微波辐射稠油降粘脱水实验研究.PDF

第 33 卷 第 3 期 辐射研究与辐射工艺学报 J. Radiat. Res. Radiat. Process. Vol.33, No.3 2015 年 6 月 /fushe/CN/volumn/home.shtml June 2015 微波辐射稠油降粘脱水实验研究 付必伟 1 艾志久 1 胡 坤 1 孟璋劼 1 钱惠杰 1,2 席燕卿 3 1 （西南石油大学机电工程学院 成都 610500 ） 2 （中石化河南油建工程有限公司 濮阳 457000 ） 3 （中国石油吐哈油田公司鲁克沁采油厂 吐哈 838200 ） 摘要 针对稠油粘度大和脱水难等问题，利用微波辐射进行稠油破乳脱水实验研究，分析了微波功率和辐照 时间对稠油脱水率的影响，并对比了微波脱水技术与水浴加热脱水技术的脱水效果。研究结果表明：微波作 用后油样温度迅速升高，粘度降低；微波脱水技术与水浴加热脱水技术相比，脱水效果及速度有显著提高； 微波功率越高，脱水效果越好，但超过 450 W 后微波功率对脱水率的影响较小；辐照时间约为 2 min 时，油 样的降粘脱水效果较好；微波作用后油样重组分含量降低，轻组分含量增加，粘度发生不可逆的变化。研究 结果表明微波技术在稠油降粘脱水领域具有很好的应用前景。 关键词 稠油，微波辐射，破乳脱水，脱水率 中图分类号 TQ203.9，TQ460.1，TL99 DOI: 10.11889/j.1000-3436.2015.rrj.33.030401 国内外研究表明，从地下采出的原油近 80% 以 关系，结果表明与常规加热脱水技术相比，微波辐 油水乳状液的状态存在[1-4]，原油乳状液造成了原油 照稠油破乳脱水技术具有高效、节能和环保等优势， 储运管路堵塞以及加工设备腐蚀等严重危害。为提 具有很好的商业应用前景。 高老油井采油率，油田采用注水技术和其他强化采 油技术使原油含水率和乳化现象更加严重[5-7] 。据统 1 微波作用机理 计，由于油水破乳脱水方法不佳带来的原油损耗高 1.1 微波特性 达原油总产量的 2%左右，造成了巨大的经济损失。 1.1.1 内加热特性 因此开发一种高效、节能的原油破乳脱水技术对我 如图 1 所示，微波加热与一般加热不同，后者 国原油运输和加工具有重要的意义。 通过表面热辐射由表及里的传导加热，微波加热是 重力沉降法是油水分离最基本的方法，其符合 材料在电磁场中由介质损失而引起的，加热由内到 Stocks 定律。实践表明，重力沉降法的沉降速度低， 存在脱水效率低，脱水效果差等问题[8] ，因此，国 外。 内外许多学者提出了多种提高水滴沉降速度的方法 和措施。这些方法主要分为热化学破乳脱水和电化 学破乳脱水两类。这些方法提高了水珠沉降速度， 但还存在一些不足[9-11] ：(1)加热法能耗大，并且脱 水效率低，效果差；(2)化学破乳法主要是需要加破 乳剂，费用高、沉渣多，并且污染环境；(3) 电破乳 法能耗大，设备安全要求高。 针对耗能高、污染大等问题，文中以微波破乳 脱水作用原理为基础，结合微波辐照原油破乳脱水 图 1 常规加热和微波加热 实验，分析了微波功率、辐照时间与脱水率之间的 Fig.1 Conventional heating and microwave heating —————————————— 第一作者：付必伟，男，1988 年 11 月出生，2013 年于西南石油大学获得工