超声波原油破乳的影响因素_高文庆

超声波原油破乳的影响因素

高文庆, 高东民, 魏凤兰

(大庆油田第三采油厂, 黑龙江大庆　163000)

　　摘　要:对于目前三次采油采出的水包油乳化原油、污水回收油、老化油等, 因其化学成分及乳状结构的复杂性, 及其针对常规化学破乳方法高成本, 设备易腐蚀的缺点, 难以用常规方法破乳脱水。而超声波破乳利用超声波作用于性质不同的流体介质产生的位移效应来实现油水分离。本文通过实验分析了超声波破乳的几种重要影响因素, 研究了各种重要参数对脱水率的影响, 得到统一的规律性, 根据不同条件, 获取最佳破乳参数。

关键词:超声波; 破乳; 脱水率1　研究意义

常规化学破乳具有成本高、对设备腐蚀、为后续处理造成困难以及影响原油品质等严重缺点, 使得人们越来越想开发一套新的破乳技术。物理法处理技术具有成本低、效果好、无污染、便于后续处理等突出优点, 成为了人们关注的焦点。

然而, 物理法处理技术并不是想象那么简单, 超声波在一定条件下可以破乳, 而在另一条件下也可以致乳。因此, 包括超声波在内的物理法处理技术的关键在于物理参数的合理选择。如果物理参数选择的好, 不仅仅可以达到预期的效果, 而且还可以大大提高处理效率。这就是我们所期待的研究和要达到的目标。

2　影响因素2. 1　超声波的频率与声强

超声波的频率与声强, 是超声波破乳的最主要声波参数。研究它们对破乳效果的影响情况, 将为超声波发生器的研制提供更加合理的参数。图1为不同频率超声波(65℃) 破乳的脱水率与无量纲声强之间的关系曲线

。

图1的实验结果表明, 超声波的频率对破乳效果的影响没有明显的差别, 这是由于在实验范围内, 超声波频率的大小在一定量级的范围内只影响粒子向波腹或波节运动所走的距离, 而对破乳效果的影响在一定量级内是不明显是可以理解的〔1〕。也许在实验频率范围内, 超声波的频率对破乳效果的影响是较小的, 而在其它范围内影响则可能会出现明显差别。但我们所关心的是超声波对破乳是否有效。2. 2　温度

原油的粘度是随温度升高而降低, 乳化液也一样, 温度越高其粘度越低。原油或乳化液的粘度越高, 其升温降粘效果也越显著。当温度升高后, 粒子在乳状液中的运动阻力减小。同时, 聚结水珠沉降时受的阻力减小, 沉降速度加快。因此, 当温度升高后, 脱水效果明显提高。图2为在不同温度条件下用超声波(20kHz , 50W , 作用20分钟) 处理乳化液时的破乳效果

。

图2　温度对超声破乳效果的影响

图1　超声波频率与声强对破乳的影响

由图2看出, 随着温度的升高, 超声脱水效率提

:

一定要根据不同性质的乳化液选择出合适的处理功率范围〔4〕

。

高。实际上, 温度升高后, 原油和乳化液粘度降低, 超声波的穿透能力增强, 促使粒子运动加剧位移增加。另外, 介质粘度降低后, 沉降时间也将缩短, 从而进一步加强了超声波处理效果。2. 3　作用时间

作用时间反映在处理强度上。一般认为, 处理时间越长, 处理的强度就越大, 因此处理效果就越好。实际情况并非如此, 处理时间和处理强度也是有一个限度或最佳期。图3为超声波(21kHz , 50W , 65℃, 无量纲声强为0. 2) 处理乳状液不同时间所测得的脱水率

。

图4　处理功率对超声破乳效果的影响

3　结语

根据大量的文献资料调研以及相应的室内实验

结果, 可以得出如下几结论和看法:

①在有效条件下, 超声波破乳的效果可以达到化学破乳的水平, 即脱水率可达到60%以上。②超声波的声强是影响超声波破乳的主要因素, 在实验条件下, 无量纲声强的最佳范围在0. 2～0. 4%。

图3　处理时间对超声破乳效果的影响

③在实验条件下, 超声波的频率对超声波破乳的影响不明显。

④超声波的作用时间和功率并不是强度越大越好。应控制在合理的范围内。

⑤破乳时的温度越高, 破乳效果越好。根据实际条件, 要采用合理的破乳温度。

⑥由于乳化液的性质、乳化程度等诸因素都有所不同, 因此不能以一定条件下的研究结果对所有条件进行普遍应用。

〔参考文献〕

[1]　付静, 魏启忠. 影响超声波破乳效率的几点因

素[J ].石油钻采工艺, 2002, 24(2):78-79. [2]　祁高明, 吕效平. 超声波原油破乳研究进展[J].化工时代, 2001, 6(1):11-14.

[3]　虞建业, 袁萍. 超声(波原油破乳脱水声场参数

研究[J ].应用声学, 2001, 20(3):27-30. [4]　张道正, 刘钟信, 袁志香等. FY 系列破乳净水

剂在江河联合站的试验与应用[J].石油地质与工程, 2007, 21(1):88-89.

由图看出, 在本实验条件下, 最佳处理时间应为35～60min 。这是由于处理强度同处理声强相类似, 在低处理强度条件下, 一般随着处理强度的提高, 破乳的效果显著, 这是可以理解的。但当处理强度提高到一定水平后, 由于会促使破乳的乳化液重新乳化, 因此就会降低破乳的效果〔2〕。这也和文献资料报道的超声波在一定条件下可以破乳, 而在一定条件下也可以致乳是相一致的。因此在实际应用中, 确定最佳处理时间是非常重要的。2. 4　处理功率

图4为超声波(21k Hz, 65℃, 处理时间为30min , 无量纲声强为0. 2) 在不同处理功率条件下的破乳效果。

由图中可以看出, 在实验条件下, 功率的峰值不明显, 这与所选择的功率范围有关。在本实验条件下, 最佳功率为40W 左右。由于介质不同以及乳化液的类型不同, 这一结果将会有所差别, 峰值可能向左或者向右移动, 这是正常的。因此, 在实际应用中,

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