CN102937560A - 一种测定原油中含水量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定原油中含水量的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、利用天平称取比重瓶的质量；步骤2、将原油装入比重瓶中，测量装入原油后比重瓶的质量，并利用纯水和纯油的密度结合公式得到原油中的含水率。本发明的方法是根据同一温度下油、水密度不同的原理并结合质量守恒原理，不仅具有装置结构简单、测量结果准确，而且不受水含量范围以及油品乳化情况和油水是否分层的限制。

Description

一种测定原油中含水量的方法

技术领域

本发明属于石油工业技术领域，具体涉及一种测定原油中含水量的方法。

背景技术

原油生产过程中需要随时了解原油中含水量的多少以便于监测原油生产情况；在井口，集输站，联合站，输油站都需要了解原油中的含水情况，以控制整个生产过程，因此检测原油中的含水量对油田生产具有很重要的意义。目前，依据计量原理的分类方法，国内外原油含水分析仪分为三大类：电特性含水分析仪、密度法含水分析仪以及同位素含水分析仪。

电特性含水分析仪，这种仪器大部分是基于原油和水的介电常数或损耗因子差异设计的。对不同种类甚至是同一种类的电特性含水分析仪，采用的电磁波段和检测方法不尽相同，主要有四种：（1）电容含水分析仪，通过检测电容量的变化引起的振荡频率的偏移量，可间接得到原油含水率，含水率在0~10%时，经过精确的温度、密度补偿和在线校准，电容法可取得优于±0.1%的计量准确度；含水率在0~60%时，由于油包水乳化液随含水量升高而变得不稳定，电容法测得的误差将增大，就难以取得好的计量效果；当原油乳化液中出现游离水或水包油乳化液时，电容器则近似于短路，含水分析仪将不能正常工作。而且它的模拟检测电路较容易受到工矿条件、器件质量和杂质积聚等因素的影响，容易产生计量漂移，因此这类仪表对其器件质量和使用维护要求较高。同时电容含水分析仪的计量范围和口径尺寸也受到较大限制，无法实现大口径全量程计量；（2）微波含水分析仪，微波含水分析仪是以水分子的微波极化理论为基础，通过检测微波特性频率的相移量或幅值衰减量，间接得出原油含水率；多数微波含水分析仪采用模拟检测电路，需要依靠电路技术去消除或补偿工矿变化所引起的漂移，这通常是很难实现的，与电容式含水分析仪一样，有些微波含水分析仪采用物理学中介电常数的空腔谐振计量法（谐振频率只受腔体大小和其中介质介电常数变化的影响），它的频率计量原理较好地解决了模拟电路所带来的漂移问题，但这需要专利技术以保证谐振腔内流体的正常流动；（3）射频含水分析仪，是以射频阻抗理论为基础，通过检测样品阻抗变化引起的电流变化，进而测出含水率大小。这种智能化仪表通常由计量传感器、安全栅和二次装置组成；（4）短波含水分析仪，是将电能以稳频恒幅的电磁波发射到油水混合液中，再根据混合液吸收电能的差异来检测原油含水率，这种含水分析仪一般由短波发生器、发射器、接收天线和信号调制器三部分组成。短波含水分析仪与射频含水分析仪十分相近，它们的模拟计量电路都容易产生漂移，并对接收天线表面的介质流动十分敏感，这意味着接收天线表面的任何附着物（如蜡，固体，沥青等）都会引起较大的信号漂移。短波含水分析仪对乳化液的混合均匀度要求较高，另外它还受到硫组分的显著影响，需要流速参数以校正流动的影响。

密度法含水分析仪主要利用质量流量计和密度计，由于原油和水之间存在密度差，若预先已知纯油和纯水的确切密度通过公式计算即可得出原油含水率。质量流量计和密度计都是采用自激振荡原理的机械式仪表，低频振荡的工作原理与现场普遍存在的实地振动相抵触，同时振动频率还受介质环境温度和传感器结垢结蜡因素的影响。密度法测含水量的最基本问题是油、水的密度比较接近，密度间很小的偏差，都能显著降低含水计量的准确度，因而密度的计量准确度要求很高，尤其是计量重油含水时。质量流量计和密度计的可用口径较小，一般都在50mm以内，也有口径达150mm的，但都笨重而又昂贵，而且气体对于密度法测含水有着灾难性的影响。少量的气体能产生很大的影响，使含水示值迅速变化，而大量的气体则会使仪表停止工作。

同位素含水分析仪是利用原油和水对射线吸收能力的不同而设计的工业同位素计量仪表。通过计量射线穿透油水混合物前后的强度变化，再根据透射强度的衰减规律，即可求出原油含水率。这类仪表通常由放射源、传感器、电源系统和微机四部分组成，放射源多为低能源X射线或γ射线，因而具有基准信号源稳定，非接触计量，流态环境的影响小，长期运行可靠等特点。因属放射性仪表，过去实际应用较少。近几年来，随着军转民和核仪表技术的发展，该产品进入了市场应用期。目前的不足之处是价格较贵，存在生物防护和放射源管理问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测定原油中含水量的方法，根据同一温度下油、水密度不同的原理并结合质量守恒原理，不仅工艺简单、测量结果准确，而且不受水含量范围以及油品乳化情况和油水是否分层的限制。

本发明所采用的技术方案是，一种测定原油中含水量的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、利用天平称取比重瓶的重量；

1）分别取一天平和一体积为V的比重瓶；

2）利用1）中的天平称取标准体积为V的比重瓶的质量，称量得到比重瓶的质量为m₀；

步骤2、将原油装入比重瓶中，测量装入原油后比重瓶的质量，并利用纯水和纯油的密度结合公式得到原油中的含水率。

本发明的特点还在于，

步骤2具体按照以下步骤实施：

1）将原油装入步骤1中称量得到的质量为m₀、体积为V的比重瓶（2）中，直至原油填满比重瓶（2），再将填满原油的比重瓶（2）放置于天平（1）上，天平（1）称量得到填满原油的比重瓶（2）的质量为m；

2）将1）中称量得到的填满原油的比重瓶（2）的质量m、步骤1中比重瓶（2）的质量m₀、纯水的密度ρ_w、纯油的密度ρ_o输入计算机中；

3）计算机中预先设置好原油含水率计算系统，原油含水率计算系统内设置有计算公式，计算公式根据2）中输入计算机中的所有数据计算并输出原油中的含水率，计算公式如下：

A＝V(ρ_w-ρ_o)（1），

$B=\frac{{\mathrm{\ρ}}_o}{{\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_o}---\left(2\right),$

${\mathrm{\φ}}_w=\frac{m-m_0}{A}-B---\left(3\right),$

计算模型中，V为比重瓶的容积也是原油的体积，单位：cm³；ρ_w为水的密度，单位：g.cm^-3；ρ_o为油的密度，单位：g.cm^-3；A，B均为常数；φ_w为原油中水的体积分数；m₀为空比重瓶的质量，单位：g；m为标准体积V的原油和比重瓶对应的质量，单位：g。

步骤1和步骤2中采用的天平测量精度为0.0001g。

步骤1和步骤2中采用的比重瓶为聚四氟乙烯为材料制成。

本发明的有益效果在于，

本发明测定原油中含水量的方法操作方便、测试稳定、测量结果准确，可广泛用于油田油品中水含量的测量，不受水含量范围以及油品乳化情况和油水是否分层的限制；此外，还可以根据实际油品特性，对油、水的密度进行校正，实现精度更高的水含量测量。

附图说明

图1为本发明测定原油中含水量所采用装置的结构原理示意图。

图中，1.天平，2.比重瓶。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明测定原油中含水量的方法，其结构如图1所示，具体按照以下步骤实施：

步骤1、利用天平称取比重瓶的重量；

1）分别取一称量精度为0.0001g的天平1和一个体积为V的比重瓶2；

2）利用1）中的天平1称取体积为V的比重瓶2的质量，称量得到比重瓶2的质量为m₀；

步骤2、将原油装入比重瓶中，测量装入原油后比重瓶的质量，并利用纯水和纯油的密度结合公式得到原油中的含水率；

1）将原油装入步骤1中称量得到的质量为m₀、体积为V的比重瓶2中，直至原油填满比重瓶2，再将填满原油的比重瓶2放置于天平1上，天平1称量得到填满原油的比重瓶2的质量为m；

2）将1）中称量得到的填满原油的比重瓶（2）的质量m、步骤1中比重瓶（2）的质量m₀、纯水的密度ρ_w、纯油的密度ρ_o输入计算机中；

3）计算机中预先设置好原油含水率计算系统，原油含水率计算系统内设置有计算公式，计算公式根据2）中输入计算机中的所有数据计算并输出原油中的含水率，计算公式如下：

A＝V(ρ_w-ρ_o)（1），

$B=\frac{{\mathrm{\ρ}}_o}{{\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_o}---\left(2\right),$

${\mathrm{\φ}}_w=\frac{m-m_0}{A}-B---\left(3\right),$

计算模型中，V为比重瓶的容积也是原油的体积，单位：cm³；ρ_w为水的密度，单位：g.cm^-3；ρ_o为油的密度，单位：g.cm^-3；A，B均为常数；φ_w为原油中水的体积分数；m₀为空比重瓶的质量，单位：g；m为标准体积V的原油和比重瓶对应的质量，单位：g。

比重瓶为聚四氟乙烯为材料制成的。

本发明的方法是利用同一温度下油、水密度不同的特点，通过测定固定体积的油样品的质量，从而计算出原油含水率的测量方法。

实施例1

在30℃条件下，以ρ_o=0.7302g.cm^-3的油为例，配置一系列不同含水量的油水混合样，其中ρ_w＝0.995647g.cm^-3，以配置的已知水含量的油水混合样为待测油样，采用体积V为10.38cm³，质量m₀为11.6078g的比重瓶，以公式

计算待测油样的含水量，具体计算结果如表1所示，表1为30℃时，以密度为0.7302g.cm^-3的油和水配置的待测油样经公式（3）测出的含水量、公式（3）参数、实际含水量φ_w(s)、测量含水量φ_w(m)、含水量测量误差Δφ_w=φ_w(m)-φ_w(s)。

根据测试结果：水含量测量值与实际值的平均偏差为0.18%，最大偏差为0.44%。

表1

实施例2

在30℃条件下，以ρ_o=0.8313g.cm^-3的油为例，配置一系列不同含水量的油水混合样，其中ρ_w＝0.995647g.cm^-3，以配置的已知水含量的油水混合样为待测油样，采用体积V为10.38cm³，质量m₀为11.6078g的比重瓶，以公式

计算待测油样的含水量，具体计算结果如表2所示，表2为30℃时，以密度为0.8313g.cm^-3的油和水配置的待测油样经公式（3）测出的含水量、公式（3）参数、实际含水量φ_w(s)、测量含水量φ_w(m)、含水量测量误差Δφ_w=φ_w(m)-φ_w(s)。

根据测试结果：水含量测量值与实际值的平均偏差为0.31%，最大偏差为0.86%。

表2

实施例3

在30℃条件下，以ρ_o=0.8847g.cm^-3的油为例，配置一系列不同含水量的油水混合样，其中ρ_w＝0.995647g.cm^-3，以配置的已知水含量的油水混合样为待测油样，采用体积V为10.38cm³，质量m₀为11.6078g的比重瓶，以公式

计算待测油样的含水量，具体计算结果如表3所示，表3为30℃时，以密度为0.8847g.cm^-3的油和水配置的待测油样经公式（3）测出的含水量、公式（3）参数、实际含水量φ_w(s)、测量含水量φ_w(m)、含水量测量误差Δφ_w=φ_w(m)-φ_w(s)。

根据测试结果：水含量测量值与实际值的平均偏差为0.55%，最大偏差为1.22%。

表3

Claims (4)

1.一种测定原油中含水量的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、利用天平称取比重瓶的重量；

1）分别取一天平（1）和一个体积为V的比重瓶（2）；

2）利用1）中的天平（1）称取体积为V的比重瓶（2）的质量，称量得到比重瓶（2）的质量为m₀；

步骤2、将原油装入比重瓶中，测量装入原油后比重瓶的质量，并利用纯水和纯油的密度结合公式得到原油中的含水率。

2.根据权利要求1所述的一种测定原油中含水量的方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下步骤实施：

1）将原油装入步骤1中称量得到的质量为m₀、体积为V的比重瓶（2）中，直至原油填满比重瓶（2），再将填满原油的比重瓶（2）放置于天平（1）上，天平（1）称量得到填满原油的比重瓶（2）的质量为m；

2）将1）中称量得到的填满原油的比重瓶（2）的质量m、步骤1中比重瓶（2）的质量m₀、纯水的密度ρ_w、纯油的密度ρ_o输入计算机中；

3）计算机中预先设置好原油含水率计算系统，原油含水率计算系统内设置有计算公式，计算公式根据2）中输入计算机中的所有数据计算并输出原油中的含水率，计算公式如下：

A＝V(ρ_w-ρ_o)（1），

$B=\frac{{\mathrm{\ρ}}_o}{{\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_o}---\left(2\right),$

${\mathrm{\φ}}_w=\frac{m-m_0}{A}-B---\left(3\right),$

计算模型中，V为比重瓶的容积也是原油的体积，单位：cm³；ρ_w为水的密度，单位：g.cm^-3；ρ_o为油的密度，单位：g.cm^-3；A，B均为常数；φ_w为原油中水的体积分数；m₀为空比重瓶的质量，单位：g；m为标准体积V的原油和比重瓶对应的质量，单位：g。

3.根据权利要求1或2所述的一种测定原油中含水量的方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2中采用的天平（1）测量精度为0.0001g。

4.根据权利要求1或2所述的一种测定原油中含水量的方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2中采用的比重瓶（2）为聚四氟乙烯为材料制成。

Images