特高含水转油站原油取样方法

2014-04-07

油气田地面工程 2014年9期

大庆油田采油六厂

特高含水转油站原油取样方法

徐春亮

大庆油田采油六厂

随着油田综合含水率的不断升高，油田进入特高含水采油期。针对特高含水油的取样误差大的问题，进行了特高含水期的取样代表性和特高含水原油自动取样技术研究。研究表明，垂直管内的含水分布均匀性普遍比水平管好；自动取样与人工定时取样化验相比，具有较好的跟踪性，减少了人工取样的劳动强度，提高了取样代表性。

特高含水；转油站；原油；取样

随着油田综合含水率的不断升高，油田进入特高含水采油期，存在特高含水油的取样误差大的问题。取样误差大会造成采出液原油含水测量不准确，最终导致原油产量的计量不准确。转油站人工取样口主要设在外输泵出口、流量计出口和含水仪表取样口等处。利用这些取样口，进行了现场改造，安装了多点取样器，并开展了特高含水期的取样代表性和特高含水原油自动取样技术研究。

1 人工取样代表性研究

试验采用两种多点取样头形式，分别用于水平管线和垂直管线的取样代表性研究测试。这些多点取样头的安装结构示意图见图1。

图1 多点取样头安装示意

图1 中的A点仅用于分析特高含水原油在水平管上方的集聚情况，其余三点则用于分析特高含水原油在水平管线或垂直管线内的油水混合均匀情况。如果在同一管截面上的A、B、C、D四点（垂直管线为B、C、D三点）上同时取得的一组四个样品之间的化验含水率相差较大，说明该截面的油水混合不均匀，考虑到特高含水原油存在的油水分布突变性，可以认为从该截面上进行取样是不具有代表性的。如果同时取得的一组四个样品的化验含水率相差较小，低于含水分析方法本身的误差，说明该截面的油水混合比较均匀，从该截面上取样具有代表性。同一截面同时取得的样品含水率越接近，则取样代表性越好。

在特高含水条件下，由于转油站的外输温度较高，原油含量较少，所以油水混合液的黏度很低，已接近于水，管输中的油水是很容易分层或分布不均匀的。为此，试验根据流型分析和转油站的常见取样位置，分别选择了立管段和水平管段作为被测取样口。

取样研究测试方法：通过含水分析仪监测原油含水率，确认流程中的原油含水率相对稳定后（含水率变化≤1%），同时打开被测取样口的多点取样头阀门，放空取样管内积存的死油，并调节取样阀使各点取样流速基本相同和稳定后，用带有相同刻度的取样玻璃量筒同时采集同一截面不同取样点的原油样品，采样量控制在100～200mL之间。化验方法采用《原油水含量的测定（蒸馏法，GB/T 8929—2006）》。

通过试验测试可知，垂直管内的含水率分布均匀性（最大含水率偏差基本小于1.5%）普遍比水平管好，这是因为重力不会引起垂直立管中的油或水集聚，反而会促进油水分散，而在水平管线中，由于特高含水原油黏度很低，重力会加速油水分离，使油水分层或分布不均匀（最大含水率偏差1.5%～2.52%），这一现象在流速较低（≤1.5m/s）的情况下比较明显。因此在特高含水条件下，应将取样口尽可能设在垂直立管上。

2 自动取样代表性研究

原油在线自动取样器由三部分组成：取样头和取样控制器，样品接收器和样品容器，二次动力混合装置。

（1）取样头和取样控制器。取样头从混合良好的试样中提取代表样品，在取样控制器的控制下将样品送入到样品接受器。有三种取样控制方式：与流量计信号配合，可按流量比例取样；与定时器配合，可按时间比例取样；与上位计算机或其他控制系统配合，控制取样。

（2）样品接收器和样品容器。两台便携式样品接收器配有快速断开的连接装置，可方便地与取样器和样品接收器断开式接上，并配有称重装置，当达到额定容量时，通过电磁三通阀切换到另一台样品容器上。整个采样器配置了带有温控的电加热器，可根据原油凝固点设置加热温度。

（3）为了配合试验室的二次搅拌和取样，本系统还配置了一套二次动力混合装置。此装置也可用于现场取样装置的定期清洗。

原油在线自动取样器安装示意图见图2。

图2 原油在线自动取样器安装示意

试验方法如下：打开取样流程，启动原油在线自动取样器，通过取样控制器人工设定取样方式（时间/流量比例）、取样间隔和单位采样量。完成设置后，即可开始取样过程，记下工控机计量系统开始取样时的外输液量和油量底数。在自动取样过程中，可以人为改变试验流程中的原油含水率和试验流速。待样品接收罐未满将满前，终止自动取样过程，同时记下工控机计量系统的液、油累积量。将样品接收罐取出来，进行二次动力混合均匀后，通过二次取样和分析化验，取得试验过程的平均含水率。利用工控机读取试验前、后的液、油累积量，依此计算试验过程通过的油量、水量和算术平均体积含水率，将化验值与算术平均含水率进行比较，验证自动取样器在特高含水情况下的可行性。

通过试验测试可知，当试验流量及其含水率比较稳定时（选择定时方式），自动取样与含水分析仪测量值误差较小；对于含水率及流量变化较大，鉴于采样间隔的设定，与含水分析仪相比，还是缺乏实时性、连续性，所以误差相对较大；但与人工定时取样化验相比，具有较好的跟踪性，减少了人工取样的劳动强度，提高了取样代表性。所以，特高含水转油站可利用原油在线自动取样器改善变流量、含水条件下的取样代表性，但需根据流量、含水率的变化情况合理设置单次取样量和取样方式。