塔河重质原油含水检测分析研究

一、塔河原油概述

塔河油田油藏非均质性强, 油藏储层均在5000m以下, 且多具有高粘度、高密度的特征, 以采油二厂为例, 虽辅以掺稀降粘工艺, 但外输油密度仍在0.95g/cm3以上。

在实际生产过程中, 取样器所装的原油因含水因素出现的油水分离, 在高粘度、高密度情况下, 较难重新混匀, 进而导致含水化验准确率出现偏差。

二、基于蒸馏法测试原油含水的思考

通过不同含水类别井不同时间段含水取值情况表明, 高含水原油含水测试值出现较大偏差的可能性大。分析认为, 主要原因是取样原因和国标的适应性所导致。

1. 高含水稠油井取样方法存在的问题

(1) 取样方法GB/T8929-2006

GB/T8929-2006中规定了油样采取要按照B/T4756-1998石油液体手工取样法, 而GB/T4756-1998只适用于采取固定油罐、油罐车、小容器和管线输送的石油或液体石油产品的样品。而井口原油样品是在井口通过取样闸门采取的, 完全不能执行GB/T4756-1998的规定。

(2) 塑料瓶取样

取样时间距离测试时间约6-10小时, 所取油样多数出现油水分离现象, 由于塑料制品亲油特性, 稠油结块黏附于样瓶内壁, 测试时难以流出。

(3) 取样阀门

阀门开启大小对含水影响较大, 开启过大, 样品容易喷溅, 开启过小, 由于油水流动阻力不同, 游离水优先通过阀门, 含水率相对偏高。

2. 蒸馏法含水测试存在的问题

国家或行业测定原油含水方法较多, 其中最通用的经典方法是原油蒸馏法。目前塔河油田主要采用GB/T8929-2006《原油水含量测定法 (蒸馏法) 》进行测试, 但该测试方法本身和其在高含水稠油井含水实际应用测试过程中存在着一些问题值得探讨研究。

(1) 标准明确了范围

本方法的精密度数据是在原油水含量 (体积分数) 低于1%的条件下测定的, 超出这个范围, 可参照此精密度数据执行。在原油的加工、买卖和运输中, 应准确测定原油中水的含量。用本方法测定的水含量, 用于修正原油交接所涉及的原油数量。从描述来看, 本标准主要用于低含水原油的测试。

(2) 样品均一性

由于原油乳化液属不稳定体系, 随着时间的延长, 油水会不断分离出游离水。而GB/T8929-2006法主要用于贮存的或流动的均匀石油和液体石油产品的代表性试样, 试样冷却后, 其中游离水不能分离出来。而井口油样在组分、水分上是有着显著差别的不均匀液体, 乳化降粘时, 油样冷却后能够分离出明显的游离水。这样的油样即使加热到有足够流动性的温度, 油水也不能混合均匀。

(3) 测试油样量偏少

目前所用接收器量程主要有5m L、10m L两种, 对应测试油样量分别为10g、20g, 由于试样量较少, 从取样瓶中移动至蒸馏瓶称量时, 由于水相流动性好, 游离水优先流出, 可能导致含水偏高。

3. 蒸馏法含水测误差分析

(1) 仪器误差

含水率测定仪主要由三部分构成, 即直管式冷凝管、接受器和圆底玻璃烧瓶。因实际化验操作中所需要的检测的样品较多, 且化验室大小与仪器数量有限, 在短时间内无法将所有仪器按照标准要求进行清洁, 有可能对检测结果产生影响, 应在每次检测后对仪器设备进行彻底的洗涤和干燥。

(2) 水的携带物—溶剂的问题

化验原油含水量一般有离心法和蒸馏法, 目前国内都采用蒸馏法。用蒸馏法测定原油水分含量, 规定要求使用工业溶剂油或直馏汽油80℃以上馏分。国际标准ISO2733-1976规定:溶剂为沸点在10℃—200℃范围的任何合适的无水烃类溶剂, 另外甲苯、二甲苯也证明都是合适的溶剂。我国的标准GB1922-80对溶剂油的标准指出:该标准适用于石油的直馏馏分。因溶剂油所采购的批次不同, 其携带水有所差别, 进而导致在蒸馏过程中将水携带出的比率不同, 为减少误差的发生, 应对每批次的溶剂油进行携水率检测。

(3) 冷却水流速和温度

做含水分析时, 为了使蒸馏的馏分及时冷却, 在接收器上连接直冷式冷凝管, 用冷却水循环, 以保证馏分及时冷凝, 对此, 规程没有明确规定, 但从实验对比发现, 冷却水温度在19℃—25℃时比较正常, 如果温度较高 (28℃—35℃) 就会影响含水率。参考《影响原油含水量真实性的几个问题》 (程达著) 中试验分析得知, 通过10组样品, 仅因冷却水流速和温度差异, 一组为19℃—20℃, 另一组为 (28℃—35℃) , 所测含水率分别为0.435%、0.317%。为避免外界因素对蒸馏的馏分含水率的影响, 应保持在操作过程中, 试验装备密封性良好, 在冷凝管的上端防止脱水棉。

(4) 试验过程中蒸馏时间的误差

原油含水蒸馏试验, 在条件允许的情况下, 应尽量的延长蒸馏的时间, 使原油中的水被完全的蒸馏出来, 一般采取50分钟, 但因在实际操作过程中, 存在待检测原油样品较多, 实验室设备数量有限等原因, 使得每次的蒸馏时间缩小至45分钟, 对于存在油包水、稠油等难携带水的原油, 在蒸馏过程中, 溶剂油不能将水完全携带出来, 因此在最终的数据处理中存在有误差。

其他误差:操作中天平的误差、样品是否摇匀、蒸馏时接入电压是否合理等。

三、基于智能含水检测技术的思考

智能含水检测技术是近年来新起的一系列含水在线检测技术, 该类别技术主要依靠油水介电常数不同, 通过在线标定, 进而实现含水智能在线检测。

1. RYSF-09原油在线自动含水监测系统及应用

(1) 仪器简介

RYSF-09自动监测系统现场仪表和计算机采集两大部分组成, 原理如图所示。

被测介质由流量计 (2) 流出经过在线原油含水分析仪 (3) 、压力变送器 (4) 、温度变送器 (6) 实时测量介质的含水率、温度、压力, DCS采集系统同步采集现场仪表信号, 经PLC系统 (9) 数模后进入计算机, 根据实时采集的温度和压力值, 由安装在计算机系统 (10) 中配套的标准数据库自动识别, 并对分析仪实时自动修正和补偿, 从而实现对原油含水率准确测量。

(2) 采油二厂应用情况及分析

根据生产需要, 2012年5月在塔河油田采油二厂10-4、12-1计转站外输汇管安装RYSF-09原油在线自动含水监测系统各一套, 从下图可以看出:分析仪监测出的仪表值与人工蒸馏测得的化验值曲线变化趋势基本一致, 分析仪在线测得数据可以基本反映介质含水变化。 (见图1、图2)

从使用情况来看, RYSF-09自动含水监测不受含水波动、流量变化等因素的影响, 精度高。RYSF-09在线原油含水监测系统显示的原油含水率与人工蒸馏化验结果的含水率变化趋势一致。但当来液含气超出10%时会对仪表造成一定干扰, 仪表精度相应下降, 图1、图2中部分匹配存在一定差距的主要因素可能是油井产气的影响。

四、结论

1. 基于蒸馏法:

(1) 参考中石化企标Q/SH0182-2008, 在抽油机上行程1/3处取样, 连续取3次, 在保证不喷溅条件下, 尽可能开大阀门快速取样。

(2) 采用大桶取样, 游离水与乳化水分开测试, 综合评定。

(1) 采用1L铁质取样桶, 分三次取满;

(2) 样品倒入1L玻璃烧杯进行称重m1;

(3) 用玻璃棒搅动油样, 待出现游离水后, 滤掉游离水, 继续搅动油样、倒游离水, 至无游离水为止, 称取游离水质量m2;

(4) 无游离水乳化油采用蒸馏法测定含水K;

2. 合理采用在线含水智能检测技术

(1) 在液量大的计转站采用智能检测技术, 减少人工劳动量;

(2) 采用智能检测技术, 需选择合理的含水检测范畴, 提高检测灵敏性;

(3) 采用智能检测技术, 需注意油井产气、油田水质的影响, 以提高检测准确性。

摘要：原油生产过程中需测量各种参数, 如油套压、温度、液量、密度、电流、含水等, 而这些参数中最重要的是含水和液量, 因为只有知道了总液量和含水率, 才能计算油井的真实产量。塔河油田属于非均质性的碳酸岩油藏, 含水变化规律复杂, 加之原油高密度、高粘度, 蒸馏法在含水测试过程中表现出一定程度的局限性。

关键词：重质原油,含水,研究