原油含水測量中含水分析儀的應用研究

于海麗

[摘要]原油含水測量技術是制約油田產(chǎn)量分隊計量的一大難題。在我國，含水測量最初采用密度計。但是，經(jīng)過多年的實踐發(fā)現(xiàn)，密度計存在易結垢、易干擾等缺點。這些缺點導致密度計測量原油含水的準確率受到質疑。鑒于實踐需要，近幾年來，各種含水分析儀出現(xiàn)并運用于原油含水測量。從測量原理來說，可以大致劃分為三類：電學特性測量原理、密度測量原理和同位素法測量原理。文章通過論述含水分析儀在原油含水測量中的應用，分析原油含水測量存在的問題，提出相應的意見。

[關鍵詞]原油含水測量；含水分析儀；測量原理

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.02.052

原油含水測量給油田的開采和管理帶來了一定的難度，影響著采油成本控制。目前，我國轉油站對外輸出原油的含水檢測主要采用的是手工化驗和密度計。這兩種檢測方式，都存在一定的弊端。就手工化驗來說，它無法實現(xiàn)實時檢測，檢測出來的數(shù)據(jù)不能作為產(chǎn)量分隊的依據(jù)；而就密度計來說，它是現(xiàn)場運用最為普遍的，但是，干擾因素較多，如易結垢、含沙、含氣、漂移頻率等，它所檢測出來的數(shù)據(jù)，無法保證其準確性。所以，在石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，一直對原油的在線含水測量工作進行研究，以期望能夠篩選出既能適應石油開采現(xiàn)場工況，又能準確測出原油含水數(shù)據(jù)，還能耐用的含水分析儀，保障原油開采的質量。

1原油含水測量的意義

原油含水測量對于原油生產(chǎn)有著重要意義。原油含水測量所得的原油含水率，是原油生產(chǎn)中的重要數(shù)據(jù)，是計算油井產(chǎn)油量、評價一個油田的藏油開采價值、采出程度以及制定對應開采方案的重要指標。原油含水率的在線檢測是油田地面計量的一個重要環(huán)節(jié)，對于確定油井出水量、出油的地下層，估算該地的油田產(chǎn)量和油井的開發(fā)年限具有重要意義。同時，準確的原油含水數(shù)據(jù)可以反映出該油井的實際產(chǎn)油狀態(tài)，對于實現(xiàn)油田的自動化管理具有重要作用。所以，原油含水測量技術保證是原油的生產(chǎn)和運輸?shù)闹匾Ｕ稀?/p>

2含水分析儀的分類

我國目前石油產(chǎn)業(yè)中，主要使用的原油含水分析儀有以下幾種：密度計測含水、y射線測含水、射頻導納測含水、短波吸收測含水。筆者將在下文對這幾種原油含水分析儀的原理和實際應用做大概論述。

2.1密度計測含水

密度計測含水是應用了“裝有不同液體的容器振動時其頻率會有較大差異”這一基本物理現(xiàn)象來進行測量。實際操作中，是通過檢測頻率來得到混合液體的密度，在引用純油和純水的已知密度帶入公式計算，就可以得出混合液體中的含水值。我國現(xiàn)在大多數(shù)油田都是采用的這種含水測量方式。但是由于油田中的環(huán)境十分惡劣，現(xiàn)場的介質條件缺乏，所以使用的情況不是很理想。在測量時，液體中含有空氣，會出現(xiàn)含水量偏低、含油量偏高的假象，也就是所謂的“氣增油”現(xiàn)象。而如果在測量時，混合液體中含有砂礫這種介質，就會出現(xiàn)含水量偏高，含油量偏低的假象，形成所謂的“砂吃油”的現(xiàn)象。而且，在實用中，密度計測含水的儀器十分容易結垢，一旦結垢就會出現(xiàn)與“砂吃油”相同的現(xiàn)象，俗稱“垢吃油”。另外，對于這種測量方式，在安裝操作上，也要求較高。對于振管式密度計的安裝要求上下法蘭同心，不能出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象，外界也要保證沒有震動的干擾。對于實際應用，這些要求都是很難達到的，尤其是油田本身的環(huán)境制約，就更加難以保證密度計測含水的準確性。

2.2y射線測含水

放射線含水測量法是利用低能y射線與物質之間的相互作用的原理所設計出來的。它采用的是非接觸結構，放射線可以直接穿過被檢測的管道然后直接到達接收器，由于在液體中，碳元素和氧元素對于射線的吸收有所差異，碳元素多是集中在油中，氧元素多是集中在水中，只要通過接收器測出碳元素和氧元素的含量，就可以推算出其中的含水量。這種測量方式十分簡便，而且相對科學，沒有過于復雜的計算，得出的結果也比較準確。但是這種儀器的價格相對較高，會提高產(chǎn)油的成本，而且放射源本身對于人體具有一定損害，不利于油田地的管理。

2.3射頻導納測含水

目前，CM-3型智能含水分析儀就是射頻導納測量含水量的儀器代表。該種儀器是利用射頻導納專利技術研制出來的，具有防掛料、不結蠟、不受管道中溫度壓力影響、不受水礦化度影響等特點，相對于其他的測量方式來說，它的排外能力較強，不易受其他因素和介質的影響。射頻導納含水分析儀的工作原理是：在安裝后，其探頭與輸油管道會形成一個電容，探頭和管壁作為正負兩極，根據(jù)理論來說，電容與原油的介電常數(shù)應當是一個線性關系，射頻導納就是通過電容得知介電常數(shù)的變化情況，從而利用公式去求得原油實時的含水量。射頻導納測含水分析儀對于含水率低于60%的原油來說，測量的準確度會相對偏高，也就是說，射頻導納測含水具有自己的適用范圍，并不能用于所有的原油含水測量。就射頻導納含水分析儀的使用現(xiàn)狀來說，它的性能比較穩(wěn)定，使用效果較好。

2.4短波吸收測含水

短波吸收測量含水的主要原理是原油對于短波的吸收差異取決于它們當中的含水量。所以在該種儀器工作之前，會先設置標準吸收樣，當取樣器中的原油含水出現(xiàn)變化時，吸收的短波能量也會隨之改變，雖然這個反應很微弱，得出的差值也較小。但是，可以將這個數(shù)值擴大化，線性校準后就會顯示出實時含水率，再利用最小體積脈沖計算出來平均含水量，以此擴大，就可以得出所測的原油含水率。例如現(xiàn)今存在的YSL-1G型含水分析儀。它的原理就是短波吸收。通過發(fā)射裝置，將恒定穩(wěn)頻的短波利用電子開關的方式發(fā)射到原油之中的同軸里和人為設置的標準吸收組件上。檢測到油中水量的微差變化，并將兩個曲線差值放大處理，經(jīng)過數(shù)量的計算，可以得出純油體積量和水體積量，從而就能算出原油中的含水量。這種方式多適用于高含水量的原油。

3對不同含水分析儀的應用建議

從上述的各種原油含水分析儀的特點和實際運用情況可以看出，并不存在一種含水分析儀可統(tǒng)一作用于所有的油田開采。不同的含水分析儀所蘊含的原理不同，本身所具有的特點也不同。由于在原油的含水測量時，會受到很多因素的影響，目前并不存在一個適合于所有油田長期使用的含水分析儀，下面將對幾種含水分析儀的應用提出建議。

（1）在使用這些含水測量儀時，必須要制定相應的標準和管理制度。在原油測量含水量時，可以先對其進行小規(guī)模的抽取，分析出大概的含水率范圍，并根據(jù)這個數(shù)據(jù)來選擇適用的含水分析儀。比如射線含水分析儀、YSL-1G型含水分析儀對于含水高低就具有一定的選擇性。規(guī)范性的去選擇含水分析儀，便于后期的管理和實際測含水量時的操作。同時，對于原油含水率有一個大概性的掌握，也就能估算出成本，不同種類的含水分析儀的使用價格也有所區(qū)別，完善管理制度，有助于降低整體的成本，獲取更大的利益。

（2）含水分析儀在某些情況下，不可以直接取代人工檢測。對于含水量越低的原油來說，測量的難度也就越大，尤其是大部分儀器都是趨向于高含水率的測量，所以運用于低含水率作業(yè)時，它的準確性也會受到質疑。在低含水量測量中，不能直接用儀表來取代人工測量，人工測量雖然相對傳統(tǒng)，且耗時耗人力較多，但是測出來的準確性較為客觀。這個時候，含水分析儀就不能實際運用，而應該作為監(jiān)測儀器，它可以實時監(jiān)測到含水量的變化趨勢，當含水量超過上限時，它會發(fā)出警報，采取對應措施，不至于使檢測工人白做工。這樣一來可以減輕檢測崗位的勞動強度，延長使用周期；二來有助于保證原油外輸?shù)馁|量，更好地運用于人們的生產(chǎn)和生活之中。

（3）在含水分析儀實用中，要定期檢測。對于任何的儀器來說，它都會隨著使用時間和使用頻率而降低使用的效果。含水分析儀也與所有的機械儀器一樣，它需要按時的保養(yǎng)和維護，尤其是原油含水檢測的環(huán)境比較差，對于儀器的損耗也相對嚴重，所以，在實際使用時，儀器會因為各種條件而導致測量的結果不準確。這就要求定期對含水分析儀得出的數(shù)據(jù)進行抽樣校對，以確保數(shù)據(jù)的準確性。同時也要按照使用規(guī)范，去保護儀器，才能保證數(shù)據(jù)存在的穩(wěn)定性。這些含水分析儀本身的價格加上在使用中的作用致使它們的價值較大，對它們的維護和檢測可以一定程度上保障成本的穩(wěn)定。

（4）保證含水分析儀的專業(yè)化操作。從上述介紹可以看出，所有的含水分析儀都具有專業(yè)性領域，所以在它們的實際使用中，也要求必須要具有專業(yè)化的操作。在原油開采中，開采主體大部分是工人，他們的知識水平都具有局限性，對于專業(yè)性極強的儀器，并不具有操作能力，一定程度上來說，會限制測量的結果和儀器的使用。所以，必須要保證測量中儀器使用的專業(yè)化操作。

4結論

原油含水量的測量對于油田開采的管理和運輸具有戰(zhàn)略性意義，所以要對其足夠重視。正確使用原油含水分析儀，不僅能保障產(chǎn)油質量，也能在一定程度上降低產(chǎn)油的成本，規(guī)范產(chǎn)油的管理制度。油田作為一種能源，使用十分廣泛，規(guī)范油田開采的管理，有助于發(fā)展我國的石油產(chǎn)業(yè)，并且控制該種能源的資源配置，實現(xiàn)資源的有效性。

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