原油密度攪拌測(cè)溫裝置的設(shè)計(jì)研究

溫新偉

摘 要：目前，在原油的勘探開發(fā)、質(zhì)量管理和貿(mào)易中，密度是一項(xiàng)基本而又十分重要的指標(biāo)。密度的大小和原油貿(mào)易結(jié)算、輕油收率、煉油裝置運(yùn)行平穩(wěn)等密切相關(guān)。因此規(guī)范、準(zhǔn)確地測(cè)定原油的密度在原油動(dòng)態(tài)、靜態(tài)計(jì)量中占有舉足輕重的地位?；诖?，本文主要對(duì)原油密度攪拌測(cè)溫裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，希望可以為相關(guān)工作人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：原油密度;攪拌測(cè)溫裝置;裝置設(shè)計(jì)

引言

本文研究的目的是為了解決現(xiàn)有的測(cè)定原油密度所用裝置在使用過程中存在較多問題而提供的一種原油密度攪拌測(cè)溫裝置。

1原油密度計(jì)量

在溫度測(cè)量和取樣后，在測(cè)量溫度下對(duì)容器中的原油進(jìn)行測(cè)試，以獲得原油的表觀密度。然后根據(jù)測(cè)量的溫度和表觀密度，查詢相應(yīng)的“石油計(jì)量表”，得到標(biāo)準(zhǔn)密度。測(cè)量溫度時(shí)，先將溢流箱放入罐內(nèi)，15分鐘后取出，通過觀察口讀取溫度值。溫度基本上接近油的溫度。在取樣過程中，如果罐內(nèi)液位低于3米，則在液位的1/2處取樣。罐內(nèi)液位高于5m時(shí)，應(yīng)在液位以下1/2、1/6、5/6處取樣，然后按相同比例混合。測(cè)量溫度時(shí)，當(dāng)油高小于3m時(shí)，測(cè)量油高的中間溫度;當(dāng)油高在3m至4.5m之間時(shí)，測(cè)量油高的上1/6和下5/6，并將油的平均溫度計(jì)算為油品的溫度。如果油的高度超過4.5米，應(yīng)測(cè)量上、中、下部分的溫度，計(jì)算出的平均值為油的溫度。

2原油密度測(cè)溫存在的問題

2.1密度，含水率測(cè)量出現(xiàn)的誤差

原油密度測(cè)量采用標(biāo)準(zhǔn)儀器測(cè)量法，誤差來源于讀數(shù)、測(cè)量和儀器。水的含量用蒸餾法測(cè)定。誤差來自于讀數(shù)、測(cè)量和儀器。

2.2流量計(jì)誤差

因?yàn)槟壳拔覈?guó)使用的流量計(jì)結(jié)構(gòu)的原因，在測(cè)量過程中可能發(fā)生原油泄漏，直接影響測(cè)量結(jié)果。在測(cè)量過程中，因?yàn)樯嫌卧褪軌?，壓力越大，流量?jì)室會(huì)發(fā)生可恢復(fù)變形。壓力越高，體積增加越大，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與殼體之間的間隙增大，從而增加泄漏。

2.3流量計(jì)對(duì)原油質(zhì)量參數(shù)的標(biāo)定產(chǎn)生的誤差

因?yàn)榱髁坑?jì)容易泄漏，直接影響到粘度的標(biāo)定。因?yàn)楣艿乐性秃灹看?，?biāo)準(zhǔn)管道體積減小，導(dǎo)致測(cè)量誤差。

2.4充溢盒溫度計(jì)裝置測(cè)溫的缺陷

原油溫度測(cè)量是集裝箱測(cè)量過程中的一項(xiàng)重要工作。在塔河油田，根據(jù)塔河輸油計(jì)量協(xié)議的要求，立式金屬儲(chǔ)罐高液位溫度測(cè)量需要進(jìn)行5點(diǎn)測(cè)試。用溢流箱溫度計(jì)測(cè)量溫度時(shí)，每一點(diǎn)的溫度平衡時(shí)間大于15分鐘，一次測(cè)量溫度需要75分鐘以上，效率不高。同時(shí)，計(jì)量人員的耐久性和疲勞程度也會(huì)影響原油溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3原油密度攪拌測(cè)溫裝置的設(shè)計(jì)

3.1原油密度攪拌測(cè)溫裝置元件及組成

原油密度攪拌測(cè)溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖：

3.2本裝置的使用方法

本裝置安裝好后，將轉(zhuǎn)盤5上的片狀攪拌條2和溫度計(jì)3小心下放到密度計(jì)量筒中試樣的適當(dāng)位置，并通過支撐架1將該裝置固定在恒溫浴上臺(tái)面上。通過手搖柄6驅(qū)使傳動(dòng)系統(tǒng)4帶動(dòng)下部的轉(zhuǎn)盤5旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤5上的片狀攪拌條2便會(huì)隨之豎直旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)攪拌功能，結(jié)合油樣的粘稠程度，調(diào)整手搖柄搖動(dòng)速度以免油樣產(chǎn)生氣泡，攪拌15～20分鐘后，從轉(zhuǎn)盤5中間的固定軸承8的溫度計(jì)3上隨時(shí)讀取溫度值。當(dāng)溫度變化在±0.1℃時(shí)，要將溫度計(jì)和攪拌棒取出，再放入合適的密度計(jì)。按照GB/T1884-2000中第10章的要求記錄密度計(jì)讀數(shù)后，立即小心地取出密度計(jì)，同時(shí)再次將片狀攪拌條2和溫度計(jì)3插入試樣中，重復(fù)本裝置的操作1分鐘后，記錄此時(shí)溫度值接近到0.1℃，如果這個(gè)溫度與開始時(shí)試樣溫度相差大于0.5℃，應(yīng)重新重復(fù)上述操作讀取密度計(jì)和溫度計(jì)讀數(shù)，直到溫度變化穩(wěn)定在±0.5℃以內(nèi)。做完實(shí)驗(yàn)后，從裝置上卸下片狀攪拌條2和溫度計(jì)3，并用溶劑油清洗干凈，晾干備用。

3.3本裝置的應(yīng)用效果

筆者對(duì)工作中經(jīng)常接觸到的原油進(jìn)行了裝置改造前后的對(duì)比試驗(yàn)，包括三種不同濃度的質(zhì)控樣，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，其中每個(gè)測(cè)量結(jié)果都是各自多組測(cè)試結(jié)果的算術(shù)平均值。注：本次試驗(yàn)由同一操作者在同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分別用改造前和改造后的裝置對(duì)同一質(zhì)控樣進(jìn)行測(cè)試。由表1可知，對(duì)于日常實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常涉及到的這三種密度范圍的原油，在裝置改造前后用密度計(jì)法分別進(jìn)行密度測(cè)試，結(jié)果表明，裝置改造后的密度測(cè)試結(jié)果精準(zhǔn)度都滿足DB/T1884-2000規(guī)定的重復(fù)性要求。

4改進(jìn)策略研究

4.1便攜式電子測(cè)溫計(jì)的使用，縮短測(cè)量時(shí)間，提高測(cè)溫精度

便攜式電子溫度計(jì)的設(shè)計(jì)原理是在探頭中安裝一個(gè)數(shù)字傳感器來測(cè)量溫度。在溫度測(cè)量過程中，沒有轉(zhuǎn)換誤差。探頭浸入原油中，測(cè)量精度高。水銀溫度計(jì)能避免在離開原油界面時(shí)出現(xiàn)水垢不清或誤差等現(xiàn)象。溫度測(cè)量數(shù)據(jù)可直接顯示在顯示屏上，具有快速、方便、直觀的優(yōu)點(diǎn)。便攜式電子溫度計(jì)取代了溢流箱溫度計(jì)裝置。用便攜式電子溫度計(jì)測(cè)量容器內(nèi)原油溫度時(shí)，容器內(nèi)原油溫度在30秒內(nèi)變化且不超過0.1℃溫度計(jì)與周圍的液體達(dá)到平衡。測(cè)量點(diǎn)的深度和溫度顯示在手持液晶顯示屏上，原油的溫度可以在5分鐘內(nèi)測(cè)量。縮短了原油溫度測(cè)量時(shí)間，降低了測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.2全站儀的運(yùn)用，使得原油交接計(jì)量容器更加精密

全站儀的應(yīng)用，可以有效地減少原油儲(chǔ)罐交接的誤差，保證原油交接的公平公正。全站儀作為集光、電于一體的先進(jìn)測(cè)量?jī)x器，具有垂直角、水平角、水平距離、斜距、高程差測(cè)量等功能。儀器安裝一次，可以有效地完成全站儀的測(cè)量工作。塔河油田計(jì)量交接用原油容器按規(guī)定由全站儀進(jìn)行標(biāo)定，以減少交接原油罐本身的誤差，客觀上保證原油交接的公平公正。全站儀是一種集光、機(jī)、電功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)，包括水平角、垂直角、距離（傾斜距離、水平距離）和高程差測(cè)量。本站所有測(cè)量工作可一次性安裝儀器完成。對(duì)于容量大于700m3的立式金屬罐，驗(yàn)證后總?cè)萘康臄U(kuò)展不確定度為0.1%（k=2），比以前的標(biāo)定方法更準(zhǔn)確。

結(jié)束語

（1）原油密度攪拌測(cè)溫裝置的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，具有較大的創(chuàng)新性，它彌補(bǔ)了現(xiàn)有石油和液體石油產(chǎn)品密度測(cè)定儀（密度計(jì)法）的不足。它針對(duì)密度計(jì)量筒細(xì)長(zhǎng)型的特點(diǎn)，采用了兩個(gè)片狀攪拌條在不碰量筒壁的前提下，充分?jǐn)嚢柙嚇樱鶕?jù)試樣粘稠程度手動(dòng)控制攪拌速度，以免試樣中產(chǎn)生氣泡而帶來的系統(tǒng)誤差，并能同時(shí)讀取試樣溫度。該裝置低碳、環(huán)保、節(jié)能，大大縮短了試驗(yàn)時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。（2）該裝置中的攪拌和測(cè)溫功能可以獨(dú)立使用，性價(jià)比高，應(yīng)用前景廣泛。它不僅適用于原油密度測(cè)量實(shí)驗(yàn)，還適用于油水井的防砂實(shí)驗(yàn)等一切需要攪拌功能的實(shí)驗(yàn)。

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