海上原油計量的影響因素及對策探討

徐萃 洪武興 莫志榮 楊小衛 楊景權 李忠聰

中國檢驗認證集團廣東有限公司湛江分公司 廣東 湛江 524000

海上油田外輸計量工作專業性較強，涉及領域多，關鍵影響因素復雜。本文通過對原油外輸過程中流量計、樣品密度水分、船艙計量、底水測量等因素分析整理并提出相應對策，為貿易爭議的解決提供技術支持，提高原油貿易交接工作的效率，及時妥善處理海上原油貿易中的計量爭議，為貿易減少直接經濟損失，實現推動原油外輸工作順利進行和貿易雙方共贏。

1 流量計影響因素

石油動態計量主要執行 GB/T 9109.5—2017《石油和液體石油產品動態計量第5部分》標準。海上天氣多變，尤其是冬季，風力常達到6-7級，而FPSO（浮式液化天然氣生產儲卸裝置）所處海域的涌、浪可達5-6米。流量計計量精度相對船艙檢驗，計量精度高，抗干擾能力更強，用于貿易中，能提供更精確的計量數據，更能保護貿易各方的利益。南海平臺原油計量通常以流量計數量出提單，因此對流量計重的精確度有較高的要求。用作貿易交接計量的流量計的準確度等級應不低于0.2級[1]。

1.1 管線狀況對流量計影響

流量計至提油輪管線原油的充滿情況。在裝船結束停泵之后，由于管線壓力油還會繼續流向提油輪，導致下次裝船前管線沒有充滿。到提油輪的管線一般都比較長，以南海某平臺819.540方海底管線，2022年上半年38船次數據統計為例，平均每船次充填管線17.1m3，占每次平均裝船量的0.04%。如果沒有填充管線，將使流量計讀數偏大。每次裝船前應當開閥自流填充管線并記錄相關數據，充滿管線清零流量計之后再開裝以減少管線狀態對流量計讀數的影響（見表1）。

表1 不同船次管線填充量占裝船量的比例

1.2 流量計溫度影響因素

溫度結果在原油計量的過程中十分關鍵，油品計量溫度應使用分度值不低于0.2oC水銀溫度計或不低于相同準確度要求的其他類型的溫度變送器進行測量或記錄。原油計量中的溫度不單影響油的標準體積計算而且還會影響流量計檢測的準確性。在實際工作中，很多流量計檢定時的油溫、壓力與生產運行時的油溫、壓力存在的不同會產生誤差[2]。需要合理控制好輸油溫度，使流量計運行的油溫與檢定時的油溫在均衡狀態下，溫差不要波動太大。油溫過高油容易氣化，油溫過低油料的粘度大影響計量的準確度。溫度的測量結果非常關鍵，直接關系到原油計量的準確性，不容忽視。

1.3 流量計壓力

應使用0.4級壓力表或不低于相同準確度要求的其他類型的壓力變送器測量或記錄。壓力的變化會使原油體積產生變化，壓力增大原油體積就會受壓縮縮小，壓力減小則體積增大。原油壓力還會使流量計殼體在輸油的過程中產生彈性變形。壓力越高，計量腔體積越大，引起轉子與殼體之間的間隙也將增大，因而增大漏失量[3]。檢定時的油溫、壓力與生產運行時的油溫、壓力不同也會產生誤差。因此，檢定與生產運行的溫度、壓力應盡量保持一致，相差較大時要進行調整校正，保持壓力穩定，減少壓力造成的誤差。

流量計做為海上原油計量中較為常用的計量設備，流量計讀數做為貿易交接的數量，因此流量計的準確性特別重要。需要設定合理的流量、溫度運行參數，確保流量計的在誤差曲線中相對誤差較小的流量范圍運行[4]。

2 密度水分影響因素

2.1 樣品的代表性影響

2.1.1 管線自動取樣

樣品的代表性影響原油的實際密度，規范的取樣是化驗的重要因素。目前國際海上石油外輸管線取樣主要推薦 ASTM D4177-2022e1標準，根據不同的外輸終端情況選擇合適的取樣設備，對每個外輸取樣設備進行調試，保證設備能夠正常取樣，在外輸的管線合理位置設置取樣設備，根據各個不同流量計要求，設置適合的取樣方式，一般都會根據外輸的數量和速度來調試取樣頻率。既要保證取到足夠的樣品，也要保證取到的樣品油有很好的代表性。用好自動取樣器，既方便也很好的改善了樣品的質量，化驗的結果就能夠反映樣品的真實性，從而大大降低了原油的計量誤差[5]。

2.1.2 船艙取樣

對于海上原油外輸數量有爭議的情況下，必要時也會上船取樣化驗。現在船上是按照GB/T4756-2015的標準進行取樣的。這種取樣方式存在樣品代表性不是很好的問題。因為原油是非均質物質，一般是水和油的混合體，且是多樣化的，包括油包水、水包油或溶解水等狀態。樣品的代表性差，在進行密度和含水測定時的結果必然誤差較大，從而造成了原油的計量誤差[6]。

管線樣品和船艙樣品推薦采用自動循環混樣，一般規定15min，對于含水高的樣品，混樣不規范，達不到均勻程度，油品和水混合不均勻就開始檢測，所取得樣品沒有很好的代表性，做出的結果必然有偏差。確保定時、規范混樣，可以提高檢測含水的準確率。

2.2 在密度檢測過程中，人為操作影響

不同傾點的原油，所選適合實驗溫度應為高于傾點9℃或高于濁點3℃以上中的較高一個溫度[7]；對于較輕的輕質油，溫度過高油品中輕組分容易揮發，檢測出的密度會偏大;過低會有蠟質析出影響油品的流動性；這些因素都能影響到密度的檢測，從而造成計量誤差。讀數時應高于液面位置觀察，讀出彎月面上緣與密度計刻度相切的那一點的讀數，并且根據不同的密度計進行彎月面修正。如果讀取下緣點的值，會導致密度值偏低[8]。

2.3 檢驗器材對結果的影響

密度計、溫度計、恒溫水浴是檢驗過程中需要用到的器材。而密度計、溫度計的精確性對于化驗分析結果具有重要的影響。選擇精密度高的密度計會減少讀數誤差，原油一般選擇SY-02和SY-05這兩種類型密度計[9]。選擇靈敏度高的溫度計，能夠精確地測出溫度。恒溫水浴溫場分布不均勻，化驗過程中溫度變化大，影響化驗過程中溫度的讀數。

2.4 原油中含水率對原油計算得影響

對于檢測原油中的含水多少，一般都會用到離心法和蒸餾法，對于要精確計算的含水量，離心法相對于含水低、黏度高的原油，往往達不到效果。所以海上原油一般都采用蒸餾法來檢測原油的含水量。

2.5 所選的溶劑的影響

選擇不適合的溶劑，對原油的飽和性不夠、初餾點不合理，都會對結果造成誤差。一般選擇油漆工業用溶劑油或二甲苯，從回收率、蒸餾時間、飽和性等方面，用二甲苯的效果相對比較好[10]。

2.6 蒸餾速度的影響

根據水分蒸餾的要求，要控制速度2～5滴/s。速度過低，油中的水分達不到蒸發狀態，從而導致水分不能夠完全帶出。速度過大，油中水蒸氣冷卻達不到理想效果。嚴重的話甚至造成沖樣，影響水分檢驗的結果[11]。一般操作過程中蒸餾初步階段0.5～1.0h，都會控制比較溫和沸騰狀態，隨后慢慢加大溫度，但要控制蒸氣不能超過冷凝管的3/4位置。

2.7 稱樣量的影響

原油的含水不一樣，所需要的稱樣的量也不同，要嚴格按照標準要求。一般海上原油外輸之前都會進行脫水處理，含水一般都會小于0.50%，由于一開始油品的含水不知道，稱樣時一般先稱200g樣品化驗，如果水分的含量超過接收器的刻度，再按著比例減量進行化驗[11]。嚴格控制稱樣量準確度，確保含水化驗的精確性。

2.8 讀數時正確操作的影響

蒸餾結束后，往往會有一些微小的水滴貼在玻璃壁上面，如果忽略了這些小水滴，結果就會產生誤差[12]。一般都會用專用的刮水器把水滴捅下來，然后用溶劑沖洗冷凝管和接受器的內壁，待沉在底部后，再準確讀數。

根據以上因素，要想得到精確的含水量，要先做水分蒸餾的回收率，然后再做溶劑的空白試驗，并且做樣品的平行樣。及時排除其他因素的影響，樣品檢測達到平行樣的結果要求，根據回收率算出準確的結果，從而對原油的計算誤差降到最小。

3 船艙計量

3.1 船艙液面計量

船艙計量是海上原油貿易重要一環，雖然海上船艙計量容易受風浪影響，計量穩定性沒有流量計好，但是船艙數量是對流量計數量的重要對比。通常如果流量計數量和船艙數量差異超過0.3%就容易產生貿易爭議，需要對流量計和船艙數據進行復核。裝載完成后對船艙內原油計量和采樣，應該在停止泵送和油面靜止15min后進行。船艙計量前打開下艙閥吹掃甲板管線，除了貨油艙液面下的管道外，所有管道應處于排空狀態。測量空距時，轉動UTI搖柄緩慢放下測量探頭，當聽到探頭接觸油液發出的鳴叫聲時，在讀數基準點讀出下尺高度，精確至1mm。轉動UTI搖柄提放測量探頭，重復進行多次測量，直到在連續的三次測量中獲得兩個完全相同的讀數。如果要從三次測量中取兩個相近讀數的平均值作為空距值，則三個讀數的最大差距應在3mm以內。在海上平臺受風浪影響較大，有時液面波動較大的情況下船方憑UTI聲音持續時間的長短判斷，這種方法受立場影響讀數偏差較大，爭議多。如果風浪原因連續兩次液位測量值超過40mm應暫停測量，如果艙中液體處于持續的波動之中，應進行至少五次測量，去掉最高和最低的讀數，取余下三個讀數的平均值作為測量的空距值[13]。表2是南海平臺近20船次海上原油計量船艙計量與流量計提單量差異數據表，船量和流量計差都是在0.3%范圍內波動，屬于正常計量誤差范圍，船方和貿易交接方均沒有爭議。

表2 船艙量與提單量差異表

3.2 船艙溫度測量

原油的液溫手工測量應使用經檢定合格的電子溫度計進行測量，一般使用UTI空距和溫度測量同時進行。UTI測量準確度應在±0.1℃以內。如油液深度超過3m，應測量液位1/6，1/2，5/6處三點的溫度；如液深在3m以下，或者油液體積少于800m3時，可在液深中部測一個點即可；如三個測量點的溫度差超過1 ℃，則必須在上、中之間和中、下之間各增加一溫度測量點。測溫時，轉動UTI搖柄將測溫探頭放至預定測溫位置，并在測溫位置以0.3m的幅度上下移動測溫探頭，使其顯示值盡快達到穩定。顯示值30s不變穩定后，讀取該點的溫度值，精確至0.1℃。各艙的液溫由該艙內各測量點的溫度取平均值獲得，精確至0.1℃[13]。

3.3 船艙底水測量

3.3.1 船艙底水測量方式的選擇

海上原油計量，底部明水計量是個難題，爭議比較多。對于底水的測量GB/T 19779-2005沒有明確的操作，API標準關于明水的測量推薦使用兩種試水膏同時測量，對比使用那種試水膏測量效果好，則使用效果好的水膏，效果不好的試水膏則可以不再使用[14]。這個標準可以解決計量時不同試水膏測量結果不一致時的糾紛，兩種以上的試水膏只要有一種清晰測量到油水界面則可以確認底部是有明水存在，以它的數值為準[15]。試水膏主要特點為體積小、攜帶方便，價格相對較便宜；溫度適應范圍一般為2℃～50℃，pH值適應范圍為 6.5～7.5；顏色變化明顯，肉眼直接讀數即可[16]；目前廣泛使用的試水膏是KULOR KUT，該試水膏黃褐色遇水變紅色，反應時間比較快界面清晰。另外使用得比較多得試水膏品牌還有VECOM，UNIVERSAL計量時可以對比使用。用UTI油水界面計量，在油水界面清晰的情況下比較準確，但是明水受原油密度影響，某些重質油品比如瀝青混合物[17]等油水分離不徹底，在底部容易有油水混合，游離水等狀態，在油水界面不清晰，造成UTI探測聲音時斷時續，不能準確測量底水高度。用試水膏直接涂抹在銅棒測量底水，銅棒先經過貨艙的原油到達底部，到達底部之前受原油沖刷浸泡很影響試水膏測量，銅棒在底部測量浸泡之后提上來過程再次受貨倉原油沖刷上色，取上來還需要用輕油洗去表面原油，試水膏經過多次沖刷，容易導致測試結果不明顯。同時原油過于粘稠話會導致原油粘在試水膏上使之無法與游離水接觸，原油溫度太高的話會導致試水膏從銅棒或油尺上融化、脫落[18-20]。試水膏和UTI兩種明水測量方式各有利弊，如果試水膏測量明水界面清晰，貿易方更傾向于試水膏的測量數值結算，所以用試水膏測量清晰明水非常重要。

3.2.2 船艙底水測量試水膏靜置時間

船艙裝完貨之后推薦測量先裝載的船艙最后裝載的船艙最后才測量，讓底水充分沉降以測量準確。SN/T 2389.3-2013關于試水膏測量明水時間描述是5～10秒（可視試水膏性能而定），測量成品油明水試水膏5～10秒時間比較足夠，但是用于測量原油明水一般都不足夠。試水膏的產品使用說明上也沒有寫明原油底水測量所需要的時間。不同種類的原油清晰測量底水所需的時間不一樣。一般輕質原油推薦0.5～1.0min，中質原油推薦1.0～2.0min，重質原油推薦3.0～5.0mmin，用試水膏測量明水要根據測量時使用效果確定使用時間。下圖是某原油船于2022年9月在海上平臺裝船后船上用UTI測量189.257方明水導致船量與流量計差異超3‰，明水數量有爭議。用試水膏靜置兩分鐘測量的底水界面清晰和UTI數值對比基本一致，貿易雙方一致認可試水膏測量數據，解決了爭議。

圖1 試水管和UTI明水測量對比

綜合上述影響因素，結合實際的工作情況，制定了以下操作規程，為貿易爭議的解決提供技術支持，提高原油貿易交接工作的效率，推動原油外輸工作順利進行和貿易雙方共贏。

4 提高海上原油檢驗鑒定準確性的操作方法

（1）在輸油開始前，檢驗人員應與浮式生產卸載儲油輪（FPSO）方及運油輪方代表舉行會議，確定主要操作人員，明確責任劃分，安排通訊方式，確定裝載計劃和操作程序，確定計量相關的設備在鑒定有效期內，并就輸出原油的品質規格和數量，輸油前后采用的清掃管線方法達成一致。

（2）外輸前記錄提油輪船舶吃水，進行OBQ計量，收集計量相關的證書復印件。并把該封的進/出口閥及旁通閥封閉。

（3）計量FPSO的船艙完畢后，去計量中控記錄排氣前機械表頭讀數。

（4）用紅外測溫儀，記錄回流閥前后端的溫度。

（5）外輸前管線打大循環，確保外輸管線內是處于充盈狀態。并到排氣口處檢查確認，要確保排氣管線留出的為純油液而不摻雜氣體。

（6）記錄機械表頭讀數初次讀數，記錄流量計算器的K值的數據輸入是否正確，記錄3條管線的BAD PULSE數。記錄起哪臺泵，起泵時間，注意提醒儀表主操調節閥門時以5%的速率調節閥門，避免調節閥門速率過大導致壓力變化太大影響流量計的計量準確度。

（7）流量計的正常工作流量，應在其最大輸油流量的30～80%范圍內。

（8）記錄各路流量計的流量，溫度及壓力。觀察計算機是否同步正常記錄輸油量，記錄提油輪開始收到油的時間。

（9）提醒儀表主操安排操作人員對計量系統的全部設備（現場溫度、壓力儀表，相關閥門）等進行巡查。

（10）在正常計量開始后和結束前（流量均應該保持在穩定流量情況下，而且在檢定輸油流量范圍內），分別對流量計實行在線實液校驗，記錄在線實液校驗的時間，校驗時的實際輸油溫度及溫度波動范圍，校驗時的流速及流速波動范圍，各路流量計與標準體積管的液溫是否一致。

（11）外輸過程，每一小時巡檢一次，記錄各路流量計輸油速度，溫度，壓力，檢查各路流量計內液溫是否一致。此外，如果發現流量計算機的BAD PULSE迅速增加，則馬上停止該線的外輸作業，切換至采取備用管線進行外輸。

（12）外輸結束，記錄外輸結束時間，對FPSO進行船艙計量，記錄機械表頭末尺讀數，記錄回流閥前后端的溫度。收集所有的流量計打印報告，驗算各流量計算機累加值是否與累計總數相同。

（13）從流量計校正報告上可以獲取到校正數及外輸平均溫度，從而對流量計顯示的最終毛標準體積進行修正。

（14）從化驗室獲取密度，水分，API等品質數據，從而計算出外輸的重量和桶數，從提油輪的檢驗員那里獲取提油輪的數量，進行對比，如差異過大（超千分之三），要求提油輪檢驗員復檢從而確定不會計量錯誤，FPSO上的檢驗員也要找出外輸中是否有不規范操作項目。

（15）提油輪檢驗員的工作主要為船艙計量，收集計量相關的證書復印件，巡查提油輪的貨控間了解接收貨物情況，如有異常則需馬上知會FPSO上的檢驗員。此外，最終計量數據出來后第一時間知會FPSO上的檢驗員，并在有問題時積極協調，盡量在現場解決問題。