精確測定液體石油密度淺析

周洋洋 李雯雯 郭偉

摘要：本文是通過大港油田孔店、南一聯合站原油接油點多年計量交接測定過程中，對密度測定中存在的問題，以及技術上爭論，提出解決方法。

關鍵詞：原油密度測定? 準確率? 對策

一、測量過程中影響密度準確性的因素

本文將重點討論在GB1884—2000中沒有解決的問題：⑴原油密度測定過程時間對結果的影響。⑵密度計量筒材料對測定密度結果的影響。

二、測試過程使用的儀器及測定方法

（一）測定儀器

1、密度計量筒：由透明玻璃，塑料或金屬制成，其內徑至少比密度計外徑大25mm，其高度應使密度計在試樣漂浮時，密度計與量筒底部至少有25mm。

2、密度計：玻璃制，應符合SH/T0316-1998技術要求。

3、溫度計：全侵式水銀溫度計，-20—102℃。

4、恒溫浴：其尺寸應取能夠容納密度計量筒，保持實驗溫度在±0.25 0C以內變化。

（二）取樣的方法

按照GB/T4756-2015標準采樣。

（三）測定方法

1、在試樣溫度下，將其轉移到溫度穩定清潔的計量筒中，避免試樣飛濺生成過多的氣泡。

2、用一片清潔的濾紙清除表面形成的氣泡。

3、把裝有試樣的量筒垂直放入空氣不流動的地方，環境溫度與操作試樣溫度差不大于2 0C，否則應放入恒溫水浴中。

4、用溫度計或攪拌棒，垂直攪拌試樣，使整個量筒中試樣的密度、溫度達到均衡，記錄溫度值，在量筒中取出溫度計和攪拌棒。

5、把合適的密度計放入液體中，讓其自由漂浮，使密度計慢慢沉入液體中，要有充分的時間讓密度計靜止，并讓所有的氣泡升到表面，讀數前要除去氣泡。

6、讀數時眼睛要高于液面，觀察密度計讀數為液體彎月面上緣與密度計相切的一點，在加上修正值，就是視溫度下的視密度。

（四）按照 GB1884方法操作的精密度。

三、操作過程存在問題糾正與討論

（一）測定密度時間對結果準確性的影響

不同石油的物性，揮發性不同，而石油是多組分的，其密度必然多組份組合，而不同組份的揮發也就造成密度變化，其變化大小只能由石油物性和測定溫度、時間、壓力來確定。GB1884規定了測定壓力、溫度，但測定時間沒有規定，測量時靜止時間不一樣，因被測石油組份在測定過程中一直在揮發，所以被測石油密度就會一直在變，只是溫度恒定的條件下隨測定時間的延長變化速度越來越小，密度的失真越來越大。

在化驗室中測定其石油密度是在常壓下進行，因而當達到試驗溫度后會出現大量氣泡。

A點：氣體揮發最嚴重的時期，原油中會有大量的氣泡出現，附著在侵入石油的密度計上，并向上托起造成密度計無法自由下降，測量密度遠大于真實密度。

B點：被測石油揮發一段時間后，只存在分布均勻的小氣泡其直徑小于0.1mm。原油試樣中的小氣泡移動緩慢，又無法快速浮出或附著在密度計上，雖然有大量的揮發，但是油中均勻分布大量的游離氣體導致測量密度最小。

C點：被測油樣中的小氣泡基本被全部排出，只有微量存在于原油中，C點做為一個拐點原油的密度變化進入到一個穩定期，變化速度放慢。

D點：被測油樣經過長時間存放進入一個變化緩慢的完全穩定期。

AB-BC段：變化最大的時期不適合測量，重復性最差。

CD段是變化最小的時期適合測量，但因為有大量的組份被揮發了，被測原油的密度要大于真實密度。

往后時間段的密度測定都是越來越失真，因此測定密度時，倒入試樣1-10分鐘內對密度進行測取，是最為合適的時間。

解決的途徑

1）系數修正法：密度測定過程采用GB1884-2000，但在CD段測定用系數加以修正，把揮發造成的密度上升減去，同一油田原油物性基本不變，所以是可行的。

2）帶壓容器測定密度法

油樣放入帶磨口蓋的密度計玻璃量筒中，蓋好降溫，待溫度低于在線溫度，高于凝固點3℃ 以上時，攪拌，并緩緩放入密度計后，密封，把密度計量筒放到恒溫水浴中，加熱到在線溫度，進行長時間溫度恒定，等密度計在里靜止，取出密度計讀數測溫，記錄結果，并加以修正。

優點：準確度高，對于高揮發性的原油影響不大，可操作范圍廣，消除高溫揮發、粘度對密度的影響。缺點：操作復雜，時間長。

（二）密度計量筒材料對原油密度測定的影響

在GB1884-2000國家標準當中，允許使用密度計量筒的材質有透明玻璃、塑料、金屬，常用透明玻璃材質。

1、材料性質

塑料隔熱性好，輕便易操作;與原油易形成腐蝕，老化嚴重，且與原油之間的表面張力最大。

金屬量筒導熱性好，笨重不易操作，但抗腐蝕老化好，與原油之間的表面張力最小。

透明玻璃導熱情況趨于金屬和塑料之間，抗腐蝕老化最好，但操作不便，易碎、受熱不均勻也會碎。

2、材料要求

a、導熱性能要好;b、表面張力小;c、抗腐蝕，抗老化性能好;d、易操作，不易碎。

從以上四條要求看，金屬材料能夠符合條件。

3、對測量精度的影響

從大量現場實驗得出：在同一種油品，同一支密度計，常壓條件下，平衡溫度±0.25以內，平衡溫差2℃，所用的時間，金屬量筒遠小于玻璃量筒，所做的密度，金屬量筒也小于玻璃量筒，結論如下：

1、金屬量筒內油品在同等條件下，溫度平衡時間短，油品揮發少。

2、金屬量筒與原油表面張力小，在放入密度計時相對運動平衡較快.

3、在同等條件下，金屬量筒測定密度結果更接近真值。

4、密度測定量筒應該規定使用不銹鋼金屬制造。

四、解決方案

一、密度計量筒應規定選擇不銹鋼制造。

二、密度測定時間應根據系數修正法規定。（3-7分鐘）

三、實現如上操作改進重復性小于0.2kg/m3，再現性小于0.5 kg/m3，數據表明在GB1884的規定中，改進量筒材質，改進密度測定方法，可以更加精確測定液體石油密度，提高石油計量精度。

參考文獻

一、國家動態計量標準GB9109

二、國家液體石油測定法GB1884

三、原油交接計量管理辦法

中國石油大港油田第六采油廠? 河北省? 黃驊市? 061100