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超声波原油破乳技术研究与现场试验 葛红江唐兰芳刘希君雷齐玲陈蓉 (大港油田分公司) 摘要本文总结了超声波原油破乳机理。室内组建了超声波原油破乳试验装置。对超声 波原油破乳进行了试验研究。研究了频率、强度、温度、时间和乳状液类型对处理效果的影响。研 究表明：超声波强度是影响破乳效果最主要的因素。在20～40kHz之间，超声波频率对破乳效果 影响较小。处理时间和乳状液类型对超声波处理效果影响显著。现场试验表明经过适当的超声 波处理后，现场原油破乳脱水速度加快；研究同时发现超声波还适合处理联合站沉降罐过渡层油 水乳状液。 关键词超声波原油破乳频率声场强度研究 通常所说的超声是指频率高于20kHz的声波。超声波特性主要有空化效应、热效应、机 械搅拌、强化扩散、凝聚作用、机械粉碎作用。第一篇关于超声波破乳的研究文献是 nescuAurelianandAmilcarv hore hB运用超声波进行Ⅵ，／O乳状液处理，发现超声波可以使w／O乳状液脱水。石油规划设计、 石油大学、南京工业大学等国内研究单位都对超声波脱水、水处理有研究。但对脱水的研究比 水处理成熟。孙保江等认为，在筑波场中，超声波破乳的主要机理是分散相颗粒的“位移效 应”。但是，实际在非筑波场中，位移效应作用微弱。Qi Gaoming和YuJianye总结在非筑波场 中存在以下机理：(1)不同直径的水滴震动速率不同，水滴碰撞几率增大，小水滴变成大水滴 下沉。(2)超声波的均化作用使蜡、表面活性剂、聚合物、机械颗粒解吸附。(3)超声波在非均 匀介质中主要衰减在0／w界面，从而加热界面。 根据文献检索，国内见到公开报道应用超声波脱水脱盐的只有齐鲁石化一家(一个小型 超声波装置被安装在电脱盐的前端)。国外早在1980年就有相关研究报道，也有美国、菲律宾 和欧洲专利。但是研究多于实际应用。其原因可能是对于普通原油(相对含聚合物和表面活 Lim- 性剂的原油)简单的沉降就可以满足需要。不需要上超声波等脱水装置。英国的Merpr0 ited设备公司有超声波破乳装置，但没有在中国销售。 实际中，超声波大多数用来进行制造乳状液，而不是破乳。技术难度是主要原因、频率、强 度、长时间工作等。主要原因如下：(1)声场强度的控制，和破乳相比，超声波更容易使油水乳 题，频率自动跟踪、功率调节问题；(4)装置的结构设计问题。本文针对以上问题本项目组先 后咨询了国内多家超声研究单位和设备厂家。最终形成了本文的试验方案。 一509— 1超声波破乳技术室内研究 1．1实验装置 采J{}jr如I诃J所示的2种甚惶 I 2】频率对原油争水的影响 从20kHz到40k}1z．啄汕含水增加硝对缓幔，鼍蛳!率大F 过，见罔3，气频率低j如kfIz叫，释易形成丁人耳町u听见的高蛳噪声建议陋刖顺率 20kHz到40kHz。 1．2．2强度对原油含水的影响 ． 随着强度增加，原油含水先降低然后增大。存在一个最佳强度。这个最佳强度接近乳状 液的空化强度，即乳状液中出现大量气泡和空穴时的强度。超过这一强度后油中的水滴被粉 碎，破乳反而变成了乳化，见图4。 图4．强度对处理后原油含水影响 图3频率对原油含水的影响 · 1．2．3处理时间对原油含水的影响 处理时间对原油含水的影响受声场强度大小控制。当声场强度小于空化强度时，随着处 理时间延长，含水单调降低，但降低幅度逐渐减弱。当声场强度大于空化强度时，随着处理时 间延长，含水先降低然后升高。 1．2．4处理温度对原油含水的影响 当处理温度对超过原油“倾点”以后，处理温度对原油含水影响不明显。但当处理温度低 于原油倾点时，随着处理温度降低，含水迅速增加。显然处理温度低