相动含水分析仪在外输原油含水检测中的应用

朱庆华

（中国石化胜利油田分公司销售事业部,山东 东营 257000）

相动含水分析仪在外输原油含水检测中的应用

朱庆华

（中国石化胜利油田分公司销售事业部,山东 东营 257000）

本文针对目前原油交接中取样方式的间歇性影响原油交接计量误差的现状，采用相动含水分析仪应用到中间站库计量管理工作中，分别论述了相动含水分析仪的结构、工作原理及工作过程，并进行了对比试验。结果表明：相动含水分析仪实现了管线原油含水全时连续监测，满足了输差管理工作要求和生产需要。

原油储运；油气集输；计量误差；相动含水分析仪；实时监测

1 原油含水分析的运行现状

DX输油管线采用原油管道输送,沿线设置有3个中间站库,分别担负着与不同采油厂原油交接和原油外输的任务,累计交接外输原油480余万吨,要求原油含水质量指标低于1.5%。但在生产运行过程中，随着油田生产工艺和生产运行状态的不断改变，开采出来的原油含水率趋于不稳定状态，DX输油管线接收各采油厂来油的含水率波动较大，给外销原油的含水指标控制带来巨大困难。目前原油交接中取样方式有两种，一种方式是手工取样，每半小时一取样，每四小时做等比例混合样；另一种方式是自动取样器取样，每5分钟取样1次，每四小时做等比例混合样。由于取样的间歇性，部分采油厂距交接点距离较近，交接原油含水率有较大波动时不能及时反映，也造成了原油交接计量的误差。因此，加强对交接来油含水进行实时监控，对输油分厂完成全年任务指标十分必要。

2 对沿线两家站库原油含水化验分析情况进行调查对比

2.1 HG输油站

含水测定方式：手工取样、作样。优点是：可以抽取比例混合样；根据含水情况自行安排加密取样。缺点是：每半小时取样1次，取样时间区间内含水情况是盲点。

2.2 GR输油站

含水测定方式：自动取样器取样、手工作样。优点是：取样时间间隔可以根据生产需求自行调整；取样时间、取样量均匀。缺点是：不适合外输排量波动幅度大的情况，此种情况油样做出的含水误差较大。

通过调查对比分析，无论是手工取样、还是自动取样器取样，都存在着弊端，而相动含水分析仪的应用正是弥补了上述不足，消除了原油交接环节中的隐患，确保了外输原油的质量，为原油输差对比分析动作提供了保障。

3 相动含水分析仪简介

组成结构：利用振荡器负载牵引技术来测量原油中的含水量，系统由三部分组成：测量部分（探测器）、电子单元（二次表）、系统电缆。测量部分主要组成是探测管、温度传感器、有外壳保护的微波振荡模块。

电子单元是一套具有多种功能专用计算机系统：LCD显示器、操作按键、直流电源、CPU板、各种输入/输出功能板。电子单元通过连接电缆给振荡器模块供电，同时电缆又将来自振动器的频率、温度和反射功率等信号传递给电子单元并计算出含水量。

工作原理：相动含水分析仪采用微波振荡器负载牵引技术使测量更加准确，振荡器负载牵引是指缓冲振荡器的频率随着它的输出负载发生变化而变化，电路元件和外在的负载阻抗决定了无缓冲振荡器的频率，传播微波介质的介电常数决定了外在负载阻抗。

探测器是由一个小型中心杆和套着中心杆的大管组成的，中心杆的一端连接着无缓冲振荡器，另一端通向短路塞子中心，中心杆套着硬质的塑胶外壳以防止它与油水乳状液进行传导。从电子角度看，大管、中心杆、塑胶外壳形成一个同轴传导线，终端短路，微波信号一来一回，从振荡器到短路塞子，经其反射回到振荡模块。当流体中含水比例变化时，其介电常数也发生变化，流体的介电常数包括两部分：电介质常数和损耗，油的介电常数是2.2，水则是70，损耗主要是由水中含盐决定的，所以必须精确测量水中含盐量并将该值输入到电子单元。

性能指标：根据近3年的HG输油站和GR输油站的来油和外输含水统计台帐，可查出含水的波动趋势及含水值的最高点，从而确定选用相动含水分析仪的测量范围为0-10%。

正常条件下含水分析仪的工作流程：通电后，电子单元首先将输入电压转化为直流电压。然后进行一系列自检，确保仪表正常运行。电源提供15V和30V直流电给振荡模块，15V输给振荡器，30V输给加热器以维持振荡器的温度在70℃，这样振荡器不会因温度变化而影响测量，还有5V供给电子单元的数字电路，通过探测器的流体作用于无缓冲微波振荡器改变它的原始振荡频率。温度传感器直接插入流体中，然后将温度信号传送给振荡模块，送入电子单元。测量振荡器反射功率，判断含水量是否过限。振荡器模块里分频计数器将微波频率信号用双绞线输至电子单元，频率、温度和反射功率信号经系统电缆从振荡模块传输到电子单元，电子单元内的微处理器对上述信号进行处理，根据出厂系数对温度进行补偿，计算含水量，同时在输出回路中输出一个与含水对应的模拟信号，LCD显示器显示瞬值，频率测量大约每秒循环一次，提供瞬时、连续和实时的含水测量。

4 效果评价

4.1 现场应用情况

HG输油站管线原油含水分析仪于2011年9月23日成功安装，安装位置在四座储油罐出口管线的汇管上，技术小组人员于2011年10月18日～2011年10月25日，对HG输油站外输原油含水情况进行了对比。GR输油站11月4日投入使用，安装位置在外输泵进口汇管处，技术小组人员于2011年11月7日～2011年11月13日，对GR输油站进站原油含水情况进行了对比，从调查统计表对比得出：1%以上含水误差+0.2；1%以下含水误差+0.24，瞬间流量含水比较准确，准确度相对稳定。

4.2 管理效益

通过安装在线含水分析仪，解决了原油交接中人工做样单位时间内无参考值的问题，实现了管线原油含水全时连续监测，有很高的推广应用价值，使HG输油站能够及时发现所交接的采油厂来油含水率变化情况；GR输油站能及时掌握DY原油库到GR输油站管线含水率变化情况。自在中间站库安装相动含水分析仪以来，已经发现超标含水7次，及时将信息汇报分厂调度，为调度生产指挥提供依据，为输油分厂原油外销和输差控制提供依据。