原油含水在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用跟蹤評價

易家萱

摘要：通過回顧長達(dá)十三年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對基于射線法的FGH-S型原油含水分析儀進(jìn)行全壽命周期的應(yīng)用效果評價，結(jié)果表明，該原油含水分析儀適用于采油一廠第一集中處理站的在線含水計量。

關(guān)鍵詞：原油含水分析儀;在線監(jiān)測;評價

一、各類原油含水分析儀對比

新疆油田使用的原油含水分析儀按照工作原理主要分為五類：射線法、電容法、微波法、射頻法及密度法。

原油含水分析儀的適用量程因測量原理和儀表結(jié)構(gòu)差異而不同：電容法（0-30%）、微波法（0-100%）、射頻法（0-50%）、密度法（30-100%）和射線法（0-100%）。

電容法、微波法、射頻法和密度法原油含水分析儀多使用油水兩相測量模型，適用于不含氣或微含氣（低于10%）的情況。放射法原油含水分析儀使用的是油氣水三相測量模型，能夠保證低于30%含氣量的原油含水率測量精度。

電容法、微波法、射頻法和密度法原油含水分析儀的探頭多為同軸電極式，這種探頭極易發(fā)生蠟或垢堵塞現(xiàn)象，致使測量精度降低，甚至失效。放射法原油含水分析儀因探頭為全封閉式，不易粘附蠟或垢，且γ光子可以穿透蠟或垢，所以受結(jié)垢、結(jié)蠟的影響較小。

因此，相較其它四類原油含水分析儀，放射法原油含水分析儀具有測量量程寬、含氣率適用范圍廣、運行穩(wěn)定性好、定期維護(hù)簡單等特點。

二、FGH-S型原油含水分析儀的結(jié)構(gòu)、原理及適用范圍

采油一廠第一集中處理站使用的就是基于射線法的FGH-S型原油含水分析儀測定各生產(chǎn)區(qū)塊分線和沉降罐出口的原油含水率。

（一）結(jié)構(gòu)組成

由自動監(jiān)測傳感器和微型計算機數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)兩部分組成。

（二）測量原理

采用放射性同位素镅（，半衰期433年）作為低能γ光子射線源，基于油、氣、水三種不同介質(zhì)對一定能量的低能光子或γ射線的吸收不同而設(shè)計的一種在線監(jiān)測儀表。

（三）適用范圍

監(jiān)測原油含水率的量程寬（0%～100%），含氣率范圍為0-30%，含水率允許誤差范圍為±3%，理論設(shè)計使用壽命5年。不適用于含氣率超過30%或油水密度差≤80kg/m3的原油含水率計量，儀器中含有輻射源，有一定的安全風(fēng)險。

三、FGH-S型原油含水分析儀的現(xiàn)場應(yīng)用

采油一廠于2006年5月引入FGH型原油含水率自動監(jiān)測儀，實現(xiàn)了集中處理站對作業(yè)區(qū)來油含水率的動態(tài)檢測。由于沒有檢定機構(gòu)對原油含水分析儀進(jìn)行周期檢定，現(xiàn)場依靠電脫法測點樣對比進(jìn)行標(biāo)定。截止到2019年8月，第一集中處理站一直采用電脫法對比監(jiān)測含水儀的可靠性，積累了豐富的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

通過回顧長達(dá)十三年的對比數(shù)據(jù)，對FGH-S型含水儀的含水率測量量程、使用壽命周期、使用安全性、測量準(zhǔn)確性進(jìn)行應(yīng)用效果跟蹤評價，總結(jié)整理了影響測量準(zhǔn)確性的多種因素以及相應(yīng)的解決對策。

（一）應(yīng)用效果跟蹤評價

1.含水率測量量程

通過不間斷的抽樣對比，原油含水率范圍為0%～98.9%時，測量誤差范圍在-2.87%～2.98%以內(nèi)，符合儀表的允許誤差±3%范圍，表明FGH-S型原油含水分析儀的含水率測量量程寬。

2.使用壽命周期

截止2019年8月，處理站共安裝FGH-S型原油含水分析儀16臺，經(jīng)使用驗證，含水儀的實際有效使用時間可達(dá)10年，為理論設(shè)計壽命的2倍，表明該原油含水分析儀的使用壽命周期長。

3.安全性

FGH-S型原油含水分析儀內(nèi)置弱放射密封源241Am（镅）。現(xiàn)場使用的源活度為2.96GBq，241Am的D值為2.0，長期接觸造成暫時性傷害。含水儀表面的輻射吸收劑量為0.18μSv/h，對人員的活動范圍不限制。因此，該原油含水分析儀正常使用情況下是安全的。但考慮到放射源有丟失、泄露等管理風(fēng)險，所以要對其進(jìn)行嚴(yán)格管理。

（二）多因素影響測量準(zhǔn)確性

分析發(fā)現(xiàn)：FGH-S型原油含水分析儀投入運行后，前5年的監(jiān)測數(shù)據(jù)超差的概率小于1.7%，數(shù)據(jù)可以采信使用;5-10年的監(jiān)測數(shù)據(jù)超差的概率小于8.4%，數(shù)據(jù)可以參考使用。表明FGH-S型原油含水分析儀在使用壽命周期內(nèi)的測量準(zhǔn)確性高。含水分析儀運行過程中導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)超差的主要因素有：人為誤差、介質(zhì)物性變化、硬件系統(tǒng)故障。

1.人為誤差

電脫法作為FGH-S型原油含水分析儀的對比標(biāo)定方法，操作過程中的人為誤差會影響到最終化驗結(jié)果，進(jìn)而引起監(jiān)測數(shù)據(jù)超差。人為誤差主要是由于取樣不當(dāng)或做樣不當(dāng)造成的。

取樣過程中，在流體介質(zhì)不穩(wěn)時、在管線內(nèi)氣體量大但沒有放氣時就直接取樣并讀數(shù)，會引起電脫法測量值與含水儀顯示值有較大偏差。

做樣過程中，加熱溫度不合適、脫水時間過短都會導(dǎo)致脫水效果差，最終影響到電脫化驗結(jié)果。因部分油樣中存在絮狀物，電脫化驗后量筒內(nèi)會存在過渡帶，現(xiàn)場的經(jīng)驗做法是將過渡帶體積讀取為50%水和50%油，因此，讀值不準(zhǔn)確也會影響到化驗結(jié)果。

產(chǎn)生人為誤差的根本原因是人為習(xí)慣性差異、操作不規(guī)范，相應(yīng)對策是嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，取多組樣化驗對比，減小人為誤差。

2.介質(zhì)物性變化

來液管道內(nèi)含氣量大，微機顯示含氣率大于30%時，會導(dǎo)致原油含水儀顯示值偏差大。含氣量超過30%的原因主要有：稀油處理站的兩相分離器附件故障，如過油閥坐封不死等;稠油處理站對進(jìn)站的液溫有要求，但摻汽量過大等。相應(yīng)對策是定期維護(hù)稀油站兩相分離器和控制稠油站摻汽強度保證來液低含氣率。

作業(yè)區(qū)的補層、上返等措施作業(yè)可能引起新老層之間的原油性質(zhì)有較大差異。相應(yīng)的對策是重新取樣化驗，調(diào)試儀表參數(shù)，擬合方程線性。

3.硬軟件系統(tǒng)故障

自2015年以來部分原油含水儀發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)超差，線性度穩(wěn)定性變差。經(jīng)過儀表、信息等專業(yè)技術(shù)人員對現(xiàn)場一次儀表、數(shù)據(jù)采集控制、上微機系統(tǒng)、傳輸?shù)鹊臋z測和綜合分析判斷，確診為硬件系統(tǒng)老化故障。

硬件系統(tǒng)故障會產(chǎn)生監(jiān)測數(shù)值不變、液量含水誤差大、系統(tǒng)數(shù)據(jù)中斷、數(shù)據(jù)采集和上微機系統(tǒng)死機、數(shù)據(jù)無法正常通訊等情況。引起故障的原因主要可分為：結(jié)構(gòu)失效、單元模塊損壞、電路斷或短路、軟件漏洞、老化等。對于非老化原因引起的故障，相應(yīng)對策是拆卸儀表后返廠維修;對于老化原因引起的故障，相應(yīng)對策是先對遠(yuǎn)傳系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行分批次維護(hù)，在遠(yuǎn)傳系統(tǒng)可信的前提下，陸續(xù)整體輪換新的儀表。

結(jié)論

1、相較其它類別的含水儀，F(xiàn)GH-S型原油含水分析儀具有測量量程寬、含氣率適用范圍廣、運行穩(wěn)定性好、定期維護(hù)簡單等特點。

2、在現(xiàn)場應(yīng)用過程中，F(xiàn)GH-S型原油含水分析儀的測量準(zhǔn)確性高，但受到三類主要因素影響，通過分析上述原因提出了相應(yīng)對策。

3、FGH-S型原油含水分析儀適用于采油一廠第一集中處理站的在線含水計量。