勝利油田井口采出液含水計量現(xiàn)狀分析

杜懷棟 李力民 孟祥波 郭 靜 王 杰 張 喬

（1.勝利油田技術(shù)檢測中心，東營 257000；2.勝利油田油氣集輸總廠，東營 257000；3.大港油田第一采油廠，天津 300283）

0 引言

1 取樣代表性研究

取樣代表性是指樣品的含水與采出液一段時間內(nèi)實際含水的復(fù)合率，油井采出液大多是油、氣、水分布不均勻的三相流。目前，油田井口取樣都采用手工取樣，取樣人員一般將樣品在采油過程中的2～3 個沖程內(nèi)或短時間內(nèi)取夠，然后將樣品含水作為油井一天乃至多天內(nèi)的含水，因此，樣品的含水代表性顯得尤為重要。為此，針對取樣代表性問題做了以下實驗。

1.1 驗證油井短時間內(nèi)含水變化

選取某采油廠正常生產(chǎn)運行的油井，連續(xù)5 天進(jìn)行6 個小時跟蹤取樣，取樣按國家及油田取樣規(guī)范GB/T 4756—84《石油和液體石油產(chǎn)品取樣法》[1]和Q/SH1020 0614—2005《油氣水井和油水泵站的取樣方法》[2]，對取回的樣品進(jìn)行蒸餾化驗分析，測得數(shù)據(jù)如圖1、圖2 所示。

圖1 同口油井間隔1 小時數(shù)據(jù)

圖2 同口油井間隔半小時連續(xù)6 小時取樣數(shù)據(jù)

從圖1 中的數(shù)據(jù)看出：測試油井含水波動范圍在78.62%～88.96%之間，最大含水差值達(dá)10.34%。從圖2 可以看出：測試油井含水波動范圍在63.3%～73.1%之間，最大含水差值高達(dá)9.8%。經(jīng)調(diào)研得知，勝利油田大部分油井都存在較大的含水波動。

從以上圖中可以看出：油井含水無論是通過間隔一個小時還是半個小時取樣的數(shù)據(jù)都存在較大的差異，波動較快、較大、且不規(guī)律，平均含水波動達(dá)10%左右。由此得出，目前存在的取樣方式并不能夠真實反映油井含水，由化驗室化驗含水來核算油井產(chǎn)量將會帶來不小的計量誤差。

1.2 取樣代表性分析

由于油井采出液的含水波動不平穩(wěn)，一個時間點的樣品含水不能夠很好地反應(yīng)油井一段時間內(nèi)綜合含水，這主要是由于采出液中油、氣、水的混合比隨時間動態(tài)變化。為此，目前人工取樣的含水率不能夠很好地代表油井的綜合含水。從以上數(shù)據(jù)也可以得出，盡管油井含水存在較大的波動，但是所有的數(shù)據(jù)只是在一個相對較大的區(qū)間內(nèi)不規(guī)律性反復(fù)出現(xiàn)，可認(rèn)為多次測量的平均值從理論上說應(yīng)該更能夠客觀地反應(yīng)油井的綜合含水。

目前勝利油田依然普遍采用人工取樣的方式，人工取樣受時間、天氣的限制，并且受操作影響，也存在較大的不穩(wěn)定性。尋求一種井口取樣裝置代表人工取樣，可以保證取樣的規(guī)律性和代表性。

2 蒸餾化驗環(huán)節(jié)誤差分析

目前勝利油田主要用比較傳統(tǒng)的蒸餾法化驗含水，其精度理論上可高達(dá)千分之三，但由于蒸餾化驗不能全樣蒸餾，繁瑣、復(fù)雜的環(huán)節(jié)導(dǎo)致了蒸餾化驗存在一些無法避免的誤差，主要原因如下：

2) 容易造成擁堵。由于人工查驗耗時較長，在流量較大的站點極易出現(xiàn)擁堵的情況，這與高速公路保暢的管理目標(biāo)相沖突，給工作人員帶來極大的困擾。

1）蒸餾化驗環(huán)節(jié)多

樣品取回化驗室后需經(jīng)靜置、分水、加熱稀釋、攪拌、取小樣、加人溶劑油、安裝蒸餾支架蒸餾等環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)過多思味著工作量的繁重，效率不高，且易出錯，對于化驗工的責(zé)任心及細(xì)心程度要求較高。

2）蒸餾化驗效率低、連續(xù)性差

繁瑣的操作步驟使得每個樣品含水測量耗時較長。并且，從樣品取回需要靜置24h，油品自主析出氣泡，并、，否則油品無法順利排出游離水。在環(huán)境溫度較高的情況下，需要借助冰箱或其他設(shè)備才能使得油品凝固，這也限制了含水測量的效率。再者，稍有不慎就會使油品隨水一起排出，如此將會使得含水計量精度大大降低。

3）取樣量的代表性

傳統(tǒng)的樣品蒸餾時需要將排出游離水的原油取出一部分進(jìn)行蒸餾，通常情況下，油水分離不可能做到完全分離，總有一些游離水包含在油中，一些小水珠無法被排出，如此，在取小樣的過程中，樣品的代表性將會變低。

2.1 樣品靜置時間對含水的影響

一般來說，盡管樣品的整體含水隨時間變化較大、較快，但同口油井的油中含水變化較小。為此，我們選取4 口油井分別對每口取3 個樣品，然后分別對其進(jìn)行靜置6h、12h、24h，再通過蒸餾化驗，驗證樣品油中含水變化情況，數(shù)據(jù)如圖3 所示。

圖3 靜置時間含水影響測試數(shù)據(jù)

從圖3 得出：4 口油井采出液油中含水隨靜置時間越來越低，并趨于穩(wěn)定。油中含水最大差值為5.6%；最小差值為1.7%；結(jié)合采出液比例，以采出液含油較大值15%計算，則靜置時間對采出液總體含水影響分別為：（5.6% ÷2）×15%＝0.42%和（1.7%÷2）×15%＝0.13%。

2.2 分水對含水的影響

分水是指將靜置后樣品中的游離水分出。分水的效果如何完全是化驗工憑經(jīng)驗進(jìn)行操作，因此無法對其進(jìn)行定量的誤差分析。如果分水不干凈，殘留有一些游離水進(jìn)人油品中，則會造成油中含水?dāng)?shù)據(jù)偏大，從而使得樣品含水?dāng)?shù)據(jù)變大。從各化驗室調(diào)研結(jié)果來看，油田部分油井原油無法在常溫下、，化驗人員分水難度較大，經(jīng)常有部分原油隨水一起被分出，造成一定的計量誤差。

2.3 樣品攪拌時間對含水的影響

從同一口油井中在一定時間取6 個樣品，經(jīng)過加熱稀釋處理后，分別對其處于不同的攪拌時間，然后進(jìn)行蒸餾化驗，每種攪拌時間做3 個蒸餾樣，數(shù)據(jù)如圖4 所示。

從圖4 中得出：隨著攪拌時間的增加，油中含水越來越趨于穩(wěn)定。不同攪拌時間油中含水最大變化量為4.8%；最小變化量為0.9%；樣品平均含水為75.02%；因此，不同攪拌時間對樣品整體含水的影響量分別為：（4.8% ÷2）×（1-75%）＝0.60%和（0.9%÷2）×（1-75%）＝0.11%。

圖4 攪拌時間含水影響測試數(shù)據(jù)

2.4 蒸餾樣的重量對含水測量的影響

傳統(tǒng)的取蒸餾樣重量在10g左右，試樣比較少，分析認(rèn)為受樣品混合程度的影響較大。從油井CHC12-121 中取得樣品分別用于10g、20g全樣蒸餾，測得數(shù)據(jù)如圖5 所示。

圖5 蒸餾樣的重量影響含水穩(wěn)定性的測試數(shù)據(jù)

從圖5 數(shù)據(jù)中可以得出：10g樣品含水變化較大，最大值為7.3%，但以平均含水比較相差較小，為1.37%；20g樣品含水變化為3.3%；全樣蒸餾含水變化為1.1%；樣品平均含水為85%，若以平均值為真實含水，則不同蒸餾樣品帶來的誤差分別為：（7.3%÷2）×（1-85%）＝0.55%；（3.3%÷2）×（1-85%）＝0.17%和（1.1% ÷2）×（1-85%）＝0.008%。

從圖5 中可以看出，在試樣的重量為10g的時候，含水的變化幅度較大，樣品含水差值達(dá)3.5%。當(dāng)試樣的重量提升到20g時，含水?dāng)?shù)據(jù)較穩(wěn)定，最大差值在1.5%左右，變化幅度相對較小，含水趨于穩(wěn)定。通過實驗得知，增加蒸餾的樣品重量有助于提高油品含水測量的準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性。

2.5 蒸餾溫度對含水率值影響的試驗

根據(jù)規(guī)程GB/T 8929-2006《原油水含量的測定蒸餾法》中規(guī)定蒸餾的溫度使接收器內(nèi)冷卻液體的滴落速度控制在2～5 滴為宜。通過實驗得知，蒸餾溫度在200～260℃范圍間，均可滿足滴定速度要求。為了驗證蒸餾溫度對含水的影響，我們制定了以下方案：對4 口不同油井樣品，在相同的試驗條件和試驗步驟下，先將樣品置于180℃的溫度下蒸餾，直至接收器內(nèi)連續(xù)5min 內(nèi)無液位變化，記錄含水，然后將溫度提升至240℃，直至接收器內(nèi)連續(xù)5min內(nèi)無液位變化，并記錄數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)如圖6 所示。

圖6 蒸餾溫度對含水的影響測試數(shù)據(jù)

從圖6 中可以看出，在一定的范圍內(nèi)，隨著蒸餾溫度的提高，油中含水仍然增加，但越來越慢，直至趨于平穩(wěn)。不同蒸餾溫度下油中含水不同，我們認(rèn)為其差值為蒸餾溫度對含水的影響，其中第一組樣品平均含水為85.35%，第二組為79.5%，第三組為70.5%，第四組為58.7%，由此我們得出蒸餾溫度對樣品含水的影響為：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%。

從圖6 數(shù)據(jù)中得出，在規(guī)程允許的范圍內(nèi)，含水值會隨蒸餾溫度的升高逐漸增加，直至趨于穩(wěn)定。不同的區(qū)塊、不同的油井適用的蒸餾溫度是不同的，不能對所有油品使用同一溫度，應(yīng)該對所化驗油樣進(jìn)行試驗后，分別確定適宜的溫度。根據(jù)油品物性、化性的不同，油品中較難蒸餾出的水分需要的溫度也不盡相同，因此，蒸餾溫度的選擇需在規(guī)程允許的范圍內(nèi)適當(dāng)提高蒸餾的溫度。

2.6 其他影響環(huán)節(jié)

在蒸餾各環(huán)節(jié)中，除以上環(huán)節(jié)的影響，還有一些環(huán)節(jié)能夠影響到含水的變化，例：

1）接收器讀數(shù)環(huán)節(jié)。在讀數(shù)的時候出現(xiàn)“俯視”或“仰視”的情況，則會使得含水?dāng)?shù)據(jù)變大或變小；如果剛蒸餾完成就急于讀數(shù)，管壁上依然有些“水珠”沒有滑落至接收器內(nèi)，也會使得含水?dāng)?shù)據(jù)變小。

2）化驗人員責(zé)任心。蒸餾化驗是一份比較精細(xì)的工作，不允許出現(xiàn)麻痹大思等情況，但由于工作過程繁瑣，易錯點較多。因此，化驗人員要提高對工作的責(zé)任心，精益求精。

3 小結(jié)

從上述分析來看，油井采出液存在含水波動大、變化快、無規(guī)律性等問題，平均含水變化達(dá)10%左右，傳統(tǒng)的人工取樣代表性受到嚴(yán)重質(zhì)疑。傳統(tǒng)的蒸餾化驗方法由于環(huán)節(jié)多、工作繁瑣以及節(jié)點誤差的增多，其效率已跟不上油井含水變化的節(jié)奏，準(zhǔn)確度也受到極大的制約，綜合化驗誤差可達(dá)3%左右。由此我們認(rèn)為，目前油田存在的含水計量模式已達(dá)不到當(dāng)前對含水計量準(zhǔn)確、高效的要求。

為此，在油田綜合含水越來越高，含水計量越來越得到重視[6]的情況下，我們需尋求一種新的模式和方法從源頭解決含水計量目前存在的問題，以滿足取樣代表性高、測量準(zhǔn)確度高、效率高的要求。