【正文】 三、乳狀液的性質(zhì) 穩(wěn)定性 乳狀液穩(wěn)定性：是指乳狀液抗油水分層的能力。 乳化劑 乳化劑： 使乳狀液穩(wěn)定的物質(zhì) 作用 ：吸附在油－水界面上，形成吸附層 （ 1） 使油水界面的界面張力下降 ， 減少了剪切水相變?yōu)樾∷嗡璧哪芰?， 也減小了使水滴聚結(jié) 、 合并的表面能； （ 2） 若吸附層具有凝膠狀彈性結(jié)構(gòu) ， 在分散相液滴周?chē)纬蓤?jiān)固 、有韌性的膜 ， 阻止水滴碰撞中的聚結(jié) 、 合并 、 沉降 （ 3） 若乳化劑為極性分子 ， 排列在水滴界面上形成電荷 ， 使水滴相互排斥 ， 阻止水滴合并沉降 。 濾紙法 將乳狀液滴在濾紙上 ， 若能迅速鋪開(kāi) ， 濾紙上只留下一小滴油 ， 則為 O/W型；若鋪不開(kāi) ， 則為 W/O型 。 沖淡法 將兩滴乳狀液分別滴在玻璃板上 ， 然后將形成該乳狀液的油和水 ， 分別滴在兩滴乳狀液中 ， 輕輕攪拌 ， 易于和油混合者為 W/O型；易于和水混合者為 O/W型 。 又稱(chēng)反相乳狀液 。 ? 原油乳狀液的類(lèi)型 油包水型 （ W/O） ：油田最常見(jiàn)的原油乳狀液 。 脫除游離水后 ， 原油密度越大 ， 乳化水含量 越高 。 相對(duì)密度 ， 含水增加 1％ ， 粘度增大 2％ ；相對(duì)密度 ， 含水增加 1％ ， 粘度增大 4％ ； 第一節(jié) 原油乳狀液 ? 游離水 常溫下用靜止沉降法短時(shí)間內(nèi)能從油中分離 的水 ， 常在沉降罐和三相分離器中脫除 。 原油內(nèi)的含鹽水引起金屬的結(jié)垢與腐蝕 ， 泥砂等固體雜質(zhì)使泵 、 管路等設(shè)施的機(jī)械磨損 ， 降低管路和設(shè)備的使用壽命 。 ? 降低燃料費(fèi)用 原油含水增大了燃料消耗 、 占用了部分集油 、 加熱 、 加工資源 ， 增加了原油生產(chǎn)成本 。 含鹽量的要求 ：我國(guó)絕大部分油田原油含鹽量不高，商 品原油含鹽量無(wú)明確要求，一般不進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的脫鹽處理。 ? 對(duì)原油進(jìn)行脫水、脫鹽、脫除泥砂等機(jī)械雜質(zhì)，使之成為合格商品原油的過(guò)程 ——原油處理 ，國(guó)內(nèi)常稱(chēng)原有脫水。從油井產(chǎn)出的油氣混合物內(nèi)含有大量的采出水和泥砂等機(jī)械雜質(zhì)。 過(guò)濾式分離器 1—頭蓋； 2—入口分離室； 3—?dú)怏w入口； 4—濾管；5—捕霧器； 6—?dú)怏w出口； 7—集液罐 聚結(jié)過(guò)濾器 ? 20世紀(jì) 80年代初開(kāi)發(fā)的分離設(shè)備 ， 在立式筒體內(nèi)裝有若干聚結(jié)過(guò)濾元件 ， 用于氣體深度凈化 。 離心式分離器 優(yōu)點(diǎn)： 占空間小 ，效率高 。 分散相運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算 ? ?218wodgv?????停留時(shí)間法 ? 集液區(qū)體積＝油水停留時(shí)間內(nèi)流入分離器的液量 ? 對(duì)立式分離器 24 w w o oDh Q t Q t???停留時(shí)間法 ? 集液區(qū)體積＝油水停留時(shí)間內(nèi)流入分離器的液量 ? 對(duì)臥式分離器 24 e w w o oDmL Q t Q t???滌氣器 ? 滌氣器 （ scrubber） 是一種處理高氣液比的分離器 ， 液體負(fù)荷常小于 56～84m3/Mm3， 用于分離氣流內(nèi)夾帶的油滴 。 水含率隨沉降時(shí)間變化 三相分離器的工藝計(jì)算 ?油氣水三相分離器的工藝計(jì)算與油氣兩相分離器計(jì)算無(wú)原則區(qū)別 ?液相在分離器內(nèi)的停留時(shí)間： ? 從原油中逸出所攜帶的氣泡； ? 原油中所含水珠沉降至分離器底部水層所需的時(shí)間 。 聚結(jié)板的使用可使分離器的油水處理量增大 ， 或在一定油水處理量下減小分離器外形尺寸 。 若增加擋水板高度 h3，會(huì)使水層厚度 h2增大 ， 油層厚度 h1減小 。 ? 油氣相平衡計(jì)算 ， 以此確定氣液處理量 、 物性 、分離壓力和分離溫度 ， 并確定分離器類(lèi)型 ? 從原油中分出氣泡的計(jì)算 ? 從氣體中分出油滴的計(jì)算 ? 比較上兩步的計(jì)算結(jié)果 ， 選擇較大者作為分離器的設(shè)計(jì)尺寸 ? 參照分離器系列化尺寸 ， 選取分離器的實(shí)際規(guī)格 分離器的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 油氣水三相分離器 綜合型臥式三相分離器 綜合型臥式三相分離器結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 內(nèi)部構(gòu)件 作 用 入口分流器 與流體流動(dòng)方向垂直安裝并開(kāi)有排小槽 ， 使液體以瀑布形式流向水平分流器 穩(wěn)流裝置 使初步分離得到的氣液兩相都得到穩(wěn)流 ， 減少流體的波動(dòng)和擾動(dòng) ， 給油氣水沉降分離創(chuàng)造良好條件 加熱器 提高油溫 ， 促使集液部分的游離水從原油中沉降 防渦罩 防止排液時(shí)產(chǎn)生旋渦 ， 帶走污水上部的原油 擋沫板 阻止浮在液面上的氣泡向原油出口方向流動(dòng) ， 使氣泡在液面上有足夠的停留時(shí)間破裂并進(jìn)入氣相 平行捕霧板 板間為 30mm， 與水平線(xiàn)呈 30176。 xdydf 2? 22 yryx ?? dyyrydf222 ??? ? ? ? 2s i n22 212220 2 rr ryrryrrydyyryf y ???????? ?????? ???????? ??212111 1 1 s in 12f y y ymr r r r?????? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???24DV fl ml??? 34 LDV k m???按停留時(shí)間計(jì)算結(jié)構(gòu)尺寸 已知停留時(shí)間 、 原油處理量 ， 根據(jù)停留時(shí)間內(nèi)進(jìn)入分離器的液量等于分離器控制液面至出油口這段高度范圍內(nèi)液體量 ，則有： ? ?2 124o r eQ t D m m L???分離器的工藝計(jì)算 ?按照氣體處理量計(jì)算； ?按照液體處理量計(jì)算； ?選取原則：二者都應(yīng)滿(mǎn)足 ， 選尺寸大者 。 1 booav v dyba ?? ? ? 由 ， 可求得臥式分離器的原油處理量 ， 或由原油處理量求臥式分離器的直徑 、 長(zhǎng)度等 。 ◇ 改用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體處理量 Qgs（ m3/d） 液面控制在直徑一半時(shí) ， 按氣體處理量確定分離器的結(jié)構(gòu)尺寸（油滴沉降速度法） ssgsgsgssgPTPz T RTz R TQPPQ8 6 40 0, ??立式分離器： 臥式分離器： 2v 67858sg s g vsPTQ D vP T Z ??H 67858sg s e g vsPTQ D L vP T Z ?? 臥式分離器的氣體處理能力為同直徑立式分離器的 Le/D倍 。 要求：在一定氣體處理量下 ， 必須加大分離器的直徑或增加臥式分離器的有效沉降長(zhǎng)度 ， 金屬耗量和制造成本就會(huì)增加 。 油滴能沉降的 必要條件是： 油滴的沉降速度必須大于或等于氣體在流通截面上的平均流速 ， 即： 在臥式分離器中 ， 氣體流向與油滴沉降方向相垂直 ， 油滴能沉降至集液區(qū)的 必要條件是： 油滴沉降至集液區(qū)所需的時(shí)間應(yīng)小于或等于油滴隨氣體流過(guò)重力沉降部分所需的時(shí)間 ， 即： gvv?? ?? ?11DeeggDhDL L vvv v h D????或氣體的允許流速 氣體允許流速與 油滴的沉降速度有關(guān) 油滴沉降速度又與 油滴直徑有關(guān) 。 dd2時(shí)為紊流， d1dd2為過(guò)渡流。 v vvv vvv0 . 52 4 3 0 . 3 4DeeC RR? ? ? 按流態(tài)分區(qū)計(jì)算沉降速度 各流態(tài)區(qū) 的關(guān)系 Re DC?各流態(tài)區(qū)沉降速度公式 層流區(qū)： ? ?218lggdgv?????過(guò)渡區(qū)： ? ? 0 . 7 1 40 . 7 1 4 1 . 1 4 30 . 4 2 8 0 . 2 8 60 . 1 5 3 lggggdv??????紊流區(qū)： ? ? 1 .7 4 lgggdv??????? ????油滴流態(tài)的判斷 d1是層流變?yōu)檫^(guò)渡流時(shí)的液滴直徑 ， d2是過(guò)渡流變?yōu)槲闪鲿r(shí)的液滴直徑 。 捕霧器 ? 網(wǎng)墊除霧器 ? 拱板除霧器 ? 波紋板除霧器 捕霧器 ? 迪克松板捕霧器 ? 填料式捕霧器 ? 離心式捕霧器 除霧器碰撞分離工作原理 碰撞 、 凝聚： 折板式 ， 金屬絲網(wǎng) 臥式分離器的工作原理 入口分流器 : 油 、 氣流向和流速突然改變 ， 使油氣得以初步分離 集液區(qū) :分離與緩沖 捕霧器 :聚結(jié) 、 合并成大油滴 ， 在重力作用下流入集液區(qū) 分離器工作壓力 :氣體出口管線(xiàn)上的控制閥控制 液位 :液體排出管上的控制閥控制 立式分離器 基本結(jié)構(gòu)與臥式分離器相同 ，與臥式分離器不同的地方是： （ 1）氣液界面較小 （ 2）氣體流向和氣體中液滴的沉降方向相反 。 分離級(jí)數(shù)的制約因素 ? 經(jīng)濟(jì)約束：投資 、 維修費(fèi)用 ? 集輸管網(wǎng)壓力的約束 ? 石油性質(zhì)也有影響 分離級(jí)數(shù)的選擇原則 ? 根據(jù)油氣比的高低來(lái)選擇，油氣比高應(yīng)增多分離級(jí)數(shù) ? 根據(jù)井口壓力進(jìn)行選擇，井口壓力高的應(yīng)增多級(jí)數(shù) ? 根據(jù)原油的相對(duì)密度進(jìn)行選擇，隨著相對(duì)密度的降低，應(yīng)適當(dāng)增加級(jí)數(shù)。 分離效果的影響因素 ? 石油組成 ? 分離級(jí)數(shù) ? 分離壓力 ? 分離溫度 分離壓力的影響 對(duì)相同的分離級(jí)數(shù) ， 分離壓力不同其分離效果也是不同的 。 結(jié)論 連續(xù)分離所得的液體量最多 ， 一次平衡分離所得的液體量最小 ， 多級(jí)分離居中 。 平衡體系壓力較高時(shí) ， 分子的間距小 ， 分子間吸引力大 ，分子需要具備較大的能量才能進(jìn)入氣相 ， 能量低的重組分分子進(jìn)入氣相更困難 ， 所以平衡體系內(nèi)氣相數(shù)量較少 ， 重組分在氣相中的濃度也較低； 如果在較高的壓力下把已分離成為氣相的氣體排出 ， 減少了體系中具有較高能量的輕組分分子 ， 即改變了體系的組成 ， 則在壓力進(jìn)一步降低時(shí)就減少了重組分分子被輕組分分子的撞擊 、 攜帶的機(jī)率 。 把各模型計(jì)算精度較高的部分組合在一起 ，構(gòu)成組合模型 。 時(shí) ， 實(shí)驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)分層流型 ? 管路上傾時(shí) ， 有一最大的截面含液率；管路下傾時(shí) ， 有一最小的截面含液率 截面含液率的求解方法 ? ? ? ?0LLHH???? ? cbLL FraRH ?0? ? ? ? ? ? ILSLTL BHAHH 000 ??? ?2wFr gd?? ? ? ??????? ??? ??? i n3 i n1 3C? ? ? ?1 l n e f gL L L WC R d R N F r?????????????gWNLsLLW兩相水力摩阻系數(shù) ? ? ne?0/ ??? ? ? ? 42 ln0 1 8 5 7 2 8 5 2 lnmmmmn?????? ?? ??L LHRm ?管路起伏對(duì)兩相管流的影響 ? 對(duì)流型的影響 ? 管路上坡舉升氣液混合物所消耗的能量在下坡時(shí)得不到全部回收 弗萊尼根的結(jié)論 ? 管路下坡段所回收的壓能比上坡段舉升流體所消耗的壓能小得多 ， 可以忽略 ? 上坡段由高差所消耗的壓能與兩相管路的氣相表觀流速呈相反關(guān)系 ， 表觀流速趨于零時(shí) ， 高程附加壓力損失最大 ? 由爬坡所引起的高程附加壓力損失與線(xiàn)路爬坡高度的總和成正比 ， 和管路爬坡的傾角 、起終點(diǎn)高差的關(guān)系不大 弗萊尼根關(guān)系式 ????? ZgFP leh ? ■ 起伏管路的總壓降為水平管路壓降與起伏附加壓降之和 0 0 1sge wF ??組合模型 ? 近 30年來(lái) ， 各國(guó)學(xué)者提出的兩相流計(jì)算模型不下數(shù)十個(gè) 。?LLLHHH ??關(guān)系曲線(xiàn)－－ LHReLR關(guān)系曲線(xiàn)－ LRC杜克勒 II法的 適應(yīng)范圍 ? 截面含液率為 ～ ，體積含液率為 ～ ? 管經(jīng)不大于 英寸 ? 兩相雷諾數(shù)為 600～ 202200 215貝格斯 —布里爾相關(guān)式 假設(shè)： ?流量為常數(shù)，即流動(dòng)是穩(wěn)定的 ?等溫 貝格斯 —布里爾相關(guān)式 02222????wddlgdzdwdp??????dwgdzdldwdldldp22