對原油密度化驗影響因素的分析

尹晶晶(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

0 引言

原油損耗受到的密度影響較大，而圍繞現階段常用的原油密度化驗方法進行分析可以發現，密度計法很容易在應用中受到時間、采樣準確率等因素的影響。為盡可能提升原油密度化驗準確性，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1 主要影響因素和應對措施

1.1 影響因素

(1)時間因素。如原油存在較多輕組分，密度偏小的測量結果能夠在應用密度計法時獲取，但在完成采樣后，在器皿中的原油會出現一部分輕組分揮發，同時存在揮發相對較小的較重組分，這就使得相對增大的原油密度測定結果會因此獲取。在浮頂油罐中，空氣空間基本不存在于浮頂和油罐間，此時不存在揮發情況。在可以忽略原油呼吸損耗的情況下，可認為存在不發生變化的原油密度。如氣候環境中存在較大氣溫變化，化驗取樣不得在傍晚或清晨進行。原油密度化驗還會受到油罐密封效果帶來的影響，不同程度油蒸汽溢出屬于影響的源頭。結合相關實驗得出的結論可以了解到，數天以后同樣油罐存在的最大密度測量差值能夠達到0.1%，因此在石油樣品相同情況下，原油密度化驗在不同時間段進行能夠得到存在一定差異的結果，這種差異必須設法控制，由此可直觀了解時間因素對原油密度化驗帶來的影響[1]。

(2)采樣因素。原油密度化驗影響因素還包括采樣因素，采樣位置準確性及位置差別均會對原油密度化驗結果造成影響。在具體的原油密度化驗過程中，現行規定要求取樣需要圍繞均勻原油進行，取點出包括液面下1/2處中部、5/6處下部、1/6處上部，但對于不均勻原油來說，這種采樣方法并不適用。如需要對兩種存在相似密度的原油進行處理，可采用上述方法進行取樣并進行等體積混合。如兩種原油混合密度差在3%以上，且存在小于卸入油密度3%的罐底油密度，在沉降8 h后，罐底會沉入較大密度的明水，罐底油因密度小會慢慢浮起，最終在整罐油最上層漂浮，最底層則為密度大的油，分層現象受此影響會明顯出現。在分層現象影響下，如仍采用上述采樣方法，原油密度化驗得出的結果將出現誤差，這是由于采樣所選位置存在不清晰的油水界面，密度小的油層很容易在采樣時采到，較輕的罐底油在混合樣中的占比受此影響會超過1/3原油體積，低于實際密度值的測量結果會因此獲得；如存在大于卸入油密度3%以上的罐底油密度，卸油過程中罐底油往往會被頂上去，受較大密度的罐底油影響，密度小的油品與下沉的罐底油將混合，分層現象此時不易產生，這類屬于均勻油的油樣不會出現分層，此時可按照上文提及方法進行采樣，采樣對原油密度化驗帶來的影響較小[2]。

(3)含水率因素。相較于石油，水的密度更大。對于存在過高含水量的原油，原油密度化驗得出的結果將偏大。對于長時間在儲油罐中沉淀的原油，罐底部存在慢慢沉入的水分，這種水分存在形式為明水。原油含水量與其密度檢測結果成正比，即含水量越低的原油存在越低的檢測密度。如買賣方提供密度不一致的原油，需關注明水沉降在運輸過程中的具體情況如實。結合實際調研可以發現，原油在一定時間沉降后會出現較大的粘度、密度變化，這種變化往往會在運輸原油過程中出現，在剛剛完成運輸時，原油密度會因底部含水層混入而增大，靜置8 h以上時間后，則會得到偏小的原油密度測量結果，可見含水量對原油密度化驗影響的深遠程度。

1.2 應對措施

(1)快速采樣。為應對時間因素帶來的影響，原油密度化驗必須開展快速采樣，以此盡可能實現采樣時間縮短，并保證密度分析在油溫恒定后盡快進行，樣品原油組分揮發即可最大程度降低，原油密度化驗受到的影響也能夠同時得到控制。

(2)準確采樣。為應對采樣因素帶來的影響，原油密度化驗還需要設法提升采樣準確性，如存罐底油密度相較于卸入油密度大于3%，為應對密度小的油上浮情況，采樣需要在罐的出口液面以下按照1 m間隔進行采樣并分別進行分析，同時需要確定油罐內油品數量和性質，以此更好保證檢測結果準確性。

(3)區別采樣。在油船原油的采樣過程中，隨機亂采情況不得出現，否則很容易采集存在最大明水體積的位置，由此引發的采樣波動會導致檢測結果準確性受到影響。因此，具體實踐需要將最大艙明水體積排除，隨機選擇3個艙完成采樣并進行對比，準確性更高的油樣密度分析可順利實現；如采樣于油罐中進行，在得到工藝許可時，為保證水充分沉降可靜置8 h油樣，如油罐的明水較高，具體采樣需要遠離明水層，以此順利得到典型油樣[3]。

2 實例分析

2.1 案例概況

對于屬于多種烴類混合物的某油田原油，不同條件下其性質和組織變化顯著，密度也會同時發生變化，這對貿易交接造成一定麻煩。現階段0.870 g/cm3為外輸原油密度規定標準，油品價格會在密度超過該值時受到一定影響。在測定原油密度過程中，案例油田采用密度計法，需保證存在小于1.5的測量結果再現性，同時存在不大于1次的再現性不達標次數。結合具體實驗可以發現，樣品密度與溫度成正比，溫度升高會導致樣品密度提升。密度測定結果會隨樣品存放時間延長而增大，且樣品在短時內無法在量筒、溫度計、密度計內實現平衡，同時空氣流動性增大也會導致樣品密度增大。

2.2 具體實驗

(1)溫度對比實驗。選取原油樣品后，采用水浴控溫、自然降溫等措施，對同一原油樣品在不同溫度調節下的密度值進行測試，觀察密度在溫度變化下的變化情況，原油樣品檢測密度與溫度的關系得以明確。結合溫度對比實驗能夠確定，隨之實驗溫度的提升，每攝氏度原油標準密度提升幅度為0.035 g/cm3，此時能夠得到偏離的偏離。對于20 ℃時檢定取得的標準密度計示值，應用密度計法的原油密度化驗應在20 ℃標準溫度或接近該溫度時能夠得到最為準確的結果，也可以在較高溫度中選擇適宜的檢測溫度，如高于濁點3 ℃或高于傾點9 ℃。最終可以確定，需在20 ℃樣品溫度下進行原油密度化驗。

(2)存放時間對比實驗。為對比原油樣品存放時間帶來的影響，需去蓋在室溫中放置原油樣品，并按照一定間隔進行密度測定，具體間隔設置為10 min。結合實驗得出的結果可以發現，原油樣品存放時間延長會導致更大的密度測定結果出現，每分鐘提升幅度為0.003 g/cm3。在實際測量中，原油樣品必須盡量快速，并對進入實驗室的原油樣品立即測定，保證原油樣品存放時間縮到最短。

(3)實驗時間對比實驗。完成原油樣品選取后，通過溫度計、密度計、量筒等不同放置時間，對同一樣品在不同實驗時間下的密度值進行測定。通過實驗能夠發現，溫度計、密度計、器皿、樣品在15 min內無法實現平衡，而在攪拌15～20 min后，測定結果最小值和最大值間存在2‰內的波動。

(4)樣品均勻程度對比實驗。在選取原油樣品后，對比機器搖樣和人工搖樣，對1 L規格的同一樣品進行密度測定。結合實驗取得的結果可以發現，基于5 min以上搖樣時間、采用八字搖樣法的人工搖樣，得出的檢測結果與機器搖樣接近。在較短搖樣時間時，不均勻的原油樣品會導致偏低的測試結果出現。

(5)大氣環境對比實驗。完成原油樣品選擇后，對同一原油樣品在大氣流動性能條件不同情況下進行密度值測定，以此明確測定結果受到的氣體流動性影響。對比密閉環境和敞開環境能夠發現，原油樣品輕組分會隨空氣流動性提升而快速揮發，這會導致偏大的密度測量結果出現。

2.3 新方法驗證

結合上述實驗可以確定，原油樣品采集后需要盡快送至檢測點，具體檢測需要在密閉環境下開展，檢測溫度控制為20 ℃并進行15～20 min均勻攪拌，此時能夠得到最高精度的檢測結果。在實施上述新方法后，在2020年7月1月—2021年6月1日間，原油密度測量結果存在1.5以下的再現性，同時存在不大于1次的再現性不達標此時，測量精度提升明顯，存在滿足預期的重復性不合格率。為進一步提升案例油田原油密度化驗精度，還可以設法采取以下鞏固措施，包括關注原油取樣、做樣環節，針對性開展監督、核查比對，強化對設施、設備的保養維護，檢測人員的業務能力也需要設法提升。

2.4 應用效果

在應用新方法后，案例油田取得了不俗的經濟效益和社會效益。在經濟效益方面，改進后的實驗方法實現了測量結果不滿足再現性要求次數的大幅下降，以往的6.2次下降至1次以下，檢測成本降低和檢測效率提升目標順利實現，此外，檢測周期延長、不準確檢測數據可能導致的生產等問題也得以有效規避，這種間接經濟損失的規避高達數百萬元；在社會效益方面，改進后的實驗方法使得檢測工作效率大幅提升，提供的可靠、準確數據能夠更好滿足原油貿易交易需要。在創新探索中，油田企業的員工積極參與，在積累相關經驗的同時提高了能力與自信心，企業集體凝聚力、全體成員的創造性和積極性也充分激發。通過生產實際檢驗，檢測方法改進后可持續應用，推廣應用后取得理想效果，油田企業的全面質量管理工作也因此獲得基礎條件支持。

3 結語

綜上所述，原油密度化驗影響因素較為多樣。在此基礎上，本文涉及的實踐研究，則直觀展示了各類影響因素的應對方法。為更好地保證原油密度化驗精度，規范要求的嚴格落實、氣泡帶來的不確定性影響排除同樣需要得到重視。