新型原油含水分析儀的引進(jìn)與應(yīng)用

龔中偉 石海元 張 民 杜黎鳴

中國石化江蘇油田分公司 試采一廠 （江蘇 江都 225265）

新型原油含水分析儀的引進(jìn)與應(yīng)用

龔中偉 石海元 張 民 杜黎鳴

中國石化江蘇油田分公司 試采一廠 （江蘇 江都 225265）

GB 260《石油產(chǎn)品水分測定法》是目前普遍采用的一種油井含水率測定方法，但在現(xiàn)場應(yīng)用中存在配套器具和操作程序較多、化驗(yàn)時(shí)間長、安全性差、需消耗溶劑油，非節(jié)能環(huán)保等問題。江蘇油田試采一廠引進(jìn)的按照GB/T 6533《原油中水和沉淀物測定法（離心法）》制作的新型原油含水分析儀，通過現(xiàn)場應(yīng)用，不僅數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度滿足規(guī)范要求，而且工作效率高，與配套的樣桶清洗裝置應(yīng)用，具有安全、節(jié)能、健康、環(huán)保等多種效果。

離心法含水儀 數(shù)據(jù)比對 引進(jìn)與應(yīng)用

目前油井含水分析現(xiàn)狀及存在問題

油井原油計(jì)量是油田生產(chǎn)過程中的一項(xiàng)重點(diǎn)工作，通過油、氣、水產(chǎn)量計(jì)量，可及時(shí)掌握油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，優(yōu)化、調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，評價(jià)技術(shù)方案的實(shí)施效果，提高油井采收率和油田開發(fā)水平。

1 目前油井含水分析現(xiàn)狀

目前計(jì)量油井原油產(chǎn)量，主要采用如下方法：

（1）采用分離器液面高度與單位時(shí)間比例關(guān)系，得出單井總液量和伴生氣產(chǎn)量。

（2）進(jìn)行人工井口取樣，送隊(duì)部化驗(yàn)室采用蒸餾法得出單井含水率。

（3）通過油井的液量、氣量和含水率，得出油井的油量、水量和天然氣產(chǎn)量、油氣比等生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

目前單井油樣的含水化驗(yàn)依據(jù)GB 260《石油產(chǎn)品水分測定法》[1]，從一個(gè)均勻混合的原油樣品中，根據(jù)含水率的高低，錄取10mL或100mL油樣，加入溶劑油后，進(jìn)行加熱、蒸餾，根據(jù)接受器中水量，計(jì)算出原油樣品中水的百分含量，測定裝置見圖1。

2 GB 260《石油產(chǎn)品水分測定法》測定含水率存在問題

該實(shí)驗(yàn)是目前普遍采用的一種含水率化驗(yàn)方法，能夠滿足單井原油含水率化驗(yàn)要求。但在現(xiàn)場實(shí)踐中，存在如下問題：

（1）配套器具較多，安全性差。需配備多套玻璃容器、電加熱設(shè)備和蒸餾冷卻裝置，其中電熱套溫度慣性大，提溫迅速，在300℃以上的高溫區(qū)溫度控制難度大，易出現(xiàn)沖樣、爆瓶現(xiàn)象，產(chǎn)生明火，安全條件差，需配備許多防護(hù)設(shè)施，以保障化驗(yàn)的安全操作。

（2）化驗(yàn)過程中，使用、消耗大量的溶劑油和電能。操作人員長期在油氣污染的環(huán)境里工作，影響其身體健康。

（3）樣品的制備和蒸餾時(shí)間較長，操作程序較多。根據(jù)GB 260標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單個(gè)油樣測定，需進(jìn)行取樣、稀釋、緩慢加熱等程序，時(shí)間至少需30min至45min；計(jì)算復(fù)雜，受化驗(yàn)儀器的臺位限制，化驗(yàn)儀器的使用效率和測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度較低。

（4）操作人員需用汽油等化學(xué)溶劑對含水接受器、燒瓶等玻璃容器進(jìn)行重復(fù)清洗和使用，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、玻璃容器在使用和清洗過程中容易破損，而且需消耗一定量的化學(xué)溶劑。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于基層隊(duì)生產(chǎn)油井?dāng)?shù)量較多（平均150多口），按照生產(chǎn)數(shù)據(jù)錄取規(guī)定，每天至少需化驗(yàn)油樣50多個(gè)，受化驗(yàn)設(shè)備少、化驗(yàn)時(shí)間長和玻璃器皿清洗量大等因素限制，油品化驗(yàn)的準(zhǔn)確度與工作效率較低，雖然有一定的通風(fēng)設(shè)備，但化驗(yàn)人員長時(shí)間在油品揮發(fā)量較大的環(huán)境中工作，不僅工作負(fù)荷和勞動(dòng)強(qiáng)度較大，而且對身體健康有一定影響。

為此，生產(chǎn)技術(shù)人員經(jīng)過調(diào)研，引進(jìn)一種方便、準(zhǔn)確、快捷的油品化驗(yàn)設(shè)備，以改進(jìn)化驗(yàn)室工作條件，提高工作效率。

新型原油含水化驗(yàn)設(shè)備的引進(jìn)與應(yīng)用

1 新型OY-HS原油含水測定儀的原理及技術(shù)參數(shù)

（1）該原油含水測定儀，依據(jù)GB/T 6533《原油中水和沉淀物測定法（離心法）》[2]制作，其原理是利用物質(zhì)的比重差異，在破乳劑的作用下，乳化水得到破乳分離，經(jīng)過加溫的的樣品在高速離心力作用下，實(shí)現(xiàn)試樣中的油、水徹底分離。

操作過程是將需要化驗(yàn)的單井試樣，通過加熱均化后，移取10mL樣品至專用容器內(nèi)，再放置于儀器的固定支架上，每4個(gè)油樣為一組，最多可放置4組共16個(gè)油樣。儀器采用高可靠性無刷電機(jī)，在完成溫度、時(shí)間和轉(zhuǎn)速設(shè)置后，啟動(dòng)高速電機(jī)并帶動(dòng)樣品高速旋轉(zhuǎn)，樣品的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)5 000r/min，到達(dá)設(shè)定時(shí)間后（一般10～15min），電機(jī)停止運(yùn)行，開啟樣品室蓋板取出樣品，讀取樣品中原油和明水的刻度值，通過計(jì)算可獲得樣品的含水率，OY-HS原油含水測定裝置及試樣見圖2。

（2）技術(shù)特點(diǎn)與技術(shù)參數(shù)：

①控制系統(tǒng)采用單片機(jī)技術(shù)，操作簡便、成熟可靠；②電機(jī)的轉(zhuǎn)速、溫度、時(shí)間、工作狀態(tài)的設(shè)定和控制均可在面板上完成并存儲并清晰顯示；③耗電低、噪聲小、穩(wěn)定性好；儀器配備的操作過程中開門-停機(jī)互鎖、關(guān)門-啟動(dòng)互鎖功能設(shè)置，保證了樣品在分析過程中的安全運(yùn)行；④技術(shù)參數(shù)：電源 220AC；功率＜2kW；啟動(dòng)噪音＜60dB；額定轉(zhuǎn)速≤5 000r/min；樣品室溫度＜70℃范圍可調(diào)；樣品室載樣容量：16× 10mL（可擴(kuò)展至16×100mL）。

2 現(xiàn)場應(yīng)用情況及數(shù)據(jù)分析

（1）為了改善基層隊(duì)化驗(yàn)室工作條件，提高油井樣品的含水化驗(yàn)準(zhǔn)確度和工作效率，在相鄰油田取得較好的應(yīng)用效果基礎(chǔ)上，2009年初在采油一隊(duì)化驗(yàn)室引進(jìn)了一套離心法原油含水測定儀，該采油隊(duì)管理的真武油田原油物性見表1。

表1 真武油田原油物性參數(shù)表

該油田的原油物性在江蘇油田較為典型，滿足儀器的測量的通用性要求，儀器到達(dá)現(xiàn)場后，經(jīng)廠方技術(shù)人員安裝調(diào)試和技術(shù)培訓(xùn)，開始實(shí)施含水化驗(yàn)，為了驗(yàn)證儀器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，現(xiàn)場對同一個(gè)樣品按照GB 4756《石油液體手工取樣法》進(jìn)行嚴(yán)格均化后，分為兩個(gè)樣品，分別用GB 260《石油產(chǎn)品水分測定法》和GB/T 6533《原油中水和沉淀物測定法（離心法）》標(biāo)準(zhǔn)所配備的儀器進(jìn)行操作和數(shù)據(jù)比對，經(jīng)過連續(xù)3天多時(shí)間的人工與儀器化驗(yàn)含水?dāng)?shù)據(jù)的連續(xù)比對，油井含水平均誤差＜±1.2%，集輸站含水平均誤差＜±2.81%，綜合誤差＜±2%，比對數(shù)據(jù)見表2。

（2）比對數(shù)據(jù)分析。①在平均含水率50%以上的油井人工化驗(yàn)與儀表測定含水率相對誤差＜± 1.2%；說明該儀器用于油井含水率測定具有較大優(yōu)勢，由于油水混合液處于混相狀態(tài)，在破乳劑、溫度和重力作用下，處于游離和乳化狀態(tài)下的水分能夠較分離徹底，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度符合Q/SH 0182《采油井資料錄取規(guī)定》[3]油水井含水率分析誤差≤±5%指標(biāo)，不僅操作方便、快捷，而且數(shù)據(jù)分析效率較高；②在平均含水率5%以下的站庫人工化驗(yàn)與儀表測定含水率相對誤差＜±2.81%，是因?yàn)槁?lián)合站三相分離器出口原油經(jīng)過工藝處理后，品質(zhì)接近凈化原油，油品的粘度增加，臘質(zhì)、膠質(zhì)含量較高的重?zé)N組份中的乳化水分離效果較差，分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度低于蒸餾法，但能夠掌握三相分離器出口原油含水率的變化，合理調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)；③上述比對數(shù)據(jù)也驗(yàn)證了GB/T 6533開頭部分所提示的測得原油中的水含量一般低于實(shí)際的水含量，當(dāng)測定精度要求較高時(shí)，仍需使用GB 260《石油產(chǎn)品水分測定法》。

表2 OY-HS原油含水測定儀(離心式）與人工化驗(yàn)比對數(shù)據(jù)

3 樣桶及試樣瓶清洗裝置的研制與應(yīng)用

雖然對油樣實(shí)施含水率化驗(yàn)操作，不再使用揮發(fā)性較大的200#溶劑油，但在清洗樣桶和試樣瓶時(shí)，仍需要使用一定量的工業(yè)溶劑油。為此，使用單位與廠家技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場特點(diǎn)，研制開發(fā)了一臺樣桶清洗裝置，解決試樣瓶和樣桶的清洗問題，清洗一次約消耗電能0.5kW，清水約0.02m3，清洗效率高，與OY-HS原油含水測定裝置配套使用，具有節(jié)能、安全、環(huán)保優(yōu)點(diǎn)。

綜合效益分析及結(jié)論

1 綜合效益分析

目前采油1隊(duì)有油井92口，按照油井資料錄取數(shù)據(jù)要求，每3天需對每口油井化驗(yàn)含水，對重點(diǎn)油井需加密化驗(yàn)，平均每天需化驗(yàn)30多個(gè)油樣，化驗(yàn)勞動(dòng)強(qiáng)度較大。采用離心法含水測定儀明顯提高了含水化驗(yàn)效率，節(jié)省操作時(shí)間，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。其詳細(xì)數(shù)據(jù)見表3。

根據(jù)表3數(shù)據(jù)，離心法含水測定儀在現(xiàn)場應(yīng)用中，具有如下效果：

（1）節(jié)能增效。在節(jié)油方面，采用傳統(tǒng)的電加熱方式化驗(yàn)含水，單個(gè)樣品需消耗溶劑油125mL，而采用離心法原油含水測定儀基本不消耗溶劑油；在節(jié)電方面，電加熱爐單孔最大功率1kW，單樣蒸餾時(shí)間45min，耗電0.75kW·h；而離心法原油含水測定儀單樣蒸餾時(shí)間10min，耗電0.05kW·h，可節(jié)電93%。根據(jù)表3統(tǒng)計(jì)，采油一隊(duì)化驗(yàn)室應(yīng)用離心法原油含水測定儀全年可減少200#溶劑油、電能、清水等資源消耗約2.71萬元，節(jié)省操作時(shí)間1 142h。

（2）安全環(huán)保。采用離心法含水測定儀，可明顯改善操作人員的工作環(huán)境，避免油樣在制備、蒸餾過程中，因溶劑油的揮發(fā)對人體的傷害。同時(shí)也避免油樣在操作中易出現(xiàn)的沖樣、爆瓶、產(chǎn)生明火等現(xiàn)象，保障油品化驗(yàn)的安全操作。

表3 采油一隊(duì)化驗(yàn)室采用新型含水儀效益統(tǒng)計(jì)

（3）操作方便。離心法含水測定儀樣品制備簡便，錄取數(shù)據(jù)快捷，減少了稱重、配制溶劑和高溫蒸餾、冷卻等環(huán)節(jié)，工藝成熟，分析成本低。

2 結(jié)論

離心法含水測定儀依據(jù)GB/T 6533標(biāo)準(zhǔn)制作，是一種工藝先進(jìn)、技術(shù)成熟的原油含水測定儀器，經(jīng)過近一年的現(xiàn)場使用，可代替GB 260標(biāo)準(zhǔn)用于油井含水率的分析、化驗(yàn)，具有操作簡便、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高、安全節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)，符合“節(jié)能減排”要求。與樣桶及試樣瓶清洗裝置的配套使用，基本避免了溶劑油的使用，把化驗(yàn)人員從高污染的工作環(huán)境中解放出來，是一種受到基層隊(duì)干部職工歡迎，性價(jià)比較高的綠色環(huán)保的含水測定設(shè)備。

[1]GB 260石油產(chǎn)品水分測定法[S].

[2]GB/T 6533原油中水和沉淀物測定法（離心法）[S].

[3]Q/SH 0182采油井資料錄取規(guī)定[S].

GB 260 “Determination Method about Water of Petroleum Products”is one method generally adopted at present to determine the water content of crude well.However,there are some problems in the practical application such as more supporting sets of equipment and operation sequences,the longer period of laboratory work,the poor property of security,the more consumption of solvent naphtha and no energy-saving environment.The First Oil Production Factory of Jiangsu Oilfields has introduced the new type analyzer about water content of crude,which is made according to GB 6533“Determination Method of Water and Precipitate in Crude (Centrifugation)”.Through the field application,it is proved that this new analyzer has not only high accuracy of data satisfying the requirement of standards,but also shows the high efficiency of work,and possesses the effect of safety,energy-saving,health and environment protection when it is used together with the cleaning equipment of sample tank.

water cut meter of centrifugation;contrast of data;introduction and application

龔中偉（1966-），男，工程師，現(xiàn)主要從事計(jì)量技術(shù)管理工作。

2010-02-10