?原油含水是油氣田開發(fā)過程中的普遍現(xiàn)象,含水原油在加工之前必須進(jìn)行脫水脫鹽處理,超聲波原油破乳是一種能有效解決這類問題的新型破乳方法。
超聲波破乳的原理
超聲波是一種在媒質(zhì)中傳播的彈性機(jī)械波,具有機(jī)械振動(dòng)、 空化及熱作用。理論推導(dǎo)與可視化實(shí)驗(yàn)證明超聲波破乳的聲強(qiáng)必須在空化閾之下 。 因此,超聲波原油破乳主要是利用超聲波的機(jī)械振動(dòng)作用和熱作用。
作用的機(jī)理
1.振動(dòng)作用促使水“粒子”凝聚。當(dāng)超聲波通過有懸浮水“粒子”的原油介質(zhì)時(shí),造成懸浮水“粒子”與原油
2.一起振動(dòng)。由于大小不同的水“粒子”具有不同的相對(duì)振動(dòng)速度,水“粒子”將相互碰撞、黏合,使粒子的體積和質(zhì)量均增大,*后沉降分離。
3.振動(dòng)作用可使原油中的石蠟、膠質(zhì)、瀝青等天然乳化劑分散均勻,增加其 溶解度,降低油水界面膜的機(jī)械強(qiáng)度,有利于水相 沉降分離。熱作用降低油水界面膜的強(qiáng)度和原油黏度。
一方面:邊界摩擦使油一水分界處的溫度升高,有利于界面膜的破裂。
另一方面:原油吸收部分聲能轉(zhuǎn)化成的熱能,可降低原油的黏度,有利于水“粒子”的油一水的重力沉降分離。
影響超聲波破乳因素:
1.超聲波破乳的因素很多,如 聲強(qiáng)、超聲波頻率、輻射時(shí)間、溫度、沉降時(shí)間、原油黏度等。
2,強(qiáng)及其分布是影響超聲波破乳的重要因素之一。聲強(qiáng)必須控制在空化閾之下,由于各原油的性質(zhì)差異較大,破乳時(shí)所需的**聲強(qiáng)不同。
3.波頻率的大小在一定量級(jí)的范圍內(nèi)只影響“粒子”向波腹或波節(jié)運(yùn)動(dòng)所走的距離,對(duì)破乳效果在一定量級(jí)內(nèi)影響不是很明顯。Kotyusov從理論上導(dǎo)出頻率對(duì)“粒子”凝聚有影響,并導(dǎo)出了粒子在聲波作用下產(chǎn)生凝聚的**頻率約在21~25 kHz以內(nèi)。
4.乳化與破乳實(shí)際上是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過程。選擇合適的處理時(shí)間就可以破乳,但是如果超聲波處理時(shí)間過長,又有可能將分離出來的油水兩相乳化,從而形成更加穩(wěn)定的乳化液。所以,聲波輻射時(shí)間并非越長越好。
5.原油破乳脫水的影響比較明顯,原油破乳后水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而降低,但隨溫度升高而降低的幅度越來越小。