杜怀栋 李力民 孟祥波 郭 静 王 杰 张 乔

（1.胜利油田技术检测中心，东营 257000；2.胜利油田油气集输总厂，东营 257000；3.大港油田第一采油厂，天津 300283）

0 引言

1 取样代表性研究

取样代表性是指样品的含水与采出液一段时间内实际含水的复合率，油井采出液大多是油、气、水分布不均匀的三相流。目前，油田井口取样都采用手工取样，取样人员一般将样品在采油过程中的2～3 个冲程内或短时间内取够，然后将样品含水作为油井一天乃至多天内的含水，因此，样品的含水代表性显得尤为重要。为此，针对取样代表性问题做了以下实验。

1.1 验证油井短时间内含水变化

选取某采油厂正常生产运行的油井，连续5 天进行6 个小时跟踪取样，取样按国家及油田取样规范GB/T 4756—84《石油和液体石油产品取样法》[1]和Q/SH1020 0614—2005《油气水井和油水泵站的取样方法》[2]，对取回的样品进行蒸馏化验分析，测得数据如图1、图2 所示。

图1 同口油井间隔1 小时数据

图2 同口油井间隔半小时连续6 小时取样数据

从图1 中的数据看出：测试油井含水波动范围在78.62%～88.96%之间，最大含水差值达10.34%。从图2 可以看出：测试油井含水波动范围在63.3%～73.1%之间，最大含水差值高达9.8%。经调研得知，胜利油田大部分油井都存在较大的含水波动。

从以上图中可以看出：油井含水无论是通过间隔一个小时还是半个小时取样的数据都存在较大的差异，波动较快、较大、且不规律，平均含水波动达10%左右。由此得出，目前存在的取样方式并不能够真实反映油井含水，由化验室化验含水来核算油井产量将会带来不小的计量误差。

1.2 取样代表性分析

由于油井采出液的含水波动不平稳，一个时间点的样品含水不能够很好地反应油井一段时间内综合含水，这主要是由于采出液中油、气、水的混合比随时间动态变化。为此，目前人工取样的含水率不能够很好地代表油井的综合含水。从以上数据也可以得出，尽管油井含水存在较大的波动，但是所有的数据只是在一个相对较大的区间内不规律性反复出现，可认为多次测量的平均值从理论上说应该更能够客观地反应油井的综合含水。

目前胜利油田依然普遍采用人工取样的方式，人工取样受时间、天气的限制，并且受操作影响，也存在较大的不稳定性。寻求一种井口取样装置代表人工取样，可以保证取样的规律性和代表性。

2 蒸馏化验环节误差分析

目前胜利油田主要用比较传统的蒸馏法化验含水，其精度理论上可高达千分之三，但由于蒸馏化验不能全样蒸馏，繁琐、复杂的环节导致了蒸馏化验存在一些无法避免的误差，主要原因如下：

2) 容易造成拥堵。由于人工查验耗时较长，在流量较大的站点极易出现拥堵的情况，这与高速公路保畅的管理目标相冲突，给工作人员带来极大的困扰。

1）蒸馏化验环节多

样品取回化验室后需经静置、分水、加热稀释、搅拌、取小样、加人溶剂油、安装蒸馏支架蒸馏等环节。环节过多思味着工作量的繁重，效率不高，且易出错，对于化验工的责任心及细心程度要求较高。

2）蒸馏化验效率低、连续性差

繁琐的操作步骤使得每个样品含水测量耗时较长。并且，从样品取回需要静置24h，油品自主析出气泡，并、，否则油品无法顺利排出游离水。在环境温度较高的情况下，需要借助冰箱或其他设备才能使得油品凝固，这也限制了含水测量的效率。再者，稍有不慎就会使油品随水一起排出，如此将会使得含水计量精度大大降低。

3）取样量的代表性

传统的样品蒸馏时需要将排出游离水的原油取出一部分进行蒸馏，通常情况下，油水分离不可能做到完全分离，总有一些游离水包含在油中，一些小水珠无法被排出，如此，在取小样的过程中，样品的代表性将会变低。

2.1 样品静置时间对含水的影响

一般来说，尽管样品的整体含水随时间变化较大、较快，但同口油井的油中含水变化较小。为此，我们选取4 口油井分别对每口取3 个样品，然后分别对其进行静置6h、12h、24h，再通过蒸馏化验，验证样品油中含水变化情况，数据如图3 所示。

图3 静置时间含水影响测试数据

从图3 得出：4 口油井采出液油中含水随静置时间越来越低，并趋于稳定。油中含水最大差值为5.6%；最小差值为1.7%；结合采出液比例，以采出液含油较大值15%计算，则静置时间对采出液总体含水影响分别为：（5.6% ÷2）×15%＝0.42%和（1.7%÷2）×15%＝0.13%。

2.2 分水对含水的影响

分水是指将静置后样品中的游离水分出。分水的效果如何完全是化验工凭经验进行操作，因此无法对其进行定量的误差分析。如果分水不干净，残留有一些游离水进人油品中，则会造成油中含水数据偏大，从而使得样品含水数据变大。从各化验室调研结果来看，油田部分油井原油无法在常温下、，化验人员分水难度较大，经常有部分原油随水一起被分出，造成一定的计量误差。

2.3 样品搅拌时间对含水的影响

从同一口油井中在一定时间取6 个样品，经过加热稀释处理后，分别对其处于不同的搅拌时间，然后进行蒸馏化验，每种搅拌时间做3 个蒸馏样，数据如图4 所示。

从图4 中得出：随着搅拌时间的增加，油中含水越来越趋于稳定。不同搅拌时间油中含水最大变化量为4.8%；最小变化量为0.9%；样品平均含水为75.02%；因此，不同搅拌时间对样品整体含水的影响量分别为：（4.8% ÷2）×（1-75%）＝0.60%和（0.9%÷2）×（1-75%）＝0.11%。

图4 搅拌时间含水影响测试数据

2.4 蒸馏样的重量对含水测量的影响

传统的取蒸馏样重量在10g左右，试样比较少，分析认为受样品混合程度的影响较大。从油井CHC12-121 中取得样品分别用于10g、20g全样蒸馏，测得数据如图5 所示。

图5 蒸馏样的重量影响含水稳定性的测试数据

从图5 数据中可以得出：10g样品含水变化较大，最大值为7.3%，但以平均含水比较相差较小，为1.37%；20g样品含水变化为3.3%；全样蒸馏含水变化为1.1%；样品平均含水为85%，若以平均值为真实含水，则不同蒸馏样品带来的误差分别为：（7.3%÷2）×（1-85%）＝0.55%；（3.3%÷2）×（1-85%）＝0.17%和（1.1% ÷2）×（1-85%）＝0.008%。

从图5 中可以看出，在试样的重量为10g的时候，含水的变化幅度较大，样品含水差值达3.5%。当试样的重量提升到20g时，含水数据较稳定，最大差值在1.5%左右，变化幅度相对较小，含水趋于稳定。通过实验得知，增加蒸馏的样品重量有助于提高油品含水测量的准确度及稳定性。

2.5 蒸馏温度对含水率值影响的试验

根据规程GB/T 8929-2006《原油水含量的测定蒸馏法》中规定蒸馏的温度使接收器内冷却液体的滴落速度控制在2～5 滴为宜。通过实验得知，蒸馏温度在200～260℃范围间，均可满足滴定速度要求。为了验证蒸馏温度对含水的影响，我们制定了以下方案：对4 口不同油井样品，在相同的试验条件和试验步骤下，先将样品置于180℃的温度下蒸馏，直至接收器内连续5min 内无液位变化，记录含水，然后将温度提升至240℃，直至接收器内连续5min内无液位变化，并记录数据，测量数据如图6 所示。

图6 蒸馏温度对含水的影响测试数据

从图6 中可以看出，在一定的范围内，随着蒸馏温度的提高，油中含水仍然增加，但越来越慢，直至趋于平稳。不同蒸馏温度下油中含水不同，我们认为其差值为蒸馏温度对含水的影响，其中第一组样品平均含水为85.35%，第二组为79.5%，第三组为70.5%，第四组为58.7%，由此我们得出蒸馏温度对样品含水的影响为：4.4% ×（1-85.35%）＝0.64%；3.8% ×（1-79.5%）＝0.78%；3.7% ×（1-70.50）＝1.0%；2.7%×（1-58.70）＝1.1%。

从图6 数据中得出，在规程允许的范围内，含水值会随蒸馏温度的升高逐渐增加，直至趋于稳定。不同的区块、不同的油井适用的蒸馏温度是不同的，不能对所有油品使用同一温度，应该对所化验油样进行试验后，分别确定适宜的温度。根据油品物性、化性的不同，油品中较难蒸馏出的水分需要的温度也不尽相同，因此，蒸馏温度的选择需在规程允许的范围内适当提高蒸馏的温度。

2.6 其他影响环节

在蒸馏各环节中，除以上环节的影响，还有一些环节能够影响到含水的变化，例：

1）接收器读数环节。在读数的时候出现“俯视”或“仰视”的情况，则会使得含水数据变大或变小；如果刚蒸馏完成就急于读数，管壁上依然有些“水珠”没有滑落至接收器内，也会使得含水数据变小。

2）化验人员责任心。蒸馏化验是一份比较精细的工作，不允许出现麻痹大思等情况，但由于工作过程繁琐，易错点较多。因此，化验人员要提高对工作的责任心，精益求精。

3 小结

从上述分析来看，油井采出液存在含水波动大、变化快、无规律性等问题，平均含水变化达10%左右，传统的人工取样代表性受到严重质疑。传统的蒸馏化验方法由于环节多、工作繁琐以及节点误差的增多，其效率已跟不上油井含水变化的节奏，准确度也受到极大的制约，综合化验误差可达3%左右。由此我们认为，目前油田存在的含水计量模式已达不到当前对含水计量准确、高效的要求。

为此，在油田综合含水越来越高，含水计量越来越得到重视[6]的情况下，我们需寻求一种新的模式和方法从源头解决含水计量目前存在的问题，以满足取样代表性高、测量准确度高、效率高的要求。