张 强，王宝辉，隋 欣

（东北石油大学石油与天然气化工省重点实验室，黑龙江大庆163318）

目前，国内大多数油田已经进入油田开发的中后期的高含水阶段，采出液中的含水率不断提高。采出液的高含水率不仅会加速设备的老化，还会增加机器的运转负荷，增加成本，而且还会引起堵塞管道、蒸馏塔运转不正常、催化剂活性降低等严重后果[1-3]。通常外输原油的含水率要求低于0.5%，所以，原油脱水是在外输之前非常重要的一个环节[4]。

原油脱水主要是脱水原油中的乳化水和游离水，乳化水在原油中以非常稳定的形态存在，这样就形成了稳定的原油乳状液[5-9]。破乳技术的关键就是破坏油水的界面膜，促进水滴的聚集和沉降，从而达到油水分离的目的[10]。在众多破乳方法中，电脱水因其具有高效、快速、脱水效果好的特点，在油田采出液的脱水处理中被广泛应用[11-13]。

本文通过对大庆油田某采油厂含聚采出液进行处理，对采出液进行电脱水试验，确定了最佳的破乳剂投加量，并对不同浓度的含聚采出液进行分析，找到了采出液聚合物浓度与电脱水效果之间的规律，并测定了电脱水器所允许的最大场强，从而确定了电脱水处理过程中的最佳工艺条件。

1 实验部分

1.1 试剂和材料

石油醚、二甲苯、室内电脱水器、破乳剂（大庆某采油厂）、原油为大庆某采油厂提供的不同含聚浓度的采出液。

1.2 实验方法

取500mL 乳化均匀的含聚采出液，向其中投加破乳剂，进行电脱水试验，观察电流曲线变化及电脱水器运行情况，电脱水试验结束后，计算油中含水量及水中含油量的变化情况。

2 结果与讨论

2.1 不同含聚浓度采出液击穿场强实验

取不同浓度的含聚采出液的稳定状态下的乳状液，置于500mL 容器中进行电脱水实验，确定不同含聚浓度采出液的最大击穿场强，实验结果见图1。

图1 不同含聚浓度采出液击穿场强变化Fig.1 Breakdown field strength variation of poly produced liquid with different concentration

聚合物在界面上的浓度分布不均形成负的界面张力梯度，使得膜排水作用降低。从图1 可以看出，随着采出液聚合物含量的增加击穿场强逐渐降低。当聚合物浓度大于803mg·L-1之后，击穿场强呈明显下降趋势，脱水电场稳定性变差。

2.2 破乳剂浓度的选择

取含聚浓度为803mg·L-1的原油，分别按浓度为0、10、20、30mg·L-1的投加量向原油中加入破乳剂，进行电脱水试验，电脱水后测定原油的油中含水量及水中含油量，确定最佳的破乳剂投加量。

图2 不同破乳剂投加量油中含水量变化Fig.2 Water content in oil variation by different demulsifier dosing

图3 不同破乳剂投加量水中含油量变化Fig.3 Oil content in water variation by different demulsifier dosing

由图2、3 可以看出，加入破乳剂后，油中含水量及水中含油量随脱水时间增加逐渐减少，破乳剂浓度达到20mg·L-1时，破乳剂的加药量对脱水效果影响幅度降低。考虑成本节能等实际问题，20mg·L-1的破乳剂加药量为破乳剂的最佳用量。

2.3 不同含聚浓度采出液电脱水实验

分别取不同含聚浓度采出液进行电脱水实验，观察脱水电流变化，记录实验过程中电流的变化情况，绘制电流曲线，实验结果见图4。

图4 电脱水电流随时间变化情况Fig.4 Electric dehydration current variations with time changes

从图4 可以看出，在其他外部条件都相同的情况下，随着聚合物浓度的增加，脱水电流增加，浓度越高，电流的稳定时间加长。聚合物浓度越高，所需要的电脱水电流越大，并且越不容易进行电脱水，完成电脱水所需要的时间越长。

2.4 电脱水机理分析

图5 电脱水过程图Fig.5 Electric dehydration processes

图5 为在电脱水开始前将两个电极置于原油的乳状液中，在电场力的作用下，油水之间的界面膜强度降低，使得水滴在乳状液中凝结，因为在聚驱采出液中，由于存在着Fe3+、S2-以及机械杂质等导电性物质，使得原油乳状液具有导电性能，水滴在电场力的作用下，沉降至容器底部，因为在电脱水结束后，电极置于油相当中，而油相当中导电性物质较少，水滴沉降至底部，电流下降从而完成整个电脱水过程。

电脱水是指在电场和化学试剂的共同作用下，使原油乳状液破乳从而实现油水分离的过程。在高压电场力的作用下，细小的水滴会发生凝结，从而形成一个较大的水滴，由于油水密度差的存在，在重力的作用下，水滴沉降达到分离的效果。水滴在凝结过程中可以削化乳化膜的强度，改变膜的界面张力，同时，电场会产生静电力，在静电力的作用下，能够加速水滴的运动速率，从而使动能增加，在碰撞过程中，水滴之间就会彼此聚集，形成水滴分离出来。

3 结论

（1）投加破乳剂进行电脱水实验，确定最佳的破乳剂投加量为20mg·L-1。

（2）随着聚合物浓度的增加，脱水电流增加；浓度越高，电流的稳定时间加长。采出液含聚浓度越高，越不容易进行电脱水实验，当浓度大于803mg·L-1时，所需要的电流加大，并且完成脱水过程的时间增长。

（3）采出液聚合物含量的增加击穿场强逐渐降低。当聚合物浓度大于803mg·L-1之后，击穿场强呈明显下降趋势，脱水电场稳定性变差。

（4）电脱水就是一个在电场力和化学试剂共同作用下，破坏原油乳状液的界面膜强度，改变界面张力，使水滴不断凝结，同时在静电场力的作用下，水滴运动速率不断加快，使水滴沉降出来，从而从原油中脱离出来的过程。

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