原油含水測定及化驗分析方法的研究

丁新燕，白 雪，弓 瑩，白 威

(榆林學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 榆林 719000)

原油中的水一般情況下以懸浮水、游離水及溶解水的形式存在。

(1)懸浮水：主要是懸浮在粘性原油中。懸浮水在經(jīng)歷一段時間沉降后，會聚集成底部游離水。懸浮水沉降主要與油品粘度及溫度相關(guān)，溫度越高粘度越小，越易沉降。

(2)游離水：是以水相單獨存在的水，與油品之間會形成油水界面。

(3)溶解水：是溶解于油品中，與油品成為一體而存在的，其顆粒直徑小于5μm，溶解水的數(shù)量取決于油品的化學(xué)組成及溫度，溫度越高，水能溶解于油的數(shù)量就越多。

油田企業(yè)、管輸企業(yè)以及煉化企業(yè)在開采、運輸及煉油階段，都十分關(guān)注原油的含水情況，必須對原油含水率進行精準的測定。通過對原油含水率的準確測定，進而了解原油的物性，更好的管控原油計量、運輸損耗，實現(xiàn)原油公平公正交接。

1 原油中含水的測定以及化驗分析技術(shù)

1.1 原油明水

現(xiàn)階段，我國大部分原油為進口油。進口原油經(jīng)過長時間海運過程，其中所含游離水在靜止過程中沉降到底層，與原油分層，形成明水，明水測量一般采用油水界面儀，如圖1，其測量原理主要是通過兩個不同電極之間的導(dǎo)電性來區(qū)別測量分界面。若導(dǎo)體為水時，當(dāng)兩個電極同時感應(yīng)到水的存在時，形成電子信號驅(qū)動發(fā)生器形成不同的蜂鳴聲。該測量方式最終是通過所得出明水高度計算體積，然后得出明水量。

圖1 油水界面儀

1.2 原油含水

原油含水分析化驗計量技術(shù)主要采用蒸餾法[1]，將原油與溶劑油混合，放在同一燒瓶中共同加熱，收集冷凝下來的水量，水份含量按照水份接收儀刻度讀數(shù)讀取，并根據(jù)計算公式得出質(zhì)量百分數(shù)。由于以上測量方式都是采用化驗設(shè)備與油品直接接觸，測量設(shè)備經(jīng)過長時間使用、接觸過程難免出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕、結(jié)蠟等現(xiàn)象，長期的使用致使儀器精度降低，加之其他因素的影響，導(dǎo)致原油中水含量的測定產(chǎn)生波動，對原油含水率的測定產(chǎn)生誤差[2]。

2 影響原油含水化驗分析計量的因素

設(shè)備儀器、化驗方法、人為因素的影響均會使原油含水率測定產(chǎn)生誤差，以下從幾個方面闡述管輸公司原油含水測定的影響因素[3]。

2.1 管輸交接含水計量問題

(1)國內(nèi)管輸交接計量所采用數(shù)據(jù)均為凈質(zhì)量(根據(jù)體積密度計算)，因此測定含水成為了不可或缺的部分，也被交接雙方密切關(guān)注。管輸交接含水率在計量、化驗的過程中會出現(xiàn)一定的誤差，這是由于原油為具有極強的可流動性，并且在常溫下凝點較低，致使原油的含水率產(chǎn)生波動，在化驗、計量時容易產(chǎn)生誤差。此外，粗調(diào)原油的自身脫水難度較大，含水率波動范圍廣。油樣的水份重量百分比計算公式如下，

式中：V-水份接收器中接收水的體積；單位：毫升。

G-試樣的重量；單位：克。

注：水在室溫時，其密度可視為1，因此，用水的體積數(shù)作為重量數(shù)。

(2)在交接計量的過程中，要是未進行采樣與做樣處理，就會受到原油溫度或者原油密度的影響，而導(dǎo)致管輸原油在計量中出現(xiàn)誤差。換言之，原油的溫度以及密度會在很大程度上對原油計量結(jié)果造成影響，如果沒有進行采樣及做樣處理，在計量過程中就會出現(xiàn)一定的計量損失。

2.2 海運交接含水計量問題

進口原油在海運至收貨港時需要檢測船艙實載量，游離水經(jīng)長時間沉降在艙底形成明水，原油中明水的含量直接影響貨主在收貨港的實收量，因此供貨商以及貨主單位會密切關(guān)注原油所含明水量。

近年來，隨著進口原油品種越來越多，原油劣質(zhì)化越來越嚴重，幾乎每一批次原油都會測量明水，在使用油水界面儀器測量明水時，根據(jù)所測量的介質(zhì)的不同進而產(chǎn)生可人耳區(qū)別的蜂鳴聲，分別為點滴蜂鳴聲、持續(xù)蜂鳴聲和有頻率的蜂鳴聲。當(dāng)探棒露置在空氣當(dāng)中，以兩秒為單位產(chǎn)生一個點滴蜂鳴聲；當(dāng)探棒與原油及其衍生品接觸時，發(fā)出持續(xù)蜂鳴聲；當(dāng)探棒觸碰到明水時，會產(chǎn)生有頻率的蜂鳴聲。該儀器通過對空距、溫度的測量，可直接計算明水的體積量。

然而這種測量儀器受溫度以及油水狀態(tài)影響，在油包水或者水包油情況的測量時探棒對水及油的感應(yīng)不會特別敏感，導(dǎo)致明水不能被測出。

如截止2014年7月31日，上海石化專用罐區(qū)累計脫水59539噸， 2009年4月1日至2014年7月31日提單(船檢)含水量累計22036.663噸，提單(船檢)含水與白沙灣輸油站脫水差量37502.337噸，詳見下表1。

表1白沙灣站脫水量與提單(船檢)含水量對比

2.3 計量器具操作不當(dāng)造成的誤差

計量器具的使用不合規(guī)也會對原油含水率的測定帶來誤差。例如，水分接收器必須在使用前洗干凈并且保證干燥，在其上端連接的冷凝器也要擦拭干凈；未經(jīng)脫水的溶劑油也會給測量結(jié)果帶來誤差；所采用的試樣首先必須經(jīng)過充分的攪拌，由于原油與水分的密度不同，如取上部樣，會使測量水分偏小，而底部樣會使化驗水分偏大。因此，在取樣時必須使其攪拌均勻并盡可能具有最高代表性；化驗儀器的安裝必須做到垂直不傾斜，并保證儀器連接口密封不漏氣，避免因此帶來誤差；蒸餾的速率也應(yīng)該嚴格控制在2～4滴/秒，過快或者過慢都會使化驗數(shù)據(jù)失真；蒸餾完畢的標志應(yīng)該是以溶劑上層完全透明、接收器支管不掛水珠或者蒸餾30分鐘以上為宜；讀數(shù)與記錄方法不當(dāng)也會對結(jié)果造成影響[4]。

還有其他情況導(dǎo)致的結(jié)果失真，如溶劑油選用不當(dāng)、稱樣不符合標準、規(guī)程等，也會在一定程度上使得測定結(jié)果產(chǎn)生誤差。

2.4人員素質(zhì)及管理對原油含水化驗分析的影響

管輸企業(yè)在向煉化企業(yè)交接原油時，是以末端計量站為單元實施的原油含水率的化驗分析。原油含水化驗分析是個多元化的系統(tǒng)工程，不僅包括化驗，還有相應(yīng)的計量技術(shù)。因此，就要求操作管理及維護人員要熟練掌握含水分析儀、計算機及常規(guī)儀表的應(yīng)用知識，并且充分了解管輸原油計量損耗、輸差損耗以及原油的物性常識，從而增強計量系統(tǒng)的故障排查、遇到問題的處理能力以及異常情況的識別。同時，由于原油含水率的測定關(guān)系到交接雙方的利益，因此建立健全、完善的計量、化驗臺賬也必不可少，讓每一條數(shù)據(jù)做到有據(jù)可依，從而保證每一次交接公平公正。

綜上所述，減少人為因素對原油含水化驗分析的影響，提高計量系統(tǒng)的運行效率和數(shù)據(jù)資料的準確率，才能有效的保證原油含水計量、化驗分析工作的順利開展。

3 削減原油含水化驗分析計量中不利影響的技術(shù)方法

3.1 原油明水檢測

在檢測原油中明水時，使用油水界面儀不能準確測量時，應(yīng)同時使用油水界面儀和試水膏探測，使用油水界面儀檢定明水高度，試水膏作為參考對比，對于試水膏變色部分要反復(fù)測量，必要時可采用將試水膏涂抹在探測棒表面的方法，并根據(jù)油水狀態(tài)增加測量點以及測量次數(shù)，詳細記錄相關(guān)數(shù)據(jù)以及空距變化，對于明水較多且難以測量時，應(yīng)對艙底油進行取樣化驗、對比測量或?qū)⑴摰子洼數(shù)狡渌张撝兄匦逻M行測量。

對常見高明水的油種要進行特別關(guān)注，如中石化系統(tǒng)常用的巴士拉、福蒂斯、芒都等油種，即使裝港資料顯示無明水，到港后應(yīng)組織商檢人員仔細排查每個船艙，檢尺測量，對于試水膏與油水界面儀顯示明水量測量不一致時，要反復(fù)測量，增加測量點及測量次數(shù)，力爭將數(shù)據(jù)做到真實有效。

3.2 更新計量手段

(1)設(shè)備儀器

在進行原油含水率的化驗分析計量過程中，首先要使用相對先進的計量、化驗設(shè)備。在選用計量、化驗設(shè)備的時候，要確保所選用的設(shè)備具有適合的測量范圍，即量程相符、具有較高的檢定精度以及修正系數(shù)，保證所選儀器在檢定周期內(nèi)并且符合標準、規(guī)程要求，具有相應(yīng)的檢定證書[5]。

(2)人員素質(zhì)

計量、化驗人員操作設(shè)備時，要熟練掌握操作規(guī)程，并嚴格執(zhí)行，這樣才能在穩(wěn)定的環(huán)境中，盡可能的降低設(shè)備、人員操作所造成的誤差。同時，還要及時更新化驗、計量設(shè)備，推廣自動含水化驗分析儀器，改變老式、或淘汰傳統(tǒng)原油計量、化驗手段，降低測定誤差。

3.3 增強抗干擾措施，保證含水準確測量

對于接地不良、靜電及變頻干擾大的計量站的計量系統(tǒng)要采取重新接地處理及采取相應(yīng)的抗干擾措施(通常采用RC抗干擾電路)，消除干擾源。

4 結(jié)束語

在原油的含水測定及化驗分析計量中，人工取樣測量方法較為常用，但是其操作相對繁雜，同時也容易受到人為因素的影響，對于測量結(jié)果的準確性存在較大的影響。因此，相關(guān)技術(shù)人員在進行原油含水化驗、計量分析過程中，要找出影響原油含水率測量的各方面因素，運用科學(xué)、合理的技術(shù)及方法，改善原油含水率測量的精度，讓我們對原油的品質(zhì)有更加精準的定位。