原油含水检测技术及在油罐检测中的应用研究 -

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:2

（中国石化胜利油田有限公司规划设计研究院）

摘要关键词 概述

[1]；另一方面，为适应新的市场环境，油田生产管理进一步向集约型发展，单井、分队计量和站-队、矿-站、厂-库之间原油计量、交接越来越受到各级矿、站、厂、库重视。作为油藏开采的重要地质数据，单井含水率的监测对制定作业方案、提高油井产量和采收率具有重要意义；作为交接结算依据，含水率检测对保证交接双方经济利益具有同样重要的意义。常规的蒸馏化验含水方法和电脱法，虽然本质上是直接的和绝对的测量方法，但由于存在间隔取样、人工操作等特点，人为误差大，取样周期长，在高含水段取样周期间、产量波动大等情况下原油产量的计量精度难于控制，给油田造成较大的经济损失。在用的含水检测仪表虽具有连续检测功能，但受检测原理和方法限制，基本工作于低含水、低含气工况下，很难满足单井、分队计量要求。因此研制适应油田生厂需要的系列含水分析仪表势在必行。
原油含水检测技术是针对油田原油脱水工艺和计量、交接中存在的实际问题开展的课题研究，研究内容包括容器内分层含水检测技术、容器内乳化过渡层形成机理、分布规律及物性分析、宽量程在线含水检测技术、含水分析传感器计量检定方法等，并取得关键技术突破。本文根据已取得的成果着重介绍油罐分层含水检测技术及其静态检定方法。

传感器工作原理^[2]

o：

(1)

o只与吸收系数μ有关。

(2)

w、μ_p和N_w、N_p表示水、原油的吸收系数和穿过厚度，则：

(3)

以式（l）、（3）分别表示同一含水介质乳化和游离两种状态下的吸收强度，经验证两种状态下的吸收强度一致。则：

μN=μ_wN_w μ_pN_p 　　　　　 (4)

w%，那么N_p=(1-V_w%)·N。代入式(4)得：

　 (5)

o外，其它各项均可通过标定方法求得，可视为常数，整理后表示为：

w%=AlnS_o B 　　　(6)

可以看出，体积含水率V_w%与lnS_o为线性关系，只要检测到电磁波吸收强度，即可求得原油含水率。

检测系统组成

由于罐区采集点分布的特殊性，数据接口考虑了多种方案，以适应不同要求。控制室距罐区近，采集点少，可采用电缆连接、板卡采集方式；控制室距罐区远，采集点多，可采用模块采集，RS－485分布式网络布线；对于采集点分散，布线难度大的现场，可采用局部采集，集中无线传输方式。

图1 油罐分层含水检测系统原理示意图

数据处理器由性能稳定的工控机、打印机、报警系统及运行于工控机上的专用测控软件包组成。工控机通过数据接口与数据采集器通信，发出检测指令，数据采集器驱动传感器开始运行检测，并将采集到的含水、高度、温度信号回送给工控机。经测控软件分别进行二次S校正和计数后转换为一一对应的含水率和分层高度值，通过条件判断分别计算出分层含水率、平均含水率、液位、界面、乳化过渡层厚度、油量、水量、总量等参数进行显示。专用测控软件包是针对乳化过渡层检测要求和站级管理需要开发的一组检测、管理模块。整个平台采用模块化构架，按所完成功能的不同，采用不同的开发平台进行梯次开发，并通过OLE完成主程序与各功能模块间的挂接，以此实现定制的各种功能。报警系统采用软硬件组合，测控软件包的报警模块按照设定的采样周期进行采样，当取回的数据高于设定的上限或低于下限时，软件的报警界面将闪烁警示，同时，报警蜂鸣器发出声音警报。

外部接口为可选部分，由通信接口和控制接口组成。通信接口是为实现站级或厂级管理设计的，接口通过网卡或调制解调器与企业网络相连，实时或定时将检测数据上报，同时，接收控制中心发来的指令，指挥系统完成检测任务^[3]。控制接口为预留部件，采用D/A转换卡控制现场执行机构完成各种工艺过程。在本系统中控制单元主要完成乳化过渡层的自动排放工艺。

系统静态检定方法

油罐分层含水检测系统传感器采用多单元结构，其单元一致性用水平槽进行检定。水平槽分别注人不同配比的稳定介质，调整零点后，各单元所测A/D值的差反映了由于电子元件参数的不一致性和机械加工精度带来的传感器一致性误差，可通过硬件调整和软件修正进行补偿。

图5 水平槽检定传感器一致性示意图

传感器的检测精度采用方罐静态取样比对进行检定。传感器垂直放置在盛有已知混合比例介质的透明方罐内，每单元高度与取样口高度有严格的对应关系。使介质自然沉降为稳定分层状态，分别读出每单元含水值，并取样采用蒸馏法与实测值进行比对，即得出单元精度；各单元平均含水与已知介质综合含水比较即得出系统精度。高度误差由透明罐直接测量得出。