东一联外输原油含水与首站含水误差分析

1、东一联外输原油含水与首站含水误差分析刘友华（中国石化胜利油田有限公司孤东采油厂集输大队）摘要：东一联安装自动取样器后，东一联化验原油含水与孤岛首站化验有较大误差，为消除误差，本文对原油流态进行了分析，对取样器进行了研究，并对其存在问题进行了改造，改造后东一与首站化验含水基本相同，改造效果良好。关键词：原油含水 流态 化验 分析 自动 取样器一、原油外输管道流态分析孤东原油外输流量为7500 t/d，原油密度P =947kg/m3，原油输送平均温度设定50C，该温度下原油 粘度卩=400mPas，外输管线全长32km，采用 529X9钢管，其中中间5km管线换为0 426X7。流态分析如下：体积

2、流量 Q= G = 7500*1000 二 0.0917 P 947*24*3600兀兀A= D 2 二 *0.5112 二 0.205m21 4 14Q 0.0917=0.447 m/sA 0.2051Re1二哲Re1二哲=O.447*。511*947 = 540.9400*10-3显然，在管径为 529X9的管道中，原油流态为层流。兀兀A= D 2 二 *0.4122 二 0.1334 24=A =牆=0.689 m/S2u D P 0.689*0.412*947400*10-3_2= 672.2400*10-3在管径为 426X7 的管道中，原油流态亦为层流。原油在管道中流动的时间： t

3、=t +t =18.8hL-lt 二1L-lt 二1u1（32 - 5）*1030.447_=60402s=16.8hlt 二-2u25*1030.689=7257s=2h12管线内原油的层流流态及运行时间的过长有利于水份的沉降，使得管内油水趋于分层，不利于取样的代表性，应该采取措施保证取样口附近区域紊态流动。二、孤东外输原油东一联与首站化验含水结果分析根据2005年27月份东一联与首站含水化验分析结果，从每月东一联与首站分析的含水平均值可以 得到（见表一），首站含水都高于东一联含水平均值0.1%0.6%。27月份各个月份的东一联与首站含 水分布示于图16，从图中可以看出，首站含水数据延后20

4、小时，东一联与首站的含水分析结果变化趋 向一致，这充分说明东一联开始的水头经过外输管线运行约 20 小时到达首站，这一结论与前面的计算结 果是一致的。表一 外输原油含水月份算术平均值月份一三四五六七东一联0.530.460.570.640.811.04首站0.560.530.710.730.951.55图 1 二月份东一联与首站含水分步含0.02.01.50.50 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 测量点II东一联外输 首站延后含0.02.01.50.50 10 20 30 40 50 60 70 80

5、 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 测量点II东一联外输 首站延后20小时图 2 三月份东一联与首站含水分步2.01.91.81.71.61.51.41.31.21.11.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10.0一:_ 东一联外输首站延后20小时0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190测量点图 3 四月份东一联与首站含水分步0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160

6、 170 180 测量点0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 测量点图 4 五月份东一联与首站含水分步0.10.01.61.51.41.31.21.10.10.01.61.51.41.31.21.11.0%水 00.98含 0.70.60.50.40.30.2东一联外输首站延后20小时0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170测量点图 5 六月份东一联与首站含水分步1110987一_东一联外输首站延后20小时,含5月份月份43

7、2100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190测量点图 6 七月份东一联与首站含水分步表一列出了 27月份月平均含水结果，表二为月份含水积分及积分平均值，由于含水变化幅度较小， 表一、二两种求解方法得到的平均值基本一致。图7示出了 27月东一联与首站含水积分结果，显然随 着含水率的增加，二者的差值明显变大，因此导致的输差明显增加。这说明东一联出口含水率的上升是导 致输差的根本原因。但是，东一联含水率较首站含水率低的结论违反了质量守恒定律，这是一种违反客观 规律的假象。低含水率情况的测量结果符合预期，

8、输差在误差范围之内，为什么只有在东一联含水率变大 的情况下才会导致较大输差？显然这是由于取样导致的，也就是说现场取到的油样缺乏代表性，应该从取 样器的取样过程进行分析解决。表二 外输原油含水月份积分及平均值月份一三四五六七东一联89.09584.231102.18119.36145.19192.331首站93.44597.89126.03134.54170.11286.585东一联平均0.530.470.570.640.811.03首站平均0.560.530.700.720.951.57图 7 孤东外输原油东一联与首站含水积分三、取样器取样方式研究图 1 原油取样器取样原理图图 2 孤岛首站立

9、管取样位置图东一联外输油取样器工作原理如图1示，取样管自输油管线中取样（大于80ml ）至原油缸，原油缸高 度为150200mm，原油样在原油缸中滞留时间约为10s,油样自油缸顶部位置的取样管经阀3流至取样瓶 1。生产中倒罐切换流程时，来流含水率升高，可能存在游离水，而输油管线中取出的含水油样在原油缸 中滞留，可能会有水分沉降至油缸底部，进而回流至输油管线，这样使得取样测得的含水率较实际偏低。若要解决以上问题，必须解决油缸内油样沉降脱水问题，可切断回流，进入油缸的油样全部进入取样 瓶。按照取样器的工作原理，需要延长取样周期。图 2 示出了当前孤岛首站取样点前油水在管内的分布特征，由于外输管线输

10、量偏低，管内原油流动处 于层流（Re600）,从东一联至孤岛首站历经20小时，管线底部富集含水原油，从流动迹线可以看出，原 油经过改变流向后，混合比较均匀，取样器在输油管线中的取样比较真实，因此可能使得首站分析的得到 的原油含水能够反映实际情况。四、结论9月28日，由自动取样器厂家对东一自动取样器进行了改造，其主要内容是取消了取样回流。取样时 间由原来的间隔3分钟延长至12分钟，每次取样10mg。从9月29日至10月7日，东一化验含水略高于首站化验含水，东一化验平均含水0.952，首站化 验平均0.862，绝对误差-0.09，相对误差10.44。因从东一输至首站需20小时左右，所以相对化 验数据应后推2 0小时。 9天平均含水有3