特高含水轉油站原油取樣方法

大慶油田采油六廠

特高含水轉油站原油取樣方法

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，油田進入特高含水采油期。針對特高含水油的取樣誤差大的問題，進行了特高含水期的取樣代表性和特高含水原油自動取樣技術研究。研究表明，垂直管內的含水分布均勻性普遍比水平管好；自動取樣與人工定時取樣化驗相比，具有較好的跟蹤性，減少了人工取樣的勞動強度，提高了取樣代表性。

特高含水；轉油站；原油；取樣

隨著油田綜合含水率的不斷升高，油田進入特高含水采油期，存在特高含水油的取樣誤差大的問題。取樣誤差大會造成采出液原油含水測量不準確，最終導致原油產量的計量不準確。轉油站人工取樣口主要設在外輸泵出口、流量計出口和含水儀表取樣口等處。利用這些取樣口，進行了現場改造，安裝了多點取樣器，并開展了特高含水期的取樣代表性和特高含水原油自動取樣技術研究。

1 人工取樣代表性研究

試驗采用兩種多點取樣頭形式，分別用于水平管線和垂直管線的取樣代表性研究測試。這些多點取樣頭的安裝結構示意圖見圖1。

圖1 多點取樣頭安裝示意

圖1 中的A點僅用于分析特高含水原油在水平管上方的集聚情況，其余三點則用于分析特高含水原油在水平管線或垂直管線內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（垂直管線為B、C、D三點）上同時取得的一組四個樣品之間的化驗含水率相差較大，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，可以認為從該截面上進行取樣是不具有代表性的。如果同時取得的一組四個樣品的化驗含水率相差較小，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，試驗根據流型分析和轉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：通過含水分析儀監測原油含水率，確認流程中的原油含水率相對穩定后（含水率變化≤1%），同時打開被測取樣口的多點取樣頭閥門，放空取樣管內積存的死油，并調節取樣閥使各點取樣流速基本相同和穩定后，用帶有相同刻度的取樣玻璃量筒同時采集同一截面不同取樣點的原油樣品，采樣量控制在100～200mL之間。化驗方法采用《原油水含量的測定（蒸餾法，GB/T 8929—2006）》。

通過試驗測試可知，垂直管內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，這是因為重力不會引起垂直立管中的油或水集聚，反而會促進油水分散，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，應將取樣口盡可能設在垂直立管上。

2 自動取樣代表性研究

原油在線自動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：與流量計信號配合，可按流量比例取樣；與定時器配合，可按時間比例取樣；與上位計算機或其他控制系統配合，控制取樣。

（2）樣品接收器和樣品容器。兩臺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，當達到額定容量時，通過電磁三通閥切換到另一臺樣品容器上。整個采樣器配置了帶有溫控的電加熱器，可根據原油凝固點設置加熱溫度。

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

原油在線自動取樣器安裝示意圖見圖2。

圖2 原油在線自動取樣器安裝示意

試驗方法如下：打開取樣流程，啟動原油在線自動取樣器，通過取樣控制器人工設定取樣方式（時間/流量比例）、取樣間隔和單位采樣量。完成設置后，即可開始取樣過程，記下工控機計量系統開始取樣時的外輸液量和油量底數。在自動取樣過程中，可以人為改變試驗流程中的原油含水率和試驗流速。待樣品接收罐未滿將滿前，終止自動取樣過程，同時記下工控機計量系統的液、油累積量。將樣品接收罐取出來，進行二次動力混合均勻后，通過二次取樣和分析化驗，取得試驗過程的平均含水率。利用工控機讀取試驗前、后的液、油累積量，依此計算試驗過程通過的油量、水量和算術平均體積含水率，將化驗值與算術平均含水率進行比較，驗證自動取樣器在特高含水情況下的可行性。

通過試驗測試可知，當試驗流量及其含水率比較穩定時（選擇定時方式），自動取樣與含水分析儀測量值誤差較小；對于含水率及流量變化較大，鑒于采樣間隔的設定，與含水分析儀相比，還是缺乏實時性、連續性，所以誤差相對較大；但與人工定時取樣化驗相比，具有較好的跟蹤性，減少了人工取樣的勞動強度，提高了取樣代表性。所以，特高含水轉油站可利用原油在線自動取樣器改善變流量、含水條件下的取樣代表性，但需根據流量、含水率的變化情況合理設置單次取樣量和取樣方式。

3 結語

（1）垂直管內的含水分布均勻性（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，應將取樣口盡可能設在垂直立管上。

（2）自動取樣與人工定時取樣化驗相比，具有較好的跟蹤性，減少了人工取樣的勞動強度，提高了取樣代表性。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.026