卸油過(guò)程含水檢測(cè)技術(shù)

馬強(qiáng)

1.中國(guó)石油遼河油田分公司金馬油田開(kāi)發(fā)公司（遼寧盤(pán)錦124010）

2.東北石油大學(xué)（黑龍江大慶163318）

卸油過(guò)程含水檢測(cè)技術(shù)

馬強(qiáng)1,2

1.中國(guó)石油遼河油田分公司金馬油田開(kāi)發(fā)公司（遼寧盤(pán)錦124010）

2.東北石油大學(xué)（黑龍江大慶163318）

在石油石化行業(yè)拉油生產(chǎn)中，對(duì)拉油罐車(chē)中的含水率，仍采用傳統(tǒng)的“蒸餾法”進(jìn)行手工測(cè)定。這種方法不僅測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且在拉油罐車(chē)放油時(shí)手工三點(diǎn)取樣化驗(yàn)以點(diǎn)帶面的計(jì)算平均含水不能完全代表真正的平均含水率。應(yīng)用含水自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，消除了原油交接中的人為因素，準(zhǔn)確的計(jì)量含水率。

卸油含水檢測(cè)郎伯-貝爾定律計(jì)量

拉油罐車(chē)?yán)驮谟吞锷a(chǎn)上具有一定的應(yīng)用規(guī)模，但拉油罐車(chē)的計(jì)量準(zhǔn)確度問(wèn)題也越來(lái)越突出。主要表現(xiàn)在：對(duì)拉油罐車(chē)中的含水率，仍然采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行取樣、化驗(yàn)，這種方法測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。在拉油罐車(chē)放油時(shí)手工3點(diǎn)取樣化驗(yàn)以點(diǎn)代面來(lái)計(jì)算平均含水率值，不能代表整個(gè)拉油罐車(chē)中全部液體中的真正的平均含水率數(shù)值。傳統(tǒng)的方法容易產(chǎn)生人為因素，導(dǎo)致在油品交接環(huán)節(jié)給公司造成經(jīng)濟(jì)損失。

1 計(jì)量檢測(cè)原理

1.1 系統(tǒng)檢測(cè)原理

系統(tǒng)采用先進(jìn)的短波發(fā)射技術(shù)，特點(diǎn)是：穿透介質(zhì)能力強(qiáng)，信號(hào)反饋靈敏、準(zhǔn)確、穩(wěn)定；安全性能優(yōu)良，對(duì)人體無(wú)任何輻射作用，使用十分安全。

根據(jù)電磁波的物理特性。電磁波在通過(guò)介質(zhì)時(shí)，或多或少地被介質(zhì)所吸收，不同頻率的電磁波在通過(guò)同一介質(zhì)，或同一頻率的電磁波通過(guò)不同介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)所吸收的電磁波能量是不同的，吸收多少服從郎伯-貝爾定律：

式中I—穿透能量，MJ；

I0—入射能量，MJ；

μ—吸收系數(shù)；

c—介質(zhì)濃度，mg/L；

l—介質(zhì)厚度，m。

由式（1）得：

對(duì)于混合介質(zhì)，則有：

式中μ1c1l1和μ2c2l2分別代表著2種不同物質(zhì)的吸收系數(shù)、介質(zhì)濃度及介質(zhì)厚度。當(dāng)用于檢測(cè)油水時(shí)，則兩種物質(zhì)分別為水和油。當(dāng)發(fā)射頻率為3.579MHz的電磁波時(shí)，油對(duì)這個(gè)頻率的電磁波的能量的吸收系統(tǒng)很小，這里將其近似為零，則式（3）變?yōu)椋?/p>

對(duì)于頻率一定的電磁波，水的吸收系數(shù)保持不變。當(dāng)傳感器尺寸一定，則l1確定。當(dāng)測(cè)定儀安裝到卸油口上以后，電磁波穿透能量I被罐體吸收，這個(gè)能量隨介質(zhì)的變化量很小，可以近似為恒定值。

這樣從式（4）可知傳感器發(fā)射器功率I0只隨介質(zhì)濃度c1（在這里為水）的變化而變化。發(fā)射功率的變化將引起發(fā)射器內(nèi)振蕩源電流值的變化，測(cè)定儀將這個(gè)變化電流處理后，輸出含水信號(hào)，由于發(fā)射的是短波頻率，因此，它具有很強(qiáng)的穿透能力。

1.2 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)采用先進(jìn)的嵌入式自動(dòng)計(jì)量監(jiān)測(cè)軟件技術(shù)，特點(diǎn)是：在工作時(shí)把水分傳感器和流體狀態(tài)傳感器安裝在卸油口，使之充分接觸液體。系統(tǒng)以在線(xiàn)連續(xù)測(cè)量的方式運(yùn)行，在不影響拉油罐車(chē)放油速度和不增加工人勞動(dòng)強(qiáng)度的前提下進(jìn)行測(cè)量。

當(dāng)拉油罐車(chē)放油時(shí)，液體流經(jīng)流體狀態(tài)傳感器和水分傳感器，傳感器即對(duì)0～99.9%各點(diǎn)的含水率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將含水信號(hào)通過(guò)信號(hào)接口箱變送單元，以每100ms一次的采樣頻率傳輸給計(jì)算機(jī)。工控機(jī)運(yùn)用自動(dòng)計(jì)量監(jiān)測(cè)軟件進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出單車(chē)的平均含水率，再輸入車(chē)號(hào)、井號(hào)、區(qū)塊等參數(shù)，同時(shí)根據(jù)地衡傳送來(lái)的總液量數(shù)據(jù)，計(jì)算出單車(chē)的油量、水量、總量，然后打印機(jī)根據(jù)工控機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)打印出各種數(shù)據(jù)報(bào)表。并將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到資料室，實(shí)時(shí)掌握卸油站整個(gè)收油情況。

1.3 技術(shù)指標(biāo)

含水測(cè)量范圍：0～99.99%。

含水測(cè)量精度：高含水精度±1%。

適應(yīng)介質(zhì)溫度：20～90℃。

含水儀防爆形式：廠用本質(zhì)安全型。

使用環(huán)境溫度：-40～60℃。

使用環(huán)境相對(duì)濕度：10%～90%RH。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果

在海一聯(lián)合站安裝了卸油臺(tái)罐車(chē)原油含水測(cè)試儀，從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)使用情況來(lái)看，取得了良好的效果。

2.1 測(cè)試準(zhǔn)確

在海一聯(lián)合站通過(guò)對(duì)14口撈油井罐車(chē)卸油情況進(jìn)行檢測(cè)，從檢測(cè)數(shù)據(jù)（表1）和現(xiàn)場(chǎng)使用情況來(lái)看，該裝置技術(shù)先進(jìn)，測(cè)試準(zhǔn)確（誤差在1.5%以?xún)?nèi)），質(zhì)量可靠，運(yùn)行良好，解決了油田原油生產(chǎn)中拉油罐車(chē)的單車(chē)計(jì)量難題，具有抗干擾功能；同時(shí)化解了收油和送油雙方的矛盾，消除了交接油品過(guò)程中的人力因素、人情因素，避免了油田的油量損失，達(dá)到了公平、公正地交接油品。

表1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比表

2.2 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制

系統(tǒng)具有對(duì)瞬時(shí)含水率、重量、溫度、壓力、流速、液位等信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采集的功能，能根據(jù)要求和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，自動(dòng)生成相關(guān)的數(shù)據(jù)（如單車(chē)平均含水率、混液量、油量、水量等）并生成相關(guān)種類(lèi)的報(bào)表（如單車(chē)報(bào)表、日?qǐng)?bào)、月報(bào)）；具有超限報(bào)警功能，另可根據(jù)需要對(duì)相關(guān)的動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制。

2.3 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)查詢(xún)

各種數(shù)據(jù)報(bào)表具有自動(dòng)存儲(chǔ)和歷史數(shù)據(jù)可查詢(xún)的功能，數(shù)據(jù)報(bào)表的內(nèi)容被加密處理，防止人為改寫(xiě)，使數(shù)據(jù)具有真實(shí)性，起到了數(shù)據(jù)保護(hù)作用。無(wú)論何種情況下退出，系統(tǒng)都具有自動(dòng)記憶和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能，保證相關(guān)數(shù)據(jù)不丟失。系統(tǒng)畫(huà)面中各按鈕具有訪問(wèn)權(quán)限設(shè)置，防止非操作人員操作。

2.4 降低勞動(dòng)強(qiáng)度

通過(guò)卸油含水檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，有效降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了化驗(yàn)用的汽油等材料消耗；提高了拉油罐車(chē)的單車(chē)油、水計(jì)量的速度，提高了工作效率和卸油站管理的現(xiàn)代化水平。

3 結(jié)論

通過(guò)卸油過(guò)程含水檢測(cè)技術(shù)在海一聯(lián)合站的應(yīng)用，解決了油田原油生產(chǎn)中拉油罐車(chē)的單車(chē)計(jì)量難題，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了化驗(yàn)用的汽油等材料消耗；提高了拉油罐車(chē)的單車(chē)油、水計(jì)量的速度，提高了工作效率和卸油站管理的現(xiàn)代化水平?；饬耸沼秃退陀碗p方的矛盾，消除了交接油品過(guò)程中的人力因素、人情因素，避免了油田的油量損失，達(dá)到了公平、公正地交接油品。該檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，測(cè)試準(zhǔn)確，質(zhì)量可靠，運(yùn)行良好，具有抗干擾功能，在油田原油含水檢測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]陳濤平,胡靖邦.石油工程[M]﹒北京:石油工業(yè)出版社,2000:328-335.

[2]馬強(qiáng).自控技術(shù)在金馬油田二次開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[C].//謝文彥.第三屆全國(guó)特種油氣藏技術(shù)研討會(huì)優(yōu)秀論文集.沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2008:688-691.

[3]馬強(qiáng).傾斜管道內(nèi)油/水層流的穩(wěn)定性分析[J].國(guó)外油田工程,2009,25(3):48-51.

[4]賈煒鑌，王秀影，李永紅.射頻原油含水監(jiān)控系統(tǒng)在原油交接計(jì)量站的應(yīng)用[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2010,256(1):27-30.

[5]馬強(qiáng).加拿大SAGD開(kāi)發(fā)地面工藝技術(shù)[J].國(guó)外油田工程,2010,26(7):52-54.

In the oil-trucking production of petroleum and chemical industry,the water content of oil tanker is still measured manually by the traditional method“distillation”.This method not only needs long time of detection and great intensity of work,but also has the problem in measuring the real water content,for average water content is calculated by using test results of three samples gotten manually from oil tanker unloading,and can not completely represent the real average water content.However,the application of automatic water-bearing detecting technology has removed some human-made factors in the oil crude transfer,and measured the water content accurately.

oil-unloading;water-bearing detection;Law of Alexander Graham Bell;measurement

2010-10-22▎

馬強(qiáng)（1980-），男，工程師，現(xiàn)從事采油管理工作。