趙玉軍 魚慶蘭

摘要：本文在對利用質(zhì)量流量計確定原油密度的思路進行了分析，通過現(xiàn)場測量需考慮要點、計算方式和工況密度確定等內(nèi)容研究，探究了利用質(zhì)量流量計確定原油密度的具體方法。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量流量計；含水率；純油密度

油氣集輸和油田礦場需要做好流量和原油密度測量等工作，當(dāng)前廣泛應(yīng)用的科氏力質(zhì)量流量計能同時對油水混合液流量和密度測量，解決了傳統(tǒng)流量計無法測量密度的缺陷。具體應(yīng)用中，需將純油、純水密度作為已知數(shù)值輸入公式，計算含水率。油水密度成為關(guān)鍵因素，必須科學(xué)設(shè)計油水密度測量和計算方案，明確使用儀器、操作步驟和計算方式等。

1 利用質(zhì)量流量計確定原油密度的思路

集輸系統(tǒng)和油田礦場原油，通常是油井產(chǎn)出后對油、氣、水進行兩相分離器分離、氣液分離后的介質(zhì)，是油水混合液。傳統(tǒng)計量中沒有特用原油含水儀器直接進行原油含水率自動測量，多是用容積式流量計進行液體流量測量，隨后經(jīng)過復(fù)雜的取樣、化驗等步驟計算得出含水率和純油量。通過質(zhì)量流量計進行油水兩相流體測量，同時得到總流量和密度，可以比較準確的計算出含水率和純油流量。相關(guān)公式如下：

Wc=（ρm-ρ0）/（ρw-ρ0） （1）

對上述公式進行微分處理，得到以下公式：

dWc=dρm/（ρw-ρ0） （2）

式中，Wc——質(zhì)量流量計測量出的含水率；

ρm——質(zhì)量流量計測量出的油水混合液密度；

ρ0——集輸系統(tǒng)和井場工況條件下的原油密度；

ρw——集輸系統(tǒng)和井場工況條件下的水的密度；

dWc——質(zhì)量流量計測量出的含水率準確度；

dρm——質(zhì)量流量計測量出的混合液密度準確度。

根據(jù)公式1，如果已知油水密度，可利用質(zhì)量流量計測量混合液密度，進行原油含水率計算。計算中可將純油、純水密度作為已知值，輸入流量計二次表運算系統(tǒng)。因此，要確定油水密度。

根據(jù)公式2，看出含水測量準確性與質(zhì)量流量計測量油水混合液密度準確性有關(guān)，與油水密度差及純油和純水密度準確性也存在關(guān)聯(lián)。在實際應(yīng)用中，密度測量準確度由儀表本身性能決定，不同廠家和不同規(guī)格的儀表分別存在±0.1%、±0.3%不等的精度誤差，但只要確定待測量油水性質(zhì)，密度差就固定，含水測量準確度也就固定。

2利用質(zhì)量流量計確定原油密度的具體方法

2.1現(xiàn)場測量需考慮要點

在工況狀態(tài)下，質(zhì)量流量計才能進行原油流量和密度值測量，隨后進行原油含水率計算，得出原油含水率也是工況的，因此，要統(tǒng)籌考慮以下因素：不同區(qū)塊、不同類型油藏采出油、水密度值差異，測量前要首先進行純油密度和純礦化水密度精準測量，作為計算公式已知參數(shù)輸入。在儀表測量中，油水密度必須與測量開始階段確定數(shù)值一致，如果測量中出現(xiàn)變化需重新確定數(shù)值。純油密度必須是活油密度，在分離器工作條件下測量的飽和油密度，不能用穩(wěn)定脫氣狀態(tài)下的原油密度，否則會造成儀表測量含水率比準確值低、純油計算值偏高。

2.2采用已知原油標準密度進行換算計算

大多質(zhì)量流量計二次表中數(shù)學(xué)模型具備對原油標準密度修正為工況密度的功能。原油中純油、純水標準密度容易獲取，要在使用質(zhì)量流量計對原行測量時需要提前取樣，脫水獲取純油、純水樣品后測量，通過實驗室分析，確定純油和純水標準密度，隨后將標準密度值輸入二次表中。

簡單的方法是將標準密度換算后輸入，但存在一定缺陷，在原油密度上存在誤差。質(zhì)量流量計二次表中對密度值修正時，要考慮溫度對密度的影響，而較少考慮壓力特別是工作壓力下原油溶解等因素對密度的影響，水屬于可壓縮性較小液體、氣體難溶入，所以對水的密度影響可忽略；對原油密度存在較大影響，因取樣獲得原油密度是脫氣后穩(wěn)定原油密度，而工況下原油屬于溶氣原油，特別是高壓下氣體重組分會被液化，使工況下原油密度比穩(wěn)定原油密度更低，如果不考慮該因素，會造成儀表測量含水率偏低、純油偏高。按現(xiàn)有資料分析，原油密度為897.5kg/m3時，含水率50%、穩(wěn)定脫氣狀態(tài)下原油密度比含溶解氣活油密度高10kg/m3左右，如不考慮這一差異，會造成含水率偏低4%左右，純油偏高8%左右。因此，要將原油密度修正為工況下密度，注意修正后數(shù)值也存在一定誤差，特別是誤差隨工作壓力加大而加大。

2.3現(xiàn)場工況密度的確定

在現(xiàn)場確定原油密度需要的儀器方面，主要使用配套取樣裝置，方便在測量工藝系統(tǒng)中獲取具有普遍代表性的原油樣品；配套快速油水分離裝置，一般使用離心分離機；配套油水密度測量儀，以便攜式的儀器最好，便于操作，確保能在測量油水密度的同時測量介質(zhì)溫度，選用的密度計測量精度必須將誤差值控制在±0.2%以內(nèi)。

在現(xiàn)場測量操作步驟方面，要先等介質(zhì)運行平穩(wěn)后，再將質(zhì)量流量計投入介質(zhì)，在系統(tǒng)取樣口進行取樣操作；在對樣品間排氣和氣液分離后，使用離心分離機進行油水混合液分離，獲取純油和純水樣品；隨后將純油、純水樣品放置到合適容器內(nèi)，使用便攜式密度計分別測取密度，并分別測量和記錄測量時的油和水的溫度，該情況下測量密度值為視密度。

在確定油水工況密度方面，因為水本身具有可壓縮性小、氣體難溶入的特點，所以測量水的視密度后，就能根據(jù)測量時的溫度、利用水溫與水密度關(guān)系轉(zhuǎn)換獲取工況條件下的水密度。原油工況密度的確定較為復(fù)雜，需使用以下公式計算：

ρ20=ρt+r（t-20）

其中，ρ20——溫度為20℃時的原油標準密度（kg/m3）；

ρt ——測量溫度時的原油密度（kg/m3）；

t ——測量密度時的原油溫度（℃）；

r ——石油密度溫度系數(shù)，可查閱原油標準密度值表，獲取20℃時數(shù)值。

隨后，要將標準密度值進行工況下溶氣原油密度值換算，根據(jù)前述公式，以及獲取的原油標準密度、天然氣相對密度、工況壓力、工況溫度計算出天然氣溶解度，確定工況條件下每立方米原油中溶解的天然氣含量；計算原油體積系數(shù)，原油中溶解天然氣后體積變大，體積系數(shù)即單位體積脫氣原油溶入天然氣后的體積數(shù)值；進行溶氣原油密度計算，根據(jù)獲取的原油標準密度、融入天然氣后的相對密度、天然氣溶解度和原油體積系數(shù)等，按照如下公式計算工況密度：

ρpt=（ρ+RsΔgnρa）/B0

式中，ρpt——工況條件下溶氣原油密度；

ρ——脫氣原油標準密度；

Rs——被測量原油天然氣溶解度；

Δgn——溶入原油內(nèi)的天然氣相對密度；

B0——原油體積系數(shù)。

3 結(jié)論

綜上所述，通過本文所述方式確定原油和礦化水密度，能較為精準地反映油水工況密度，在將數(shù)值輸入質(zhì)量流量計二次表系統(tǒng)后可獲取準確測量值，為油氣集輸和油田礦場現(xiàn)場計量提供依據(jù)。

參考文獻

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[2]張恒.質(zhì)量流量計在大慶油井應(yīng)用探討[J].科技致富向?qū)В?011（21）.

（作者單位：油氣集輸總廠）