原油管线手工取样样品完整性问题分析优化

陈可营

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057）

原油管线手工取样样品完整性问题分析优化

陈可营

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057）

新投产的某合作油田原油中心处理平台存在管线手工取样化验的原油饱和蒸汽压偏低问题，工艺人员针对这个问题对取样及化验的全过程进行了系统分析，发现并确定了设备及操作中的两个主要原因，提出解决方法，发明了原油管线手工取样器端盖，对取样设备进行优化，制定了标准化操作规程，保障管线手工取样中样品的完整性，确保样品化验结果正确，对监控、调整原油处理工艺提供保障作用。

手工取样；原油饱和蒸汽压；设备优化；操作方法

某海上合作油田的中心处理平台主要进行油气水分离、原油稳定、天然气压缩、污水处理等生产活动，处理后的合格原油经过商业流量计计量后，通过海底管道输送去终端处理厂。进行商业计量及外输时要求控制的指标如下：（1）密度按实际测定结果；（2）BSW不得超过 0.5%；（3）含盐量不得超过 20 PTB；（4）含硫量以不危害人身安全和设备为准；（5）饱和蒸汽压控制在100 kPa以下。

在对以上指标进行化验时，油田采用两种取样方法[1-4]。一种为管线自动取样法，使用了与流量计配套的自动取样器，可以按照设定要求实现等间隔、高频次、连续等量取样，从而确保所取样品具有代表性，整个取样过程不需要操作人员过多参与，每月取满一瓶，然后送到专业质检机构，进行化验当月油品品质，作为商业计量的依据[5]。一种为管线手工取样法，主要是由化验员每周对处理后的原油进行管线手工取样，然后化验分析，目的是为了监控原油处理工艺是否正常，在不正常时，通知工艺操作人员及时对处理工艺进行调整，确保处理后的原油品质满足商业外输要求。原油取样执行GB/T 4756-2015《石油液体手工取样法》及GB/T 27867-2011《石油液体管线自动取样法》。

油田投产后，通过对自动取样及手工取样样品的化验分析结果对比，发现外输时所要求控制的指标中，密度、BSW、含盐量及含硫量两种取样方式的测量结果一致且满足要求，只有饱和蒸汽压这一项，手工取样的测量结果明显低于自动取样的测量结果。

1 问题分析

原油从井口到外输进行两级脱气稳定处理，第一级为捕集器原油进入一级分离器，从1 300 kPa降压到350 kPa，温度从65℃加热到75℃进行脱气，第二级为一级分离器原油进入二级分离器，从350 kPa降压到70 kPa，温度从75℃加热到85℃进行脱气，脱气后的稳定原油降温到70℃后进行计量外输。化验员在对稳定后外输原油进行管线手工取样化验时，测得的饱和蒸汽压为45 kPa左右，自动取样的商业质检化验反馈的数值为65 kPa。两种取样方式的取样点在外输管线的同一位置，初步判断取样或化验过程中存在问题。

为确定问题的原因，工艺及化验员针对在线取样及化验过程，从人员、操作方法、设备、材料、环境及管理等方面可能的影响因素进行逐一分析验证，最终确定了问题产生的两个主要原因，一是：目前设备不适用在线取样；二是：取样操作方法存在错误。

设备存在的问题：取样器在直接进行管线手工取样时，由于取样器是连通大气的，管输原油温度为70℃，压力为70 kPa，样品进入取样器后，部分轻组分会挥发，无法保证样品的完整性。

取样操作方法中存在的问题：化验员直接使用取样器手工取原油样，取样前和取样后均没有对取样器进行充分冷冻处理，也没有防止轻组分挥发的措施。

工艺及化验员通过查找规范发现，现有取样技术及规范中一般均对取样人员的取样方法提出较高的要求，提出和规定了：“取样人员为保证所取试样尽可能地代表被取样的物品，并符合实验要求，必须要正确并清楚地确定取样及处理的方法，当对某些需要实验的样品进行取样时，需要特别小心，并严格遵守正确的取样方法，最终保证实验的结果有意义[3]”。但这些规定和要求并不能从技术手段上规避原油管线手工取样时轻组分挥发所造成的样品完整性破坏。

2 管线手工取样优化

生产人员在解决问题时，从设备存在的问题及取样操作方法等两个主要原因入手，分别进行改进优化。

2.1 取样设备优化

工艺人员通过查找大量资料，集思广益，设计制作了原油管线手工取样器的端盖，解决了人工取样过程中取样器带来的轻组分挥发问题，该设计已取得国家实用新型专利（见图1），端盖由仪表管接头、进液阀、端盖、拉紧螺栓、排气阀、进液管、排气管组成，其结构件尺寸根据取样器端口尺寸决定。能够实现操作压力在200 kPa以下的原油管线手工取样无挥发损失，确保了原油管线手工取样时样品的完整性[6-10]。

进液管与排气管由仪表管制作，使用仪表管快速接头连接，与现场取样点仪表接头可实现快速连接和拆卸，取样方便快捷。端盖由钢制材料制作而成，端盖与进液管、排气管及拉紧螺栓采用满焊形式固定，按照图1所示结构焊接，使其能够满足一定的强度要求，保证其在带压取样过程中不泄露变形。取样器结构有内外端口、键槽、密封圈等特征（见图2）。

端盖与取样器啮合形式（见图3），由拉紧螺栓头穿过取样器外端口键槽，通过旋转与外端口逐渐增厚的端口壁啮合，同时取样器内端口外沿紧贴端盖内壁，密封圈随拉紧螺栓的旋转不断压紧，起到密封作用。实物图（见图 4）。

2.2 操作方法优化

化验员通过查找标准和规范，制定了标准化操作规程。严格按照GB/T 8017-2012中的规定，取样前将取样器及端盖放在冷室中冷却到0℃～1℃后再到现场取样。取样时，取样器端盖与取样器啮合后，先对原油处理系统中的取样点放掉残余死油，然后通过图1中所示仪表管接头与取样点相连接，打开图1中进液阀和排气阀进行取样。当取样结束后关闭排气阀和进液阀，并连同样品再次放到冷室中冷却到0℃～1℃，再转运到饱和蒸汽压测定装置。

图1 取样器端盖图

图2 取样器

图3 取样器端盖与取样器啮合图

图4 实物图

通过取样前冷却和取样后冷却，以及取样器端盖在取样过程中和取样后的密封作用，避免了原油中轻组分的挥发，确保样品的完整性。

3 使用现状

在进行取样优化前，油田化验员对外输原油取样测得的饱和蒸汽压为45 kPa左右，数值远低于商业质检反馈的65 kPa。由于取样器体积及蒸汽压测定弹体积均是恒定的，依据章节1问题分析中所述原油稳定处理后的参数，按照理想气体状态方程PV=nRT进行估算冷却到70℃后的原油饱和蒸汽压。

理论计算数值与改进前实际化验数值相差较大，使用改进后的取样器进行饱和蒸汽压测定时，所测得的数据为66 kPa左右，与估算值接近。

自动取样的商业质检化验样品与油田管线手工取样的样品取自同一位置，自动取样样品每月取满一瓶化验一次，手工取样样品每周化验一次，改进前后两个月内化验数据对比（见表1）。

根据表1也可以看出改进前饱和蒸汽压的测定数据波动性较大，其数据的稳定性完全依赖于化验员取样的熟练程度，但熟练的操作也无法规避挥发损失所引起的样品完整性的破坏，所以测得的饱和蒸汽压整体偏低近20 kPa。改进后进行取样测量的饱和蒸汽压数据稳定在66 kPa左右，与理论计算及商业质检反馈数据均相近，可以作为工艺处理过程监控数据。

表1 饱和蒸汽压化验数据节选

4 结论

样品的完整性直接关系到分析结果的正确性，手工化验分析结果的主要目的是监控工艺处理过程，其正确性将直接影响参数调整时的决策。在发现问题时，作者首先对取样和化验的流程进行了全面分析，确定了产生问题的两个主要原因，然后针对性的提出优化措施，最终以零成本解决了问题。同时设计的取样器端盖，结构简单，经济实用，可以解决手工取样时样品轻组分挥发问题。以设备优化来最大程度的减少对取样人员操作熟练程度的依赖。对于其他油田，在对原油进行管线手工取样时，如果存在挥发造成样品完整性破坏的问题，可以借鉴本文，同时利用现场现有材料进行小发明改造，解决设备问题的思路在油田也具有通用性。

［1］胡海燕.石油液体管线取样过程中的问题探讨［J］.中国计量，2009，11（2）:83-85.

［2］张洪山，张树华.原油取样检验中的问题及处理措施［J］.油气储运，2009，28（12）:75-78.

［3］GB/T4756-1998，石油液体手工取样法［S］.GB/T 4756-1998.

［4］GB/T8017-2012，石油产品蒸汽压测定法（雷德法）［S］.GB/T 8017-2012.

［5］张忠坚.原油自动取样装置［J］.油气田地面工程，2014，11（2）:38-41.

［6］汤先梅.原油计量中的影响因素探讨［J］.江汉石油职工大学学报，2008，21（4）：52-53.

［7］牛艳青，王胜辉.浅谈原油计量中的影响因素探讨［J］.中国石油和化工标准与质量，2012，32（5）:227.

［8］张树华，等.原油取样检测过程中的问题探讨［D］.北京：中国油气计量技术论坛，2010.

［9］闪海威，肖天智.南海东部海上原油检验取样方法研究［J］.检验检疫学刊，2012，22（5）:20-22.

［10］陈信悦，王成华，马忠启，张其芳.对海上油田出口原油取样的研究与探讨［J］.检验检疫学刊，1998，8（6）:34-35.

我国首条千吨级T800碳纤维生产线投产

日前，我国首条千吨级T800碳纤维10号生产线在连云港开发区中复神鹰碳纤维有限公司正式投产运行，标志着我国高端碳纤维产业化实现新突破。

据中国建材董事长宋志平介绍，中复神鹰T800碳纤维10号线是目前国内最先进的碳纤维生产线，年产能为1 000吨，在全线自动化程度、绿色环保生产、废气治理等方面均达到国内领先水平，性能指标赶超国外同类产品水平，可完全替代进口，实现我国T800碳纤维产品自给自足。

（摘自中国化工信息2017年第20期）

The integrity of the samples optimization in the crude oil pipeline's manual sampling

CHEN Keying
（China National Offshore Oil Corp of Zhanjiang Company，Zhanjiang Guangdong 524057，China）

One oilfield is a joint-development oilfield.After stabilization treatment in the central processing platform,crude oil will be metered and transported,while the operators found that the crude oil vapor pressure is lower than normal.To solve this problem,operators improved the sampling technique and invented the head cover of the on-line sampler for crude oil vapor pressure measurement,to ensure the integrity of the samples in the crude oil online-sampling.

manual sampling；saturated vapor pressure of crude oil；equipment optimization；method of operation

TE968

A

1673-5285（2017）11-0062-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.015

2017-10-26

陈可营，男（1986-），山东省泰安市人，中国石油大学（华东）双学士，工程师，从事原油及天然气生产处理工作，邮箱：chenky5@cnooc.com.cn。