常用原油含水率動態(tài)測量技術的分析與研究

摘 要：原油含水率測量的準確與否和油田企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟效益直接相關，因此，必須對其進行相應的分析與研究。本文通過查閱大量的文獻資料，對目前常用的原油含水率動態(tài)測量技術進行了分析與研究，主要對這些方法的基本原理、優(yōu)缺點進行了系統(tǒng)、完善的總結，希望可以給相關行業(yè)的工作人員起到一定的參考作用。

關鍵詞：原油含水率;油田;測量技術;動態(tài);企業(yè)

經(jīng)過幾十年的開發(fā)，我國很多油田的地下能量逐漸降低，使得油井的壓力日益下降，最終導致油田的產(chǎn)量大大減少。在油田開發(fā)中后期階段，為了增加油層的壓力，必須進行高壓注水，但是高壓注水會增大原油含水率，會對很多方面產(chǎn)生影響，如開采、脫水、計量等，帶來一系列的問題，極大了增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，從而嚴重影響了油田企業(yè)的生產(chǎn)運行[1]。因此，如何提高原油含水率測量的準確度，合理控制原油含水率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高原油采收率，已經(jīng)成為我國很多油田迫切需要解決的問題。

1 原油含水率動態(tài)測量技術

在原油含水率的各種測量方法中，靜態(tài)測量方法的缺陷較多，如蒸餾法、電脫法、卡爾費休法等，測量的結果誤差比較大，耗時較長，而且不能進行正常的在線測量，很難滿足油田企業(yè)的生產(chǎn)要求。隨著科技的快速發(fā)展，原油含水率動態(tài)測量技術得到了迅猛發(fā)展，目前在各大油田中得到了廣泛地應用和推廣。目前，常用的原油含水率動態(tài)測量方法主要有6種：密度法、電磁法、超聲波共振法、電容法、紅外光譜法以及過程層析成像法[1]。

1.1 密度法

油和水的密度具有一定的差異性，密度法正是利用這一特性，利用壓力傳感器對原油的密度進行測算，然后結合原油密度與含水率之間的關系，最終獲得原油含水率。密度法的優(yōu)點是影響因素較少，成本少，易于維修和保養(yǎng)。如果原油中含水較少時，密度法的測算結果誤差比較大，因此這種方法不能應用于含水率較低的原油。

1.2 電磁法

電磁法本質上是利用電磁波的相關特性對原油含水率進行測量的技術，主要有2大類：①利用電磁波的共振技術對原油含水率進行測量;②利用電磁波的吸收特性對原油含水率進行測量。目前，實際應用的電磁法有很多，如γ射線法、短波吸收法、微波法、同相軸相位法等。電磁法的主要優(yōu)點是非接觸式測量、操作簡單、防止原油腐蝕、穩(wěn)定性好，其缺點主要有成本高、測量范圍小、精度低、維護困難。

1.3 超聲波共振法

在恒速流動的介質中，超聲波在傳播過程中會出現(xiàn)一定規(guī)律和多普勒效應，超聲波共振法就是利用上述特點，在超聲變頻發(fā)射的電路中引入正反饋，讓這種測量系統(tǒng)自主搜索共振點，而原油的含水率不同，則其共振頻率也會不一樣，因此，使用超聲波共振法就能夠測量原油的含水率。一般情況下，原油含有比較多的雜質，而不同的雜質具有不一樣的吸收能力，進而會嚴重影響原油含水率的測量精度。另外，超聲波共振法所使用的探頭制作過程非常復雜，價格昂貴，操作也比較復雜，維修和保養(yǎng)也十分困難，因此目前該技術僅僅適用于實驗室的研究。

1.4 電容法

由于混合介質的含水率不同，其等效介電常數(shù)會不一樣，通過電容傳感器可以將等效介電常數(shù)的變化情況轉化為電容量的變化，從而可以結合電容值測試理論獲得電壓的數(shù)值，最后根據(jù)數(shù)值大小可以間接得到原油的含水率。電容法的優(yōu)點是儀器簡單，使用方便，成本小以及精度高等，因此，這種方法被廣泛應用于油田的實際生產(chǎn)中。但是電容法也存在一定的缺陷：量程范圍小，區(qū)分度較差，而且如果原油的含水率較高，測量的效果較差。

1.5 紅外光譜法

由于油、水對近紅外光譜的吸收能力具有一定的差異，因此可以使用紅外光譜法進行原油含水率的測量。在實際應用中，只要可以獲得被水吸收的特定波長，然后對被測介質透射光功率的變化進行分析和研究，就可以測量出原油的含水率。目前的紅外光譜法具有反應快、樣品損壞率小、精度較高以及靈敏度高等優(yōu)點，并且可以應用于在線測量，但是也存在一些缺陷，如價格非常高、操作復雜、維護困難。

1.6 過程層析成像法

過程層析成像技術是一種可以在線進行實時測量的技術，該技術主要被應用于對兩相流和多相流過程中一些參數(shù)的分布情況進行分析，利用該技術不但可以得到測量樣品中各種組分的局部濃度分布情況，而且還可以獲得各相的總濃度。雖然層析成像技術具有系統(tǒng)成本低、適用范圍廣、系統(tǒng)結構簡單、非侵入性傳感器、安全性能佳等優(yōu)點，但是，由于目前層析成像技術不是很成熟，存在一些缺陷：精度較低、實時性較差、圖像的質量不清晰，離工業(yè)化應用還有一段距離，其主要應用于實驗室的測量中，有待進一步深入研究和發(fā)展。

2 結論

隨著科技的快速發(fā)展，在線動態(tài)測量技術一定會逐漸代替靜態(tài)測量技術。為了更好地滿足實際生產(chǎn)的需求，原油含水測量技術未來會朝著一體化、智能化、反應快、精度高及遠程控制的方向發(fā)展。今后，各種高科技手段將會引入到原油含水率的實時測量之中，油田企業(yè)的工作人員將會使用更加科學、合理的技術方法來進行原油含水率的測量，測量的精度將會更高、穩(wěn)定性會更好、成本更低，從而為石油行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]孫廣棟.原油含水率測試方法研究[D].西安：西南石油大學，2017.

作者簡介：

丁宜寧（1993- ），女，漢族，遼寧盤錦人，本科，助理工程師，主要從事QHSE管理方面的工作。