新型原油含水分析仪的引进与应用

龚中伟 石海元 张 民 杜黎鸣

中国石化江苏油田分公司 试采一厂 （江苏 江都 225265）

新型原油含水分析仪的引进与应用

龚中伟 石海元 张 民 杜黎鸣

中国石化江苏油田分公司 试采一厂 （江苏 江都 225265）

GB 260《石油产品水分测定法》是目前普遍采用的一种油井含水率测定方法，但在现场应用中存在配套器具和操作程序较多、化验时间长、安全性差、需消耗溶剂油，非节能环保等问题。江苏油田试采一厂引进的按照GB/T 6533《原油中水和沉淀物测定法（离心法）》制作的新型原油含水分析仪，通过现场应用，不仅数据准确度满足规范要求，而且工作效率高，与配套的样桶清洗装置应用，具有安全、节能、健康、环保等多种效果。

离心法含水仪 数据比对 引进与应用

目前油井含水分析现状及存在问题

油井原油计量是油田生产过程中的一项重点工作，通过油、气、水产量计量，可及时掌握油井生产动态，优化、调整生产参数，评价技术方案的实施效果，提高油井采收率和油田开发水平。

1 目前油井含水分析现状

目前计量油井原油产量，主要采用如下方法：

（1）采用分离器液面高度与单位时间比例关系，得出单井总液量和伴生气产量。

（2）进行人工井口取样，送队部化验室采用蒸馏法得出单井含水率。

（3）通过油井的液量、气量和含水率，得出油井的油量、水量和天然气产量、油气比等生产数据。

目前单井油样的含水化验依据GB 260《石油产品水分测定法》[1]，从一个均匀混合的原油样品中，根据含水率的高低，录取10mL或100mL油样，加入溶剂油后，进行加热、蒸馏，根据接受器中水量，计算出原油样品中水的百分含量，测定装置见图1。

2 GB 260《石油产品水分测定法》测定含水率存在问题

该实验是目前普遍采用的一种含水率化验方法，能够满足单井原油含水率化验要求。但在现场实践中，存在如下问题：

（1）配套器具较多，安全性差。需配备多套玻璃容器、电加热设备和蒸馏冷却装置，其中电热套温度惯性大，提温迅速，在300℃以上的高温区温度控制难度大，易出现冲样、爆瓶现象，产生明火，安全条件差，需配备许多防护设施，以保障化验的安全操作。

（2）化验过程中，使用、消耗大量的溶剂油和电能。操作人员长期在油气污染的环境里工作，影响其身体健康。

（3）样品的制备和蒸馏时间较长，操作程序较多。根据GB 260标准进行单个油样测定，需进行取样、稀释、缓慢加热等程序，时间至少需30min至45min；计算复杂，受化验仪器的台位限制，化验仪器的使用效率和测量数据的准确度较低。

（4）操作人员需用汽油等化学溶剂对含水接受器、烧瓶等玻璃容器进行重复清洗和使用，不仅劳动强度大、玻璃容器在使用和清洗过程中容易破损，而且需消耗一定量的化学溶剂。

在实际应用中，由于基层队生产油井数量较多（平均150多口），按照生产数据录取规定，每天至少需化验油样50多个，受化验设备少、化验时间长和玻璃器皿清洗量大等因素限制，油品化验的准确度与工作效率较低，虽然有一定的通风设备，但化验人员长时间在油品挥发量较大的环境中工作，不仅工作负荷和劳动强度较大，而且对身体健康有一定影响。

为此，生产技术人员经过调研，引进一种方便、准确、快捷的油品化验设备，以改进化验室工作条件，提高工作效率。

新型原油含水化验设备的引进与应用

1 新型OY-HS原油含水测定仪的原理及技术参数

（1）该原油含水测定仪，依据GB/T 6533《原油中水和沉淀物测定法（离心法）》[2]制作，其原理是利用物质的比重差异，在破乳剂的作用下，乳化水得到破乳分离，经过加温的的样品在高速离心力作用下，实现试样中的油、水彻底分离。

操作过程是将需要化验的单井试样，通过加热均化后，移取10mL样品至专用容器内，再放置于仪器的固定支架上，每4个油样为一组，最多可放置4组共16个油样。仪器采用高可靠性无刷电机，在完成温度、时间和转速设置后，启动高速电机并带动样品高速旋转，样品的最高转速可达5 000r/min，到达设定时间后（一般10～15min），电机停止运行，开启样品室盖板取出样品，读取样品中原油和明水的刻度值，通过计算可获得样品的含水率，OY-HS原油含水测定装置及试样见图2。

（2）技术特点与技术参数：

①控制系统采用单片机技术，操作简便、成熟可靠；②电机的转速、温度、时间、工作状态的设定和控制均可在面板上完成并存储并清晰显示；③耗电低、噪声小、稳定性好；仪器配备的操作过程中开门-停机互锁、关门-启动互锁功能设置，保证了样品在分析过程中的安全运行；④技术参数：电源 220AC；功率＜2kW；启动噪音＜60dB；额定转速≤5 000r/min；样品室温度＜70℃范围可调；样品室载样容量：16× 10mL（可扩展至16×100mL）。

2 现场应用情况及数据分析

（1）为了改善基层队化验室工作条件，提高油井样品的含水化验准确度和工作效率，在相邻油田取得较好的应用效果基础上，2009年初在采油一队化验室引进了一套离心法原油含水测定仪，该采油队管理的真武油田原油物性见表1。

表1 真武油田原油物性参数表

该油田的原油物性在江苏油田较为典型，满足仪器的测量的通用性要求，仪器到达现场后，经厂方技术人员安装调试和技术培训，开始实施含水化验，为了验证仪器数据的准确度，现场对同一个样品按照GB 4756《石油液体手工取样法》进行严格均化后，分为两个样品，分别用GB 260《石油产品水分测定法》和GB/T 6533《原油中水和沉淀物测定法（离心法）》标准所配备的仪器进行操作和数据比对，经过连续3天多时间的人工与仪器化验含水数据的连续比对，油井含水平均误差＜±1.2%，集输站含水平均误差＜±2.81%，综合误差＜±2%，比对数据见表2。

（2）比对数据分析。①在平均含水率50%以上的油井人工化验与仪表测定含水率相对误差＜± 1.2%；说明该仪器用于油井含水率测定具有较大优势，由于油水混合液处于混相状态，在破乳剂、温度和重力作用下，处于游离和乳化状态下的水分能够较分离彻底，数据准确度符合Q/SH 0182《采油井资料录取规定》[3]油水井含水率分析误差≤±5%指标，不仅操作方便、快捷，而且数据分析效率较高；②在平均含水率5%以下的站库人工化验与仪表测定含水率相对误差＜±2.81%，是因为联合站三相分离器出口原油经过工艺处理后，品质接近净化原油，油品的粘度增加，腊质、胶质含量较高的重烃组份中的乳化水分离效果较差，分析数据的准确度低于蒸馏法，但能够掌握三相分离器出口原油含水率的变化，合理调整生产参数；③上述比对数据也验证了GB/T 6533开头部分所提示的测得原油中的水含量一般低于实际的水含量，当测定精度要求较高时，仍需使用GB 260《石油产品水分测定法》。

表2 OY-HS原油含水测定仪(离心式）与人工化验比对数据

3 样桶及试样瓶清洗装置的研制与应用

虽然对油样实施含水率化验操作，不再使用挥发性较大的200#溶剂油，但在清洗样桶和试样瓶时，仍需要使用一定量的工业溶剂油。为此，使用单位与厂家技术人员结合现场特点，研制开发了一台样桶清洗装置，解决试样瓶和样桶的清洗问题，清洗一次约消耗电能0.5kW，清水约0.02m3，清洗效率高，与OY-HS原油含水测定装置配套使用，具有节能、安全、环保优点。

综合效益分析及结论

1 综合效益分析

目前采油1队有油井92口，按照油井资料录取数据要求，每3天需对每口油井化验含水，对重点油井需加密化验，平均每天需化验30多个油样，化验劳动强度较大。采用离心法含水测定仪明显提高了含水化验效率，节省操作时间，降低操作人员劳动强度。其详细数据见表3。

根据表3数据，离心法含水测定仪在现场应用中，具有如下效果：

（1）节能增效。在节油方面，采用传统的电加热方式化验含水，单个样品需消耗溶剂油125mL，而采用离心法原油含水测定仪基本不消耗溶剂油；在节电方面，电加热炉单孔最大功率1kW，单样蒸馏时间45min，耗电0.75kW·h；而离心法原油含水测定仪单样蒸馏时间10min，耗电0.05kW·h，可节电93%。根据表3统计，采油一队化验室应用离心法原油含水测定仪全年可减少200#溶剂油、电能、清水等资源消耗约2.71万元，节省操作时间1 142h。

（2）安全环保。采用离心法含水测定仪，可明显改善操作人员的工作环境，避免油样在制备、蒸馏过程中，因溶剂油的挥发对人体的伤害。同时也避免油样在操作中易出现的冲样、爆瓶、产生明火等现象，保障油品化验的安全操作。

表3 采油一队化验室采用新型含水仪效益统计

（3）操作方便。离心法含水测定仪样品制备简便，录取数据快捷，减少了称重、配制溶剂和高温蒸馏、冷却等环节，工艺成熟，分析成本低。

2 结论

离心法含水测定仪依据GB/T 6533标准制作，是一种工艺先进、技术成熟的原油含水测定仪器，经过近一年的现场使用，可代替GB 260标准用于油井含水率的分析、化验，具有操作简便、数据准确度高、安全节能环保特点，符合“节能减排”要求。与样桶及试样瓶清洗装置的配套使用，基本避免了溶剂油的使用，把化验人员从高污染的工作环境中解放出来，是一种受到基层队干部职工欢迎，性价比较高的绿色环保的含水测定设备。

[1]GB 260石油产品水分测定法[S].

[2]GB/T 6533原油中水和沉淀物测定法（离心法）[S].

[3]Q/SH 0182采油井资料录取规定[S].

GB 260 “Determination Method about Water of Petroleum Products”is one method generally adopted at present to determine the water content of crude well.However,there are some problems in the practical application such as more supporting sets of equipment and operation sequences,the longer period of laboratory work,the poor property of security,the more consumption of solvent naphtha and no energy-saving environment.The First Oil Production Factory of Jiangsu Oilfields has introduced the new type analyzer about water content of crude,which is made according to GB 6533“Determination Method of Water and Precipitate in Crude (Centrifugation)”.Through the field application,it is proved that this new analyzer has not only high accuracy of data satisfying the requirement of standards,but also shows the high efficiency of work,and possesses the effect of safety,energy-saving,health and environment protection when it is used together with the cleaning equipment of sample tank.

water cut meter of centrifugation;contrast of data;introduction and application

龚中伟（1966-），男，工程师，现主要从事计量技术管理工作。

2010-02-10