摘要：实验室在测定原油样品的相对密度、粘度、凝固点、馏程、含蜡、含胶、含硫、等各项地面原油物性数据及进行PVT实验之前,如果原油含水量大于0.5%，都必须进行脱水处理。在多年原油超声波脱水实验的过程中，统计发现原油超声波脱水易出现2方面问题，一是稠油脱水不彻底；二是原油中轻组分流失。针对这2个问题，通过优化超声波脱水方式、控制脱水温度，使得脱水后原油样品含水率低于0.5%且原油的性质不发生变化，以确保实验数据的可靠性和准确性。
关键词：原油 超声波脱水 轻组分流失 含水率 改进
自地下采出的原油往往都含有水，特别是采油速度快和采取注水强化措施开发的油田，无水采油期短，原油见水早，含水率增长速度快，油田开发后期，原油含水率高达90%以上。原油中的水对原油物性参数影响非常大，实验室在测定原油样品的相对密度、粘度、凝固点、馏程、含蜡、含胶、含硫、等各项地面原油物性数据及进行PVT实验之前,如果原油含水量大于0.5%，进行原油物性参数测定实验之前必须对样品进行脱水处理。目前国内外原油脱水的主要技术包括：热沉降法、电化学法、微波辐射法、超声波法、生物法、磁处理法等[1-3]。本文主要介绍实验室使用的超声波脱水法，尤其是超声波脱水工作过程中遇到的问题及采取的相应解决措施给出了详尽地描述。
1 超声波脱水原理及特点
实验室采用的超声波脱水仪结构示意图，见图1。
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图1 超声波脱水仪结构示意图
1.1 原理
（1）加热稀释
因原油的粘稠度较大，仪器内的研磨系统和油泵与超声振荡器不能正常工作，为使仪器正常工作，必须要给原油加热稀释。
（2）循环研磨
由于原油粘稠度较大，油中乳化水难以分离，影响快速脱水。循环研磨的目的是将已稀释的原油在油泵的推动下，通过研磨盘循环研磨，促使水分快速挥发。
（3）超声波雾化
已稀释和已研磨过的原油虽然已达到了油水分离的目的，但水分还不能自动快速脱出。再利用超声波高频振荡的原理让水分子未达到水沸点时就能快速雾化，既保持了原油物性不变，又能达到快速脱水的目的。
（4）低温制冷收集液化
原油中一般含有某些轻组分气体(如甲烷)，常压蒸馏时，如果仅靠环境温度冷凝，这些气体会排入大气，无形中改变了原油的物性。采用低温制冷的方法，使温度迅速降至一20℃以下，这些气体则可在低温下迅速液化，在循环过程中自动排入原油中，既保持了原油物性不变，又达到快速了脱水的目的。
1.2 超声波脱水技术特点
（1）脱水精度高、对原油无污染、低温采集原油中的轻组分，不改变原油物性。
（2）无压力，不突沸，操作简便、安全，自动化程度高。
（3）脱水时间短。
（4）仪器成本高、维修复杂。
2 超声波脱水遇到的问题及解决措施
2.1 超声波脱水遇到的问题
经过大量实验数据统计，原油超声波脱水过程中遇到的问题有2类：
一是重质油脱水不彻底，不能满足其他参数分析的需要。
二是轻组分流失。
超声波脱水不彻底、轻组分流失的部分井实验数据如表1所示。
2.2 解决措施
2.2.1脱水不彻底问题的解决措施
根据多年实践经验总结，发现原油超声波脱水时采用如下措施可以使脱水后原油的含水率低于0.5%：
（1）分段调整加热速率：初始加热时，采用较高的加热速率，当原油开始蒸馏（即原油中的水分开始蒸发）时适当调低加热速率，使蒸馏速度减慢，原油中的水能够充分地蒸馏出去，如图2所示。
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图2 加热速率与加热温度关系曲线图
（2）控制脱水温度：对于较稠的原油适当提高脱水温度。
经过实践积累发现：稠油进行超声波脱水时，当脱水温度超过170 ℃后脱水仪出水口不再有水流出，因此，稠油脱水的最佳温度为170 ℃。对于其他类型的原油，例如：轻质原油：130 ℃左右、中质原油：150 ℃左右。
2.2.2轻组分流失问题的解决措施
（1）加强轻组分回收
实验过程中认真观察，用吸耳球及时将分离装置中的轻组分吹回脱水原油中并搅拌均匀。脱水完成后，放取油样时降低原油出口温度至略大于原油凝点即可。
（2）人工控制出水阀
实验过程中有油泡随冷却水外出时，先关掉出水闸门，让其蒸馏自循环，油水充分分离之后打开出水阀。实验现象如图3所示。
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图3脱水仪局部图
3 实例验证
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以胜利油田郑31、PF4-7、PF4-14，CDX43、PF4-10井为例，其基本参数如表1所示，优化前后的脱水效果见图4、图5。通过图4可以明显地看出：脱水优化后，脱水温度达到170℃时残水率能达到0.2%以下，脱水效果好，满足实验要求。
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4结论
（1）选择合理的脱水温度也是关键因素之一，尤其是稠油，它具有密度大、粘度高、胶质沥青质含量高等特点，实验过程中脱水温度可适当提高到170 ℃。
（2）超声波原油脱水过程中，加热速率应随着脱水温度的变化而适当调整，蒸馏前保持较高的值，蒸馏开始后适当调低。
（3）实验过程中，注意观察油水自动分离器中的油水状态，若有油水泡随冷却水流出，要及时关闭出水闸门，让其自循环蒸馏一会儿，防止轻组分流失。
参考文献：
[1] 陈思奇，张嘉兴，李欣洋，等.《原油脱水方法综述》[J].当代化工，2016,45(8)：1860-1862.
[2] 丁洋,熊祥祖，魏世辕，等.微波破乳法原油脱水技术研究[J].武汉工程大学学报,1997,24(5):98-103.
[3] 李慧君.原油脱水处理工艺的优化措施分析[J].中国石油和化工标准与质量，201737(10):78-79.
王丽娜（1984—），工程师，2010年毕业于中国石油大学（华东）油气田开发工程专业，研究生学历，现任职于胜利油田勘探开发研究院，主要从事油气藏工程研究工作。