原油含水测量中含水分析仪的应用研究

于海丽

[摘要]原油含水测量技术是制约油田产量分队计量的一大难题。在我国，含水测量最初采用密度计。但是，经过多年的实践发现，密度计存在易结垢、易干扰等缺点。这些缺点导致密度计测量原油含水的准确率受到质疑。鉴于实践需要，近几年来，各种含水分析仪出现并运用于原油含水测量。从测量原理来说，可以大致划分为三类：电学特性测量原理、密度测量原理和同位素法测量原理。文章通过论述含水分析仪在原油含水测量中的应用，分析原油含水测量存在的问题，提出相应的意见。

[关键词]原油含水测量；含水分析仪；测量原理

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.02.052

原油含水测量给油田的开采和管理带来了一定的难度，影响着采油成本控制。目前，我国转油站对外输出原油的含水检测主要采用的是手工化验和密度计。这两种检测方式，都存在一定的弊端。就手工化验来说，它无法实现实时检测，检测出来的数据不能作为产量分队的依据；而就密度计来说，它是现场运用最为普遍的，但是，干扰因素较多，如易结垢、含沙、含气、漂移频率等，它所检测出来的数据，无法保证其准确性。所以，在石油产业的发展中，一直对原油的在线含水测量工作进行研究，以期望能够筛选出既能适应石油开采现场工况，又能准确测出原油含水数据，还能耐用的含水分析仪，保障原油开采的质量。

1原油含水测量的意义

原油含水测量对于原油生产有着重要意义。原油含水测量所得的原油含水率，是原油生产中的重要数据，是计算油井产油量、评价一个油田的藏油开采价值、采出程度以及制定对应开采方案的重要指标。原油含水率的在线检测是油田地面计量的一个重要环节，对于确定油井出水量、出油的地下层，估算该地的油田产量和油井的开发年限具有重要意义。同时，准确的原油含水数据可以反映出该油井的实际产油状态，对于实现油田的自动化管理具有重要作用。所以，原油含水测量技术保证是原油的生产和运输的重要保障。

2含水分析仪的分类

我国目前石油产业中，主要使用的原油含水分析仪有以下几种：密度计测含水、y射线测含水、射频导纳测含水、短波吸收测含水。笔者将在下文对这几种原油含水分析仪的原理和实际应用做大概论述。

2.1密度计测含水

密度计测含水是应用了“装有不同液体的容器振动时其频率会有较大差异”这一基本物理现象来进行测量。实际操作中，是通过检测频率来得到混合液体的密度，在引用纯油和纯水的已知密度带入公式计算，就可以得出混合液体中的含水值。我国现在大多数油田都是采用的这种含水测量方式。但是由于油田中的环境十分恶劣，现场的介质条件缺乏，所以使用的情况不是很理想。在测量时，液体中含有空气，会出现含水量偏低、含油量偏高的假象，也就是所谓的“气增油”现象。而如果在测量时，混合液体中含有砂砾这种介质，就会出现含水量偏高，含油量偏低的假象，形成所谓的“砂吃油”的现象。而且，在实用中，密度计测含水的仪器十分容易结垢，一旦结垢就会出现与“砂吃油”相同的现象，俗称“垢吃油”。另外，对于这种测量方式，在安装操作上，也要求较高。对于振管式密度计的安装要求上下法兰同心，不能出现扭曲现象，外界也要保证没有震动的干扰。对于实际应用，这些要求都是很难达到的，尤其是油田本身的环境制约，就更加难以保证密度计测含水的准确性。

2.2y射线测含水

放射线含水测量法是利用低能y射线与物质之间的相互作用的原理所设计出来的。它采用的是非接触结构，放射线可以直接穿过被检测的管道然后直接到达接收器，由于在液体中，碳元素和氧元素对于射线的吸收有所差异，碳元素多是集中在油中，氧元素多是集中在水中，只要通过接收器测出碳元素和氧元素的含量，就可以推算出其中的含水量。这种测量方式十分简便，而且相对科学，没有过于复杂的计算，得出的结果也比较准确。但是这种仪器的价格相对较高，会提高产油的成本，而且放射源本身对于人体具有一定损害，不利于油田地的管理。

2.3射频导纳测含水

目前，CM-3型智能含水分析仪就是射频导纳测量含水量的仪器代表。该种仪器是利用射频导纳专利技术研制出来的，具有防挂料、不结蜡、不受管道中温度压力影响、不受水矿化度影响等特点，相对于其他的测量方式来说，它的排外能力较强，不易受其他因素和介质的影响。射频导纳含水分析仪的工作原理是：在安装后，其探头与输油管道会形成一个电容，探头和管壁作为正负两极，根据理论来说，电容与原油的介电常数应当是一个线性关系，射频导纳就是通过电容得知介电常数的变化情况，从而利用公式去求得原油实时的含水量。射频导纳测含水分析仪对于含水率低于60%的原油来说，测量的准确度会相对偏高，也就是说，射频导纳测含水具有自己的适用范围，并不能用于所有的原油含水测量。就射频导纳含水分析仪的使用现状来说，它的性能比较稳定，使用效果较好。

2.4短波吸收测含水

短波吸收测量含水的主要原理是原油对于短波的吸收差异取决于它们当中的含水量。所以在该种仪器工作之前，会先设置标准吸收样，当取样器中的原油含水出现变化时，吸收的短波能量也会随之改变，虽然这个反应很微弱，得出的差值也较小。但是，可以将这个数值扩大化，线性校准后就会显示出实时含水率，再利用最小体积脉冲计算出来平均含水量，以此扩大，就可以得出所测的原油含水率。例如现今存在的YSL-1G型含水分析仪。它的原理就是短波吸收。通过发射装置，将恒定稳频的短波利用电子开关的方式发射到原油之中的同轴里和人为设置的标准吸收组件上。检测到油中水量的微差变化，并将两个曲线差值放大处理，经过数量的计算，可以得出纯油体积量和水体积量，从而就能算出原油中的含水量。这种方式多适用于高含水量的原油。

3对不同含水分析仪的应用建议

从上述的各种原油含水分析仪的特点和实际运用情况可以看出，并不存在一种含水分析仪可统一作用于所有的油田开采。不同的含水分析仪所蕴含的原理不同，本身所具有的特点也不同。由于在原油的含水测量时，会受到很多因素的影响，目前并不存在一个适合于所有油田长期使用的含水分析仪，下面将对几种含水分析仪的应用提出建议。

（1）在使用这些含水测量仪时，必须要制定相应的标准和管理制度。在原油测量含水量时，可以先对其进行小规模的抽取，分析出大概的含水率范围，并根据这个数据来选择适用的含水分析仪。比如射线含水分析仪、YSL-1G型含水分析仪对于含水高低就具有一定的选择性。规范性的去选择含水分析仪，便于后期的管理和实际测含水量时的操作。同时，对于原油含水率有一个大概性的掌握，也就能估算出成本，不同种类的含水分析仪的使用价格也有所区别，完善管理制度，有助于降低整体的成本，获取更大的利益。

（2）含水分析仪在某些情况下，不可以直接取代人工检测。对于含水量越低的原油来说，测量的难度也就越大，尤其是大部分仪器都是趋向于高含水率的测量，所以运用于低含水率作业时，它的准确性也会受到质疑。在低含水量测量中，不能直接用仪表来取代人工测量，人工测量虽然相对传统，且耗时耗人力较多，但是测出来的准确性较为客观。这个时候，含水分析仪就不能实际运用，而应该作为监测仪器，它可以实时监测到含水量的变化趋势，当含水量超过上限时，它会发出警报，采取对应措施，不至于使检测工人白做工。这样一来可以减轻检测岗位的劳动强度，延长使用周期；二来有助于保证原油外输的质量，更好地运用于人们的生产和生活之中。

（3）在含水分析仪实用中，要定期检测。对于任何的仪器来说，它都会随着使用时间和使用频率而降低使用的效果。含水分析仪也与所有的机械仪器一样，它需要按时的保养和维护，尤其是原油含水检测的环境比较差，对于仪器的损耗也相对严重，所以，在实际使用时，仪器会因为各种条件而导致测量的结果不准确。这就要求定期对含水分析仪得出的数据进行抽样校对，以确保数据的准确性。同时也要按照使用规范，去保护仪器，才能保证数据存在的稳定性。这些含水分析仪本身的价格加上在使用中的作用致使它们的价值较大，对它们的维护和检测可以一定程度上保障成本的稳定。

（4）保证含水分析仪的专业化操作。从上述介绍可以看出，所有的含水分析仪都具有专业性领域，所以在它们的实际使用中，也要求必须要具有专业化的操作。在原油开采中，开采主体大部分是工人，他们的知识水平都具有局限性，对于专业性极强的仪器，并不具有操作能力，一定程度上来说，会限制测量的结果和仪器的使用。所以，必须要保证测量中仪器使用的专业化操作。

4结论

原油含水量的测量对于油田开采的管理和运输具有战略性意义，所以要对其足够重视。正确使用原油含水分析仪，不仅能保障产油质量，也能在一定程度上降低产油的成本，规范产油的管理制度。油田作为一种能源，使用十分广泛，规范油田开采的管理，有助于发展我国的石油产业，并且控制该种能源的资源配置，实现资源的有效性。

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