張 強，王寶輝，隋 欣

（東北石油大學石油與天然氣化工省重點實驗室，黑龍江大慶163318）

目前，國內(nèi)大多數(shù)油田已經(jīng)進入油田開發(fā)的中后期的高含水階段，采出液中的含水率不斷提高。采出液的高含水率不僅會加速設備的老化，還會增加機器的運轉負荷，增加成本，而且還會引起堵塞管道、蒸餾塔運轉不正常、催化劑活性降低等嚴重后果[1-3]。通常外輸原油的含水率要求低于0.5%，所以，原油脫水是在外輸之前非常重要的一個環(huán)節(jié)[4]。

原油脫水主要是脫水原油中的乳化水和游離水，乳化水在原油中以非常穩(wěn)定的形態(tài)存在，這樣就形成了穩(wěn)定的原油乳狀液[5-9]。破乳技術的關鍵就是破壞油水的界面膜，促進水滴的聚集和沉降，從而達到油水分離的目的[10]。在眾多破乳方法中，電脫水因其具有高效、快速、脫水效果好的特點，在油田采出液的脫水處理中被廣泛應用[11-13]。

本文通過對大慶油田某采油廠含聚采出液進行處理，對采出液進行電脫水試驗，確定了最佳的破乳劑投加量，并對不同濃度的含聚采出液進行分析，找到了采出液聚合物濃度與電脫水效果之間的規(guī)律，并測定了電脫水器所允許的最大場強，從而確定了電脫水處理過程中的最佳工藝條件。

1 實驗部分

1.1 試劑和材料

石油醚、二甲苯、室內(nèi)電脫水器、破乳劑（大慶某采油廠）、原油為大慶某采油廠提供的不同含聚濃度的采出液。

1.2 實驗方法

取500mL 乳化均勻的含聚采出液，向其中投加破乳劑，進行電脫水試驗，觀察電流曲線變化及電脫水器運行情況，電脫水試驗結束后，計算油中含水量及水中含油量的變化情況。

2 結果與討論

2.1 不同含聚濃度采出液擊穿場強實驗

取不同濃度的含聚采出液的穩(wěn)定狀態(tài)下的乳狀液，置于500mL 容器中進行電脫水實驗，確定不同含聚濃度采出液的最大擊穿場強，實驗結果見圖1。

圖1 不同含聚濃度采出液擊穿場強變化Fig.1 Breakdown field strength variation of poly produced liquid with different concentration

聚合物在界面上的濃度分布不均形成負的界面張力梯度，使得膜排水作用降低。從圖1 可以看出，隨著采出液聚合物含量的增加擊穿場強逐漸降低。當聚合物濃度大于803mg·L-1之后，擊穿場強呈明顯下降趨勢，脫水電場穩(wěn)定性變差。

2.2 破乳劑濃度的選擇

取含聚濃度為803mg·L-1的原油，分別按濃度為0、10、20、30mg·L-1的投加量向原油中加入破乳劑，進行電脫水試驗，電脫水后測定原油的油中含水量及水中含油量，確定最佳的破乳劑投加量。

圖2 不同破乳劑投加量油中含水量變化Fig.2 Water content in oil variation by different demulsifier dosing

圖3 不同破乳劑投加量水中含油量變化Fig.3 Oil content in water variation by different demulsifier dosing

由圖2、3 可以看出，加入破乳劑后，油中含水量及水中含油量隨脫水時間增加逐漸減少，破乳劑濃度達到20mg·L-1時，破乳劑的加藥量對脫水效果影響幅度降低?？紤]成本節(jié)能等實際問題，20mg·L-1的破乳劑加藥量為破乳劑的最佳用量。

2.3 不同含聚濃度采出液電脫水實驗

分別取不同含聚濃度采出液進行電脫水實驗，觀察脫水電流變化，記錄實驗過程中電流的變化情況，繪制電流曲線，實驗結果見圖4。

圖4 電脫水電流隨時間變化情況Fig.4 Electric dehydration current variations with time changes

從圖4 可以看出，在其他外部條件都相同的情況下，隨著聚合物濃度的增加，脫水電流增加，濃度越高，電流的穩(wěn)定時間加長。聚合物濃度越高，所需要的電脫水電流越大，并且越不容易進行電脫水，完成電脫水所需要的時間越長。

2.4 電脫水機理分析

圖5 電脫水過程圖Fig.5 Electric dehydration processes

圖5 為在電脫水開始前將兩個電極置于原油的乳狀液中，在電場力的作用下，油水之間的界面膜強度降低，使得水滴在乳狀液中凝結，因為在聚驅采出液中，由于存在著Fe3+、S2-以及機械雜質等導電性物質，使得原油乳狀液具有導電性能，水滴在電場力的作用下，沉降至容器底部，因為在電脫水結束后，電極置于油相當中，而油相當中導電性物質較少，水滴沉降至底部，電流下降從而完成整個電脫水過程。

電脫水是指在電場和化學試劑的共同作用下，使原油乳狀液破乳從而實現(xiàn)油水分離的過程。在高壓電場力的作用下，細小的水滴會發(fā)生凝結，從而形成一個較大的水滴，由于油水密度差的存在，在重力的作用下，水滴沉降達到分離的效果。水滴在凝結過程中可以削化乳化膜的強度，改變膜的界面張力，同時，電場會產(chǎn)生靜電力，在靜電力的作用下，能夠加速水滴的運動速率，從而使動能增加，在碰撞過程中，水滴之間就會彼此聚集，形成水滴分離出來。

3 結論

（1）投加破乳劑進行電脫水實驗，確定最佳的破乳劑投加量為20mg·L-1。

（2）隨著聚合物濃度的增加，脫水電流增加；濃度越高，電流的穩(wěn)定時間加長。采出液含聚濃度越高，越不容易進行電脫水實驗，當濃度大于803mg·L-1時，所需要的電流加大，并且完成脫水過程的時間增長。

（3）采出液聚合物含量的增加擊穿場強逐漸降低。當聚合物濃度大于803mg·L-1之后，擊穿場強呈明顯下降趨勢，脫水電場穩(wěn)定性變差。

（4）電脫水就是一個在電場力和化學試劑共同作用下，破壞原油乳狀液的界面膜強度，改變界面張力，使水滴不斷凝結，同時在靜電場力的作用下，水滴運動速率不斷加快，使水滴沉降出來，從而從原油中脫離出來的過程。

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