论文部分内容阅读
摘 要：目前，在原油的勘探开发、质量管理和贸易中，密度是一项基本而又十分重要的指标。密度的大小和原油贸易结算、轻油收率、炼油装置运行平稳等密切相关。因此规范、准确地测定原油的密度在原油动态、静态计量中占有举足轻重的地位。基于此，本文主要对原油密度搅拌测温装置的设计进行了简要的分析，希望可以为相关工作人员提供一定的参考。
关键词：原油密度;搅拌测温装置;装置设计
引言
本文研究的目的是为了解决现有的测定原油密度所用装置在使用过程中存在较多问题而提供的一种原油密度搅拌测温装置。
1原油密度计量
在温度测量和取样后，在测量温度下对容器中的原油进行测试，以获得原油的表观密度。然后根据测量的温度和表观密度，查询相应的“石油计量表”，得到标准密度。测量温度时，先将溢流箱放入罐内，15分钟后取出，通过观察口读取温度值。温度基本上接近油的温度。在取样过程中，如果罐内液位低于3米，则在液位的1/2处取样。罐内液位高于5m时，应在液位以下1/2、1/6、5/6处取样，然后按相同比例混合。测量温度时，当油高小于3m时，测量油高的中间温度;当油高在3m至4.5m之间时，测量油高的上1/6和下5/6，并将油的平均温度计算为油品的温度。如果油的高度超过4.5米，应测量上、中、下部分的温度，计算出的平均值为油的温度。
2原油密度测温存在的问题
2.1密度，含水率测量出现的误差
原油密度测量采用标准仪器测量法，误差来源于读数、测量和仪器。水的含量用蒸馏法测定。误差来自于读数、测量和仪器。
2.2流量计误差
因为目前我国使用的流量计结构的原因，在测量过程中可能发生原油泄漏，直接影响测量结果。在测量过程中，因为上游原油受压，压力越大，流量计室会发生可恢复变形。压力越高，体积增加越大，会导致转子与壳体之间的间隙增大，从而增加泄漏。
2.3流量计对原油质量参数的标定产生的误差
因为流量计容易泄漏，直接影响到粘度的标定。因为管道中原油含蜡量大，标准管道体积减小，导致测量误差。
2.4充溢盒温度计装置测温的缺陷
原油温度测量是集装箱测量过程中的一项重要工作。在塔河油田，根据塔河输油计量协议的要求，立式金属储罐高液位温度测量需要进行5点测试。用溢流箱温度计测量温度时，每一点的温度平衡时间大于15分钟，一次测量温度需要75分钟以上，效率不高。同时，计量人员的耐久性和疲劳程度也会影响原油温度测量的准确性。
3原油密度搅拌测温装置的设计
3.1原油密度搅拌测温装置元件及组成
原油密度搅拌测温装置的结构示意图：
3.2本装置的使用方法
本装置安装好后，将转盘5上的片状搅拌条2和温度计3小心下放到密度计量筒中试样的适当位置，并通过支撑架1将该装置固定在恒温浴上台面上。通过手摇柄6驱使传动系统4带动下部的转盘5旋转，转盘5上的片状搅拌条2便会随之竖直旋转，实现搅拌功能，结合油样的粘稠程度，调整手摇柄摇动速度以免油样产生气泡，搅拌15～20分钟后，从转盘5中间的固定轴承8的温度计3上随时读取温度值。当温度变化在±0.1℃时，要将温度计和搅拌棒取出，再放入合适的密度计。按照GB/T1884-2000中第10章的要求记录密度计读数后，立即小心地取出密度计，同时再次将片状搅拌条2和温度计3插入试样中，重复本装置的操作1分钟后，记录此时温度值接近到0.1℃，如果这个温度与开始时试样温度相差大于0.5℃，应重新重复上述操作读取密度计和温度计读数，直到温度变化稳定在±0.5℃以内。做完实验后，从装置上卸下片状搅拌条2和温度计3，并用溶剂油清洗干净，晾干备用。
3.3本装置的应用效果
笔者对工作中经常接触到的原油进行了装置改造前后的对比试验，包括三种不同浓度的质控样，试验结果如表1所示，其中每个测量结果都是各自多组测试结果的算术平均值。注：本次试验由同一操作者在同一实验室内分别用改造前和改造后的装置对同一质控样进行测试。由表1可知，对于日常实验中经常涉及到的这三种密度范围的原油，在装置改造前后用密度计法分别进行密度测试，结果表明，装置改造后的密度测试结果精准度都满足DB/T1884-2000规定的重复性要求。
4改进策略研究
4.1便携式电子测温计的使用，缩短测量时间，提高测温精度
便携式电子温度计的设计原理是在探头中安装一个数字传感器来测量温度。在温度测量过程中，没有转换误差。探头浸入原油中，测量精度高。水银温度计能避免在离开原油界面时出现水垢不清或误差等现象。温度测量数据可直接显示在显示屏上，具有快速、方便、直观的优点。便携式电子温度计取代了溢流箱温度计装置。用便携式电子温度计测量容器内原油温度时，容器内原油温度在30秒内变化且不超过0.1℃温度计与周围的液体达到平衡。测量点的深度和温度显示在手持液晶显示屏上，原油的温度可以在5分钟内测量。缩短了原油温度测量时间，降低了测量人员的劳动强度。
4.2全站仪的运用，使得原油交接计量容器更加精密
全站仪的应用，可以有效地减少原油储罐交接的误差，保证原油交接的公平公正。全站仪作为集光、电于一体的先进测量仪器，具有垂直角、水平角、水平距离、斜距、高程差测量等功能。仪器安装一次，可以有效地完成全站仪的测量工作。塔河油田计量交接用原油容器按规定由全站仪进行标定，以减少交接原油罐本身的误差，客观上保证原油交接的公平公正。全站仪是一种集光、机、电功能于一体的测绘仪器系统，包括水平角、垂直角、距离（倾斜距离、水平距离）和高程差测量。本站所有测量工作可一次性安装仪器完成。对于容量大于700m3的立式金属罐，验证后总容量的扩展不确定度为0.1%（k=2），比以前的标定方法更准确。
结束语
（1）原油密度搅拌测温装置的设计简单，具有较大的创新性，它弥补了现有石油和液体石油产品密度测定仪（密度计法）的不足。它针对密度计量筒细长型的特点，采用了两个片状搅拌条在不碰量筒壁的前提下，充分搅拌试样，根据试样粘稠程度手动控制搅拌速度，以免试样中产生气泡而带来的系统误差，并能同时读取试样温度。該装置低碳、环保、节能，大大缩短了试验时间，提高了实验数据的精准度。（2）该装置中的搅拌和测温功能可以独立使用，性价比高，应用前景广泛。它不仅适用于原油密度测量实验，还适用于油水井的防砂实验等一切需要搅拌功能的实验。
参考文献：
[1]靳丹丹，吉树鹏，巢贵业，孙滋懋，梁永森，赵德林，李臣，李雯.原油密度搅拌测温装置[P].北京：CN205228990U，2016-05-11.
[2]李福双.大型浮顶罐内长储原油沉降分层与计量研究[D].中国石油大学（华东），2016.
[3]赵觅，陈国庆.一种质量法检测原油馏程的装置及工艺方法[P].黑龙江：CN105388085A，2016-03-09.
[4]王冬梅，韦丽萍，陈红梅，赵亚龙.西北油田重质原油交接实施动态计量的研究[J].化学工程与装备，2014（08）：133-134.
[5]孙权，李英东，陈淑香.浅谈原油密度、温度、含水率的测量[J].中国石油和化工标准与质量，2014，34（09）：93.
关键词：原油密度;搅拌测温装置;装置设计
引言
本文研究的目的是为了解决现有的测定原油密度所用装置在使用过程中存在较多问题而提供的一种原油密度搅拌测温装置。
1原油密度计量
在温度测量和取样后，在测量温度下对容器中的原油进行测试，以获得原油的表观密度。然后根据测量的温度和表观密度，查询相应的“石油计量表”，得到标准密度。测量温度时，先将溢流箱放入罐内，15分钟后取出，通过观察口读取温度值。温度基本上接近油的温度。在取样过程中，如果罐内液位低于3米，则在液位的1/2处取样。罐内液位高于5m时，应在液位以下1/2、1/6、5/6处取样，然后按相同比例混合。测量温度时，当油高小于3m时，测量油高的中间温度;当油高在3m至4.5m之间时，测量油高的上1/6和下5/6，并将油的平均温度计算为油品的温度。如果油的高度超过4.5米，应测量上、中、下部分的温度，计算出的平均值为油的温度。
2原油密度测温存在的问题
2.1密度，含水率测量出现的误差
原油密度测量采用标准仪器测量法，误差来源于读数、测量和仪器。水的含量用蒸馏法测定。误差来自于读数、测量和仪器。
2.2流量计误差
因为目前我国使用的流量计结构的原因，在测量过程中可能发生原油泄漏，直接影响测量结果。在测量过程中，因为上游原油受压，压力越大，流量计室会发生可恢复变形。压力越高，体积增加越大，会导致转子与壳体之间的间隙增大，从而增加泄漏。
2.3流量计对原油质量参数的标定产生的误差
因为流量计容易泄漏，直接影响到粘度的标定。因为管道中原油含蜡量大，标准管道体积减小，导致测量误差。
2.4充溢盒温度计装置测温的缺陷
原油温度测量是集装箱测量过程中的一项重要工作。在塔河油田，根据塔河输油计量协议的要求，立式金属储罐高液位温度测量需要进行5点测试。用溢流箱温度计测量温度时，每一点的温度平衡时间大于15分钟，一次测量温度需要75分钟以上，效率不高。同时，计量人员的耐久性和疲劳程度也会影响原油温度测量的准确性。
3原油密度搅拌测温装置的设计
3.1原油密度搅拌测温装置元件及组成
原油密度搅拌测温装置的结构示意图：
3.2本装置的使用方法
本装置安装好后，将转盘5上的片状搅拌条2和温度计3小心下放到密度计量筒中试样的适当位置，并通过支撑架1将该装置固定在恒温浴上台面上。通过手摇柄6驱使传动系统4带动下部的转盘5旋转，转盘5上的片状搅拌条2便会随之竖直旋转，实现搅拌功能，结合油样的粘稠程度，调整手摇柄摇动速度以免油样产生气泡，搅拌15～20分钟后，从转盘5中间的固定轴承8的温度计3上随时读取温度值。当温度变化在±0.1℃时，要将温度计和搅拌棒取出，再放入合适的密度计。按照GB/T1884-2000中第10章的要求记录密度计读数后，立即小心地取出密度计，同时再次将片状搅拌条2和温度计3插入试样中，重复本装置的操作1分钟后，记录此时温度值接近到0.1℃，如果这个温度与开始时试样温度相差大于0.5℃，应重新重复上述操作读取密度计和温度计读数，直到温度变化稳定在±0.5℃以内。做完实验后，从装置上卸下片状搅拌条2和温度计3，并用溶剂油清洗干净，晾干备用。
3.3本装置的应用效果
笔者对工作中经常接触到的原油进行了装置改造前后的对比试验，包括三种不同浓度的质控样，试验结果如表1所示，其中每个测量结果都是各自多组测试结果的算术平均值。注：本次试验由同一操作者在同一实验室内分别用改造前和改造后的装置对同一质控样进行测试。由表1可知，对于日常实验中经常涉及到的这三种密度范围的原油，在装置改造前后用密度计法分别进行密度测试，结果表明，装置改造后的密度测试结果精准度都满足DB/T1884-2000规定的重复性要求。
4改进策略研究
4.1便携式电子测温计的使用，缩短测量时间，提高测温精度
便携式电子温度计的设计原理是在探头中安装一个数字传感器来测量温度。在温度测量过程中，没有转换误差。探头浸入原油中，测量精度高。水银温度计能避免在离开原油界面时出现水垢不清或误差等现象。温度测量数据可直接显示在显示屏上，具有快速、方便、直观的优点。便携式电子温度计取代了溢流箱温度计装置。用便携式电子温度计测量容器内原油温度时，容器内原油温度在30秒内变化且不超过0.1℃温度计与周围的液体达到平衡。测量点的深度和温度显示在手持液晶显示屏上，原油的温度可以在5分钟内测量。缩短了原油温度测量时间，降低了测量人员的劳动强度。
4.2全站仪的运用，使得原油交接计量容器更加精密
全站仪的应用，可以有效地减少原油储罐交接的误差，保证原油交接的公平公正。全站仪作为集光、电于一体的先进测量仪器，具有垂直角、水平角、水平距离、斜距、高程差测量等功能。仪器安装一次，可以有效地完成全站仪的测量工作。塔河油田计量交接用原油容器按规定由全站仪进行标定，以减少交接原油罐本身的误差，客观上保证原油交接的公平公正。全站仪是一种集光、机、电功能于一体的测绘仪器系统，包括水平角、垂直角、距离（倾斜距离、水平距离）和高程差测量。本站所有测量工作可一次性安装仪器完成。对于容量大于700m3的立式金属罐，验证后总容量的扩展不确定度为0.1%（k=2），比以前的标定方法更准确。
结束语
（1）原油密度搅拌测温装置的设计简单，具有较大的创新性，它弥补了现有石油和液体石油产品密度测定仪（密度计法）的不足。它针对密度计量筒细长型的特点，采用了两个片状搅拌条在不碰量筒壁的前提下，充分搅拌试样，根据试样粘稠程度手动控制搅拌速度，以免试样中产生气泡而带来的系统误差，并能同时读取试样温度。該装置低碳、环保、节能，大大缩短了试验时间，提高了实验数据的精准度。（2）该装置中的搅拌和测温功能可以独立使用，性价比高，应用前景广泛。它不仅适用于原油密度测量实验，还适用于油水井的防砂实验等一切需要搅拌功能的实验。
参考文献：
[1]靳丹丹，吉树鹏，巢贵业，孙滋懋，梁永森，赵德林，李臣，李雯.原油密度搅拌测温装置[P].北京：CN205228990U，2016-05-11.
[2]李福双.大型浮顶罐内长储原油沉降分层与计量研究[D].中国石油大学（华东），2016.
[3]赵觅，陈国庆.一种质量法检测原油馏程的装置及工艺方法[P].黑龙江：CN105388085A，2016-03-09.
[4]王冬梅，韦丽萍，陈红梅，赵亚龙.西北油田重质原油交接实施动态计量的研究[J].化学工程与装备，2014（08）：133-134.
[5]孙权，李英东，陈淑香.浅谈原油密度、温度、含水率的测量[J].中国石油和化工标准与质量，2014，34（09）：93.