原油含水率测定方法研究进展与发展趋势

原油含水率是石油开采、化工行业的一个重要参数, 它直接关系到原油的开采、脱水、集输、计量、销售、炼化等[1]。由于油气水三相流流动体系极为复杂, 是一个非线性耗散动力系统, 其形成机理、运动规律、分布状态尚未被人们充分认识, 至今没有适用范围广、满足精确度要求的的含水率测量仪器[2]。因此, 原油含水率的实时准确测量成为油田需要亟待解决的问题。

一、原油含水率测定方法

当前常用的原油含水率的测量方法大致可以分为两类:离线测量法和在线测量法[3]。离线测量法主要有蒸馏法、电脱法、卡尔—费休法;在线测量方法相对较多主要有密度法、电导率法、电容法、射频电容法、短波法、微波法、射线法等。各方法的使用范围及优缺点如下表1。

离线测量方法随机性大, 测定结果的准确性受取样方式的影响。离线测量的样品大多来自人工取样, 有研究表明取样器管线是否放空、阀门开启程度、取样量多少等都会影响取样结果[4]。蒸馏法是石化行业应用最广泛的一种方法, 测定依据为国标GB/T8929—2006, 采用蒸馏法测定一个样品大约需要2 h, 工作量大。电脱法适合高含水原油的含水率测定, 对于低含水的稠油, 根据斯托克斯定律, 油水的密度差较小, 沉降困难, 适用性差。卡尔—费休法适用于低含水原油含水率测定, 测定结果准确性高, 国际标准化组织把这个方法定为国际标准测微量水分, 我国也把该方法定为国家标准测定微量水分[5]。

在线测量可以实现对于油水混合物的连续实时检测, 但是存在精密度差, 传感器易受含气量、油水分布、环境温度等因素影响。密度法是根据油水混合液的总质量等于其中所含纯油和纯水质量之和的原理测定原油的含水率, 但是易受水的矿化度、泥沙、溶解气等因素影响。油水混合物中油、水电导率差异很大, 水的电导率对于混合流体的电导率起到了决定性作用, 电导率法就是根据测定的电导率数据来计算原油的含水率。电容测量法是最成熟的一种测量方法, 对于低含水的原油测量精度较高, 电容探头适用于恒温、不含气原油, 含水率<10%的情况。射频电容法根据油的介电常数很低, 水的介电常数很高, 利用油与水介电常数的不同, 通过检测电容来得出原油含水率。短波法和微波法的测定原理相似, 都是基于油和水两种介质对电磁波吸收能力的差别来检测原油的含水率。射线法的原理是油、气、水对射线吸收能力的差异来测量原油的含水率

总的来说, 蒸馏法是目前应用最为广泛的原油含水率测定方法, 在线检测目前的发展水平较低, 需要进一步提高方法的可靠性和检测结果的准确性。

二、原油含水率测定面临的问题

1. 离线测量法不适用于高含水稠油

高含水稠油中的水分为两部分:游离水和乳化水, 在样品测定前大多发生了破乳, 测试前的加热、摇匀等前处理过程一般不能将油水充分混合, 造成转移到蒸馏烧瓶中的样品水多油少, 测定结果不具有真实性。

2. 管输原油在线检测含水率技术匮乏

射线法是仅有的可实际应用的测量方法, 但也存在安全性、维护成本等问题。电导法、电容法、微波法等几类含水率测量仪表都属于接触式测量, 需要将传感器内置于管道内, 由于管输原油过程中油水分布不均, 检测结果的可靠性较差。此外, 传感器在管道内长时间冲刷, 长期运行精度降低严重。

三、发展趋势

在线检测为主, 离线检测为辅。在线检测能满足测量连续性、及时性等要求, 并且随着油田生产自动化程度不断提高, 在线检测技术是未来含水率测定的主要方向。对于原油贸易、生产监测、炼化工艺控制等有特殊要求的情况需要采用离线检测的方法来保证测定结果的准确性。

多种传感器融合联用, 提高测定的精密度和适用范围。对于在线测量技术而言, 传感器的稳定性和精密度是制约测定结果准确性的重要因素, 开展多传感器融合连用, 采用多种信息技术对测定结果处理, 可以大大提高测定结果的准确性。

软硬件综合提升, 提供检测设备的“三化”水平。面对石油石化行业的新发展, 原油含水率检测设备一方面要提高检测设备的传感器的精密度和灵敏度, 提升测量结果的可靠性和数据质量。同时也要提高检测设备的快速化、自动化和智能化, 降低现场操作维护难度。

摘要：原油含水率测定是石油石化行业的一项重要技术。当前的原油含水率测定方法可分为离线测量和在线测量, 离线测量结果准确, 但是工作量大, 在线检测具有实时、连续、快速等优点, 但存在精密度低、可靠性差等缺。结合石化行业生产实际, 认为在线检测技术是未来的发展方向。

关键词：原油,含水率,测定,方法,进展

参考文献

[1] 石晶.密度法测量原油含水率[D].西安理工大学, 2011.

[2] 王达.基于电容法的原油含水率测量系统研制[D], 太原科技大学, 2013.

[3] 张国军, 申龙涉, 齐瑞, 等.原油含水率测量技术现状与发展[J].D当代化工, 2012, 41 (1) :59-62.

[4] 罗腾跃, 胡静, 张海燕.影响人工取样测定原油含水率的因素分析[C].山东省优秀计量学术论文选编, 2011, 117-122.

[5] 吕高峰, 吴明, 张金华, 等.原油含水率测量技术现状分析[J].当代化工, 2011, 40 (2) :146-149.