CN106970005B - 原油含水率测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种原油含水率测定方法，包括：步骤1、将样品静置预定时间以使油水充分分离，以形成顶部的乳化油和底部的游离水，其中所述乳化油为原油与乳化水的混合物；步骤2、获取样品的密度ρ_L和体积V_L，获取游离水的密度ρ_W和体积V_W，获取乳化油的密度ρ_EMO和体积V_EMO；获取现场温度；步骤3、根据实验室中测量出的乳化油的含水率、样品的密度ρ_L和体积V_L，游离水的密度ρ_W和体积V_W、乳化油的密度ρ_EMO和体积V_EMO、取现场温度，计算样品的总体含水率。

Description

原油含水率测定方法

技术领域

本发明涉及石油技术领域，具体涉及一种原油含水率测定方法。

背景技术

原油含水率是原油加工、输送、交易的重要指标之一，现有的含水测定方法是：现场取样后送专用化验室进行含水测定，①将游离水分离并称取游离水重量；②用离心法或蒸馏法测定出原油样品中的乳化水的质量；③利用前面的①和②计算出原油中水的总重量；④利用前面③计算出的原油中水的总重量除以样品总重，就可以计算出含水率：

目前，油田进入特高含水期开发阶段，含水超过95％以上，油井采出液包含油、水、气三相液体，油水占比出现严重反转，混合液物理特性发生明显变化，因此现有含水率测定方法出现较多不适应性。主要体现在三个方面：

1、取样方式存在不适应性，目前采用1500ml或2000ml样桶，由于油井采出液中油占很少量，加之取样量少会导致取样随机性很大，取样代表性差。另外，采用蒸馏法测定含水率需要取出10g(行业标准规定含水超过50％需取子样10g)的乳化油进行乳化水含量的测定，在某些特高含水油井上用2000ml样桶取样，其所含乳化油含量达不到10g，无法满足测定要求。

2、操作步骤多，存在较多误差。现有技术需要多次称量质量，客观存在仪器误差，另外需要人工进行油水分离，由于人的视觉误差，会出现油水分离不彻底导致的误差，对于已经很高含水量的采出液来说，这种误差在计算原油输差时会被放大。

3、工作量优化的需要，测定含水率时需要取乳化油化验乳化水含量，即，取子样。取子样量越多或测量次数越多，越能接近实际值，准确度越高，但在现场操作中取样次数增加意味着增加更多的工作量，所以从优化工作量角度应该增加子样取样量。

发明内容

针对现有技术中原油含水率测定方法不适用于含水量较大的原油开采矿井的问题，本发明实施例要解决的技术问题是提出一种更为简单准确的原油含水率测定方法。

为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种原油含水率测定方法，包括：

步骤1、将样品静置预定时间以使油水充分分离，以形成顶部的乳化油和底部的游离水，其中所述乳化油为原油与乳化水的混合物；

步骤2、获取样品的密度ρ_L和体积V_L，获取游离水的密度ρ_W和体积V_W，获取乳化油的密度ρ_EMO和体积V_EMO；获取现场温度；

步骤3、根据实验室中测量出的乳化油的含水率，计算样品的总体含水率。

其中，所述步骤3具体包括：

步骤31、获取样品的密度ρ_L和体积V_L，获取游离水的密度ρ_W和体积V_W，获取乳化油的密度ρ_EMO和体积V_EMO；

测量游离水温度T_W和乳化油温度T_EMO；

步骤32、利用以下公式计算游离水体积百分比f_W：

其中V_W为现场温度条件下样品游离水体积；V_EMO为现场温度条件下样品乳化油体积；V_L为现场温度条件下样品总液体积，V_L＝V_W+V_EMO；

步骤33、获取现场温度条件下水的密度，以及现场温度条件下原油的密度；通过以下公式计算

ρ_L＝ρ_Wf_W+ρ_O(1-f_W)

ρ_L为现场温度条件下混合液密度；ρ_W为现场温度条件下游离水密度；ρ_O为场温度条件下原油密度；

步骤34、利用以下公式计算不考虑乳化油含水时混合液的质量含水率ψ₁：

步骤35、利用以下公式计算油井含水率ψ₂：

ψ₂＝ψ₁+(1-ψ₁)×ψ_EM

其中ψ_EM为通过取样在实验室中计算出的乳化油含水率。

其中，所述步骤1具体包括：

将样品静置在长颈大容积的烧瓶内，以使样品在油水充分分离后油水的分界面位于所述长颈内。

其中，所述方法中利用红外测温仪测量现场温度。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案提出了一种适用于特高含水期的油井的原油含水率测定方法，针对生产运行中含水率96％以上的油井可以快速测量出样品的原油含水率。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示的，本发明实施例的污水处理方法具体包括：

现场温度条件下，实际的油水混合液静置后，也是分离成油水界面清晰的两层液体，但混合液所分离出的油层并不是纯油，它还包含了一定量的乳化水，我们称这种自然分离出的油层为乳化油。由此可见实际混合液中的所有水并不是都能转化成游离水，其中还有一部分转化成了乳化水。

设ρ_L、V_L分别为混合液的密度与体积，ρ_W、V_W分别为水的密度与体积，ρ_EMO、V_EMO分别为乳化油的密度与体积；设游离水的体积含水率为f_W(通过现场读取数据可计算)，并设游离水的质量含水率为ψ₁，设混合液的质量含水率为ψ₂，乳化水质量含水率为ψ_EM。

根据质量守恒定律，建立方程：ρ_LV_L＝ρ_WV_W+ρ_EMOV_EMO

其次，根据混合液的体积等于乳化油和游离水的体积之和，可建立方程：

V_L＝V_W+V_EMO

由联立方程

可求出：ρ_L＝ρ_Wf_W+ρ_EMO(1-f_W),式中

ψ₂＝ψ₁+(1-ψ₁)×ψ_EMO

在现场实施上述方法时，步骤可以具体为：

1、准备工作

①准备红外测温仪；②加入药剂：取样前在取样瓶内加入2ml破乳剂；对于含气量大，取样样品液面气泡多，且不易散去的油井，则可在取样前向容器内滴加2ml消泡剂；

2、井口取样

①确定现场安全、方便的测试操作位置，将取样容器放置固定支架上；②取样前放空：将事先准备好的放空桶对准取样口，取样人站在上风处,慢慢打开闸门放空管线中的“死油”；③取样时，将取样容器口对准取样口，在避免油样溅出的情况下，最大限度地开大取样阀门，并密切观察容器内液面上升情况，及时控制取样流量，容器内液面不能超过最大刻度；

3、静置、读数

取样后，立即将容器移至明亮通风处，水平静置，30分钟后记录乳化油体积、游离水体积以及液量总体积，与此同时，用红外测温仪测量乳化油温度以及游离水温度；

4、记录数据

数据记录完毕后，从容器中取出适量的乳化油，送至化验室进行乳化油含水测试以获得乳化油含水质量百分数参数；

5、录入数据

现场测试数据录入表1，录入数据包含游离水体积V_W,游离水温度T_W,乳化油体积V_EMO，乳化油温度T_EMO。

表1原油综合含水测试记录

单位：测试日期年月日

6、计算

①利用公式(a)根据现场已知量求取游离水体积百分数f_W；

式中f_W─游离水体积百分数，％；

V_W─现场温度条件下样品游离水体积，mL；

V_EMO─现场温度条件下样品乳化油体积，mL；

V_L─现场温度条件下样品总液(游离水体积与乳化油体积之和)体积，mL。

②根据表2中可以查出现场温度下水密度；

表2不同温度下对应的纯水密度表

③根据已知量20℃原油密度ρ₂₀可以从表3中查出对应γ值，再根据公式：ρ_O＝ρo₂₀-γ(t_o-20)可以计算出现场温度下原油密度；

表3石油密度温度系数表(γ值表)

④利用公式(b)，再结合以上2步可以计算现场情况下混合液密度；

ρ_L＝ρ_Wf_W+ρ_O(1-f_W) (b)

ρ_L—现场温度条件下混合液密度，g/ml；

ρ_W—现场温度条件下游离水密度，g/ml；

ρ_O—现场温度条件下原油密度，g/ml。

⑤利用公式(c)计算不考虑乳化油含水情况下的质量含水率；

ψ₁—不考虑乳化油含水时混合液的质量含水率，％。

⑥利用公式(d)计算油井含水率；

ψ₂＝ψ₁+(1-ψ₁)×ψ_EM (d)

ψ₂—油井的含水率，％；

ψ_EM—乳化油含水质量百分数，％。

⑦含水率保留两位小数。

1、适用对象

适用于特高含水期油井，一般指生产运行中含水率96％以上的油井。

2、测定含水率器材

①取样容器要求

进行体积含水率测量的取样容器，应是10000mL及以上容量的平底长颈玻璃烧瓶或锥形瓶，其用于计量油(乳化油)体积的部位，刻度分度值应不大于2mL；

②红外测温仪要求

用于现场条件下，测量油(乳化油)和水(游离水)的温度，测量范围10℃—90℃，测量精度±1℃。

③现场辅助试剂

原油破乳剂、原油消泡剂、稠油降粘剂。

采用长颈大容积烧瓶，相比较采用普通烧杯具有更高的计算精度。这是由于烧杯的口径比较大，导致的测量误差远大于长颈大容积烧瓶。以下可以通过一个公式来进行证明：

采用普通烧杯，其含油体积V₁，设其半径为R₁、高度为h₁；V₁＝πR₁ ²h₁；

采用长颈大容积烧瓶，对于含水率96％以上的特高含水井采出液，油水界面一定是出现在长颈烧瓶细颈范围内其含油体积V₂，设其半径为R₂、高度为h₂；V₂＝πR₂ ²h₂；

在同等条件下，即V₁＝V₂；则

假设测得圆柱玻璃器皿的底周为70cm，长颈烧瓶颈周为20.5cm，则

代入上式即可算出h₂＝11.65h₁。

人眼的最大误差为0.5mm，圆柱玻璃烧杯中0.5mm厚的油层在长颈烧瓶中则变成5.8mm的油层，可见采用长颈烧瓶，既保证了总液及油层体积计量的高精度，又保证乳化油具有足够的厚度，以方便获取足够量的乳化油。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种原油含水率测定方法，其特征在于，包括：

步骤1、将样品静置预定时间以使油水充分分离，以形成顶部的乳化油和底部的游离水，其中所述乳化油为原油与乳化水的混合物；

步骤2、获取样品的密度ρ_L和体积V_L，获取现场温度条件下样品游离水的密度ρ_W和体积V_W，获取现场温度条件下样品乳化油的密度ρ_EMO和体积V_EMO；获取现场温度；

步骤3、根据实验室中测量出的乳化油的含水率、样品的密度ρ_L和体积V_L，现场温度条件下样品游离水的密度ρ_W和体积V_W、现场温度条件下样品乳化油的密度ρ_EMO和体积V_EMO、现场温度，计算样品的总体含水率；

其中所述步骤3具体包括：

步骤31、获取样品的密度ρ_L和体积V_L，获取游离水的密度ρ_W和体积V_W，获取乳化油的密度ρ_EMO和体积V_EMO；

测量游离水温度T_W和乳化油温度T_EMO；

步骤32、利用以下公式计算游离水体积百分比f_W：

其中V_W为现场温度条件下样品游离水体积；V_EMO为现场温度条件下样品乳化油体积；V_L为现场温度条件下样品总液体积，V_L＝V_W+V_EMO；

步骤33、获取现场温度条件下水的密度，以及现场温度条件下原油的密度；通过以下公式计算

ρ_L＝ρ_Wf_W+ρ_O(1-f_W)

ρ_L 为现场温度条件下混合液密度；ρ_W为现场温度条件下游离水密度；ρ_O为现场温度条件下原油密度；

步骤34、利用以下公式计算不考虑乳化油含水时混合液的质量含水率ψ₁：

步骤35、利用以下公式计算油井含水率ψ₂：

ψ₂＝ψ₁+(1-ψ₁)×ψ_EM

其中ψ_EM为通过取样在实验室中计算出的乳化油含水率。

2.根据权利要求1所述的原油含水率测定方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

将样品静置在细颈大容积的烧瓶内，以使样品在油水充分分离后油水的分界线位于所述细颈内。

3.根据权利要求1所述的原油含水率测定方法，其特征在于，所述方法中利用红外测温仪测量现场温度。

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