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[摘要]：针对目前原油脱水处理过程的工艺特点的要求，分析原油脱水工艺运行的影响因素，研究变量之间的影响，确定原油脱水控制方案中变量的对应关系；要保证安全平稳生产，就必须及时分析并解决这些问题，提高系统的可控性。为进一步为促进油田可持续发展提供技术支持和基础保证。
[关键词]：原油脱水 工艺原理 油水界面
中图分类号：C02 文献标识码：C 文章编号：1009-914X（2012）35- 0016 -01
1、 引言
联合站原油脱水工艺是油气集输过程中的一个重要环节，整个过程中变量相互关联，干扰因素较多。现阶段原油脱水过程的控制还处于常规或PID控制水平上，部分工作处于手动操作状态，工人劳动强度大，不利于生产过程中的平稳运行。
2 、联合站原油脱水过程
2.1 原油脱水工艺原理
自中转站来的高含水原油，经游离水脱除器去除大部分游离水，在经脱水加热炉进入电脱水器，进行油水完全分离。
2.1.1 破乳剂化学作用原理
油田遇到的原油乳状液大多是W/O型，也发现有O/W型乳状液，或两种类型乳状液共存的体系，但数量很少。乳状液的稳定性大多是由界面膜的特性决定的。破乳过程实质是破乳剂分析深入并粘附在乳化液滴的界面上取代天然乳化剂并破坏界面膜，将膜内包覆的水释放出来，水滴互相聚结形成大水滴并沉降到底部，油、水两相发生分离。
2.1.2 电场力脱水的机理
电场力脱水是指将原油乳状液至于高压电场中，在电场力的作用下，削弱水滴界面膜的强度，促进水滴之间的碰撞，使其聚结沉降，从原油中脱离出来的脱水方法。水滴在电场中的聚结方式主要有电泳聚结、偶极聚结和震荡聚结。在处理高含水原油乳状液时，一般先经沉降，化学破乳等脱水方法，将含水降到一定程度后，在进行电场力脱水，通常把这种脱水工艺称为二段脱水。进入脱水器的含水率一般在15%～30%之间为宜。
2.1.3 沉降脱水工艺原理
在油水混合物中，重力沉降脱水是靠油和水所受重力的不同实现的。在混合物体系中，油的密度小，所受重力小；水的密度大，所受的重力大，在重力差的作用下，水滴逐渐从油层中沉降出来。重力沉降脱水多用于原油中的游离水脱出。将混合物中的水滴看作理想悬浮球，当水滴受到的合力为零时，其均匀沉降速度为[1]：
式中： —油水混合物中水滴匀速沉降速度，m/s；
—水滴的直径，m；
—油水混合物中原油的动力粘度，Pa·s；
g—重力加速度，m/s2；
、 —分别为水和油的密度，kg/m3。
对于直径不变的水滴，由于弹性的存在，其实际的沉降速度可能会小于公式中的计算值。但对于破乳后的水滴，由于在下沉过程中的不断碰撞聚结，其实际的沉降速度可能会大于公式中的计算值。
2.2 影响脱水质量的因素分析
随着油田开采的不断深入，联合站脱水处理系统出现了许多问题，通过对这些问题的分析，总结出影响脱水处理系统的因素是多方面的，有原油开采环节，也有生产过程中的操作控制下面就对这些影响因素进行具体分析。
2.2.1 原油开采环节的影响
原油脱水处理是包含在油井开采、井下作业、油气集输处理的整体系统中，脱水效果的好坏受油田开采各阶段采油方法的制约和影响。随着油田开采程度的增加，今年来提高采收率的各种方法和措施不断发展，促使原油增产的各种化学药剂普遍使用，导致了产出的原油乳化液越趋稳定，原油脱水难度也越来越大。
2.2.2 来液压力平稳性的影响
来液压力的平稳性对脱水设备的平稳运行非常重要。当来液压力波动大时，容易引起操作压力和脱水器内油水界面的波动，严重时会导致油水界面破坏，出现水出口跑油现象。在总来液相对平稳的情况下，对于多台并联的脱水器，还存在着脱水负荷和油水比例分布不均匀现象，造成个别脱水器水出口跑油，油出口跑水，降低了脱水水质和脱水效果。
2.2.3 沉降时间
延长油水混合液的沉降时间，不仅可以使油滴从连续水相中充分分离，逐步上浮到油相中，而且还可以增强破乳剂的弥散效果，强化破乳剂的破乳功能，从而降低脱后水中含油量，提高油水分离效果。
2.2.4 脱水温度及油水界面的控制
脱水温度是影响脱水质量的重要因素。脱水温度越高效果越好，但能耗也越大，另外脱水温度过高也容易产生汽化、结焦、附件损坏等问题。因此要针对油水物性的差异，确定合理的脱水温度，在保证脱水质量的前提下，尽可能降低脱水温度，节能降耗。另外，准确的检测到油水界面，才能准确的调节放水量，将油水界面控制在合理的范围能提高放水质量。
3、 处理方法及建议
3.1 保证来液质量和平稳程度
随着来液量的多少，游离水脱除器的界面也会有所波动，我们及时观测游离水脱除器的工作变化，主要是考虑出口汇管压力和游离水界面两个参数，根据来液量的大小及时调节游离水脱除器的阀门开度，将液面稳定在规定范围内。
3.2 设定合理的游离水脱除器和电脱水器油水界面值
为满足油出口含水和水出口含油达到指标要求，各台容器必须设定合理的油水界面。游离水脱除器来液量大，含水高，相对来说沉降时间较短，界面设定过低虽能满足油出口含水的要求，但水出口含油易超标，因此界面设定在中部偏上为宜；而电脱水器来油含水低，所需放水量也小，考虑到电极板高度及电场稳定的影响，界面设定在中部偏下为宜。经过现场试验最终确定游离水脱除器界面高度为2.8m～3.1m，电脱水器界面高度为1.35m～1.55m。
3.3 优化设备内部结构
对于游离水脱除器来说，优化其内部结构可以有效利用设备空间，提高有效容积，增大处理量。对于电脱水器来说，极板间距、极板材料等都影响着脱水效果。因此对脱水器的极板间距、极板材料、布液、收油及收水结构都要在理论上不断的进行改进。
3.4 適当提高工艺温度
温度升高，原油粘度降低，油水界面张力减小，水滴膨胀使乳化膜强度减弱，水滴热运动增加，碰撞机会增多，乳化剂在油中的溶解度增加，所有这些均能可导致原油乳化水滴聚结。另外，提高工艺温度可以使破乳剂扩散到油水界面膜中的速度增加，使水滴的碰撞几率增加。
3.5 加强脱水设备的清污管理及生产操作管理
根据脱水器内油泥的堆积情况，坚持每年对所有脱水设备进行一次清污除砂作业，提高设备利用效率。另外，保证破乳剂的质量金额按时平稳加药也是脱水生产管理中不可忽视的一个重要环节。
4、 结论
4.1 平稳操作和严格管理是影响脱水的因素之一。操作的关键是控制4个平稳：即加药投加平稳、处理量平稳、温度平稳和油水界面平稳。
4.2 提高脱水质量要根据特定处理站的实际生产情况采用适宜的技术措施，采取优化设备内部结构及运行参数，加强岗位操作人员的技术、生产操作培训和加强生产管理等措施都可以达到提高脱水水质的目的。
参考文献：
[1] 王光然，《油气集输》，石油工业出版社，2010年。
[关键词]：原油脱水 工艺原理 油水界面
中图分类号：C02 文献标识码：C 文章编号：1009-914X（2012）35- 0016 -01
1、 引言
联合站原油脱水工艺是油气集输过程中的一个重要环节，整个过程中变量相互关联，干扰因素较多。现阶段原油脱水过程的控制还处于常规或PID控制水平上，部分工作处于手动操作状态，工人劳动强度大，不利于生产过程中的平稳运行。
2 、联合站原油脱水过程
2.1 原油脱水工艺原理
自中转站来的高含水原油，经游离水脱除器去除大部分游离水，在经脱水加热炉进入电脱水器，进行油水完全分离。
2.1.1 破乳剂化学作用原理
油田遇到的原油乳状液大多是W/O型，也发现有O/W型乳状液，或两种类型乳状液共存的体系，但数量很少。乳状液的稳定性大多是由界面膜的特性决定的。破乳过程实质是破乳剂分析深入并粘附在乳化液滴的界面上取代天然乳化剂并破坏界面膜，将膜内包覆的水释放出来，水滴互相聚结形成大水滴并沉降到底部，油、水两相发生分离。
2.1.2 电场力脱水的机理
电场力脱水是指将原油乳状液至于高压电场中，在电场力的作用下，削弱水滴界面膜的强度，促进水滴之间的碰撞，使其聚结沉降，从原油中脱离出来的脱水方法。水滴在电场中的聚结方式主要有电泳聚结、偶极聚结和震荡聚结。在处理高含水原油乳状液时，一般先经沉降，化学破乳等脱水方法，将含水降到一定程度后，在进行电场力脱水，通常把这种脱水工艺称为二段脱水。进入脱水器的含水率一般在15%～30%之间为宜。
2.1.3 沉降脱水工艺原理
在油水混合物中，重力沉降脱水是靠油和水所受重力的不同实现的。在混合物体系中，油的密度小，所受重力小；水的密度大，所受的重力大，在重力差的作用下，水滴逐渐从油层中沉降出来。重力沉降脱水多用于原油中的游离水脱出。将混合物中的水滴看作理想悬浮球，当水滴受到的合力为零时，其均匀沉降速度为[1]：
式中： —油水混合物中水滴匀速沉降速度，m/s；
—水滴的直径，m；
—油水混合物中原油的动力粘度，Pa·s；
g—重力加速度，m/s2；
、 —分别为水和油的密度，kg/m3。
对于直径不变的水滴，由于弹性的存在，其实际的沉降速度可能会小于公式中的计算值。但对于破乳后的水滴，由于在下沉过程中的不断碰撞聚结，其实际的沉降速度可能会大于公式中的计算值。
2.2 影响脱水质量的因素分析
随着油田开采的不断深入，联合站脱水处理系统出现了许多问题，通过对这些问题的分析，总结出影响脱水处理系统的因素是多方面的，有原油开采环节，也有生产过程中的操作控制下面就对这些影响因素进行具体分析。
2.2.1 原油开采环节的影响
原油脱水处理是包含在油井开采、井下作业、油气集输处理的整体系统中，脱水效果的好坏受油田开采各阶段采油方法的制约和影响。随着油田开采程度的增加，今年来提高采收率的各种方法和措施不断发展，促使原油增产的各种化学药剂普遍使用，导致了产出的原油乳化液越趋稳定，原油脱水难度也越来越大。
2.2.2 来液压力平稳性的影响
来液压力的平稳性对脱水设备的平稳运行非常重要。当来液压力波动大时，容易引起操作压力和脱水器内油水界面的波动，严重时会导致油水界面破坏，出现水出口跑油现象。在总来液相对平稳的情况下，对于多台并联的脱水器，还存在着脱水负荷和油水比例分布不均匀现象，造成个别脱水器水出口跑油，油出口跑水，降低了脱水水质和脱水效果。
2.2.3 沉降时间
延长油水混合液的沉降时间，不仅可以使油滴从连续水相中充分分离，逐步上浮到油相中，而且还可以增强破乳剂的弥散效果，强化破乳剂的破乳功能，从而降低脱后水中含油量，提高油水分离效果。
2.2.4 脱水温度及油水界面的控制
脱水温度是影响脱水质量的重要因素。脱水温度越高效果越好，但能耗也越大，另外脱水温度过高也容易产生汽化、结焦、附件损坏等问题。因此要针对油水物性的差异，确定合理的脱水温度，在保证脱水质量的前提下，尽可能降低脱水温度，节能降耗。另外，准确的检测到油水界面，才能准确的调节放水量，将油水界面控制在合理的范围能提高放水质量。
3、 处理方法及建议
3.1 保证来液质量和平稳程度
随着来液量的多少，游离水脱除器的界面也会有所波动，我们及时观测游离水脱除器的工作变化，主要是考虑出口汇管压力和游离水界面两个参数，根据来液量的大小及时调节游离水脱除器的阀门开度，将液面稳定在规定范围内。
3.2 设定合理的游离水脱除器和电脱水器油水界面值
为满足油出口含水和水出口含油达到指标要求，各台容器必须设定合理的油水界面。游离水脱除器来液量大，含水高，相对来说沉降时间较短，界面设定过低虽能满足油出口含水的要求，但水出口含油易超标，因此界面设定在中部偏上为宜；而电脱水器来油含水低，所需放水量也小，考虑到电极板高度及电场稳定的影响，界面设定在中部偏下为宜。经过现场试验最终确定游离水脱除器界面高度为2.8m～3.1m，电脱水器界面高度为1.35m～1.55m。
3.3 优化设备内部结构
对于游离水脱除器来说，优化其内部结构可以有效利用设备空间，提高有效容积，增大处理量。对于电脱水器来说，极板间距、极板材料等都影响着脱水效果。因此对脱水器的极板间距、极板材料、布液、收油及收水结构都要在理论上不断的进行改进。
3.4 適当提高工艺温度
温度升高，原油粘度降低，油水界面张力减小，水滴膨胀使乳化膜强度减弱，水滴热运动增加，碰撞机会增多，乳化剂在油中的溶解度增加，所有这些均能可导致原油乳化水滴聚结。另外，提高工艺温度可以使破乳剂扩散到油水界面膜中的速度增加，使水滴的碰撞几率增加。
3.5 加强脱水设备的清污管理及生产操作管理
根据脱水器内油泥的堆积情况，坚持每年对所有脱水设备进行一次清污除砂作业，提高设备利用效率。另外，保证破乳剂的质量金额按时平稳加药也是脱水生产管理中不可忽视的一个重要环节。
4、 结论
4.1 平稳操作和严格管理是影响脱水的因素之一。操作的关键是控制4个平稳：即加药投加平稳、处理量平稳、温度平稳和油水界面平稳。
4.2 提高脱水质量要根据特定处理站的实际生产情况采用适宜的技术措施，采取优化设备内部结构及运行参数，加强岗位操作人员的技术、生产操作培训和加强生产管理等措施都可以达到提高脱水水质的目的。
参考文献：
[1] 王光然，《油气集输》，石油工业出版社，2010年。