原油管線手工取樣樣品完整性問題分析優(yōu)化

陳可營(yíng)

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

原油管線手工取樣樣品完整性問題分析優(yōu)化

陳可營(yíng)

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

新投產(chǎn)的某合作油田原油中心處理平臺(tái)存在管線手工取樣化驗(yàn)的原油飽和蒸汽壓偏低問題，工藝人員針對(duì)這個(gè)問題對(duì)取樣及化驗(yàn)的全過程進(jìn)行了系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)并確定了設(shè)備及操作中的兩個(gè)主要原因，提出解決方法，發(fā)明了原油管線手工取樣器端蓋，對(duì)取樣設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，制定了標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程，保障管線手工取樣中樣品的完整性，確保樣品化驗(yàn)結(jié)果正確，對(duì)監(jiān)控、調(diào)整原油處理工藝提供保障作用。

手工取樣；原油飽和蒸汽壓；設(shè)備優(yōu)化；操作方法

某海上合作油田的中心處理平臺(tái)主要進(jìn)行油氣水分離、原油穩(wěn)定、天然氣壓縮、污水處理等生產(chǎn)活動(dòng)，處理后的合格原油經(jīng)過商業(yè)流量計(jì)計(jì)量后，通過海底管道輸送去終端處理廠。進(jìn)行商業(yè)計(jì)量及外輸時(shí)要求控制的指標(biāo)如下：（1）密度按實(shí)際測(cè)定結(jié)果；（2）BSW不得超過 0.5%；（3）含鹽量不得超過 20 PTB；（4）含硫量以不危害人身安全和設(shè)備為準(zhǔn)；（5）飽和蒸汽壓控制在100 kPa以下。

在對(duì)以上指標(biāo)進(jìn)行化驗(yàn)時(shí)，油田采用兩種取樣方法[1-4]。一種為管線自動(dòng)取樣法，使用了與流量計(jì)配套的自動(dòng)取樣器，可以按照設(shè)定要求實(shí)現(xiàn)等間隔、高頻次、連續(xù)等量取樣，從而確保所取樣品具有代表性，整個(gè)取樣過程不需要操作人員過多參與，每月取滿一瓶，然后送到專業(yè)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)，進(jìn)行化驗(yàn)當(dāng)月油品品質(zhì)，作為商業(yè)計(jì)量的依據(jù)[5]。一種為管線手工取樣法，主要是由化驗(yàn)員每周對(duì)處理后的原油進(jìn)行管線手工取樣，然后化驗(yàn)分析，目的是為了監(jiān)控原油處理工藝是否正常，在不正常時(shí)，通知工藝操作人員及時(shí)對(duì)處理工藝進(jìn)行調(diào)整，確保處理后的原油品質(zhì)滿足商業(yè)外輸要求。原油取樣執(zhí)行GB/T 4756-2015《石油液體手工取樣法》及GB/T 27867-2011《石油液體管線自動(dòng)取樣法》。

油田投產(chǎn)后，通過對(duì)自動(dòng)取樣及手工取樣樣品的化驗(yàn)分析結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)外輸時(shí)所要求控制的指標(biāo)中，密度、BSW、含鹽量及含硫量?jī)煞N取樣方式的測(cè)量結(jié)果一致且滿足要求，只有飽和蒸汽壓這一項(xiàng)，手工取樣的測(cè)量結(jié)果明顯低于自動(dòng)取樣的測(cè)量結(jié)果。

1 問題分析

原油從井口到外輸進(jìn)行兩級(jí)脫氣穩(wěn)定處理，第一級(jí)為捕集器原油進(jìn)入一級(jí)分離器，從1 300 kPa降壓到350 kPa，溫度從65℃加熱到75℃進(jìn)行脫氣，第二級(jí)為一級(jí)分離器原油進(jìn)入二級(jí)分離器，從350 kPa降壓到70 kPa，溫度從75℃加熱到85℃進(jìn)行脫氣，脫氣后的穩(wěn)定原油降溫到70℃后進(jìn)行計(jì)量外輸。化驗(yàn)員在對(duì)穩(wěn)定后外輸原油進(jìn)行管線手工取樣化驗(yàn)時(shí)，測(cè)得的飽和蒸汽壓為45 kPa左右，自動(dòng)取樣的商業(yè)質(zhì)檢化驗(yàn)反饋的數(shù)值為65 kPa。兩種取樣方式的取樣點(diǎn)在外輸管線的同一位置，初步判斷取樣或化驗(yàn)過程中存在問題。

為確定問題的原因，工藝及化驗(yàn)員針對(duì)在線取樣及化驗(yàn)過程，從人員、操作方法、設(shè)備、材料、環(huán)境及管理等方面可能的影響因素進(jìn)行逐一分析驗(yàn)證，最終確定了問題產(chǎn)生的兩個(gè)主要原因，一是：目前設(shè)備不適用在線取樣；二是：取樣操作方法存在錯(cuò)誤。

設(shè)備存在的問題：取樣器在直接進(jìn)行管線手工取樣時(shí)，由于取樣器是連通大氣的，管輸原油溫度為70℃，壓力為70 kPa，樣品進(jìn)入取樣器后，部分輕組分會(huì)揮發(fā)，無法保證樣品的完整性。

取樣操作方法中存在的問題：化驗(yàn)員直接使用取樣器手工取原油樣，取樣前和取樣后均沒有對(duì)取樣器進(jìn)行充分冷凍處理，也沒有防止輕組分揮發(fā)的措施。

工藝及化驗(yàn)員通過查找規(guī)范發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有取樣技術(shù)及規(guī)范中一般均對(duì)取樣人員的取樣方法提出較高的要求，提出和規(guī)定了：“取樣人員為保證所取試樣盡可能地代表被取樣的物品，并符合實(shí)驗(yàn)要求，必須要正確并清楚地確定取樣及處理的方法，當(dāng)對(duì)某些需要實(shí)驗(yàn)的樣品進(jìn)行取樣時(shí)，需要特別小心，并嚴(yán)格遵守正確的取樣方法，最終保證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有意義[3]”。但這些規(guī)定和要求并不能從技術(shù)手段上規(guī)避原油管線手工取樣時(shí)輕組分揮發(fā)所造成的樣品完整性破壞。

2 管線手工取樣優(yōu)化

生產(chǎn)人員在解決問題時(shí)，從設(shè)備存在的問題及取樣操作方法等兩個(gè)主要原因入手，分別進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。

2.1 取樣設(shè)備優(yōu)化

工藝人員通過查找大量資料，集思廣益，設(shè)計(jì)制作了原油管線手工取樣器的端蓋，解決了人工取樣過程中取樣器帶來的輕組分揮發(fā)問題，該設(shè)計(jì)已取得國(guó)家實(shí)用新型專利（見圖1），端蓋由儀表管接頭、進(jìn)液閥、端蓋、拉緊螺栓、排氣閥、進(jìn)液管、排氣管組成，其結(jié)構(gòu)件尺寸根據(jù)取樣器端口尺寸決定。能夠?qū)崿F(xiàn)操作壓力在200 kPa以下的原油管線手工取樣無揮發(fā)損失，確保了原油管線手工取樣時(shí)樣品的完整性[6-10]。

進(jìn)液管與排氣管由儀表管制作，使用儀表管快速接頭連接，與現(xiàn)場(chǎng)取樣點(diǎn)儀表接頭可實(shí)現(xiàn)快速連接和拆卸，取樣方便快捷。端蓋由鋼制材料制作而成，端蓋與進(jìn)液管、排氣管及拉緊螺栓采用滿焊形式固定，按照?qǐng)D1所示結(jié)構(gòu)焊接，使其能夠滿足一定的強(qiáng)度要求，保證其在帶壓取樣過程中不泄露變形。取樣器結(jié)構(gòu)有內(nèi)外端口、鍵槽、密封圈等特征（見圖2）。

端蓋與取樣器嚙合形式（見圖3），由拉緊螺栓頭穿過取樣器外端口鍵槽，通過旋轉(zhuǎn)與外端口逐漸增厚的端口壁嚙合，同時(shí)取樣器內(nèi)端口外沿緊貼端蓋內(nèi)壁，密封圈隨拉緊螺栓的旋轉(zhuǎn)不斷壓緊，起到密封作用。實(shí)物圖（見圖 4）。

2.2 操作方法優(yōu)化

化驗(yàn)員通過查找標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，制定了標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程。嚴(yán)格按照GB/T 8017-2012中的規(guī)定，取樣前將取樣器及端蓋放在冷室中冷卻到0℃～1℃后再到現(xiàn)場(chǎng)取樣。取樣時(shí)，取樣器端蓋與取樣器嚙合后，先對(duì)原油處理系統(tǒng)中的取樣點(diǎn)放掉殘余死油，然后通過圖1中所示儀表管接頭與取樣點(diǎn)相連接，打開圖1中進(jìn)液閥和排氣閥進(jìn)行取樣。當(dāng)取樣結(jié)束后關(guān)閉排氣閥和進(jìn)液閥，并連同樣品再次放到冷室中冷卻到0℃～1℃，再轉(zhuǎn)運(yùn)到飽和蒸汽壓測(cè)定裝置。

圖1 取樣器端蓋圖

圖2 取樣器

圖3 取樣器端蓋與取樣器嚙合圖

圖4 實(shí)物圖

通過取樣前冷卻和取樣后冷卻，以及取樣器端蓋在取樣過程中和取樣后的密封作用，避免了原油中輕組分的揮發(fā)，確保樣品的完整性。

3 使用現(xiàn)狀

在進(jìn)行取樣優(yōu)化前，油田化驗(yàn)員對(duì)外輸原油取樣測(cè)得的飽和蒸汽壓為45 kPa左右，數(shù)值遠(yuǎn)低于商業(yè)質(zhì)檢反饋的65 kPa。由于取樣器體積及蒸汽壓測(cè)定彈體積均是恒定的，依據(jù)章節(jié)1問題分析中所述原油穩(wěn)定處理后的參數(shù)，按照理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT進(jìn)行估算冷卻到70℃后的原油飽和蒸汽壓。

理論計(jì)算數(shù)值與改進(jìn)前實(shí)際化驗(yàn)數(shù)值相差較大，使用改進(jìn)后的取樣器進(jìn)行飽和蒸汽壓測(cè)定時(shí)，所測(cè)得的數(shù)據(jù)為66 kPa左右，與估算值接近。

自動(dòng)取樣的商業(yè)質(zhì)檢化驗(yàn)樣品與油田管線手工取樣的樣品取自同一位置，自動(dòng)取樣樣品每月取滿一瓶化驗(yàn)一次，手工取樣樣品每周化驗(yàn)一次，改進(jìn)前后兩個(gè)月內(nèi)化驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比（見表1）。

根據(jù)表1也可以看出改進(jìn)前飽和蒸汽壓的測(cè)定數(shù)據(jù)波動(dòng)性較大，其數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性完全依賴于化驗(yàn)員取樣的熟練程度，但熟練的操作也無法規(guī)避揮發(fā)損失所引起的樣品完整性的破壞，所以測(cè)得的飽和蒸汽壓整體偏低近20 kPa。改進(jìn)后進(jìn)行取樣測(cè)量的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)穩(wěn)定在66 kPa左右，與理論計(jì)算及商業(yè)質(zhì)檢反饋數(shù)據(jù)均相近，可以作為工藝處理過程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

表1 飽和蒸汽壓化驗(yàn)數(shù)據(jù)節(jié)選

4 結(jié)論

樣品的完整性直接關(guān)系到分析結(jié)果的正確性，手工化驗(yàn)分析結(jié)果的主要目的是監(jiān)控工藝處理過程，其正確性將直接影響參數(shù)調(diào)整時(shí)的決策。在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，作者首先對(duì)取樣和化驗(yàn)的流程進(jìn)行了全面分析，確定了產(chǎn)生問題的兩個(gè)主要原因，然后針對(duì)性的提出優(yōu)化措施，最終以零成本解決了問題。同時(shí)設(shè)計(jì)的取樣器端蓋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可以解決手工取樣時(shí)樣品輕組分揮發(fā)問題。以設(shè)備優(yōu)化來最大程度的減少對(duì)取樣人員操作熟練程度的依賴。對(duì)于其他油田，在對(duì)原油進(jìn)行管線手工取樣時(shí)，如果存在揮發(fā)造成樣品完整性破壞的問題，可以借鑒本文，同時(shí)利用現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有材料進(jìn)行小發(fā)明改造，解決設(shè)備問題的思路在油田也具有通用性。

［1］胡海燕.石油液體管線取樣過程中的問題探討［J］.中國(guó)計(jì)量，2009，11（2）:83-85.

［2］張洪山，張樹華.原油取樣檢驗(yàn)中的問題及處理措施［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2009，28（12）:75-78.

［3］GB/T4756-1998，石油液體手工取樣法［S］.GB/T 4756-1998.

［4］GB/T8017-2012，石油產(chǎn)品蒸汽壓測(cè)定法（雷德法）［S］.GB/T 8017-2012.

［5］張忠堅(jiān).原油自動(dòng)取樣裝置［J］.油氣田地面工程，2014，11（2）:38-41.

［6］湯先梅.原油計(jì)量中的影響因素探討［J］.江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，21（4）：52-53.

［7］牛艷青，王勝輝.淺談原油計(jì)量中的影響因素探討［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，32（5）:227.

［8］張樹華，等.原油取樣檢測(cè)過程中的問題探討［D］.北京：中國(guó)油氣計(jì)量技術(shù)論壇，2010.

［9］閃海威，肖天智.南海東部海上原油檢驗(yàn)取樣方法研究［J］.檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊，2012，22（5）:20-22.

［10］陳信悅，王成華，馬忠啟，張其芳.對(duì)海上油田出口原油取樣的研究與探討［J］.檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊，1998，8（6）:34-35.

我國(guó)首條千噸級(jí)T800碳纖維生產(chǎn)線投產(chǎn)

日前，我國(guó)首條千噸級(jí)T800碳纖維10號(hào)生產(chǎn)線在連云港開發(fā)區(qū)中復(fù)神鷹碳纖維有限公司正式投產(chǎn)運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)高端碳纖維產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)新突破。

據(jù)中國(guó)建材董事長(zhǎng)宋志平介紹，中復(fù)神鷹T800碳纖維10號(hào)線是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的碳纖維生產(chǎn)線，年產(chǎn)能為1 000噸，在全線自動(dòng)化程度、綠色環(huán)保生產(chǎn)、廢氣治理等方面均達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，性能指標(biāo)趕超國(guó)外同類產(chǎn)品水平，可完全替代進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)我國(guó)T800碳纖維產(chǎn)品自給自足。

（摘自中國(guó)化工信息2017年第20期）

The integrity of the samples optimization in the crude oil pipeline's manual sampling

CHEN Keying
（China National Offshore Oil Corp of Zhanjiang Company，Zhanjiang Guangdong 524057，China）

One oilfield is a joint-development oilfield.After stabilization treatment in the central processing platform,crude oil will be metered and transported,while the operators found that the crude oil vapor pressure is lower than normal.To solve this problem,operators improved the sampling technique and invented the head cover of the on-line sampler for crude oil vapor pressure measurement,to ensure the integrity of the samples in the crude oil online-sampling.

manual sampling；saturated vapor pressure of crude oil；equipment optimization；method of operation

TE968

A

1673-5285（2017）11-0062-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.015

2017-10-26

陳可營(yíng)，男（1986-），山東省泰安市人，中國(guó)石油大學(xué)（華東）雙學(xué)士，工程師，從事原油及天然氣生產(chǎn)處理工作，郵箱：chenky5@cnooc.com.cn。