常用原油含水率動態(tài)測量技術(shù)的分析與研究

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

關(guān)鍵詞：原油含水率;油田;測量技術(shù);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(dǎo)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(jìn)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(yán)重影響了油田企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行[1]。因此，如何提高原油含水率測量的準(zhǔn)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(shù)

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(fèi)休法等，測量的結(jié)果誤差比較大，耗時較長，而且不能進(jìn)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(shù)得到了迅猛發(fā)展，目前在各大油田中得到了廣泛地應(yīng)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(jìn)行測算，然后結(jié)合原油密度與含水率之間的關(guān)系，最終獲得原油含水率。密度法的優(yōu)點(diǎn)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(jié)果誤差比較大，因此這種方法不能應(yīng)用于含水率較低的原油。

1.2 電磁法

電磁法本質(zhì)上是利用電磁波的相關(guān)特性對原油含水率進(jìn)行測量的技術(shù)，主要有2大類：①利用電磁波的共振技術(shù)對原油含水率進(jìn)行測量;②利用電磁波的吸收特性對原油含水率進(jìn)行測量。目前，實(shí)際應(yīng)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(diǎn)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(diǎn)主要有成本高、測量范圍小、精度低、維護(hù)困難。

1.3 超聲波共振法

在恒速流動的介質(zhì)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(yīng)，超聲波共振法就是利用上述特點(diǎn)，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(diǎn)，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(zhì)，而不同的雜質(zhì)具有不一樣的吸收能力，進(jìn)而會嚴(yán)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(fù)雜，價格昂貴，操作也比較復(fù)雜，維修和保養(yǎng)也十分困難，因此目前該技術(shù)僅僅適用于實(shí)驗(yàn)室的研究。

1.4 電容法

由于混合介質(zhì)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(zhuǎn)化為電容量的變化，從而可以結(jié)合電容值測試?yán)碚摣@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(diǎn)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(yīng)用于油田的實(shí)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(jìn)行原油含水率的測量。在實(shí)際應(yīng)用中，只要可以獲得被水吸收的特定波長，然后對被測介質(zhì)透射光功率的變化進(jìn)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(yīng)快、樣品損壞率小、精度較高以及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，并且可以應(yīng)用于在線測量，但是也存在一些缺陷，如價格非常高、操作復(fù)雜、維護(hù)困難。

1.6 過程層析成像法

過程層析成像技術(shù)是一種可以在線進(jìn)行實(shí)時測量的技術(shù)，該技術(shù)主要被應(yīng)用于對兩相流和多相流過程中一些參數(shù)的分布情況進(jìn)行分析，利用該技術(shù)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(shù)具有系統(tǒng)成本低、適用范圍廣、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、非侵入性傳感器、安全性能佳等優(yōu)點(diǎn)，但是，由于目前層析成像技術(shù)不是很成熟，存在一些缺陷：精度較低、實(shí)時性較差、圖像的質(zhì)量不清晰，離工業(yè)化應(yīng)用還有一段距離，其主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室的測量中，有待進(jìn)一步深入研究和發(fā)展。

2 結(jié)論

隨著科技的快速發(fā)展，在線動態(tài)測量技術(shù)一定會逐漸代替靜態(tài)測量技術(shù)。為了更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，原油含水測量技術(shù)未來會朝著一體化、智能化、反應(yīng)快、精度高及遠(yuǎn)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(shí)時測量之中，油田企業(yè)的工作人員將會使用更加科學(xué)、合理的技術(shù)方法來進(jìn)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(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫廣棟.原油含水率測試方法研究[D].西安：西南石油大學(xué)，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。