新型原油含水分析儀的引進與應用

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與應用

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，但在現場應用中存在配套器具和操作程序較多、化驗時間長、安全性差、需消耗溶劑油，非節能環保等問題。江蘇油田試采一廠引進的按照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，通過現場應用，不僅數據準確度滿足規范要求，而且工作效率高，與配套的樣桶清洗裝置應用，具有安全、節能、健康、環保等多種效果。

離心法含水儀 數據比對 引進與應用

目前油井含水分析現狀及存在問題

油井原油計量是油田生產過程中的一項重點工作，通過油、氣、水產量計量，可及時掌握油井生產動態，優化、調整生產參數，評價技術方案的實施效果，提高油井采收率和油田開發水平。

1 目前油井含水分析現狀

目前計量油井原油產量，主要采用如下方法：

（1）采用分離器液面高度與單位時間比例關系，得出單井總液量和伴生氣產量。

（2）進行人工井口取樣，送隊部化驗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、水量和天然氣產量、油氣比等生產數據。

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

2 GB 260《石油產品水分測定法》測定含水率存在問題

該實驗是目前普遍采用的一種含水率化驗方法，能夠滿足單井原油含水率化驗要求。但在現場實踐中，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℃以上的高溫區溫度控制難度大，易出現沖樣、爆瓶現象，產生明火，安全條件差，需配備許多防護設施，以保障化驗的安全操作。

（2）化驗過程中，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境里工作，影響其身體健康。

（3）樣品的制備和蒸餾時間較長，操作程序較多。根據GB 260標準進行單個油樣測定，需進行取樣、稀釋、緩慢加熱等程序，時間至少需30min至45min；計算復雜，受化驗儀器的臺位限制，化驗儀器的使用效率和測量數據的準確度較低。

（4）操作人員需用汽油等化學溶劑對含水接受器、燒瓶等玻璃容器進行重復清洗和使用，不僅勞動強度大、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溶劑。

在實際應用中，由于基層隊生產油井數量較多（平均150多口），按照生產數據錄取規定，每天至少需化驗油樣50多個，受化驗設備少、化驗時間長和玻璃器皿清洗量大等因素限制，油品化驗的準確度與工作效率較低，雖然有一定的通風設備，但化驗人員長時間在油品揮發量較大的環境中工作，不僅工作負荷和勞動強度較大，而且對身體健康有一定影響。

為此，生產技術人員經過調研，引進一種方便、準確、快捷的油品化驗設備，以改進化驗室工作條件，提高工作效率。

新型原油含水化驗設備的引進與應用

1 新型OY-HS原油含水測定儀的原理及技術參數

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

操作過程是將需要化驗的單井試樣，通過加熱均化后，移取10mL樣品至專用容器內，再放置于儀器的固定支架上，每4個油樣為一組，最多可放置4組共16個油樣。儀器采用高可靠性無刷電機，在完成溫度、時間和轉速設置后，啟動高速電機并帶動樣品高速旋轉，樣品的最高轉速可達5 000r/min，到達設定時間后（一般10～15min），電機停止運行，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）技術特點與技術參數：

①控制系統采用單片機技術，操作簡便、成熟可靠；②電機的轉速、溫度、時間、工作狀態的設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、穩定性好；儀器配備的操作過程中開門-停機互鎖、關門-啟動互鎖功能設置，保證了樣品在分析過程中的安全運行；④技術參數：電源 220AC；功率＜2kW；啟動噪音＜60dB；額定轉速≤5 000r/min；樣品室溫度＜70℃范圍可調；樣品室載樣容量：16× 10mL（可擴展至16×100mL）。

2 現場應用情況及數據分析

（1）為了改善基層隊化驗室工作條件，提高油井樣品的含水化驗準確度和工作效率，在相鄰油田取得較好的應用效果基礎上，2009年初在采油一隊化驗室引進了一套離心法原油含水測定儀，該采油隊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，儀器到達現場后，經廠方技術人員安裝調試和技術培訓，開始實施含水化驗，為了驗證儀器數據的準確度，現場對同一個樣品按照GB 4756《石油液體手工取樣法》進行嚴格均化后，分為兩個樣品，分別用GB 260《石油產品水分測定法》和GB/T 6533《原油中水和沉淀物測定法（離心法）》標準所配備的儀器進行操作和數據比對，經過連續3天多時間的人工與儀器化驗含水數據的連續比對，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%，比對數據見表2。

（2）比對數據分析。①在平均含水率50%以上的油井人工化驗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勢，由于油水混合液處于混相狀態，在破乳劑、溫度和重力作用下，處于游離和乳化狀態下的水分能夠較分離徹底，數據準確度符合Q/SH 0182《采油井資料錄取規定》[3]油水井含水率分析誤差≤±5%指標，不僅操作方便、快捷，而且數據分析效率較高；②在平均含水率5%以下的站庫人工化驗與儀表測定含水率相對誤差＜±2.81%，是因為聯合站三相分離器出口原油經過工藝處理后，品質接近凈化原油，油品的粘度增加，臘質、膠質含量較高的重烴組份中的乳化水分離效果較差，分析數據的準確度低于蒸餾法，但能夠掌握三相分離器出口原油含水率的變化，合理調整生產參數；③上述比對數據也驗證了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際的水含量，當測定精度要求較高時，仍需使用GB 260《石油產品水分測定法》。

表2 OY-HS原油含水測定儀(離心式）與人工化驗比對數據

3 樣桶及試樣瓶清洗裝置的研制與應用

雖然對油樣實施含水率化驗操作，不再使用揮發性較大的200#溶劑油，但在清洗樣桶和試樣瓶時，仍需要使用一定量的工業溶劑油。為此，使用單位與廠家技術人員結合現場特點，研制開發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，具有節能、安全、環保優點。

綜合效益分析及結論

1 綜合效益分析

目前采油1隊有油井92口，按照油井資料錄取數據要求，每3天需對每口油井化驗含水，對重點油井需加密化驗，平均每天需化驗30多個油樣，化驗勞動強度較大。采用離心法含水測定儀明顯提高了含水化驗效率，節省操作時間，降低操作人員勞動強度。其詳細數據見表3。

根據表3數據，離心法含水測定儀在現場應用中，具有如下效果：

（1）節能增效。在節油方面，采用傳統的電加熱方式化驗含水，單個樣品需消耗溶劑油125mL，而采用離心法原油含水測定儀基本不消耗溶劑油；在節電方面，電加熱爐單孔最大功率1kW，單樣蒸餾時間45min，耗電0.75kW·h；而離心法原油含水測定儀單樣蒸餾時間10min，耗電0.05kW·h，可節電93%。根據表3統計，采油一隊化驗室應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，節省操作時間1 142h。

（2）安全環保。采用離心法含水測定儀，可明顯改善操作人員的工作環境，避免油樣在制備、蒸餾過程中，因溶劑油的揮發對人體的傷害。同時也避免油樣在操作中易出現的沖樣、爆瓶、產生明火等現象，保障油品化驗的安全操作。

表3 采油一隊化驗室采用新型含水儀效益統計

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

2 結論

離心法含水測定儀依據GB/T 6533標準制作，是一種工藝先進、技術成熟的原油含水測定儀器，經過近一年的現場使用，可代替GB 260標準用于油井含水率的分析、化驗，具有操作簡便、數據準確度高、安全節能環保特點，符合“節能減排”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，把化驗人員從高污染的工作環境中解放出來，是一種受到基層隊干部職工歡迎，性價比較高的綠色環保的含水測定設備。

[1]GB 260石油產品水分測定法[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，現主要從事計量技術管理工作。

2010-02-10