油氣水三相分離及原油脫水技術(shù)探討
技術(shù)支持
1 油氣水三相分離技術(shù)
為了滿足油井產(chǎn)品計(jì)量、礦場加工、油品儲存和長距離管道輸送的需要，將石油和天然氣分別用不同的管道進(jìn)行輸送的方式，就是油氣分離。在產(chǎn)物中還含有水，油和水在一定的壓力和溫度條件下，是液態(tài)，天然氣屬于氣態(tài)，但是必須進(jìn)行油氣水三相分離，才能達(dá)到油田生產(chǎn)的要求。
通過油氣集輸過程，可以實(shí)現(xiàn)三脫三回收，原油脫水、原油脫氣、天然氣脫水，回收污水、回收天然氣，回收輕質(zhì)油。得到四種合格的產(chǎn)品，合格的油氣水和輕質(zhì)油。在90年代后期，高效油氣集輸處理技術(shù)，是節(jié)能降耗，油氣集輸和處理技術(shù)達(dá)到了高效發(fā)展的新階段。油氣水三相分離的方法有離心分離、重力沉降分離等。在油氣水三相分離的過程中，首先可以依靠密度的差異，進(jìn)行液相和氣相的分離，液相下降，氣相則上升的過程，然后氣相中的液滴，在氣流上升的過程中，不斷碰撞，液滴體積變大，重量也在增大，進(jìn)而沉降下來。液相中的氣體，在液體下降的過程中，氣泡體積增大，不斷上浮，而又一次進(jìn)入到氣相。通過液相和氣相的初次分離和二次分離，達(dá)到了液體和氣體分離的效果。在液相中存在著油和水，油和水的密度也不同，實(shí)現(xiàn)油和水的分離，將原油中的游離水和乳化水都分離出去，得到合格的油，含水在0.5以下，達(dá)到了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。油氣水三相分離目前石油礦場上使用的設(shè)備是油氣水三相分離器，在一個壓力容器內(nèi)，依靠密度差，一次實(shí)現(xiàn)了油氣水三相的分離，提高了分離效率。
2 原油脫水技術(shù)
原油脫水的過程中，是脫出原油中的游離水和乳化水，將含水原油處理之后，使外輸原油含水在0.5%以下，達(dá)到了外輸原油含水標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，常見的原油脫水的方法基本上可以分為三大類，物理方法、化學(xué)方法和電方法。原油脫水的物理方法，具體實(shí)現(xiàn)的辦法有沉降法、過濾法、離心法、加熱、稀釋等方法。這類方法中，沒有任何的化學(xué)反應(yīng)存在，只是通過機(jī)械辦法脫水原油中的含水?；瘜W(xué)方法基本上都是利用化學(xué)藥劑進(jìn)行脫水的辦法。而電方法一般可以包含三種具體的方法，交流電法、直流電法、交直流復(fù)合電脫水法。
2.1 原油脫水工藝流程
2.1.1 低含水原油脫水工藝流程
低含水原油一般指含水在30%以下的原油，首先進(jìn)入沉降罐，進(jìn)行沉降分離，再加入一定量的原油破乳劑，破壞原油乳狀液的結(jié)構(gòu)，削弱乳狀液界面膜的強(qiáng)度，有利于乳化水的分離。由原油脫水泵將原油打入加熱爐，提高溫度后進(jìn)入電脫水器進(jìn)行電脫水，在高壓交直流電場的作用下，脫出原油中的水，得到的凈化油進(jìn)凈化油罐，脫出的含油污水進(jìn)污水處理站處理。處理合格的污水進(jìn)行回注，達(dá)到了合理利用油田能源的效果。
2.1.2 高含水原油脫水工藝流程
高含水原油的含水率高于50%，高含水原油的脫水分為兩段脫水工藝，第一段采用熱化學(xué)脫水，含水原油進(jìn)入沉降罐，在進(jìn)行沉降脫水之前，提高了油流的溫度，通過破乳劑的作用，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)脫水的效果。第二段采用的是電化學(xué)脫水。繼續(xù)加入一定的原油破乳劑，由原油脫水泵將原油打入加熱爐，升高溫度后進(jìn)入電脫水器進(jìn)行電脫水，得到的凈化油進(jìn)凈化油罐，污水進(jìn)污水處理站，處理合格的含油污水回注到配水間再到注水井，注入油層繼續(xù)驅(qū)油。
2.2 原油脫水方法
原油脫水的基本方法包括注入化學(xué)破乳劑在其輸油管路內(nèi)破乳、重力沉降脫水、利用離心力脫水、利用親水固體表面使乳化水粗粒化脫水、電脫水等。無論采取怎么樣的方法，都是將原油中的游離水和乳化水脫出為目的。
2.2.1 化學(xué)破乳劑脫水
化學(xué)破乳脫水是利用化學(xué)破乳劑的作用，在向原油乳狀液中加入化學(xué)破乳劑，一般為表面活性很強(qiáng)的表面活性劑，它很快聚集在油水界面上，由于破乳劑分子的取向，一端親水，另一端親油，形成了親水端朝向水相，親油端朝向油相，由于破乳劑的親水能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于乳化劑的親水能力，破壞了乳狀液界面上存在的天然乳化劑，改變了乳化液的原始結(jié)構(gòu)，使油水的界面膜強(qiáng)度很弱，有利于水滴的合并，小水滴合并成大水滴，從油中分離出來，依靠油水密度差將水沉降分離出去。
2.2.2 重力沉降脫水
主要依靠油水的密度差異，水重則下降，油輕則上浮。加熱沉降脫水使用的設(shè)備是沉降罐，使油水混合物在沉降罐內(nèi)一定的停留時間，實(shí)現(xiàn)油水的分離。
2.2.3 電脫水
電脫水是對低含水原油徹底脫水的較佳方法。在油田電脫水方法通常作為原油脫水工藝的環(huán)節(jié)，出口即為合格的原油。將原油乳狀液置于高壓交直流電場中，在電場的作用下，削弱了水滴界面膜的強(qiáng)度，促進(jìn)水滴的碰撞，使小水滴聚結(jié)成粒徑較大的水滴，從原油中沉降分離出來。
2.3 原油脫水方式的比較
一般原油脫水方法可以歸納為物理方法、化學(xué)方法和電方法三大類。物理方法是借助于油水是密度差異而實(shí)現(xiàn)油水分離的方法，主要用于脫出原油中的游離水?；瘜W(xué)方法是利用化學(xué)藥劑的作用，改變原油乳狀液的類型，關(guān)鍵是分理出原油中的乳化水。而電脫水方法是利用電場的作用，將原油中的乳化水脫出的方法。一般石油礦場上采用兩段脫水工藝技術(shù)，第一段主要脫出游離水，采用的方法為物理和化學(xué)方法，而第二段采用電方法和化學(xué)方法，脫出原油中的乳化水。在原油脫水工藝中，是幾種方法的組合，實(shí)現(xiàn)處理的原油含水達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，而成為合格的油。
3 結(jié)論
油氣水三相分離技術(shù)是油田生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，使油田生產(chǎn)的產(chǎn)物得到凈化，輸出合格的石油產(chǎn)品。原油脫水的難度比較大，都在液相體系中存在，采取更多的方法，使油水依靠密度的差異實(shí)現(xiàn)分離，達(dá)到處理后的產(chǎn)品符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，完成油田生產(chǎn)任務(wù)。
