原油含水測定方法與應用淺論

陳峻 周炳軍 李麗

【摘要】原油水含量測定是原油生產過程中一個重要環節，它對于原油開發及技術措施應對有著重要的意義。一般情況下，原油含水的測定主要是通過蒸餾法、離心法、卡爾·費體法及電脫法等方法。其中原油含水測定最常采用的以蒸餾法為主。本文主要對蒸餾法測定原油含水進行論述，以期為原油含水測定提供理論與方法參考。

【關鍵詞】原油 含水測定 方法

一、水分進入原油中的途徑

（1）為了保持油層壓力，便于原油的開采，隨著原油的不斷采出，需要同時向油層內注入大量的水，這是保持油層壓力的一種方法。這樣，在采出的原油中由于脫水不完全就會含有水。

（2）在原油的貯存和運輸中，由于晝夜氣溫的變化，石油罐等容器中的原油和氣體就會不斷地進行膨脹或收縮。隨著石油罐內原油和氣體的脹縮，罐內交替地排出氣體或吸入空氣。由于空氣的不斷吸入，空氣中的水蒸汽就會不斷地進入石油罐中，這樣，就使得原油中的水分不斷增加。另外，由于貯存和運輸設備不嚴密而使水滲入。

二、水含量主要測定方法及其差別

（1）蒸餾法。屬于蒸餾法的標準有：GB/T260、GB/T8929.ISO3733、ISO 9029、AST M D4006、AST M D 95。蒸餾法原理是：一定量的試樣與無水溶劑混合，加熱回流，溶劑和水在接受器中劑則返回蒸餾瓶。蒸餾法的特點是測量范圍較大，千分之一以上的含水量都可用蒸餾法進行檢測。這種測定方法操作簡便，成本低，較安全，被普遍采用，是原油含水量測試的主要方法。

（2）離心法。屬于離心法的標準有：GB/T 6533、ISO 9030、ISO3734、AST M D 96、AST M D 1796、AST M D4007。離心法的原理是將等體積的原油和經水飽和的甲苯容液裝入錐形離心管中，離心分離后，讀出在管底部的水和沉淀物的體積。離心法的特點是其測量結果為原油中水和沉淀物的總量。但由于水含量的測定結果往往低于實際水含量，因此，可以認為其精密度較低。該方法的優點是操作簡便，速度快，比較安全。因此，適用于大批量高含水原油的測定，現場使用較方便，在商業上也經常采用。

（3）卡爾·費休法。屬于卡爾·費休方法的標準有：GB/T1133、GB/T11146、AST-M D1744、AST M D4377、AST M D4928。卡爾·費休法的原理：用卡爾·費休試劑進行容量或庫侖滴定，根據消耗的卡氏試劑的體積或質量計算試樣的水含量。卡爾·費休方法的特點：適用于微量含水的測定，測量精度較高，但是操作復雜，試劑毒性較大，成本較高。

（4）電脫法。屬于電脫法的標準是：sY/T5402。電脫法方法原理：將一外電場作用在油水乳化液里，使油中的乳化水滴被極化并相互吸引而成游離水沉降下來，并從盛取油樣的量筒刻度上讀取水量。電脫法方法特點：模擬現場電脫水適用于測定乳化嚴重和高粘度的原油測量精度較低，屬于現場使用的方法。

三、利用蒸餾法測定原油水分含量技術要點

（1）干燥管。接受器上裝有一個400mm長的直管冷凝器，其頂上裝有一個帶干燥劑的干燥管（防止空氣中的水分進入）。

（2）蒸餾溶劑的選擇。加入溶劑是為還了降低試樣粘度，免除含水油品沸騰時所引起的沖應擊和起泡現象，便于將水蒸出。溶劑蒸餾使不斷冷凝回流到燒瓶內，可使水、溶劑和油品混合物的沸點應不致于升高，防止過熱現象，便于將水全部帶出。因為水的沸點為100°C，溶劑沸點要選擇在80°C～120°C內之間，有利于水分快速帶出，且不使溶液過熱。選擇直餾汽油是為了裂化餾份和四乙基鉛的有毒添加劑。二甲苯對原油中高分子的粘稠物質溶解效果好，標準規定用作溶劑，但因其蒸汽有害價格較高，實際多用200號溶劑油。若有爭議時，以二甲苯為準。

（3）樣品的制備。高含水原油特別不均勻，一般都有游離水存在。棄去游離水的含水原油在稱樣前必必須充分攪拌，劇烈振蕩試樣，使試樣和水盡可能混合均勻，所取試樣具有最高的代表性。對于粘稠或凝固試樣應加熱到有足夠流動性的最低溫度。稱樣時要稱準至0.1g。如果對試樣均勻性有懷疑，要至少進行3次測定，取3次測定平均值作為含水量。

（4）整套儀器標定。實際工作中，一般只注意水分接收器的檢定合格，往往忽略整套儀器的標定。目前實際所用的整套儀器大都未進行標定，僅僅是檢定的接收器。

（5）儀器清洗。儀器內會因表面膜和有機殘渣的存在，妨礙水滴自由滴落，影響方法的精密度，因此要進行清洗。清洗時要用化學清洗法。常用的洗液有鉻酸洗液（K2Cr2O7的濃H2SO4溶液）NaOH-KM-nO4洗液、堿液洗滌液等。

（6）冷卻水溫。出口溫度不得高于40°C。溫度過高冷卻不良，液體蒸汽溢出造成不安全因素，而且使測定結果失真。汽油一般40°C開始出餾，因此，低于此值以使汽油蒸汽冷凝回流。

（7）讀數。讀數時需等接受器溫度室溫時才可讀取水的體積，因為接受器是在20°C時校正的體積，超過20°C，水體積膨脹增大。雖然儀器也要膨脹，但玻璃的膨脹系數為0.000026，而水的膨脹系數在25°C時為0.01，遠比玻璃要大。

（8）溶劑的干燥。溶劑使用前必須用無水氯化鈣脫水。實驗測定每3g無水氯化鈣實際可吸收1g水，每瓶（250克）可處理含水0.1%的容積80kg以上。無水氯化鈣吸水達到飽和時變松軟，缺乏空隙甚至成糊狀，這時需重新處理加以回收利用。另外還要注意，無水氯化鈣吸水速度慢，不能隨加隨用，應最少放置8小時。

（9）加熱開始至結束。在蒸餾的初始階段，加熱應緩慢（約0.5h～1h），防止突沸和在系統中可能存在的水分損失（不能讓冷凝液上升到高于冷凝器內管的3/4處）。冷凝液應盡可能保持在冷凝器冷卻水入口處。開始加熱要緩慢，調整沸騰速度，餾出物應以大約每秒鐘2-5滴的速度滴進接受器。繼續蒸餾，直到除接受器外儀器的任何部分都沒有可見水，接受器中水的體積至少保持恒定5min。如果在冷凝器內管中有水滴持久積聚，用二甲苯沖洗，或用加有油溶性破乳劑的二甲苯沖洗。沖洗后，要緩慢加熱，防止突沸，再蒸餾至少5min。沖洗前，必須停止加熱至少15min，以防止突沸。重復這個操作，直到冷凝器中沒有可見水和接受器中水的體積保持恒定至少5min。如果仍不能除掉水時，使用聚四氟乙烯刮具、小工具或相當的器具把水刮進接受器中（實際中，我們采用鵝毛作刮具，稱為投樣）。

（10）含水量的校正。含水量大都用重量百分數表示。但測定時接受器中的水分是根據體積得出的，此時把水的密度視為l。油區的地層水大部分都是高礦化度，般都在2000mg/L以上，此時水的密度大于1。因此，測出的含水率要進行校正。