沉淀物對(duì)安塞油田原油計(jì)量的影響及應(yīng)對(duì)措施

宋志俊,劉仲勤,張建紅,王亞坤,陳 娜

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠 （陜西 延安 716000）

沉淀物對(duì)安塞油田原油計(jì)量的影響及應(yīng)對(duì)措施

宋志俊,劉仲勤,張建紅,王亞坤,陳 娜

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠 （陜西 延安 716000）

三次采油技術(shù)使安塞油田原油產(chǎn)量增加的同時(shí)，也使油品中含有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等沉淀物，沉淀物含量較高會(huì)影響計(jì)量準(zhǔn)確性并對(duì)集輸生產(chǎn)帶來(lái)不便。通過(guò)二次沉降的方法可以減少原油中沉淀物，而離心+含水分析儀測(cè)量方法可以準(zhǔn)確地測(cè)量沉淀物含量，提高原油計(jì)量精確度。使用三相分離和沉降罐二次沉降可以將管輸原油中沉淀物降到0.2%以下，獲得結(jié)果準(zhǔn)確。

沉淀物；原油計(jì)量；安塞油田

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司安塞油田（以下簡(jiǎn)稱(chēng)安塞油田）開(kāi)發(fā)初期原油中幾乎不存在沉淀物，近年來(lái)隨著油田深入開(kāi)發(fā)，各種化學(xué)措施的逐年增加，提高產(chǎn)量的同時(shí)，使原油中含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和黏土等各類(lèi)固體沉淀物[1]。沉淀物一部分穩(wěn)定存在于原油中，另一部分隨原油進(jìn)入儲(chǔ)罐沉降至底部。當(dāng)輸油流量較大時(shí)儲(chǔ)罐底部沉淀物會(huì)被抽出輸送至下游輸油站點(diǎn)或煉廠，而原油中的含沉淀物率過(guò)高會(huì)影響計(jì)量精確性，并對(duì)原油生產(chǎn)帶來(lái)危害[2]。因此計(jì)量原油中含沉淀物率，控制進(jìn)入輸油管道系統(tǒng)沉淀物數(shù)量需要引起集輸生產(chǎn)工作者的重視。

1 沉淀物成分及物理性質(zhì)

使用離心法對(duì)安塞油田X站三相分離器油室出口原油進(jìn)行高速離心，離心后的原油分為4層，分別為油層、中間層、水層（膠凝物）、泥沙層，具體含量如表1所示，離心分離獲得中間層膠凝物沉淀物烘干，向固體機(jī)雜中加入二甲苯溶劑，震蕩搖勻，加熱至130～140℃繼續(xù)保溫溶解1h，過(guò)濾，將過(guò)濾好的物質(zhì)烘干稱(chēng)重；然后加入正庚烷在60℃條件下繼續(xù)溶解1h，過(guò)濾烘干；加入鹽酸溶液，過(guò)濾、沖洗、烘干稱(chēng)重。成分及含量如表2所示。

離心后可以看出沉淀物密度介于油水之間（0.85～0.95g/cm3），主要成分為膠質(zhì)、瀝青質(zhì)及黏土等機(jī)械雜質(zhì)，不能使用蒸餾法檢測(cè)出含量。在原油處理和輸送過(guò)程中，一部分沉淀物進(jìn)入沉降罐后與罐內(nèi)的油、水二次乳化形成極為穩(wěn)定的乳化層，另一部分與原油溢流至凈化油罐沉降至罐底或通過(guò)泵輸送至下游。

表1 安塞油田X站三相分離器處理后原油成分表

表2 安塞油田X站中間層成分含量表

2 沉淀物對(duì)原油計(jì)量的影響

2.1 含水分析儀誤差

安塞油田內(nèi)部動(dòng)態(tài)計(jì)量使用的測(cè)含水儀器為射線型原油含氣、含水率自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀。目前用于計(jì)量交接的含水分析儀共有16臺(tái)。該儀器工作原理是：油、氣、水對(duì)γ射線吸收后衰減程度來(lái)測(cè)定其含量，而γ射線的吸收系數(shù)和物質(zhì)的密度有關(guān)[3]。由于沉淀物密度介于油水之間，沉淀物密度接近水時(shí)，含水分析儀將沉淀物當(dāng)水計(jì)量；當(dāng)沉淀物含量較大時(shí)，其中的黏土、礦物粉等密度大于水的雜質(zhì)會(huì)使含水分析儀測(cè)量值偏離。一般沉淀物含量超過(guò)0.25%，含水分析儀測(cè)量值偏差率可達(dá)到200%左右（即手工測(cè)量含水0.3%，顯示含水0.6%）。

2.2 原油計(jì)量誤差

雖然《石油和液體石油產(chǎn)品油量計(jì)算靜態(tài)計(jì)量》《原油動(dòng)態(tài)計(jì)量一般原則》中都要求將沉淀物扣除，但由于測(cè)量手段不夠，一些計(jì)量人員對(duì)沉淀物認(rèn)識(shí)不足，采油作業(yè)區(qū)產(chǎn)量結(jié)算使用靜態(tài)計(jì)量，含水測(cè)量使用蒸餾法，沉淀物當(dāng)油進(jìn)行計(jì)量；管輸原油含水測(cè)量使用含水分析儀，沉淀物當(dāng)水計(jì)量，上下游測(cè)量的含水不一致，這就使原油計(jì)量產(chǎn)生較大的誤差。例如安塞油田杏X(jué)站與王X站計(jì)量交接方式為動(dòng)態(tài)計(jì)量，其含水測(cè)定使用含水分析儀，交接協(xié)議規(guī)定合格凈化油含水（質(zhì)量含水）不能高于0.3%，超過(guò)該值，進(jìn)行1.5倍扣罰；超過(guò)0.5%，進(jìn)行2倍扣罰，而杏X(jué)站對(duì)采油作業(yè)區(qū)的產(chǎn)量結(jié)算使用靜態(tài)計(jì)量，含水測(cè)量方法為蒸餾法。假如杏X(jué)站沉淀物含量為0.25%，含水量為0.1%，標(biāo)密0.840 0g/cm3，日輸油量2 200m3，體積膨脹系數(shù)0.983 61。上下游因沉淀物計(jì)量引起的損耗量為7.72t/d，計(jì)量誤差達(dá)到0.4%。

式中：m動(dòng)、m靜、m分別為動(dòng)態(tài)計(jì)量、靜態(tài)計(jì)量油量、沉淀物引起損耗量，t；m靜高、m靜低為靜態(tài)計(jì)量高液位油量、靜態(tài)計(jì)量低液位油量，t；ρ20為杏X(jué)站原油標(biāo)準(zhǔn)密度，g/cm3；K為石油體積系數(shù)，無(wú)量剛；ΔV為流量計(jì)1天差值（靜態(tài)計(jì)量高液位和低液位差值=V高-V低），m3；W沉、W水為沉淀物含量、水含量，%。原油計(jì)量過(guò)程中各計(jì)量參數(shù)均按照理想情況下，即動(dòng)態(tài)、靜態(tài)計(jì)量均使用相同的交接參數(shù)；式中交接計(jì)量均使用簡(jiǎn)化計(jì)算公式。

3 沉淀物來(lái)源及處理措施

3.1 沉淀物含量及來(lái)源

安塞油田杏X(jué)區(qū)塊開(kāi)發(fā)初期來(lái)油中幾乎不含沉淀物，2007年后各種化學(xué)措施增油的開(kāi)展，使來(lái)油中含沉淀物逐年增多，三相分離器處理后凈化油中沉淀物含量最高可達(dá)到0.8%。通過(guò)對(duì)沉淀物分析及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)安塞油田原油中沉淀物形成主要有以下幾個(gè)來(lái)源：①新井投產(chǎn)及老井措施產(chǎn)生膠質(zhì)；②措施作業(yè)中產(chǎn)生廢液含有機(jī)物和機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入集輸系統(tǒng)；③產(chǎn)建、措施收油過(guò)程中落地原油中泥沙進(jìn)入集輸系統(tǒng)。

3.2 降低沉淀物含量措施

為了降低原油中沉淀物，安塞油田采取了幾個(gè)措施：①在杏X(jué)區(qū)塊杏X(jué)B-X井場(chǎng)、杏X(jué)H-X井場(chǎng)分別建設(shè)措施廢液回注點(diǎn)，將措施廢液脫酸及相應(yīng)處理后回注，使措施廢液中的機(jī)械雜質(zhì)不進(jìn)入集輸系統(tǒng)；②三相分離器處理后凈化油進(jìn)入沉降罐二次沉降，沉淀物經(jīng)過(guò)沉降后存在于乳化層中，定時(shí)（1個(gè)月2次）將乳化層通過(guò)沉降罐抽乳化層管道抽出，通過(guò)離心工藝進(jìn)行處理；③定時(shí)將凈化罐底部沉淀物通過(guò)儲(chǔ)罐排污管道排出，通過(guò)離心工藝處理。通過(guò)這些措施后，外輸凈化油沉淀物含量低于0.2%。

4 沉淀物的計(jì)量

在原油計(jì)量中沉淀物的測(cè)量常用的有2種方法，分別是離心法和抽提法。抽提法優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確；缺點(diǎn)是操作復(fù)雜，使用儀器較多，同時(shí)溶劑具有毒性，測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)。一般測(cè)量1次需要3h以上，不適用油田生產(chǎn)；離心法優(yōu)點(diǎn)是操作方便，用時(shí)大約30min，便于員工操作。安塞油田在原油計(jì)量過(guò)程中均使用離心法進(jìn)行沉淀物測(cè)量。

2016年安塞油田配備離心機(jī)10余臺(tái)用于內(nèi)部計(jì)量過(guò)程沉淀物測(cè)量，并規(guī)定原油動(dòng)態(tài)計(jì)量、靜態(tài)計(jì)量中必須對(duì)沉淀物進(jìn)行計(jì)量。油量計(jì)算將沉淀物和水扣除，其中靜態(tài)計(jì)量?jī)?chǔ)罐三級(jí)取樣，沉淀物使用離心法測(cè)量；由于含水分析儀可將沉淀物測(cè)量出來(lái)，動(dòng)態(tài)計(jì)量交接的沉淀物率使用含水分析儀測(cè)量，并每10天使用離心法對(duì)含水分析儀進(jìn)行標(biāo)定1次。離心測(cè)量沉淀物具體操作步驟：①把需要實(shí)驗(yàn)的均質(zhì)樣品等分裝入2個(gè)50mL刻度的離心錐管中，從液體彎月面讀數(shù)[4]。②分別用50mL溶劑裝入2個(gè)已放入樣品的離心管中，使管子總量為50或100mL，并將溶劑和樣品混合均勻。溶劑為200#溶劑油，對(duì)于需要破乳的試樣，需要使用滴定管添加少量破乳劑溶液。③對(duì)離心機(jī)進(jìn)行設(shè)定，加熱溫度為40℃，離心轉(zhuǎn)數(shù)3 000r/min，離心時(shí)間15min。④取出試樣進(jìn)行讀數(shù)，繼續(xù)進(jìn)行離心測(cè)量并讀數(shù)，當(dāng)2次讀數(shù)相同時(shí)，讀數(shù)。

沉淀物和水含量：C（%）=S/V×100%。

式中：S為沉淀物和水的體積，mL；V為被試驗(yàn)油的體積，mL。

5 結(jié)論

安塞油田原油中沉淀物主要成分是膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和泥沙等機(jī)械雜質(zhì)，產(chǎn)生的主要原因是油田開(kāi)發(fā)中后期各種措施增油產(chǎn)生的，因沉淀物干擾含水分析儀準(zhǔn)確性，使原油計(jì)量誤差增大，引起計(jì)量人員重視。使用三相分離器和沉降罐二次沉降可以將管輸原油中沉淀物降低至0.2%以下，國(guó)外沉淀物測(cè)量使用較為普遍的是離心法，是按照API的石油計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，獲得的結(jié)果很準(zhǔn)確[5]。其優(yōu)點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管輸原油中沉淀物數(shù)量并進(jìn)行計(jì)量，對(duì)于不能滿足要求的油品及時(shí)進(jìn)行停輸，減少了沉淀物對(duì)計(jì)量過(guò)程中帶來(lái)的誤差。

[1]周成裕,蕭 瑛,張 斌.國(guó)內(nèi)化學(xué)驅(qū)油研究進(jìn)展[J].日用化學(xué)工業(yè),2011,41(2):131-134.

[2]張佩甫.原油中金屬雜質(zhì)的危害及脫除方法[J].石油化工腐蝕與防護(hù),1996,13(1):9-11.

[3]李發(fā)宏,郝軍寬,魏淑萍.射線型原油含氣、含水率自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀及在安塞油田的應(yīng)用[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2003.19 (10)：9-12.

[4]中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司.原油中水和沉淀物的測(cè)量離心法:GB/T 6533-2012[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012.

[5]郭 亮,周潤(rùn)才.原油輸送過(guò)程中精確地測(cè)定原油中沉淀物和含水量的方法[J].國(guó)外油田工程,1992(4):33-37.

Tertiary oil recovery technology increases the crude oil production of Ansai Oilfield,at the same time it also makes the sedi?ment(resin,asphaltene,etc.)in crude oil increase,which will affect the accuracy of the crude oil measurement and bring the inconve?nience to the gathering and transportation of crude oil.The sediment can be reduced by secondary settlement and its content can be mea?sured accurately by centrifugal and water analyzer to improve the accuracy of crude oil.The mass fraction of the sediment in the pipeline crude oil can be reduced to 0.2%by the use of three-phase separator and secondary settling tank to obtain accurate crude oil measure?ment result.

sediment;crude oil measurement;Ansai Oilfield

??立崗

2016-09-20

宋志俊（1986-），男，工程師，現(xiàn)主要從事油田集輸計(jì)量及相關(guān)技術(shù)管理工作。