萃取槽在油水分離技術中得應用現狀

?????摘要隨著油田開采時間的增長，產出液中含水率逐年增加，部分并液的含水率高達95%以上，給目前己有的處理工藝帶來新的挑戰.為了解決這些問題，急需研發新型的油水分離技術，以解決傳統技術所遇到的瓶頸.該文結合目前油氣開發的新需求，系統地介紹了油水分離的技術現狀，討論了含油污水深度處理技術的特點，分析了未來油水分離技術的發展趨勢.同時，結合力學研究所研制的新型管道式油水分離技術，詳細介紹了柱型分離、導流片型分離、以及T型管分離等新技術，提出了新型管道式分離技術具有的技術優勢，可解決稠油開采、海底作業、以及井下分離等難題，指明了技術發展方向.關鍵詞油水分離，含油污水處理，管道式分離技術。萃取槽在油水分離技術中得應用現狀

1引言

????油井產出液通常都是不同分子質量的烴組分、水以及其他雜質組成的混合液.在常溫常壓下，相對分子質量較大的烴組分形成的混合物呈液態，通常稱為原油，或石油;而相對分子質量較小的烴組分形成的混合物呈氣態，通常稱為天然氣.在油藏的高溫、高壓條件下，天然氣溶解在原油中，以純液態形式存在.當這種混合液從井下沿井筒向上流動到達井口，繼而沿集輸管線流動時，隨著壓力的降低，溶解在液相中的輕烴組分不斷析出，并隨其組成以及當地的壓力溫度條件，形成一定比例的油氣共存混合物.同時，按照石油生成的有機成因理論，石油是由水中的微生物死去后沉積于水域的底部，進而被沉積的泥砂所掩埋，并且在地下高溫、高壓和缺氧條件下分解而生成的。這樣，生油地層一般是古代湖泊或海洋區域的沉積巖，巖石的孔隙被水充滿，儲集了石油后，油的周圍仍為廣大的含水區，石油和外圍含水區構成一個范圍很大的水動力學系統.正是這種水動力學系統，為油田的開發提供了主要的驅動力，這也使油井產出液中含有大量水份成為必然(當然，若按無機生成理論，油周圍的含水區域不是必要的，但目前為止，無機成因油藏仍屬鳳毛麟角).另外，若屬砂巖地質，石油開采的滲流過程中，可能會攜帶出一定量的泥沙(砂).這樣，要得到煉油廠使用的原油和用戶使用的天然氣就必須對油井產出的混合液進行處理，去除產出液中的含水和其他雜質.將油井產出液處理到煉油廠使用的原油和用戶使用的天然氣的整個過程都與油水分離有關，可見，油水分離是油田生產最重要的工藝流程之一在油田開采后期，由于地層壓力下降使地層的原油運移性能變差，為了保證油井的正常生產和提高原油采收率，往往采用活性水驅油、堿水驅油、聚合物驅油、三元復合驅油、泡沫驅油等技術，這使產液中不僅含有更高的水份，而且含有一定的化學藥劑，這些化學藥劑會使產液的油水乳化變得更為嚴重、更加穩定，且表面活性劑、??、聚合物溶液等驅替劑在地層中的沖刷、溶蝕、離子交換、裹挾等作用下，使得油藏中的細微顆粒、薪土等固體顆粒與原油和化學劑絮凝在一起，形成穩定的懸浮乳化液，這就進一步增加了油水分離的困難.萃取槽在油水分離技術中得應用現狀

????從廣義上講，油水分離過程可分為從油水混合液中提取原油的原油除水過程，以及從含油污水中(含油率常低于1%)去除油和其他雜質的含油污水處理過程，圖1給出了從油井產出液到合格原油、天然氣、外排水的基本分離流程.從圖中可以看到，油田的油氣水分離是一個非常復雜的過程，且氣相和液相產品還與操作的壓力、溫度條件、各相含率、油品條件等密切相關，這也在一定意義上增加了油水分離工藝的難度.由于天然氣的密度比原油和水小得多，所以工藝流程上先進行氣液分離.氣液分離可能從油井產出液進入井眼過程中就開始，并在流經輸運管道和處理準備過程中逐漸得到加強.在一定條件下，流體到達氣液分離器之前就己經完成氣相和液相的相間分離，分離器僅起到氣液間的脫離作用，即使氣體上升至一個出口，液體下降至另一個出口，這樣就完成了氣液分離.剩下的油水混合液的分離是油氣水分離的重點和難點，因此該文也將重點討論油水混合液的分離問題.萃取槽在油水分離技術中得應用現狀

?

?

?

?

????在油水混合液中，當油滴粒徑大于100 μm時，油將以連續相的形式存在，形成油塊或油層，稱為浮油;油滴粒徑介于10~100μm時，以微小的油滴懸浮于水中，稱為分散油;當油滴粒徑在D.1}10}.m范圍(多數情況下粒徑介于0.1 ~2 μm之間)，稱為乳化油;而當油滴粒徑小于0.1μm，以分子形式呈均勻狀態存在時則為溶解油.可見，浮油、分散油、乳化油和溶解油4種形態可由油滴粒徑的大小判斷.通常，當含水率在30%以內時，油相主要以連續相形式存在。形成“油包水”型乳化液;當含水率在30%~70%范圍，混合液中可能同時存在油包水和水包油兩種乳化液，形成復雜的乳化現象;含水率超過70%后，水相將成為連續相，從而會形成“水包油”型乳化液;且隨著含水量的增加，混合液中將出現沒被乳化的“游離水”，含水量越高，游離水的含量也越高.因此，油水分離過程有時可以根據油水的含率變化而采用不同的方法.而且，不管是油包水型還是水包油型的乳化液，在油水分離過程中，油水間的破乳總是必要的，且需要根據油相的存在狀態和其粒徑大小，選擇不同的處理方法或者幾種方法的綜合使用才能進行有效的分離.只是油包水和水包油狀態在物理本質上有根本區別，所以在分離方法上也顯示出不同的特色.萃取槽在油水分離技術中得應用現狀

????油水混合液的分離方法可歸納為4大類:物理方法、化學方法、物理化學方法和生物化學方法，物理方法是利用各相密度、導電率、聲速等物理性質的差異而實施的分離方法，主要有重力沉降、離心旋流、高壓靜電、高頻脈沖、微波輻射、超聲波等方法.化學方法是在油水混合液中加入適量的化學藥劑(破乳劑、聚并劑等)破壞油水乳化液的界面穩定性，將油水間的乳化狀態轉變為游離狀態，進而實現油水混合液的相間分離.物理化學方法是將物理分離方法與化學分離方法結合使用，達到油水分離的目的.生物化學方法是利用微生物胞體組成的生物破乳劑破壞油水乳化液的穩定狀態，實現油水混合液的脫水.每種脫水方法都有各自的特點和適用條件.因此，選用原油脫水方法時要綜合考慮原油性質、含水率、油水乳化性質和程度、乳狀液分散度和穩定性等因素.

在油水分離工藝流程中，還存在一個很重要的含油污水處理問題，因為油水混合液中的懸浮物、溶解油、以及部分破乳不徹底的乳化油等，將存在于原油脫出的水中形成低含油污水.這些含油污水不能直接排放或回注，而必須進一步處理到可以排放或回注的標準，以便減少對地層和環境的污染.油田的含油污水可根據處理的深度不同而分為初級治理、二級治理和三級治理.初級治理屬于預處理，用來去除浮油和固體懸浮物，主要采用物理方法和物理化學方法，包括重力沉降法、離心法、粗?；?、浮選法、過濾法、膜分離法、絮凝沉降法等.二級治理用來去除污水中含有的大量有機污染物，主要采用生物化學方法，包括活性污泥法、曝氣法、生物過濾法、生物轉盤法等.三級治理也叫深度處理，多采用化學法和物理法，包括離子交換、電滲析、超濾、反滲透、活性炭吸附、臭氧法等.經三級處理后，通常治理效果都比較好，處理后的水可重復利用，但費用很高。萃取槽在油水分離技術中得應用現狀

2油水分離技術現狀

????沉降分離是油水分離最基礎的過程，沉降分離的前提假設為原油與水互不相溶，密度不同，溶液為非乳化液或者非穩態乳化，油相為分散相，油滴在罐體里最終的沉降速度為

?

?

?

????從油滴沉降速度公式(3)和公式(4)可以看出，增大分散相的粒徑、增大兩相的密度差、減小連續相豁度(提高雷諾數)等都有利于油水分離.雖然這些公式沒有考慮乳化液穩定性和分散相液滴聚并后液滴變大的影響，但是它們描述了油水分離過程的基本規律，所以目前多數分離方法都是基于該原理發展起來的.利用油水兩相的密度差進行重力沉降的分離方法，由于其低能耗、低初成本和運行使用簡便被視為油水兩相分離的首要考慮原則.但是，當油水分離設備的占用空間尺寸受到限制，或油水兩相密度差很小時，重力沉降就不再是有效的分離方法，例如在海洋平臺等場合，分離器的尺寸和重量會受到嚴格的限制，提高分離效率就成為最重要的考慮因素.萃取槽在油水分離技術中得應用現狀

????從液滴沉降最終