一、概述

目前，油田的绝大部分原油都是以油水乳化液的形式采出的，尤其是三次釆油中化学方法的 使用，使原油破乳脱水的难度越来越大。重力分离、电脱水、添加破乳剂等常规工艺的脱水效果并不理想。

经过我公司的研究，超声波破乳是十分有效的强化原油脱水的方法。超声波破乳是基于超声波作用于性质不同的流体介质产生的位移效应来实现的，由于位移效应的存在，乳状液中的水粒子将不断向波腹或波节移动、聚积并发生碰撞，生成直径较大的水滴，因密度差异，并在重力作用下与油分离。在驻波场中由于声压分布的不均匀性而导致粒子分布不均匀，从而更有利于原油中水粒子的碰撞，达到破乳的目的。

二、作用机理

超声波具有机械震动、空化及热作用，理论推导和可视化试验证明超声波破乳脱水的声强必须在空化阀值以下，因此，超声波原油破乳脱水主要是利用超声波的机械振动作用和热作用。

1、机械振动作用促使水粒子凝聚。当超声波作用于原油时，造成悬浮的水粒子与原油介质一起振动。由于大小不同的水粒子具有不同的相对振动速度，水粒子将相互碰撞、粘合，使其体积和重量均增大，蕞后沉降分离。

2、机械振动作用可使原油中的石蜡、胶质、沥青质等天然乳化剂分散均匀，增加其溶解度，降低油、水界面膜的机械强度，有利于水相沉降分离。

3、热作用可降低油、水界面膜强度和原油粘度。一方面，边界摩擦使油、水分界处温度升高，有利于界面膜的破裂；另一方面，原油吸收部分声能转化成热能，可降低原油的粘度，有利于水粒子的油、水重力沉降分离。

实验装置主要由超声波发生器、超声清洗槽、恒温水浴、计算机信号采集系统、水听器、量筒等组成、由超声波发生器产生的超声波对量筒中的稠油乳状液进行处理，同时采用水听器和计算机信号采集系统对超声波处理参数进行采集分析。

将装有稠油采出液的具塞量筒放入超声波水浴中进行处理，在处理过程中即有大量的水脱出，观察处理的油样可以发现，超声波处理过程中，水滴呈大液滴状分散于油中，随着时间的增加，分散于油中的大水滴逐渐向试管底部沉降，实现了油水分离；稠油采出液经超声波处理刚结束时，试管底部脱出的水比较浑浊，但是沉降一段时间后，脱出的水逐渐变清。与自然沉降脱水和化学破乳脱水试验现象相对比，可以发现，超声波处理后试管壁没有油滴附着，清洁度较高。油水界面呈弯月状或锯齿状均匀向上推进。

三、系统技术参数

声强、辐照时间和频率是影响原油脱水率的主要因素，脉冲宽度、间歇时间是影响原油脱水率的次要因素。另外，压强的增加使超声空化阈值增大，温度的增加使超声空化阈值减小，油品性质影响超声波在油中的衰减，从而影响使用频率的选择。所以，在设计破乳系统时，要针对具体的工况要求，具体问题具体分析，才能使系统达到蕞佳的破乳脱水效果。要根据处理量、待处理介质的特性等因素来确定超声波发生机功率、频率、超声辐照时间，并釆用多种换能器布置方案，以提高处理

四、技术特点

1、经超声波处理后，脱出水中的含油降低，脱出原油中的含水降低，原油脱水速率明显增快，原油脱水效果好。

2、可减少或停止破乳剂的使用：经现场使用证明，应用超声波破乳脱水技术，可减少使用破乳剂60%～90%，如果设计更合理，可以做到完全停用破乳剂。

3、可降低加热炉的温度10～15°C，节约大量的燃油费用。同时，使用超声波破乳技术，能使各级溢油的含水明显降低，由于油的导热系数大于水的导热系数，因此，可明显提高升温速度，减少燃油费用。

4、脱出水中含油明显变少，可以有效降低污水站处理污水的成本。

5、超声波破乳脱水技术是一项洁净环保的技术

五、设备技术参数

超声波破乳脱水系统由超声波发生机、超声波换能器、传输电缆组成。

1、电源：AC220V  50Hz；2、超声频率：20～23Khz；3、工作方式：脉冲，占空比1/1；4、声强：接近待处理原油的空化阈值，依具体工况设计；5、超声辐照时间：5～30min，依具体工况设计；6、超声发生机数量、单台功率、换能器数量、换能器布置方案，要根据处理量、待处理介质的特性等因素来确定，以提高处理效率；7、换能器安装位置可移动；8、容器可视化；9、可同时做1～4个样；10、搅拌自动化；11、专用样品支架；12、相匹配的换能器；13、温度精度0.1℃。

六、应用领域

油田：原油破乳脱水、污水脱油。

石油化工：原油脱盐、脱水；重油脱钙、脱水；污油脱水；污泥、浮渣脱水。