相動含水分析儀在外輸原油含水檢測中的應用

朱慶華

（中國石化勝利油田分公司銷售事業部,山東 東營 257000）

相動含水分析儀在外輸原油含水檢測中的應用

朱慶華

（中國石化勝利油田分公司銷售事業部,山東 東營 257000）

本文針對目前原油交接中取樣方式的間歇性影響原油交接計量誤差的現狀，采用相動含水分析儀應用到中間站庫計量管理工作中，分別論述了相動含水分析儀的結構、工作原理及工作過程，并進行了對比試驗。結果表明：相動含水分析儀實現了管線原油含水全時連續監測，滿足了輸差管理工作要求和生產需要。

原油儲運；油氣集輸；計量誤差；相動含水分析儀；實時監測

1 原油含水分析的運行現狀

DX輸油管線采用原油管道輸送,沿線設置有3個中間站庫,分別擔負著與不同采油廠原油交接和原油外輸的任務,累計交接外輸原油480余萬噸,要求原油含水質量指標低于1.5%。但在生產運行過程中，隨著油田生產工藝和生產運行狀態的不斷改變，開采出來的原油含水率趨于不穩定狀態，DX輸油管線接收各采油廠來油的含水率波動較大，給外銷原油的含水指標控制帶來巨大困難。目前原油交接中取樣方式有兩種，一種方式是手工取樣，每半小時一取樣，每四小時做等比例混合樣；另一種方式是自動取樣器取樣，每5分鐘取樣1次，每四小時做等比例混合樣。由于取樣的間歇性，部分采油廠距交接點距離較近，交接原油含水率有較大波動時不能及時反映，也造成了原油交接計量的誤差。因此，加強對交接來油含水進行實時監控，對輸油分廠完成全年任務指標十分必要。

2 對沿線兩家站庫原油含水化驗分析情況進行調查對比

2.1 HG輸油站

含水測定方式：手工取樣、作樣。優點是：可以抽取比例混合樣；根據含水情況自行安排加密取樣。缺點是：每半小時取樣1次，取樣時間區間內含水情況是盲點。

2.2 GR輸油站

含水測定方式：自動取樣器取樣、手工作樣。優點是：取樣時間間隔可以根據生產需求自行調整；取樣時間、取樣量均勻。缺點是：不適合外輸排量波動幅度大的情況，此種情況油樣做出的含水誤差較大。

通過調查對比分析，無論是手工取樣、還是自動取樣器取樣，都存在著弊端，而相動含水分析儀的應用正是彌補了上述不足，消除了原油交接環節中的隱患，確保了外輸原油的質量，為原油輸差對比分析動作提供了保障。

3 相動含水分析儀簡介

組成結構：利用振蕩器負載牽引技術來測量原油中的含水量，系統由三部分組成：測量部分（探測器）、電子單元（二次表）、系統電纜。測量部分主要組成是探測管、溫度傳感器、有外殼保護的微波振蕩模塊。

電子單元是一套具有多種功能專用計算機系統：LCD顯示器、操作按鍵、直流電源、CPU板、各種輸入/輸出功能板。電子單元通過連接電纜給振蕩器模塊供電，同時電纜又將來自振動器的頻率、溫度和反射功率等信號傳遞給電子單元并計算出含水量。

工作原理：相動含水分析儀采用微波振蕩器負載牽引技術使測量更加準確，振蕩器負載牽引是指緩沖振蕩器的頻率隨著它的輸出負載發生變化而變化，電路元件和外在的負載阻抗決定了無緩沖振蕩器的頻率，傳播微波介質的介電常數決定了外在負載阻抗。

探測器是由一個小型中心桿和套著中心桿的大管組成的，中心桿的一端連接著無緩沖振蕩器，另一端通向短路塞子中心，中心桿套著硬質的塑膠外殼以防止它與油水乳狀液進行傳導。從電子角度看，大管、中心桿、塑膠外殼形成一個同軸傳導線，終端短路，微波信號一來一回，從振蕩器到短路塞子，經其反射回到振蕩模塊。當流體中含水比例變化時，其介電常數也發生變化，流體的介電常數包括兩部分：電介質常數和損耗，油的介電常數是2.2，水則是70，損耗主要是由水中含鹽決定的，所以必須精確測量水中含鹽量并將該值輸入到電子單元。

性能指標：根據近3年的HG輸油站和GR輸油站的來油和外輸含水統計臺帳，可查出含水的波動趨勢及含水值的最高點，從而確定選用相動含水分析儀的測量范圍為0-10%。

正常條件下含水分析儀的工作流程：通電后，電子單元首先將輸入電壓轉化為直流電壓。然后進行一系列自檢，確保儀表正常運行。電源提供15V和30V直流電給振蕩模塊，15V輸給振蕩器，30V輸給加熱器以維持振蕩器的溫度在70℃，這樣振蕩器不會因溫度變化而影響測量，還有5V供給電子單元的數字電路，通過探測器的流體作用于無緩沖微波振蕩器改變它的原始振蕩頻率。溫度傳感器直接插入流體中，然后將溫度信號傳送給振蕩模塊，送入電子單元。測量振蕩器反射功率，判斷含水量是否過限。振蕩器模塊里分頻計數器將微波頻率信號用雙絞線輸至電子單元，頻率、溫度和反射功率信號經系統電纜從振蕩模塊傳輸到電子單元，電子單元內的微處理器對上述信號進行處理，根據出廠系數對溫度進行補償，計算含水量，同時在輸出回路中輸出一個與含水對應的模擬信號，LCD顯示器顯示瞬值，頻率測量大約每秒循環一次，提供瞬時、連續和實時的含水測量。

4 效果評價

4.1 現場應用情況

HG輸油站管線原油含水分析儀于2011年9月23日成功安裝，安裝位置在四座儲油罐出口管線的匯管上，技術小組人員于2011年10月18日～2011年10月25日，對HG輸油站外輸原油含水情況進行了對比。GR輸油站11月4日投入使用，安裝位置在外輸泵進口匯管處，技術小組人員于2011年11月7日～2011年11月13日，對GR輸油站進站原油含水情況進行了對比，從調查統計表對比得出：1%以上含水誤差+0.2；1%以下含水誤差+0.24，瞬間流量含水比較準確，準確度相對穩定。

4.2 管理效益

通過安裝在線含水分析儀，解決了原油交接中人工做樣單位時間內無參考值的問題，實現了管線原油含水全時連續監測，有很高的推廣應用價值，使HG輸油站能夠及時發現所交接的采油廠來油含水率變化情況；GR輸油站能及時掌握DY原油庫到GR輸油站管線含水率變化情況。自在中間站庫安裝相動含水分析儀以來，已經發現超標含水7次，及時將信息匯報分廠調度，為調度生產指揮提供依據，為輸油分廠原油外銷和輸差控制提供依據。