原油含水測(cè)定方法與應(yīng)用淺論

陳峻 周炳軍 李麗

【摘要】原油水含量測(cè)定是原油生產(chǎn)過程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)于原油開發(fā)及技術(shù)措施應(yīng)對(duì)有著重要的意義。一般情況下，原油含水的測(cè)定主要是通過蒸餾法、離心法、卡爾·費(fèi)體法及電脫法等方法。其中原油含水測(cè)定最常采用的以蒸餾法為主。本文主要對(duì)蒸餾法測(cè)定原油含水進(jìn)行論述，以期為原油含水測(cè)定提供理論與方法參考。

【關(guān)鍵詞】原油 含水測(cè)定 方法

一、水分進(jìn)入原油中的途徑

（1）為了保持油層壓力，便于原油的開采，隨著原油的不斷采出，需要同時(shí)向油層內(nèi)注入大量的水，這是保持油層壓力的一種方法。這樣，在采出的原油中由于脫水不完全就會(huì)含有水。

（2）在原油的貯存和運(yùn)輸中，由于晝夜氣溫的變化，石油罐等容器中的原油和氣體就會(huì)不斷地進(jìn)行膨脹或收縮。隨著石油罐內(nèi)原油和氣體的脹縮，罐內(nèi)交替地排出氣體或吸入空氣。由于空氣的不斷吸入，空氣中的水蒸汽就會(huì)不斷地進(jìn)入石油罐中，這樣，就使得原油中的水分不斷增加。另外，由于貯存和運(yùn)輸設(shè)備不嚴(yán)密而使水滲入。

二、水含量主要測(cè)定方法及其差別

（1）蒸餾法。屬于蒸餾法的標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T260、GB/T8929.ISO3733、ISO 9029、AST M D4006、AST M D 95。蒸餾法原理是：一定量的試樣與無水溶劑混合，加熱回流，溶劑和水在接受器中劑則返回蒸餾瓶。蒸餾法的特點(diǎn)是測(cè)量范圍較大，千分之一以上的含水量都可用蒸餾法進(jìn)行檢測(cè)。這種測(cè)定方法操作簡(jiǎn)便，成本低，較安全，被普遍采用，是原油含水量測(cè)試的主要方法。

（2）離心法。屬于離心法的標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 6533、ISO 9030、ISO3734、AST M D 96、AST M D 1796、AST M D4007。離心法的原理是將等體積的原油和經(jīng)水飽和的甲苯容液裝入錐形離心管中，離心分離后，讀出在管底部的水和沉淀物的體積。離心法的特點(diǎn)是其測(cè)量結(jié)果為原油中水和沉淀物的總量。但由于水含量的測(cè)定結(jié)果往往低于實(shí)際水含量，因此，可以認(rèn)為其精密度較低。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，速度快，比較安全。因此，適用于大批量高含水原油的測(cè)定，現(xiàn)場(chǎng)使用較方便，在商業(yè)上也經(jīng)常采用。

（3）卡爾·費(fèi)休法。屬于卡爾·費(fèi)休方法的標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T1133、GB/T11146、AST-M D1744、AST M D4377、AST M D4928。卡爾·費(fèi)休法的原理：用卡爾·費(fèi)休試劑進(jìn)行容量或庫(kù)侖滴定，根據(jù)消耗的卡氏試劑的體積或質(zhì)量計(jì)算試樣的水含量。卡爾·費(fèi)休方法的特點(diǎn)：適用于微量含水的測(cè)定，測(cè)量精度較高，但是操作復(fù)雜，試劑毒性較大，成本較高。

（4）電脫法。屬于電脫法的標(biāo)準(zhǔn)是：sY/T5402。電脫法方法原理：將一外電場(chǎng)作用在油水乳化液里，使油中的乳化水滴被極化并相互吸引而成游離水沉降下來，并從盛取油樣的量筒刻度上讀取水量。電脫法方法特點(diǎn)：模擬現(xiàn)場(chǎng)電脫水適用于測(cè)定乳化嚴(yán)重和高粘度的原油測(cè)量精度較低，屬于現(xiàn)場(chǎng)使用的方法。

三、利用蒸餾法測(cè)定原油水分含量技術(shù)要點(diǎn)

（1）干燥管。接受器上裝有一個(gè)400mm長(zhǎng)的直管冷凝器，其頂上裝有一個(gè)帶干燥劑的干燥管（防止空氣中的水分進(jìn)入）。

（2）蒸餾溶劑的選擇。加入溶劑是為還了降低試樣粘度，免除含水油品沸騰時(shí)所引起的沖應(yīng)擊和起泡現(xiàn)象，便于將水蒸出。溶劑蒸餾使不斷冷凝回流到燒瓶?jī)?nèi)，可使水、溶劑和油品混合物的沸點(diǎn)應(yīng)不致于升高，防止過熱現(xiàn)象，便于將水全部帶出。因?yàn)樗姆悬c(diǎn)為100°C，溶劑沸點(diǎn)要選擇在80°C～120°C內(nèi)之間，有利于水分快速帶出，且不使溶液過熱。選擇直餾汽油是為了裂化餾份和四乙基鉛的有毒添加劑。二甲苯對(duì)原油中高分子的粘稠物質(zhì)溶解效果好，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用作溶劑，但因其蒸汽有害價(jià)格較高，實(shí)際多用200號(hào)溶劑油。若有爭(zhēng)議時(shí)，以二甲苯為準(zhǔn)。

（3）樣品的制備。高含水原油特別不均勻，一般都有游離水存在。棄去游離水的含水原油在稱樣前必必須充分?jǐn)嚢?，劇烈振蕩試樣，使試樣和水盡可能混合均勻，所取試樣具有最高的代表性。對(duì)于粘稠或凝固試樣應(yīng)加熱到有足夠流動(dòng)性的最低溫度。稱樣時(shí)要稱準(zhǔn)至0.1g。如果對(duì)試樣均勻性有懷疑，要至少進(jìn)行3次測(cè)定，取3次測(cè)定平均值作為含水量。

（4）整套儀器標(biāo)定。實(shí)際工作中，一般只注意水分接收器的檢定合格，往往忽略整套儀器的標(biāo)定。目前實(shí)際所用的整套儀器大都未進(jìn)行標(biāo)定，僅僅是檢定的接收器。

（5）儀器清洗。儀器內(nèi)會(huì)因表面膜和有機(jī)殘?jiān)拇嬖冢恋K水滴自由滴落，影響方法的精密度，因此要進(jìn)行清洗。清洗時(shí)要用化學(xué)清洗法。常用的洗液有鉻酸洗液（K2Cr2O7的濃H2SO4溶液）NaOH-KM-nO4洗液、堿液洗滌液等。

（6）冷卻水溫。出口溫度不得高于40°C。溫度過高冷卻不良，液體蒸汽溢出造成不安全因素，而且使測(cè)定結(jié)果失真。汽油一般40°C開始出餾，因此，低于此值以使汽油蒸汽冷凝回流。

（7）讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)需等接受器溫度室溫時(shí)才可讀取水的體積，因?yàn)榻邮芷魇窃?0°C時(shí)校正的體積，超過20°C，水體積膨脹增大。雖然儀器也要膨脹，但玻璃的膨脹系數(shù)為0.000026，而水的膨脹系數(shù)在25°C時(shí)為0.01，遠(yuǎn)比玻璃要大。

（8）溶劑的干燥。溶劑使用前必須用無水氯化鈣脫水。實(shí)驗(yàn)測(cè)定每3g無水氯化鈣實(shí)際可吸收1g水，每瓶（250克）可處理含水0.1%的容積80kg以上。無水氯化鈣吸水達(dá)到飽和時(shí)變松軟，缺乏空隙甚至成糊狀，這時(shí)需重新處理加以回收利用。另外還要注意，無水氯化鈣吸水速度慢，不能隨加隨用，應(yīng)最少放置8小時(shí)。

（9）加熱開始至結(jié)束。在蒸餾的初始階段，加熱應(yīng)緩慢（約0.5h～1h），防止突沸和在系統(tǒng)中可能存在的水分損失（不能讓冷凝液上升到高于冷凝器內(nèi)管的3/4處）。冷凝液應(yīng)盡可能保持在冷凝器冷卻水入口處。開始加熱要緩慢，調(diào)整沸騰速度，餾出物應(yīng)以大約每秒鐘2-5滴的速度滴進(jìn)接受器。繼續(xù)蒸餾，直到除接受器外儀器的任何部分都沒有可見水，接受器中水的體積至少保持恒定5min。如果在冷凝器內(nèi)管中有水滴持久積聚，用二甲苯?jīng)_洗，或用加有油溶性破乳劑的二甲苯?jīng)_洗。沖洗后，要緩慢加熱，防止突沸，再蒸餾至少5min。沖洗前，必須停止加熱至少15min，以防止突沸。重復(fù)這個(gè)操作，直到冷凝器中沒有可見水和接受器中水的體積保持恒定至少5min。如果仍不能除掉水時(shí)，使用聚四氟乙烯刮具、小工具或相當(dāng)?shù)钠骶甙阉芜M(jìn)接受器中（實(shí)際中，我們采用鵝毛作刮具，稱為投樣）。

（10）含水量的校正。含水量大都用重量百分?jǐn)?shù)表示。但測(cè)定時(shí)接受器中的水分是根據(jù)體積得出的，此時(shí)把水的密度視為l。油區(qū)的地層水大部分都是高礦化度，般都在2000mg/L以上，此時(shí)水的密度大于1。因此，測(cè)出的含水率要進(jìn)行校正。