大慶油田采油六廠

特高含水轉(zhuǎn)油站原油取樣方法

徐春亮

大慶油田采油六廠

隨著油田綜合含水率的不斷升高，油田進(jìn)入特高含水采油期。針對(duì)特高含水油的取樣誤差大的問題，進(jìn)行了特高含水期的取樣代表性和特高含水原油自動(dòng)取樣技術(shù)研究。研究表明，垂直管內(nèi)的含水分布均勻性普遍比水平管好；自動(dòng)取樣與人工定時(shí)取樣化驗(yàn)相比，具有較好的跟蹤性，減少了人工取樣的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了取樣代表性。

特高含水；轉(zhuǎn)油站；原油；取樣

隨著油田綜合含水率的不斷升高，油田進(jìn)入特高含水采油期，存在特高含水油的取樣誤差大的問題。取樣誤差大會(huì)造成采出液原油含水測量不準(zhǔn)確，最終導(dǎo)致原油產(chǎn)量的計(jì)量不準(zhǔn)確。轉(zhuǎn)油站人工取樣口主要設(shè)在外輸泵出口、流量計(jì)出口和含水儀表取樣口等處。利用這些取樣口，進(jìn)行了現(xiàn)場改造，安裝了多點(diǎn)取樣器，并開展了特高含水期的取樣代表性和特高含水原油自動(dòng)取樣技術(shù)研究。

1 人工取樣代表性研究

試驗(yàn)采用兩種多點(diǎn)取樣頭形式，分別用于水平管線和垂直管線的取樣代表性研究測試。這些多點(diǎn)取樣頭的安裝結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 多點(diǎn)取樣頭安裝示意

圖1 中的A點(diǎn)僅用于分析特高含水原油在水平管上方的集聚情況，其余三點(diǎn)則用于分析特高含水原油在水平管線或垂直管線內(nèi)的油水混合均勻情況。如果在同一管截面上的A、B、C、D四點(diǎn)（垂直管線為B、C、D三點(diǎn)）上同時(shí)取得的一組四個(gè)樣品之間的化驗(yàn)含水率相差較大，說明該截面的油水混合不均勻，考慮到特高含水原油存在的油水分布突變性，可以認(rèn)為從該截面上進(jìn)行取樣是不具有代表性的。如果同時(shí)取得的一組四個(gè)樣品的化驗(yàn)含水率相差較小，低于含水分析方法本身的誤差，說明該截面的油水混合比較均勻，從該截面上取樣具有代表性。同一截面同時(shí)取得的樣品含水率越接近，則取樣代表性越好。

在特高含水條件下，由于轉(zhuǎn)油站的外輸溫度較高，原油含量較少，所以油水混合液的黏度很低，已接近于水，管輸中的油水是很容易分層或分布不均勻的。為此，試驗(yàn)根據(jù)流型分析和轉(zhuǎn)油站的常見取樣位置，分別選擇了立管段和水平管段作為被測取樣口。

取樣研究測試方法：通過含水分析儀監(jiān)測原油含水率，確認(rèn)流程中的原油含水率相對(duì)穩(wěn)定后（含水率變化≤1%），同時(shí)打開被測取樣口的多點(diǎn)取樣頭閥門，放空取樣管內(nèi)積存的死油，并調(diào)節(jié)取樣閥使各點(diǎn)取樣流速基本相同和穩(wěn)定后，用帶有相同刻度的取樣玻璃量筒同時(shí)采集同一截面不同取樣點(diǎn)的原油樣品，采樣量控制在100～200mL之間。化驗(yàn)方法采用《原油水含量的測定（蒸餾法，GB/T 8929—2006）》。

通過試驗(yàn)測試可知，垂直管內(nèi)的含水率分布均勻性（最大含水率偏差基本小于1.5%）普遍比水平管好，這是因?yàn)橹亓Σ粫?huì)引起垂直立管中的油或水集聚，反而會(huì)促進(jìn)油水分散，而在水平管線中，由于特高含水原油黏度很低，重力會(huì)加速油水分離，使油水分層或分布不均勻（最大含水率偏差1.5%～2.52%），這一現(xiàn)象在流速較低（≤1.5m/s）的情況下比較明顯。因此在特高含水條件下，應(yīng)將取樣口盡可能設(shè)在垂直立管上。

2 自動(dòng)取樣代表性研究

原油在線自動(dòng)取樣器由三部分組成：取樣頭和取樣控制器，樣品接收器和樣品容器，二次動(dòng)力混合裝置。

（1）取樣頭和取樣控制器。取樣頭從混合良好的試樣中提取代表樣品，在取樣控制器的控制下將樣品送入到樣品接受器。有三種取樣控制方式：與流量計(jì)信號(hào)配合，可按流量比例取樣；與定時(shí)器配合，可按時(shí)間比例取樣；與上位計(jì)算機(jī)或其他控制系統(tǒng)配合，控制取樣。

（2）樣品接收器和樣品容器。兩臺(tái)便攜式樣品接收器配有快速斷開的連接裝置，可方便地與取樣器和樣品接收器斷開式接上，并配有稱重裝置，當(dāng)達(dá)到額定容量時(shí)，通過電磁三通閥切換到另一臺(tái)樣品容器上。整個(gè)采樣器配置了帶有溫控的電加熱器，可根據(jù)原油凝固點(diǎn)設(shè)置加熱溫度。

（3）為了配合試驗(yàn)室的二次攪拌和取樣，本系統(tǒng)還配置了一套二次動(dòng)力混合裝置。此裝置也可用于現(xiàn)場取樣裝置的定期清洗。

原油在線自動(dòng)取樣器安裝示意圖見圖2。

圖2 原油在線自動(dòng)取樣器安裝示意

試驗(yàn)方法如下：打開取樣流程，啟動(dòng)原油在線自動(dòng)取樣器，通過取樣控制器人工設(shè)定取樣方式（時(shí)間/流量比例）、取樣間隔和單位采樣量。完成設(shè)置后，即可開始取樣過程，記下工控機(jī)計(jì)量系統(tǒng)開始取樣時(shí)的外輸液量和油量底數(shù)。在自動(dòng)取樣過程中，可以人為改變?cè)囼?yàn)流程中的原油含水率和試驗(yàn)流速。待樣品接收罐未滿將滿前，終止自動(dòng)取樣過程，同時(shí)記下工控機(jī)計(jì)量系統(tǒng)的液、油累積量。將樣品接收罐取出來，進(jìn)行二次動(dòng)力混合均勻后，通過二次取樣和分析化驗(yàn)，取得試驗(yàn)過程的平均含水率。利用工控機(jī)讀取試驗(yàn)前、后的液、油累積量，依此計(jì)算試驗(yàn)過程通過的油量、水量和算術(shù)平均體積含水率，將化驗(yàn)值與算術(shù)平均含水率進(jìn)行比較，驗(yàn)證自動(dòng)取樣器在特高含水情況下的可行性。

通過試驗(yàn)測試可知，當(dāng)試驗(yàn)流量及其含水率比較穩(wěn)定時(shí)（選擇定時(shí)方式），自動(dòng)取樣與含水分析儀測量值誤差較小；對(duì)于含水率及流量變化較大，鑒于采樣間隔的設(shè)定，與含水分析儀相比，還是缺乏實(shí)時(shí)性、連續(xù)性，所以誤差相對(duì)較大；但與人工定時(shí)取樣化驗(yàn)相比，具有較好的跟蹤性，減少了人工取樣的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了取樣代表性。所以，特高含水轉(zhuǎn)油站可利用原油在線自動(dòng)取樣器改善變流量、含水條件下的取樣代表性，但需根據(jù)流量、含水率的變化情況合理設(shè)置單次取樣量和取樣方式。

3 結(jié)語

（1）垂直管內(nèi)的含水分布均勻性（最大含水率偏差基本小于1.5%）普遍比水平管好，在特高含水條件下，應(yīng)將取樣口盡可能設(shè)在垂直立管上。

（2）自動(dòng)取樣與人工定時(shí)取樣化驗(yàn)相比，具有較好的跟蹤性，減少了人工取樣的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了取樣代表性。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.026