射頻原油含水監控系統在原油交接計量站的應用

賈煒鑌 王秀影 李永紅

華北油田公司 第三采油廠 （河北 河間 062450）

射頻原油含水監控系統在原油交接計量站的應用

賈煒鑌 王秀影 李永紅

華北油田公司 第三采油廠 （河北 河間 062450）

為了解決饒任輸油線原油交接計量中含水超標控制的問題，華北油田公司第三采油廠在原油交接計量站應用射頻原油含水監控系統，對原油含水變化進行在線連續監控，實現原油含水超標報警，做到含水超標發現早，控制早，避免了原油交接中的計量糾紛。

原油含水 監控系統 射頻含水分析儀

華北油田冀中原油流向工程投產以后，第三采油廠管轄段從饒陽站到任一聯的輸油管道共有9個原油交接口，在原油交接計量過程中，含水率的變化難以及時發現，饒任輸油管線沿途沒有脫水設備，含水油一旦進入管線就不可能再進行脫水處理，輸油中含水超標后無法再進行控制，原油含水超標直接影響著與采油一廠、中石化徐州管道局河間首站的正常原油計量交接，存在著計量交接糾紛隱患，且可能最終造成華北石化和石家莊煉油廠的煉油沖塔事故。為了解決饒任輸油線原油交接計量中含水超標控制的問題，技術人員進行廣泛調研，對現有原油含水分析技術及兄弟油田一些原油含水監控設備應用進行情況進行對比總結，認為采用SH型射頻含水分析儀最為可行。 2008年上半年在楚一聯、饒陽站、路70站、王四聯、寧一聯、穩定站6個原油交接口進行安裝調試，8月份全部投產運行。6套含水分析儀投產以后，解決了饒任輸油管線原油含水監控問題，杜絕了在任一聯、河間首站原油交接中含水超標現象，消除了原油交接計量糾紛隱患。

SH射頻含水分析儀結構組成及工作原理

1 SHG-6x型射頻含水分析儀結構

SHG-6x型射頻含水儀主要由測量傳感器、一次儀表、二次儀表、擦除控制器、電腦軟件等組成。測量傳感器用來感知被測介質信號；一次表接收傳感器的信號并傳送給二次表；二次表部分由中央處理單元組成，負責接收處理一次表的信號，并將信號顯示和輸出到電腦；電腦及配套軟件負責存儲測量數據、數據處理、形成報表、含水超標報警；擦除控制器用來清除傳感器上結垢、結蠟所產生的臟物，保證連續測量精度。

2 SHG-6x型射頻含水分析儀工作原理

根據電磁波的物理特性。電磁波在通過介質時，或多或少地被介質所吸收，不同頻率的電磁波在通過同一介質或同一頻率的電磁波通過不同介質時，介質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，如圖1所示。

式中 I—穿透能量（Hz）；

I0—入射能量（Hz）；

μ—吸收系數 (L/mol)；

C—介質濃度(%)；

L—介質厚度(cm)。

將式（1）導成如下形式：

對于混合介質，則有：

式中 μ1C1l1和μ2C2l2分別代表著兩種不同物質的吸收系數、介質濃度及介質厚度。當含水分析儀檢測油水時，則兩種物質分別為水和油。含水分析儀發射電磁波時，油對這個頻率的電磁波的能量的吸收系數μ2很小，這里將其近似為零，則（式 3）變為：

由于發射穩頻恒幅的電磁波，使水的吸收系數保持不變。所以當含水儀傳感器探頭尺寸一定，則l1確定。傳感器探頭安裝在油中，電磁波穿透能量I被接收體吸收，這個能量隨介質的變化量很小，可以近似為恒定值，這樣從（式4）可知傳感器探頭發射功率I0只隨介質濃度C1（在這里為水）的變化而變化。發射功率的變化將引起發射器內振蕩源電流值的變化，含水儀將這個變化電流處理后，輸出標準的含水信號。由于傳感器探頭發射的是短波頻率,因此，它具有很強的穿透能力，可以獲得精確的信號。

3 技術特性

含水測量范圍：高含水 0.00～99.99%；低含水0.00～3%

含水測量精度：高含水精度±1%；低含水精度±0.1%

適應介質溫度：＋20～＋90℃

含水儀防爆形式：廠用本質安全型

使用環境溫度：－40℃～＋60℃

使用環境相對濕度：10%～90%RH；

含水儀防爆形式：廠用本質安全型

擦除控制器防爆標志：Ex dIIBT4

4 軟件及其功能

計算機啟動后，系統可進行原油流量、含水實時數據監控；計量數據存儲；原油計量日報、月報及年報形成；歷史數據查詢；含水標準設定及超標報警等。

（1）原油流量、含水實時數據監控界面（圖2）

點擊屏幕左下角的按鈕，可以控制實時數據采集的“運行”/“暫停”；可以分別修改含水、流量坐標的上限；可以上下移動含水或流量的曲線。可以進行歷史趨勢查詢，設定查詢的起始時間（如圖3）。

圖2 原油流量、含水實時數據監控監控界面

圖3 設定查詢的起始時間

輸入相應的數字，修改時間參數，然后點擊“設定”按鈕，即可查詢。

（2）計量日報、月報及年報形成

點擊主菜單“日報”，設定好日期，即可查到一天內每個小時的平均數據，同樣所查數據也可以導出為Excel文檔。后面月報，年報操作與日報相同。可以進行歷史數據查詢。

（3）含水標準設定及超標報警（圖4）

圖4 含水標準設定及超標報警

現場推廣應用情況及效果

2008年，在饒穩輸油線6個原油交接計量口安裝調試SHG-6x型射頻含水分析儀，到8月份已全部安裝調試完成，通過四個多月的運行，含水分析儀實現了預定的功能，達到了實現原油輸送含水監控等目的。

1 測量數據（以穩定站為11月為例）（表1）

通過穩定站11月報表可以看出每天含水儀測量的平均含水率與自動取樣器取樣人工化驗的含水率基本接近，相差小于±0.1%。

表1 11月份河一聯來油報表

2 報警情況

SH型射頻含水分析儀正式投產以來到2008年12月30日，6個交接口共接到含水超標報警166次，報警后，原油交接計量人員一般都及時進行手工取樣跟蹤核實，并把含水超標情況及時通知交油方采取措施，具體跟蹤情況如表2。

由于大部分含水超標報警后手工取樣的時間與報警時間不對應，有的相差時間較長，所以手工做樣的含水率與報警時的含水率相差也較大，有7次報警手工取樣蒸餾實際含水沒有超標。

結論與建議

SH型射頻原油含水監控系統通過幾個月在饒穩輸油管線6個原油交接口的實際運行證明，該儀設計原理科學，技術可靠，計量誤差小，能夠有效地對原油含水變化進行在線連續監控，實現原油含水超標報警，報警準確率高。該儀在油田原油交接中進行含水監控的應用前景將十分廣闊。

表2 含水超標報警情況

[1]賈煒鑌，李志春.兩種原理三相流計量裝置現場應用對比[J].油氣計量論壇論文集.2005.

In order to solve the problem of controlling the high water content in the measurement of crude custody transfer on Raoren oil pipeline,the Third Oil Production Factory of Huabei Oilfield Company has applied the radio frequency monitoring system about water cut of crude to the metering station of crude custody transfer,and conducted the online continuous monitoring on the changes of crude water cut.Then they can sound the warning when the water cut of crude excesses the standards,and also make the earlier discovery and the earlier control of this phenomenon.Finally,some metering dispute has been avoided in the crude custody transfer.

water cut of crude;monitoring system;radio frequency instrument of water-bearing analysis

賈煒鑌，男，（1962-），工程師，主要從事石油開發與計量方面的工作。

2009-03-02