎn)油站提供摻水至計量間通過計量閥組分配至單井，單井產(chǎn)液自壓至計量間，經(jīng)計量分離器計量后，通過計量間內(nèi)的集油匯管輸至轉(zhuǎn)油站。外圍油田雙管摻水集油工藝流程與老油田基本相同。與老油田不同之處是，外圍油田的油井摻水溫度高，一般為7080；油井摻水的水源來自聯(lián)合站。雙管摻水集油流程主要表現(xiàn)為“三高”，即單井摻水量高、運行費用高、建設(shè)投資高。鑒于雙管摻水集油工藝存在的能耗高、建設(shè)投資高等缺點，這種集油工藝僅僅在外圍油田開發(fā)初期使用。計量間轉(zhuǎn)油站聯(lián)合站集油管道油井油井油井摻水管道輸液管道濕氣管道圖18 大慶外圍油田雙管摻水集油工藝示意圖供水管道 （2）單管環(huán)狀摻水集油工藝 單管環(huán)狀

10、摻水集油工藝形成于90年代中期，采用一條摻水集油管道串接多口油井至集油閥組間，如圖19所示。單管環(huán)狀摻水集油工藝單環(huán)管轄油井?dāng)?shù)在35口，集油半徑不超過56km，每個集油閥組間通常管轄集油環(huán)36個。這種集油工藝的應(yīng)用使得大慶外圍油田集油工藝優(yōu)化簡化有了突破性進展。集油閥組間轉(zhuǎn)油站集油管道油井油井油井油井油井油井油井油井油井油井油井油井摻水管道圖19 單管環(huán)狀摻水集油工藝示意圖 （3）電加熱集油工藝 電加熱集油工藝采用“點升溫、線維溫”方式，即在井口安裝高頻電磁加熱器，對油井采出液進行集中升溫至低于凝固點3，將多口油井串聯(lián)由電加熱管道維持該溫度進入轉(zhuǎn)油站，如圖110所示。電加熱集油工藝的井口回壓不

11、超過1.3MPa，高頻電磁加熱器加熱溫度為41，電熱管道維溫40，回油溫度3237，低于凝固點16。 井口高頻電磁加熱器為井口原油提供初始輸送溫度，井口原油經(jīng)進油口進入高頻電磁加熱器的換熱腔，原油在換熱腔滯流后，由加熱元件對介質(zhì)按照設(shè)定溫度加熱，加熱后以均勻的溫度從出油口流出，如圖111所示。在換熱腔出油口處裝有測溫傳感器，采集溫度信號至電氣控制系統(tǒng)，經(jīng)溫度調(diào)節(jié)儀控制一次回路電器元件實現(xiàn)自動控溫。電加熱器的運行溫度為4050。 閥組間轉(zhuǎn)油站集油管道圖110 多井串聯(lián)電加熱集油工藝示意圖1油井；2井口高頻電磁加熱器；3電熱保溫管道123123456789101112圖111 井口高頻電磁加熱器加

12、熱工藝圖1油井；2出油管道；3高頻電磁加熱器進口閥；4旁通管；5旁通閥；6高頻電磁加熱器；7溫度調(diào)控箱；8高頻電磁加熱器出口閥；9電源控制箱；10抽油機配電箱；11電纜；12電熱保溫管道 井口高頻電磁加熱器主要由料筒、保溫層、電磁感應(yīng)線圈、電線槽及連接線、電磁加熱控制器和220V電源所組成，如圖112所示。高頻電磁加熱器是一種利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換為熱能的裝置。電磁加熱控制器將220V、50/60Hz的交流電整流變成直流電，再將直流電轉(zhuǎn)換成頻率為2040KHz的高頻、高壓電。高速變化的高頻、高壓電流流過線圈會產(chǎn)生高速變化的交變磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過導(dǎo)磁性電磁加熱器內(nèi)的金屬料筒時會在金屬

13、料筒內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使金屬料筒高速發(fā)熱，從而使金屬料筒內(nèi)的油井采出液受熱而升溫。 井口高頻電磁加熱器特點 結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝維護。 加熱速度快，效率高，輸出溫度可以自行設(shè)定且便于修改。 適應(yīng)溫度范圍寬，可以在-4040的環(huán)境中使用，使用壽命長。 由于高頻電磁場的作用，極大地削弱了油水混合液中金屬離子的結(jié)合力，可使液體中鈣、鈉、鎂等金屬離子有序排列而不結(jié)合，不易結(jié)垢，因此不會影響熱交換，同時有利于油井生產(chǎn)。 電磁加熱器可實現(xiàn)智能控制，根據(jù)出口溫度自動調(diào)節(jié)輸出功率，做到夏季小功率輸出，冬季大功率工作，真正實現(xiàn)了節(jié)能的目的。圖112 高頻電磁加熱器結(jié)構(gòu)圖1原油進口；2料筒；3保溫層；4電磁感應(yīng)線圈

14、；5原油出口；6電線槽及連接線；7電磁加熱控制器；8220V電源12345678 電加熱管道分為碳纖維電熱管和電熱帶保溫管。 碳纖維電熱管是工廠預(yù)制成型，由鋼管、加熱層和保溫層三部分組成，如圖113所示。沿鋼管外壁均勻纏繞碳纖維電熱線，電熱線與鋼管外壁之間放置導(dǎo)熱膜，外部逐層包裹聚氨脂泡沫保溫層和聚乙烯黃夾克。每根管道長度為1014m，是獨立密封保溫加熱單元。每根電加熱管線由接頭進行連接，運行溫度為40。碳纖維電熱管道20062010年在大慶外圍油田應(yīng)用數(shù)量較多，管道應(yīng)用數(shù)量占電加熱管道的90%，為電加熱集油工藝的主體構(gòu)成部分。1232345678圖113 碳纖維電熱管結(jié)構(gòu)圖1防水帽；2電源電

15、纜；3碳纖維電熱線；4泡沫保溫；5黃夾克；6鋼管；7防腐膠帶；8導(dǎo)熱膜 電熱帶保溫管是由鋼管、加熱層和保溫層三部分組成。沿鋼管外壁鋪設(shè)電熱帶作為電熱元件。電熱帶與鋼管外壁之間放置導(dǎo)熱膜，外層逐層包裹聚氨脂泡沫保溫層和聚乙烯黃夾克。 （4）單管深埋不加熱集油工藝 單管深埋不加熱集油工藝是將單井管道深埋2.0m，高產(chǎn)液井作為端點井掛接低產(chǎn)液量或低含水井，單井不摻水，閥組間摻少量水，每個集油串或集油鏈不超過5口油井。單管深埋不加熱集油工藝分單管樹狀掛接深埋不加熱集油工藝和單管串接深埋不加熱集油工藝兩種。 單管樹狀掛接深埋不加熱集油工藝的端點井的產(chǎn)液量18t/d，含水80%，如圖114所示。閥組間轉(zhuǎn)油

16、站集油管道摻水管道油井圖114 單管樹狀掛接深埋不加熱集油工藝示意圖油井油井油井油井油井油井油井油井 單管串接深埋不加熱集油工藝的端點井的產(chǎn)液量12t/d，含水80%，如圖115所示。閥組間轉(zhuǎn)油站集油管道摻水管道圖115 單管串接深埋不加熱集油工藝示意圖油井油井油井油井油井油井油井油井油井 3.多相混輸工藝大慶外圍油田單井產(chǎn)液量低、井網(wǎng)間距大、系統(tǒng)可依托性差，靠自壓集油流程存在集油半徑短、建站數(shù)量多的弊端。為擴大集油半徑，減少轉(zhuǎn)油站建設(shè)數(shù)量，實現(xiàn)轉(zhuǎn)油站整體搬遷、重復(fù)利用，設(shè)計研發(fā)了集加熱、增壓功能于一體的多功能一體化集成裝置，代替常規(guī)混輸泵站，實現(xiàn)了油田建設(shè)數(shù)字化、集成化、撬裝化的設(shè)計理念。油

17、氣混輸一體化集成裝置。能夠有效擴大集油半徑，增加轉(zhuǎn)油站轄井?dāng)?shù)量，縮短建設(shè)工期，降低工程投資及運行成本。 （1）加熱、增壓油氣混輸一體化集成裝置構(gòu)成加熱、增壓油氣混輸一體化集成裝置是由水套爐、燃?xì)夥蛛x器、混輸螺桿泵、閥門、管線、自控元件及聯(lián)合撬裝底座所組成，如圖116所示。通過工藝管線將所有設(shè)備的進出口連接起來，并將上述所有設(shè)備統(tǒng)一安放在聯(lián)合撬裝底座上，形成一體化集成裝置。裝置輸送介質(zhì)為井采出的油氣水混合物，根據(jù)輸送介質(zhì)的特點，設(shè)計選擇單螺桿混輸泵做為該裝置的增壓設(shè)備，水套爐做為升溫設(shè)備，采用燃?xì)馍郎氐姆绞娇梢院侠砝觅Y源，減小混輸泵輸送量，節(jié)省運行費用。選擇燃?xì)夥蛛x器做為油氣分離設(shè)備，該設(shè)備由

18、臥式罐與分氣包組合而成，對井場來液具有一定的分離、緩沖能力。裝置內(nèi)所有工藝管線及設(shè)備均采用電伴熱帶維溫。123435圖116 加熱、增壓油氣混輸一體化集成裝置圖1水套爐；2燒火間；3混輸螺桿泵；4聯(lián)合撬座；5燃?xì)夥蛛x器 （2）加熱、增壓油氣混輸一體化集成裝置工藝自控流程加熱、增壓油氣混輸一體化集成裝置通過燃料氣分離器將油井采出液進行氣液分離，分離出的氣體一部分做為水套爐燃料自耗，其余部分與油井采出液一起經(jīng)混輸泵增壓后，進入水套爐升溫外輸，如圖117所示。通過遠(yuǎn)傳智能終端控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳及遠(yuǎn)程控制功能。裝置內(nèi)部水套爐可在轉(zhuǎn)油站遠(yuǎn)程啟停，同時設(shè)有熄火保護功能?；燧敱迷O(shè)變頻調(diào)節(jié)，同時設(shè)有壓力

19、超高及低壓報警，并可在轉(zhuǎn)油站遠(yuǎn)程啟停泵。通過現(xiàn)場手動切換閥門，可實現(xiàn)加熱增壓混輸流程、加熱不增壓混輸流程、增壓不加熱混輸流程，事故斷電時自動切換至自壓輸送流程。具體可實現(xiàn)工藝流程如下：加熱增壓混輸流程：油井采出液燃料氣分離器氣液混合物混輸泵增壓水套爐升溫外輸 伴生氣水套爐自耗加熱不增壓混輸流程：油井采出液燃料氣分離器氣液混合物水套爐升溫外輸 伴生氣水套爐自耗增壓不加熱混輸流程：油井采出液燃料氣分離器混輸泵外輸輔助生產(chǎn)流程：事故停電：油井采出液燃料氣分離器旁通閥水套爐（或旁通）自壓外輸外輸線停運：油井采出液裝置安全閥泄放至事故排污池裝置檢修：油井采出液裝置總旁通自壓外輸停運掃線流程：裝置長時間停

20、運時，可開啟裝置掃線閥，用壓風(fēng)機吹掃設(shè)備，或用柴油置換設(shè)備及管路內(nèi)的含水油?；燧敱没燧敱萌剂蠚夥蛛x器水套式加熱爐排水器分氣包圖117 加熱、增壓油氣混輸一體化集成裝置工藝自控流程圖 （二）轉(zhuǎn)油放水工藝流程圖117 加熱、增壓油氣混輸一體化集成裝置工藝自控流程圖1.油田轉(zhuǎn)油工藝流程油田轉(zhuǎn)油站是油田油氣集輸流程的重要組成部分。它所承擔(dān)的任務(wù)、規(guī)模和在油田的位置是根據(jù)油田總體規(guī)劃以及整個采油區(qū)塊生產(chǎn)能力、生產(chǎn)集輸水平、集輸經(jīng)濟指標(biāo)和其他各系統(tǒng)情況綜合確定。來自井排、計量站的油進入油、氣、水三相分離器，對油、氣、水進行分離。分離后的油進行升壓、計量后外輸?shù)铰?lián)合站。分離出的天然氣進入天然氣除油器脫除天然

21、氣攜帶的油，然后一部分計量后外輸?shù)教烊粴馓幚韽S，另一部分計量后用于本站的加熱裝置。分離出的水進入加熱爐進行加熱，然后分別通過摻水泵和熱洗泵升壓并計量后用于油井的摻水和熱洗，如圖118所示。轉(zhuǎn)油站的主要工藝設(shè)備和設(shè)施有：油、氣、水三相分離設(shè)備；加熱緩沖設(shè)備；外輸油泵機組；摻水泵機組；熱洗泵機組；油、氣、水計量裝置；加藥裝置等。通常，摻水和熱洗溫度一般為75 左右，摻水和熱洗壓力一般為2.02.5MPa。含水油外輸溫度為40左右、 外輸壓力一般為0.40.8MPa。24123678911121310141516171819202122232526272845圖118 油田轉(zhuǎn)油站工藝流程圖1分離、沉

22、降、緩沖油氣水三相分離器；2加熱、緩沖二合一加熱爐；3天然氣除油器；4防垢劑加藥裝置；5破乳劑加藥裝置；6外輸油泵；7收油泵；8摻水泵；9熱洗泵； 10、11浮子液面調(diào)節(jié)器；12自力式壓力調(diào)節(jié)器；13外輸油腰輪流量計；14外輸氣計量表；15自用氣計量表；16摻水計量表；17熱洗計量表；18過濾器；19止回閥；20絕緣法蘭；21計量站來油匯管；22摻水匯管；23熱洗匯管；24外輸氣管；25外輸油管；26油管；27氣管；28水管2.油田轉(zhuǎn)油放水工藝流程油田轉(zhuǎn)油放水站除了具備轉(zhuǎn)油站的功能之外，還通過立式污水沉降罐、外輸污水泵等設(shè)備把油氣水三相分離器沉降分離出的大量的含油污水直接外輸?shù)轿鬯幚碚?，減輕

23、原油脫水站的工作負(fù)荷。來自井排、計量站的油進入油、氣、水三相分離器，對油、氣、水進行分離。分離后的油進行升壓、計量后外輸?shù)铰?lián)合站的原油脫水站。分離出的天然氣進入天然氣除油器脫除天然氣攜帶的油，然后一部分計量后外輸?shù)铰?lián)合站的天然氣增壓站，另一部分計量后用于本站的加熱裝置。分離出的含油污水先進入立式污水沉降罐，對油水進一步進行沉降分離。沉降到罐底的污水，一部分用外輸污水泵外輸?shù)铰?lián)合站的污水處理站；另一部分用摻水泵和熱洗泵升壓并計量后進入加熱爐進行加熱，然后用于于油井的摻水和熱洗，如圖119所示。2211天然氣增壓站污水處理站原油脫水站圖119 油田轉(zhuǎn)油放水站工藝流程圖1分離、沉降、緩沖油氣水三相分

24、離器；2加熱爐；3天然氣除油器；4防垢劑加藥裝置；5破乳劑加藥裝置；6立式污水沉降罐；7外輸油泵；8收油泵；9外輸污水泵；10摻水泵；11熱洗泵； 12油氣水三相分離器底水調(diào)節(jié)閥；13外輸油泵出口調(diào)節(jié)閥；14外輸污水泵出口調(diào)節(jié)閥；15摻水泵出口調(diào)節(jié)閥；16熱洗泵出口調(diào)節(jié)閥；17自用氣流量計；18外輸氣流量計；19外輸油流量計；20摻水流量計；21熱洗流量計；22自力式壓力調(diào)節(jié)器；23計量站來油匯管；24熱洗匯管；25摻水匯管；26出油管；27出氣管；28進油管；29出水管1234567789101112131314151617181921202223242627252829 二、相關(guān)專業(yè)知識

25、（一）原油脫水工藝流程1.原油中水的存在形式原油中的水分，有的成游離狀態(tài)，稱游離水，在常溫下用簡單的沉降法短時間內(nèi)就能從油中分離出來；有的則形成油水乳狀液，很難用沉降法分離，這類水稱乳化水，它與原油的混合物稱油水乳化液。乳化水需采取專門的措施才能脫除。2.油田乳化液的形成乳化液是兩種(或兩種以上)不相溶液體的混合物，其中一種液體以極小的液滴形式分散在另一種液體中。乳化液都有一定的穩(wěn)定性。原油和水構(gòu)成的乳化液主要有兩種類型：一種是水以極微小的顆粒分散于原油中，稱為“油包水”型乳化液，用符號W/O表示?！坝桶毙腿榛褐?，水是內(nèi)相或稱分散相，油是外相或稱連續(xù)相。另一種是油以極微小顆粒分散于水中，

26、稱為“水包油”型乳化液，用符號O/W表示?！八汀毙腿榛褐?，油是內(nèi)相，水是外相。此外，還有多重乳化液，即油包水包油型（O/W/O）、水包油包水型（W/O/W）等。形成穩(wěn)定乳化液必須同時具備三個條件：（1）系統(tǒng)中必須存在兩種以上互不相溶的液體；（2）要有一定量的乳化劑存在；（3）要有強烈的攪拌，使其中一相以微小的液滴分散到另一相中。在油田開發(fā)過程中具備形成乳化液的三要素：一是油田采出物是油和水，二者互不相溶；二是原油中有足夠的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、石蠟等，它們都是天然的高性能的乳化劑；三是在油田開發(fā)和油氣輸送過程中，油、水、乳化劑三者共聚一體，在筒、油嘴、管道、閥件、機泵中充分接觸混合，使油水乳化液

27、的乳化程度逐漸加深。3.破乳劑和破乳機理破乳劑是在原油乳化液里加入的一種高分子有機化合物，能夠吸附在油、水界面上，降低界面薄膜的機械強度，改變?nèi)榛旱念愋?，破壞乳化液的穩(wěn)定性的一類物質(zhì)。目前常用的破乳劑主要有兩種類型，即陰離子型破乳劑和非離子型破乳劑。破乳劑是一種表面活性物質(zhì)，具有很強的活性，能使油水乳化液界面膜強度減弱或破裂使水珠相撞，接觸合并，從原油中沉降下來，破乳劑的破乳機理有以下四種：（1）正相吸附作用：破乳劑是高效能的表面活性劑，其活性一般隨相對分子質(zhì)量的增加而增加，它可以聚集在乳化液的油水界面上，最大限度地降低界面的自由能，因而使水滴很容易從“油包水”型的界面膜中解脫出來實現(xiàn)破乳。

28、當(dāng)破乳劑加入含水原油中時，能降低油水界面張力，使表面自由能減少，油膜內(nèi)小水珠很容易從油包水界面膜中解脫出來，合并成大水珠而沉降。（2）反相乳化作用：“油包水”型的乳化液是由原油中憎水的乳化劑形成的，如環(huán)烷酸、瀝青質(zhì)等。采用親水的破乳劑可以將“油包水”型的乳化液改變成“水包油”型的乳化液，借乳化液的轉(zhuǎn)化過程及“水包油”型的乳化液的不穩(wěn)定性可以實現(xiàn)破乳。有些破乳劑可以促使油包水轉(zhuǎn)相形成水包油，水在外面則碰撞很容易聚集合并成大水滴而沉降。（3）反離子作用：在石油乳化液中呈分散相的微小水滴幾乎總是帶負(fù)電荷，并在自己表面上吸附正離子。因為所帶電荷相同，分散相的粒子互相排斥，這使它們不能匯合成更大的聚合體

29、，因而保持乳化液的穩(wěn)定性。向乳化液中加入電解質(zhì)后，使離子發(fā)生根本改變，乳化液的離子開始吸附符號相反的電解質(zhì)離子，這樣一來，帶電荷的分散相吸附電解質(zhì)陰離子，陰離子自然會把這種顆粒上的正電荷中和，結(jié)果消除電荷，同時也消除了穩(wěn)定性。乳化液的顆粒開始合并成大液滴，結(jié)果油水分層達(dá)到破乳的目的。（4）“潤濕”和“滲透”作用：表面活性劑有一種很強的“潤濕”和“滲透”作用，能穿過“油包水”型乳化液的界面而與水親和，達(dá)到破乳的作用。由于破乳劑具有上述的作用，所以在脫水過程中，加入適量的破乳劑，就能降低乳化液的穩(wěn)定性，使油水容易分離。實現(xiàn)化學(xué)破乳脫水應(yīng)具備以下條件：（1）要有對癥下藥的破乳劑：由于原油本身是碳?xì)浠?/p>

30、合物的復(fù)雜混合物，原油乳化液中起乳化作用的物質(zhì)種類和特性也復(fù)雜，在通常情況下又是未知數(shù)，所以必須通過篩選試驗，找出適合本地的化學(xué)破乳劑品種。（2）要讓化學(xué)破乳劑與原油乳狀液充分接觸混合：原油乳化液中水珠的粒徑大小不一、數(shù)量繁多，分布雜亂。要讓數(shù)量有限的化學(xué)破乳劑都能接觸到原油乳化液的油水界面，必須讓化學(xué)破乳劑與原油乳化液進行劇烈的攪拌混合，使之充分接觸。劇烈攪拌還有利于破乳后的水珠接觸合并，使其粒徑變大迅速從原油中脫出。（3）破乳后應(yīng)有足夠沉降分離的空間和時間：經(jīng)過了充分接觸混合，實現(xiàn)了化學(xué)破乳以后，在一定容積的沉降設(shè)備中進行沉降分離，使油水依靠密度差分離成層。由于油水的密度差較小，分離速度較

31、慢，因此需要有足夠的沉降分離空間和時間來保證較理想的分離效果。目前大多數(shù)油田都采用較大的沉降罐作為沉降分離設(shè)備。4.原油脫水方法原油脫水方法有重力沉降脫水、熱化學(xué)脫水和電脫水。為了提高脫水效果，油田上經(jīng)常聯(lián)合使用這些脫水方法。（1）重力沉降脫水含水原油經(jīng)破乳后，需要把原油同游離水、雜質(zhì)等分開。在沉降罐中主要依靠油水密度差產(chǎn)生的下部水層的水洗作用和上部原油中水滴的沉降作用使油水分離，此過程在油田常被稱作一段脫水。80年代以來我國開發(fā)出了一些聚結(jié)床式脫水器(根據(jù)油、水對固體物質(zhì)的親和狀況不同，利用親水憎油的固體物質(zhì)制成各種聚結(jié)床)，用于一段脫水，提高了脫水效果。（2）熱化學(xué)脫水原油熱化學(xué)脫水是將含

32、水原油加熱到一定的溫度，并在原油乳化液中加入少量的表面活性劑(稱破乳劑)，破壞其乳化狀態(tài)，使油水分離。熱化學(xué)脫水工藝簡單、成本低廉、效果顯著，近幾十年來在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。但單純用熱化學(xué)脫水方法使原油含水達(dá)到合格，多數(shù)情況下是不經(jīng)濟的。（3）電脫水電脫水是對低含水原油徹底脫水的最好方法。在油田電脫水常作為原油脫水工藝的最后環(huán)節(jié)。將原油乳化液置于高壓直流或交流電場中，由于電場對水滴的作用，削弱了水滴界面膜的強度，促進水滴的碰撞，使水滴聚結(jié)成粒徑較大的水滴，在原油中沉降分離出來。水滴在電場中聚結(jié)的方式主要有三種：電泳聚結(jié)把原油乳化液置于通電的兩個平行電極中，水滴將向同自身所帶電荷電性相反的電極運

33、動，即帶正電荷的水滴向負(fù)電極運動，帶負(fù)電荷的水滴向正電極運動，這種現(xiàn)象稱為電泳。由原油乳化液的性質(zhì)可知，原油中各種粒徑水滴的界面上都帶有同性電荷，故在通直流電的平行電極中乳化液的全部水滴將以相同的方向運動。在電泳過程中，水滴受周圍原油的阻力產(chǎn)生拉長變形，并使界面膜機械強度削弱。同時，因水滴大小不等、所帶電量不同、運動時所受阻力各異，各水滴在電場中運動速度不同，導(dǎo)致水滴發(fā)生碰撞，使削弱的界面膜破裂，水滴合并、增大，從原油中沉降分出。未發(fā)生碰撞合并或碰撞合并后還不足以沉降的水滴將運動至與水滴極性相反的電極區(qū)附近。由于水滴在電極區(qū)附近密集，增加了水滴碰撞合并的機率，使原油中大量小水滴主要在電極區(qū)附近

34、沉降分離。電泳過程中水滴的碰撞、合并稱為電泳聚結(jié)。偶極聚結(jié)在高壓直流或交流電場中，原油乳化液中的水滴受電場的極化和靜電感應(yīng)，使水滴兩端帶上不同極性的電荷，即形成誘導(dǎo)偶極。因為水滴兩端同時受正負(fù)電極的吸引，在水滴上作用的合力為零。水滴除產(chǎn)生拉長變形外，在電場中不產(chǎn)生象電泳那樣的運動，但水滴的變形削弱了界面膜的機械強度，特別在水滴兩端界面膜的強度最弱。原油乳化液中許多兩端帶電的水滴象電偶極子一樣，在外加電場中以電力線方向呈直線排列形成“水鏈”，相鄰水滴的正負(fù)偶極相互吸引。電的吸引力使水滴相互碰撞，合并成大水滴，從原油中沉降分離出來。這種聚結(jié)方式稱為偶極聚結(jié)。顯然，偶極聚結(jié)是在整個電場中進行的。震蕩

35、聚結(jié)水滴中常帶有酸、堿、鹽的各種離子。在工頻交流電場中，電場方向每秒改變50次，水滴內(nèi)各種正負(fù)離子不斷地作周期性的往復(fù)運動，使水滴兩端的電荷極性發(fā)生相應(yīng)的變化。離子的往復(fù)運動使水滴界面膜不斷地受到?jīng)_擊，使其機械強度降低、甚至破裂，水滴聚結(jié)沉降。這一過程稱為振蕩聚結(jié)。顯然，水滴愈大，離子對界面膜的沖擊作用愈大，振蕩聚結(jié)的效果愈好。對原油乳化液在電場中破乳過程的觀察表明，在交流電場中破乳作用是在整個電場范圍內(nèi)進行的，這說明在交流電場內(nèi)水滴以偶極聚結(jié)和振蕩聚結(jié)為主；直流電場的破乳聚結(jié)，主要在電極附近的有限區(qū)域內(nèi)進行，故直流電場以電泳聚結(jié)為主，偶極聚結(jié)為輔。 5.原油脫水工藝流程 來自轉(zhuǎn)油站、放水站的

36、含水原油進入游離水脫除器，脫出大部分游離水和少量粒徑較大的乳化水，使原油含水降到30%以下。沉降分離后的低含水原油通過加熱爐升溫到5565，然后進入電脫水器。在電脫水器中，電場和破乳劑的雙重作用下，原油中的乳化水發(fā)生破乳，油水分離。脫水后含水低于0.5%的凈化油進入凈化油緩沖罐，計量后泵送到原油穩(wěn)定站。壓力沉降罐和電脫水器分離出的含油污水進入立式污水沉降罐。立式污水沉降罐起緩沖和收油的雙重作用。立式污水沉降罐收油槽里的油，用收油泵輸送到站內(nèi)游離水脫除器的進口，含油污水用外輸污水泵輸送到含油污水處理站，如圖120所示。11#游離水脫除器2#游離水脫除器1#加熱爐2#加熱爐1#電脫水器2#電脫水器

37、凈化油緩沖罐立式污水沉降罐345641112789101314151617182污水處理站原油穩(wěn)定站圖120 原油脫水工藝流程圖1來油閥組；2破乳劑罐；3安全閥；4調(diào)節(jié)閥；5油匯管；6沉降污水匯管；7收油槽；8噴水頭；9集水頭；10中心反應(yīng)筒；11電脫出污水匯管；12凈化油匯管；13收油泵；14外輸污水泵；15外輸油泵；16過濾器；17止回閥；18腰輪流量計 （二）含油污水處理工藝流程1.油田污水的來源 在石油的生成、運移和儲集的過程中，石油的主要天然伴生物是水。隨著油田開發(fā)時間的延長，采出原油含水率不斷上升。油田原油在外輸或外運之前必須將水脫出，合格原油允許含水率為0.5以下。脫出的水中主要

38、污染物為原油，此污水又是在油田開發(fā)過程中產(chǎn)生的，因此稱為油田含油污水。油田含油污水主要來自原油脫水站及聯(lián)合站內(nèi)各種原油儲罐的罐底水、將含鹽量較高的原油用其它清水洗鹽后的污水、洗井作業(yè)回收水、鉆井污水、井下作業(yè)污水、油區(qū)站場周邊工業(yè)廢水等。對未經(jīng)任何處理的油田污水簡稱為原水；經(jīng)過自然除油或混凝沉降除油后的污水稱為初步凈化水；經(jīng)過過濾的污水稱為濾后水；凡是經(jīng)過系統(tǒng)處理后的污水都叫凈化水。2.含油污水中油的存在方式（1）浮油粒徑d100m，污水中上浮時間僅為2.1min。含油污水中，浮油約占2550%，它很容易被去除。（2）分散油粒徑10md100m，污水中分散油尚未形成水化膜，相互碰撞可以聚結(jié)成大

39、的油滴，污水中上浮時間較長，一般為4h以上。為加快分散油在污水中的上浮速度，污水處理時要加入混凝劑。（3）乳化油粒徑1×10-3md10m，具有一定的穩(wěn)定性，不能單純用靜止法去除，必須投加破乳劑、混凝劑。（4）溶解油粒徑d1×10-3m，含油污水中，溶解油僅占1%以下。在含油污水處理過程中，也除去一定比例的溶解油，但不作為污水處理的主要對象，在凈化水中主要含溶解油。3.含油污水處理方式（1）重力分離除油含油污水從管口以一定速度流出后，垂直向上的分速度使油珠被水流夾帶而出，也產(chǎn)生向上的分速度；此外，由于油、水密度不同，還產(chǎn)生自身的上浮力，實現(xiàn)油水分離。重力分離除油主要是去除油

40、珠粒徑大于100m的浮油。（2）物理化學(xué)除油利用物理和化學(xué)的方法去除污水中所含的原油微粒，即利用斜板除油的同時，可以向水中投加絮凝劑，加快油水分離速度。這種方法可以去除含油污水中大部分的分散油和部分乳化油。（3）粗粒化除油使含油污水通過一個裝有填充物(粗?；牧?的裝置，當(dāng)污水流經(jīng)粗?；牧蠒r，使污水中細(xì)微的分散油和乳化油吸附在粗?；牧仙稀ｋS著吸附的油珠逐漸增多，油珠變大；由于重力和水流沖擊等原因，使油珠脫離粗?；牧媳砻?，最后靠油水密度差浮到水面，從而達(dá)到除油的目的。含油污水通過粗粒化材料的聚結(jié)過程分為截留、油珠附于多孔介質(zhì)表面和聚結(jié)油從介質(zhì)表面剝離三個階段。粗?；幚淼闹饕獙ο笫俏鬯械?/p>

41、分散油和部分乳化油。（4）過濾除油過濾是指污水流過較厚(約700mm左右)而多孔隙的石英砂或其它粒狀物質(zhì)的過濾床，油、雜質(zhì)就被留在這些介質(zhì)的孔隙里或這些介質(zhì)表面，從而使水得到進一步凈化的過程。過濾不但能除去水中的油、懸浮物和膠體物質(zhì)，而且還可以除去細(xì)菌、藻類、病毒、鐵和錳的氧化物、放射性顆粒等其它多種物質(zhì)。其機理可分為吸附、絮凝、沉淀、截留四個方面。（5）浮選除油浮選除油又稱氣浮選，就是在含油污水中通入空氣(或天然氣)并設(shè)法使水中產(chǎn)生微細(xì)的氣泡，有時還需根據(jù)水質(zhì)情況加入浮選劑或混凝劑，使污水中粒徑為0.2525m的乳化油和分散油或水中懸浮顆粒粘附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，并加以回收，從而

42、達(dá)到除油和除懸浮物的目的。（6）活性炭吸附除油活性炭是一種吸附劑，其表面吸附力可分為三種，即分子引力、化學(xué)鍵力和靜電引力，因此吸附可分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附。（7）生物除油利用微生物分解氧化有機物的這一功能，采取一定的人工措施創(chuàng)造有利于微生物生長、繁殖的環(huán)境使微生物大量增殖，形成微生物群體。微生物群體在生物濾池依靠生物膜的吸附氧化作用去除原油和有機物。生物處理主要是去除污水中的溶解油(分散油)。（8）電磁除油利用強大的磁場，將污水中的原油從污水中分離出來，從而達(dá)到油水分離的目的。工業(yè)上常采用直徑約為100m的鋼毛(材質(zhì)為不銹鋼)作為聚磁基質(zhì)；鋼毛填充率采用5為宜，填充厚度1525cm，用于產(chǎn)生高磁場梯度,分離磁性物質(zhì)或順磁物質(zhì),其效