受含蜡、区块等因素影响, 稠油、超稠油在辽河油田开采原油中占有着很大比例, 且属性均为重质, 有着高粘度、高密度、高胶质含量的特点。同时, 由于措施有所区别, 形成的原油成分和乳状结构相对复杂、液体相对稳定, 进而导致脱水存在困难, 加入的脱水药剂剂量不断加大, 脱水越发困难。目前常用的化学沉降脱水法已经无法适应原油外输的标准要求。
根据欢喜岭采油厂原油开采及脱水实际, 设计建造一套类似现场的模拟设备。所用稠油为实地取样油样, 药剂与当前所使用的药剂类型相同。
超声波由许多疏密相间的纵向波组成, 在运用中可通过介质向各个方向传播, 进而起到机械振动以及热作用。通过理论和实践可以看出:利用超声波进行脱水的强度应在空化阈以下。所以, 超声波脱水运用的是其振动作用及热作用。具体原理为:
(1) 振动作用带动水粒子聚合。在超声波通过存在水粒子的原油过程中, 振动作用使水粒子与原油共同振动, 因水粒子大小不同, 振动速度相对不同, 导致其互相撞击、聚合, 进而使水粒子体积不断增大, 最终沉淀分离。
(2) 超声波的振动作用能够促使加入的药剂、稠油中的蜡、胶质等均匀散布, 进而提升溶解度, 能够更加利于水的沉淀分离。
(3) 超声波的热作用可以有效降低稠油粘度。一方面, 边缘摩擦可使油水分界温度不断升高, 利于界膜破裂。另一方面, 稠油所吸收的一部分热能, 能够降低稠油粘度, 利于油水的重力沉淀分离。
在进行超声稠油脱水实验中, 利用自制的装置设备, 对超声波的强度、时间以及对原油破乳的影响进行详细测试。
超声波强度大小影响着水粒子的聚合速度。强度越大, 水粒子振动幅度增大, 撞击、聚合速度将得到提高。
超声波辐照过程中, 当强度大到一定值后, 稠油的脱水率将强度的增大面降低, 方能促进水粒子聚合加速, 使效果更佳。
从实验中可以看到, 随着强度增加, 脱水效率会有所变化。强度过小, 没有破乳效果。而强度过大, 聚合后的水会被重新打散, 影响脱水效果。因此, 最佳强度应当在一个合理的区间之内。而在对沉降时间的观察上看出, 10小时过后, 脱水率变化近乎没有, 因此沉降时间应为10小时为佳。
受超声波作用影响, 小水粒子逐步聚合形成大水粒子, 再进一步聚合, 直至形成不受振动影响的大小为止。在试验中, 我们可以描绘出辐射时长和脱水效率的曲线。通过观察发现:强度相同, 辐射时间不同, 稠油破乳脱水效果也不尽相同。而实践得出, 辐射15分钟至25分钟效果相对理想。
为了再进一步证实试验中所得出的最佳参数。我们采取动态模拟装置来替代超声波试验中的器具, 构成一组新的装置, 并对之前试验的最佳参数进行了证明。所得到的结果基本相同, 无较大差别。
结合试验所得出的结论, 我们将超声稠油脱水工艺技术带到现场进行了实践, 具体结果如下:
现场实验结果
通过在现场的实践可以看出, 其结果与室内试验存在着差异。其导致差异的原因大致分为两种:
一是由于实地实践中的原油相对不稳定。实践中的原油为稠油、超稠油一定比例的混合液。二超稠油的脱水温度对脱水效果有着很大影响。
二是超声波装置放置位置不同。现场实践中, 我们将超声波装置放置于沉降罐前部, 因原油流动存留实践相对短, 导致了超声波辐射时间不足, 作用发挥不好。但已可以满足现场需求。
(1) 通过现场应用可以证明, 利用超声波进行稠油破乳脱水科学可行。同目前所用的脱水工艺措施相比较, 有着脱水效率高、用时少的优势。同时, 可以实现节约能源、减少添加药剂剂量的效果。
(2) 利用超声波技术进行稠油脱水, 具有工作稳定、控制简便、耗能低的特点。
(3) 通过在联合站内进行实际应用推广, 使得整体外输油含水量相对之前降低2%, 有效提高了原油外输质量及标准。
摘要：在油田开采过程中, 对稠油及超稠油进行脱水处理存在着一定困难, 也制约着日常产量。针对这一问题, 可通过采取在传统化学脱水的同时, 加入超声波场以提升破乳比例。本文在通过模拟实验确定制约因素及有效参数的基础上, 通过实际现场应用分析超声稠油脱水技术能够带来的作用及效果, 进而有效解决稠油超稠油脱水难题。
关键词：稠油,脱水技术,超声波
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