丁新燕，白 雪，弓 瑩，白 威

(榆林學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 榆林 719000)

原油中的水一般情況下以懸浮水、游離水及溶解水的形式存在。

(1)懸浮水：主要是懸浮在粘性原油中。懸浮水在經(jīng)歷一段時(shí)間沉降后，會(huì)聚集成底部游離水。懸浮水沉降主要與油品粘度及溫度相關(guān)，溫度越高粘度越小，越易沉降。

(2)游離水：是以水相單獨(dú)存在的水，與油品之間會(huì)形成油水界面。

(3)溶解水：是溶解于油品中，與油品成為一體而存在的，其顆粒直徑小于5μm，溶解水的數(shù)量取決于油品的化學(xué)組成及溫度，溫度越高，水能溶解于油的數(shù)量就越多。

油田企業(yè)、管輸企業(yè)以及煉化企業(yè)在開(kāi)采、運(yùn)輸及煉油階段，都十分關(guān)注原油的含水情況，必須對(duì)原油含水率進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)定。通過(guò)對(duì)原油含水率的準(zhǔn)確測(cè)定，進(jìn)而了解原油的物性，更好的管控原油計(jì)量、運(yùn)輸損耗，實(shí)現(xiàn)原油公平公正交接。

1 原油中含水的測(cè)定以及化驗(yàn)分析技術(shù)

1.1 原油明水

現(xiàn)階段，我國(guó)大部分原油為進(jìn)口油。進(jìn)口原油經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間海運(yùn)過(guò)程，其中所含游離水在靜止過(guò)程中沉降到底層，與原油分層，形成明水，明水測(cè)量一般采用油水界面儀，如圖1，其測(cè)量原理主要是通過(guò)兩個(gè)不同電極之間的導(dǎo)電性來(lái)區(qū)別測(cè)量分界面。若導(dǎo)體為水時(shí)，當(dāng)兩個(gè)電極同時(shí)感應(yīng)到水的存在時(shí)，形成電子信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)生器形成不同的蜂鳴聲。該測(cè)量方式最終是通過(guò)所得出明水高度計(jì)算體積，然后得出明水量。

圖1 油水界面儀

1.2 原油含水

原油含水分析化驗(yàn)計(jì)量技術(shù)主要采用蒸餾法[1]，將原油與溶劑油混合，放在同一燒瓶中共同加熱，收集冷凝下來(lái)的水量，水份含量按照水份接收儀刻度讀數(shù)讀取，并根據(jù)計(jì)算公式得出質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。由于以上測(cè)量方式都是采用化驗(yàn)設(shè)備與油品直接接觸，測(cè)量設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用、接觸過(guò)程難免出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕、結(jié)蠟等現(xiàn)象，長(zhǎng)期的使用致使儀器精度降低，加之其他因素的影響，導(dǎo)致原油中水含量的測(cè)定產(chǎn)生波動(dòng)，對(duì)原油含水率的測(cè)定產(chǎn)生誤差[2]。

2 影響原油含水化驗(yàn)分析計(jì)量的因素

設(shè)備儀器、化驗(yàn)方法、人為因素的影響均會(huì)使原油含水率測(cè)定產(chǎn)生誤差，以下從幾個(gè)方面闡述管輸公司原油含水測(cè)定的影響因素[3]。

2.1 管輸交接含水計(jì)量問(wèn)題

(1)國(guó)內(nèi)管輸交接計(jì)量所采用數(shù)據(jù)均為凈質(zhì)量(根據(jù)體積密度計(jì)算)，因此測(cè)定含水成為了不可或缺的部分，也被交接雙方密切關(guān)注。管輸交接含水率在計(jì)量、化驗(yàn)的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，這是由于原油為具有極強(qiáng)的可流動(dòng)性，并且在常溫下凝點(diǎn)較低，致使原油的含水率產(chǎn)生波動(dòng)，在化驗(yàn)、計(jì)量時(shí)容易產(chǎn)生誤差。此外，粗調(diào)原油的自身脫水難度較大，含水率波動(dòng)范圍廣。油樣的水份重量百分比計(jì)算公式如下，

式中：V-水份接收器中接收水的體積；單位：毫升。

G-試樣的重量；單位：克。

注：水在室溫時(shí)，其密度可視為1，因此，用水的體積數(shù)作為重量數(shù)。

(2)在交接計(jì)量的過(guò)程中，要是未進(jìn)行采樣與做樣處理，就會(huì)受到原油溫度或者原油密度的影響，而導(dǎo)致管輸原油在計(jì)量中出現(xiàn)誤差。換言之，原油的溫度以及密度會(huì)在很大程度上對(duì)原油計(jì)量結(jié)果造成影響，如果沒(méi)有進(jìn)行采樣及做樣處理，在計(jì)量過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)一定的計(jì)量損失。

2.2 海運(yùn)交接含水計(jì)量問(wèn)題

進(jìn)口原油在海運(yùn)至收貨港時(shí)需要檢測(cè)船艙實(shí)載量，游離水經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間沉降在艙底形成明水，原油中明水的含量直接影響貨主在收貨港的實(shí)收量，因此供貨商以及貨主單位會(huì)密切關(guān)注原油所含明水量。

近年來(lái)，隨著進(jìn)口原油品種越來(lái)越多，原油劣質(zhì)化越來(lái)越嚴(yán)重，幾乎每一批次原油都會(huì)測(cè)量明水，在使用油水界面儀器測(cè)量明水時(shí)，根據(jù)所測(cè)量的介質(zhì)的不同進(jìn)而產(chǎn)生可人耳區(qū)別的蜂鳴聲，分別為點(diǎn)滴蜂鳴聲、持續(xù)蜂鳴聲和有頻率的蜂鳴聲。當(dāng)探棒露置在空氣當(dāng)中，以兩秒為單位產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)滴蜂鳴聲；當(dāng)探棒與原油及其衍生品接觸時(shí)，發(fā)出持續(xù)蜂鳴聲；當(dāng)探棒觸碰到明水時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有頻率的蜂鳴聲。該儀器通過(guò)對(duì)空距、溫度的測(cè)量，可直接計(jì)算明水的體積量。

然而這種測(cè)量?jī)x器受溫度以及油水狀態(tài)影響，在油包水或者水包油情況的測(cè)量時(shí)探棒對(duì)水及油的感應(yīng)不會(huì)特別敏感，導(dǎo)致明水不能被測(cè)出。

如截止2014年7月31日，上海石化專用罐區(qū)累計(jì)脫水59539噸， 2009年4月1日至2014年7月31日提單(船檢)含水量累計(jì)22036.663噸，提單(船檢)含水與白沙灣輸油站脫水差量37502.337噸，詳見(jiàn)下表1。

表1白沙灣站脫水量與提單(船檢)含水量對(duì)比

2.3 計(jì)量器具操作不當(dāng)造成的誤差

計(jì)量器具的使用不合規(guī)也會(huì)對(duì)原油含水率的測(cè)定帶來(lái)誤差。例如，水分接收器必須在使用前洗干凈并且保證干燥，在其上端連接的冷凝器也要擦拭干凈；未經(jīng)脫水的溶劑油也會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差；所采用的試樣首先必須經(jīng)過(guò)充分的攪拌，由于原油與水分的密度不同，如取上部樣，會(huì)使測(cè)量水分偏小，而底部樣會(huì)使化驗(yàn)水分偏大。因此，在取樣時(shí)必須使其攪拌均勻并盡可能具有最高代表性；化驗(yàn)儀器的安裝必須做到垂直不傾斜，并保證儀器連接口密封不漏氣，避免因此帶來(lái)誤差；蒸餾的速率也應(yīng)該嚴(yán)格控制在2～4滴/秒，過(guò)快或者過(guò)慢都會(huì)使化驗(yàn)數(shù)據(jù)失真；蒸餾完畢的標(biāo)志應(yīng)該是以溶劑上層完全透明、接收器支管不掛水珠或者蒸餾30分鐘以上為宜；讀數(shù)與記錄方法不當(dāng)也會(huì)對(duì)結(jié)果造成影響[4]。

還有其他情況導(dǎo)致的結(jié)果失真，如溶劑油選用不當(dāng)、稱樣不符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程等，也會(huì)在一定程度上使得測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生誤差。

2.4人員素質(zhì)及管理對(duì)原油含水化驗(yàn)分析的影響

管輸企業(yè)在向煉化企業(yè)交接原油時(shí)，是以末端計(jì)量站為單元實(shí)施的原油含水率的化驗(yàn)分析。原油含水化驗(yàn)分析是個(gè)多元化的系統(tǒng)工程，不僅包括化驗(yàn)，還有相應(yīng)的計(jì)量技術(shù)。因此，就要求操作管理及維護(hù)人員要熟練掌握含水分析儀、計(jì)算機(jī)及常規(guī)儀表的應(yīng)用知識(shí)，并且充分了解管輸原油計(jì)量損耗、輸差損耗以及原油的物性常識(shí)，從而增強(qiáng)計(jì)量系統(tǒng)的故障排查、遇到問(wèn)題的處理能力以及異常情況的識(shí)別。同時(shí)，由于原油含水率的測(cè)定關(guān)系到交接雙方的利益，因此建立健全、完善的計(jì)量、化驗(yàn)臺(tái)賬也必不可少，讓每一條數(shù)據(jù)做到有據(jù)可依，從而保證每一次交接公平公正。

綜上所述，減少人為因素對(duì)原油含水化驗(yàn)分析的影響，提高計(jì)量系統(tǒng)的運(yùn)行效率和數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確率，才能有效的保證原油含水計(jì)量、化驗(yàn)分析工作的順利開(kāi)展。

3 削減原油含水化驗(yàn)分析計(jì)量中不利影響的技術(shù)方法

3.1 原油明水檢測(cè)

在檢測(cè)原油中明水時(shí)，使用油水界面儀不能準(zhǔn)確測(cè)量時(shí)，應(yīng)同時(shí)使用油水界面儀和試水膏探測(cè)，使用油水界面儀檢定明水高度，試水膏作為參考對(duì)比，對(duì)于試水膏變色部分要反復(fù)測(cè)量，必要時(shí)可采用將試水膏涂抹在探測(cè)棒表面的方法，并根據(jù)油水狀態(tài)增加測(cè)量點(diǎn)以及測(cè)量次數(shù)，詳細(xì)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)以及空距變化，對(duì)于明水較多且難以測(cè)量時(shí)，應(yīng)對(duì)艙底油進(jìn)行取樣化驗(yàn)、對(duì)比測(cè)量或?qū)⑴摰子洼數(shù)狡渌张撝兄匦逻M(jìn)行測(cè)量。

對(duì)常見(jiàn)高明水的油種要進(jìn)行特別關(guān)注，如中石化系統(tǒng)常用的巴士拉、福蒂斯、芒都等油種，即使裝港資料顯示無(wú)明水，到港后應(yīng)組織商檢人員仔細(xì)排查每個(gè)船艙，檢尺測(cè)量，對(duì)于試水膏與油水界面儀顯示明水量測(cè)量不一致時(shí)，要反復(fù)測(cè)量，增加測(cè)量點(diǎn)及測(cè)量次數(shù)，力爭(zhēng)將數(shù)據(jù)做到真實(shí)有效。

3.2 更新計(jì)量手段

(1)設(shè)備儀器

在進(jìn)行原油含水率的化驗(yàn)分析計(jì)量過(guò)程中，首先要使用相對(duì)先進(jìn)的計(jì)量、化驗(yàn)設(shè)備。在選用計(jì)量、化驗(yàn)設(shè)備的時(shí)候，要確保所選用的設(shè)備具有適合的測(cè)量范圍，即量程相符、具有較高的檢定精度以及修正系數(shù)，保證所選儀器在檢定周期內(nèi)并且符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求，具有相應(yīng)的檢定證書(shū)[5]。

(2)人員素質(zhì)

計(jì)量、化驗(yàn)人員操作設(shè)備時(shí)，要熟練掌握操作規(guī)程，并嚴(yán)格執(zhí)行，這樣才能在穩(wěn)定的環(huán)境中，盡可能的降低設(shè)備、人員操作所造成的誤差。同時(shí)，還要及時(shí)更新化驗(yàn)、計(jì)量設(shè)備，推廣自動(dòng)含水化驗(yàn)分析儀器，改變老式、或淘汰傳統(tǒng)原油計(jì)量、化驗(yàn)手段，降低測(cè)定誤差。

3.3 增強(qiáng)抗干擾措施，保證含水準(zhǔn)確測(cè)量

對(duì)于接地不良、靜電及變頻干擾大的計(jì)量站的計(jì)量系統(tǒng)要采取重新接地處理及采取相應(yīng)的抗干擾措施(通常采用RC抗干擾電路)，消除干擾源。

4 結(jié)束語(yǔ)

在原油的含水測(cè)定及化驗(yàn)分析計(jì)量中，人工取樣測(cè)量方法較為常用，但是其操作相對(duì)繁雜，同時(shí)也容易受到人為因素的影響，對(duì)于測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性存在較大的影響。因此，相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行原油含水化驗(yàn)、計(jì)量分析過(guò)程中，要找出影響原油含水率測(cè)量的各方面因素，運(yùn)用科學(xué)、合理的技術(shù)及方法，改善原油含水率測(cè)量的精度，讓我們對(duì)原油的品質(zhì)有更加精準(zhǔn)的定位。