對原油密度化驗(yàn)影響因素的分析

尹晶晶(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

0 引言

原油損耗受到的密度影響較大，而圍繞現(xiàn)階段常用的原油密度化驗(yàn)方法進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，密度計(jì)法很容易在應(yīng)用中受到時(shí)間、采樣準(zhǔn)確率等因素的影響。為盡可能提升原油密度化驗(yàn)準(zhǔn)確性，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1 主要影響因素和應(yīng)對措施

1.1 影響因素

(1)時(shí)間因素。如原油存在較多輕組分，密度偏小的測量結(jié)果能夠在應(yīng)用密度計(jì)法時(shí)獲取，但在完成采樣后，在器皿中的原油會出現(xiàn)一部分輕組分揮發(fā)，同時(shí)存在揮發(fā)相對較小的較重組分，這就使得相對增大的原油密度測定結(jié)果會因此獲取。在浮頂油罐中，空氣空間基本不存在于浮頂和油罐間，此時(shí)不存在揮發(fā)情況。在可以忽略原油呼吸損耗的情況下，可認(rèn)為存在不發(fā)生變化的原油密度。如氣候環(huán)境中存在較大氣溫變化，化驗(yàn)取樣不得在傍晚或清晨進(jìn)行。原油密度化驗(yàn)還會受到油罐密封效果帶來的影響，不同程度油蒸汽溢出屬于影響的源頭。結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論可以了解到，數(shù)天以后同樣油罐存在的最大密度測量差值能夠達(dá)到0.1%，因此在石油樣品相同情況下，原油密度化驗(yàn)在不同時(shí)間段進(jìn)行能夠得到存在一定差異的結(jié)果，這種差異必須設(shè)法控制，由此可直觀了解時(shí)間因素對原油密度化驗(yàn)帶來的影響[1]。

(2)采樣因素。原油密度化驗(yàn)影響因素還包括采樣因素，采樣位置準(zhǔn)確性及位置差別均會對原油密度化驗(yàn)結(jié)果造成影響。在具體的原油密度化驗(yàn)過程中，現(xiàn)行規(guī)定要求取樣需要圍繞均勻原油進(jìn)行，取點(diǎn)出包括液面下1/2處中部、5/6處下部、1/6處上部，但對于不均勻原油來說，這種采樣方法并不適用。如需要對兩種存在相似密度的原油進(jìn)行處理，可采用上述方法進(jìn)行取樣并進(jìn)行等體積混合。如兩種原油混合密度差在3%以上，且存在小于卸入油密度3%的罐底油密度，在沉降8 h后，罐底會沉入較大密度的明水，罐底油因密度小會慢慢浮起，最終在整罐油最上層漂浮，最底層則為密度大的油，分層現(xiàn)象受此影響會明顯出現(xiàn)。在分層現(xiàn)象影響下，如仍采用上述采樣方法，原油密度化驗(yàn)得出的結(jié)果將出現(xiàn)誤差，這是由于采樣所選位置存在不清晰的油水界面，密度小的油層很容易在采樣時(shí)采到，較輕的罐底油在混合樣中的占比受此影響會超過1/3原油體積，低于實(shí)際密度值的測量結(jié)果會因此獲得；如存在大于卸入油密度3%以上的罐底油密度，卸油過程中罐底油往往會被頂上去，受較大密度的罐底油影響，密度小的油品與下沉的罐底油將混合，分層現(xiàn)象此時(shí)不易產(chǎn)生，這類屬于均勻油的油樣不會出現(xiàn)分層，此時(shí)可按照上文提及方法進(jìn)行采樣，采樣對原油密度化驗(yàn)帶來的影響較小[2]。

(3)含水率因素。相較于石油，水的密度更大。對于存在過高含水量的原油，原油密度化驗(yàn)得出的結(jié)果將偏大。對于長時(shí)間在儲油罐中沉淀的原油，罐底部存在慢慢沉入的水分，這種水分存在形式為明水。原油含水量與其密度檢測結(jié)果成正比，即含水量越低的原油存在越低的檢測密度。如買賣方提供密度不一致的原油，需關(guān)注明水沉降在運(yùn)輸過程中的具體情況如實(shí)。結(jié)合實(shí)際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，原油在一定時(shí)間沉降后會出現(xiàn)較大的粘度、密度變化，這種變化往往會在運(yùn)輸原油過程中出現(xiàn)，在剛剛完成運(yùn)輸時(shí)，原油密度會因底部含水層混入而增大，靜置8 h以上時(shí)間后，則會得到偏小的原油密度測量結(jié)果，可見含水量對原油密度化驗(yàn)影響的深遠(yuǎn)程度。

1.2 應(yīng)對措施

(1)快速采樣。為應(yīng)對時(shí)間因素帶來的影響，原油密度化驗(yàn)必須開展快速采樣，以此盡可能實(shí)現(xiàn)采樣時(shí)間縮短，并保證密度分析在油溫恒定后盡快進(jìn)行，樣品原油組分揮發(fā)即可最大程度降低，原油密度化驗(yàn)受到的影響也能夠同時(shí)得到控制。

(2)準(zhǔn)確采樣。為應(yīng)對采樣因素帶來的影響，原油密度化驗(yàn)還需要設(shè)法提升采樣準(zhǔn)確性，如存罐底油密度相較于卸入油密度大于3%，為應(yīng)對密度小的油上浮情況，采樣需要在罐的出口液面以下按照1 m間隔進(jìn)行采樣并分別進(jìn)行分析，同時(shí)需要確定油罐內(nèi)油品數(shù)量和性質(zhì)，以此更好保證檢測結(jié)果準(zhǔn)確性。

(3)區(qū)別采樣。在油船原油的采樣過程中，隨機(jī)亂采情況不得出現(xiàn)，否則很容易采集存在最大明水體積的位置，由此引發(fā)的采樣波動(dòng)會導(dǎo)致檢測結(jié)果準(zhǔn)確性受到影響。因此，具體實(shí)踐需要將最大艙明水體積排除，隨機(jī)選擇3個(gè)艙完成采樣并進(jìn)行對比，準(zhǔn)確性更高的油樣密度分析可順利實(shí)現(xiàn)；如采樣于油罐中進(jìn)行，在得到工藝許可時(shí)，為保證水充分沉降可靜置8 h油樣，如油罐的明水較高，具體采樣需要遠(yuǎn)離明水層，以此順利得到典型油樣[3]。

2 實(shí)例分析

2.1 案例概況

對于屬于多種烴類混合物的某油田原油，不同條件下其性質(zhì)和組織變化顯著，密度也會同時(shí)發(fā)生變化，這對貿(mào)易交接造成一定麻煩。現(xiàn)階段0.870 g/cm3為外輸原油密度規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，油品價(jià)格會在密度超過該值時(shí)受到一定影響。在測定原油密度過程中，案例油田采用密度計(jì)法，需保證存在小于1.5的測量結(jié)果再現(xiàn)性，同時(shí)存在不大于1次的再現(xiàn)性不達(dá)標(biāo)次數(shù)。結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，樣品密度與溫度成正比，溫度升高會導(dǎo)致樣品密度提升。密度測定結(jié)果會隨樣品存放時(shí)間延長而增大，且樣品在短時(shí)內(nèi)無法在量筒、溫度計(jì)、密度計(jì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)平衡，同時(shí)空氣流動(dòng)性增大也會導(dǎo)致樣品密度增大。

2.2 具體實(shí)驗(yàn)

(1)溫度對比實(shí)驗(yàn)。選取原油樣品后，采用水浴控溫、自然降溫等措施，對同一原油樣品在不同溫度調(diào)節(jié)下的密度值進(jìn)行測試，觀察密度在溫度變化下的變化情況，原油樣品檢測密度與溫度的關(guān)系得以明確。結(jié)合溫度對比實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虼_定，隨之實(shí)驗(yàn)溫度的提升，每攝氏度原油標(biāo)準(zhǔn)密度提升幅度為0.035 g/cm3，此時(shí)能夠得到偏離的偏離。對于20 ℃時(shí)檢定取得的標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)示值，應(yīng)用密度計(jì)法的原油密度化驗(yàn)應(yīng)在20 ℃標(biāo)準(zhǔn)溫度或接近該溫度時(shí)能夠得到最為準(zhǔn)確的結(jié)果，也可以在較高溫度中選擇適宜的檢測溫度，如高于濁點(diǎn)3 ℃或高于傾點(diǎn)9 ℃。最終可以確定，需在20 ℃樣品溫度下進(jìn)行原油密度化驗(yàn)。

(2)存放時(shí)間對比實(shí)驗(yàn)。為對比原油樣品存放時(shí)間帶來的影響，需去蓋在室溫中放置原油樣品，并按照一定間隔進(jìn)行密度測定，具體間隔設(shè)置為10 min。結(jié)合實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，原油樣品存放時(shí)間延長會導(dǎo)致更大的密度測定結(jié)果出現(xiàn)，每分鐘提升幅度為0.003 g/cm3。在實(shí)際測量中，原油樣品必須盡量快速，并對進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的原油樣品立即測定，保證原油樣品存放時(shí)間縮到最短。

(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)間對比實(shí)驗(yàn)。完成原油樣品選取后，通過溫度計(jì)、密度計(jì)、量筒等不同放置時(shí)間，對同一樣品在不同實(shí)驗(yàn)時(shí)間下的密度值進(jìn)行測定。通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)，溫度計(jì)、密度計(jì)、器皿、樣品在15 min內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)平衡，而在攪拌15～20 min后，測定結(jié)果最小值和最大值間存在2‰內(nèi)的波動(dòng)。

(4)樣品均勻程度對比實(shí)驗(yàn)。在選取原油樣品后，對比機(jī)器搖樣和人工搖樣，對1 L規(guī)格的同一樣品進(jìn)行密度測定。結(jié)合實(shí)驗(yàn)取得的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，基于5 min以上搖樣時(shí)間、采用八字搖樣法的人工搖樣，得出的檢測結(jié)果與機(jī)器搖樣接近。在較短搖樣時(shí)間時(shí)，不均勻的原油樣品會導(dǎo)致偏低的測試結(jié)果出現(xiàn)。

(5)大氣環(huán)境對比實(shí)驗(yàn)。完成原油樣品選擇后，對同一原油樣品在大氣流動(dòng)性能條件不同情況下進(jìn)行密度值測定，以此明確測定結(jié)果受到的氣體流動(dòng)性影響。對比密閉環(huán)境和敞開環(huán)境能夠發(fā)現(xiàn)，原油樣品輕組分會隨空氣流動(dòng)性提升而快速揮發(fā)，這會導(dǎo)致偏大的密度測量結(jié)果出現(xiàn)。

2.3 新方法驗(yàn)證

結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)可以確定，原油樣品采集后需要盡快送至檢測點(diǎn)，具體檢測需要在密閉環(huán)境下開展，檢測溫度控制為20 ℃并進(jìn)行15～20 min均勻攪拌，此時(shí)能夠得到最高精度的檢測結(jié)果。在實(shí)施上述新方法后，在2020年7月1月—2021年6月1日間，原油密度測量結(jié)果存在1.5以下的再現(xiàn)性，同時(shí)存在不大于1次的再現(xiàn)性不達(dá)標(biāo)此時(shí)，測量精度提升明顯，存在滿足預(yù)期的重復(fù)性不合格率。為進(jìn)一步提升案例油田原油密度化驗(yàn)精度，還可以設(shè)法采取以下鞏固措施，包括關(guān)注原油取樣、做樣環(huán)節(jié)，針對性開展監(jiān)督、核查比對，強(qiáng)化對設(shè)施、設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)，檢測人員的業(yè)務(wù)能力也需要設(shè)法提升。

2.4 應(yīng)用效果

在應(yīng)用新方法后，案例油田取得了不俗的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在經(jīng)濟(jì)效益方面，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方法實(shí)現(xiàn)了測量結(jié)果不滿足再現(xiàn)性要求次數(shù)的大幅下降，以往的6.2次下降至1次以下，檢測成本降低和檢測效率提升目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)，此外，檢測周期延長、不準(zhǔn)確檢測數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致的生產(chǎn)等問題也得以有效規(guī)避，這種間接經(jīng)濟(jì)損失的規(guī)避高達(dá)數(shù)百萬元；在社會效益方面，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方法使得檢測工作效率大幅提升，提供的可靠、準(zhǔn)確數(shù)據(jù)能夠更好滿足原油貿(mào)易交易需要。在創(chuàng)新探索中，油田企業(yè)的員工積極參與，在積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)提高了能力與自信心，企業(yè)集體凝聚力、全體成員的創(chuàng)造性和積極性也充分激發(fā)。通過生產(chǎn)實(shí)際檢驗(yàn)，檢測方法改進(jìn)后可持續(xù)應(yīng)用，推廣應(yīng)用后取得理想效果，油田企業(yè)的全面質(zhì)量管理工作也因此獲得基礎(chǔ)條件支持。

3 結(jié)語

綜上所述，原油密度化驗(yàn)影響因素較為多樣。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的實(shí)踐研究，則直觀展示了各類影響因素的應(yīng)對方法。為更好地保證原油密度化驗(yàn)精度，規(guī)范要求的嚴(yán)格落實(shí)、氣泡帶來的不確定性影響排除同樣需要得到重視。