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原油含水测定方法与应用浅论

作者:未知

  【摘要】原油水含量测定是原油生产过程中一个重要环节,它对于原油开发及技术措施应对有着重要的意义。一般情况下,原油含水的测定主要是通过蒸馏法、离心法、卡尔·费体法及电脱法等方法。其中原油含水测定最常采用的以蒸馏法为主。本文主要对蒸馏法测定原油含水进行论述,以期为原油含水测定提供理论与方法参考。
  【关键词】原油 含水测定 方法
  一、水分进入原油中的途径
  (1)为了保持油层压力,便于原油的开采,随着原油的不断采出,需要同时向油层内注入大量的水,这是保持油层压力的一种方法。这样,在采出的原油中由于脱水不完全就会含有水。
  (2)在原油的贮存和运输中,由于昼夜气温的变化,石油罐等容器中的原油和气体就会不断地进行膨胀或收缩。随着石油罐内原油和气体的胀缩,罐内交替地排出气体或吸入空气。由于空气的不断吸入,空气中的水蒸汽就会不断地进入石油罐中,这样,就使得原油中的水分不断增加。另外,由于贮存和运输设备不严密而使水渗入。
  二、水含量主要测定方法及其差别
  (1)蒸馏法。属于蒸馏法的标准有:GB/T260、GB/T8929.ISO3733、ISO 9029、AST M D4006、AST M D 95。蒸馏法原理是:一定量的试样与无水溶剂混合,加热回流,溶剂和水在接受器中剂则返回蒸馏瓶。蒸馏法的特点是测量范围较大,千分之一以上的含水量都可用蒸馏法进行检测。这种测定方法操作简便,成本低,较安全,被普遍采用,是原油含水量测试的主要方法。
  (2)离心法。属于离心法的标准有:GB/T 6533、ISO 9030、ISO3734、AST M D 96、AST M D 1796、AST M D4007。离心法的原理是将等体积的原油和经水饱和的甲苯容液装入锥形离心管中,离心分离后,读出在管底部的水和沉淀物的体积。离心法的特点是其测量结果为原油中水和沉淀物的总量。但由于水含量的测定结果往往低于实际水含量,因此,可以认为其精密度较低。该方法的优点是操作简便,速度快,比较安全。因此,适用于大批量高含水原油的测定,现场使用较方便,在商业上也经常采用。
  (3)卡尔·费休法。属于卡尔·费休方法的标准有:GB/T1133、GB/T11146、AST-M D1744、AST M D4377、AST M D4928。卡尔·费休法的原理:用卡尔·费休试剂进行容量或库仑滴定,根据消耗的卡氏试剂的体积或质量计算试样的水含量。卡尔·费休方法的特点:适用于微量含水的测定,测量精度较高,但是操作复杂,试剂毒性较大,成本较高。
  (4)电脱法。属于电脱法的标准是:sY/T5402。电脱法方法原理:将一外电场作用在油水乳化液里,使油中的乳化水滴被极化并相互吸引而成游离水沉降下来,并从盛取油样的量筒刻度上读取水量。电脱法方法特点:模拟现场电脱水适用于测定乳化严重和高粘度的原油测量精度较低,属于现场使用的方法。
  三、利用蒸馏法测定原油水分含量技术要点
  (1)干燥管。接受器上装有一个400mm长的直管冷凝器,其顶上装有一个带干燥剂的干燥管(防止空气中的水分进入)。
  (2)蒸馏溶剂的选择。加入溶剂是为还了降低试样粘度,免除含水油品沸腾时所引起的冲应击和起泡现象,便于将水蒸出。溶剂蒸馏使不断冷凝回流到烧瓶内,可使水、溶剂和油品混合物的沸点应不致于升高,防止过热现象,便于将水全部带出。因为水的沸点为100°C,溶剂沸点要选择在80°C~120°C内之间,有利于水分快速带出,且不使溶液过热。选择直馏汽油是为了裂化馏份和四乙基铅的有毒添加剂。二甲苯对原油中高分子的粘稠物质溶解效果好,标准规定用作溶剂,但因其蒸汽有害价格较高,实际多用200号溶剂油。若有争议时,以二甲苯为准。
  (3)样品的制备。高含水原油特别不均匀,一般都有游离水存在。弃去游离水的含水原油在称样前必必须充分搅拌,剧烈振荡试样,使试样和水尽可能混合均匀,所取试样具有最高的代表性。对于粘稠或凝固试样应加热到有足够流动性的最低温度。称样时要称准至0.1g。如果对试样均匀性有怀疑,要至少进行3次测定,取3次测定平均值作为含水量。
  (4)整套仪器标定。实际工作中,一般只注意水分接收器的检定合格,往往忽略整套仪器的标定。目前实际所用的整套仪器大都未进行标定,仅仅是检定的接收器。
  (5)仪器清洗。仪器内会因表面膜和有机残渣的存在,妨碍水滴自由滴落,影响方法的精密度,因此要进行清洗。清洗时要用化学清洗法。常用的洗液有铬酸洗液(K2Cr2O7的浓H2SO4溶液)NaOH-KM-nO4洗液、碱液洗涤液等。
  (6)冷却水温。出口温度不得高于40°C。温度过高冷却不良,液体蒸汽溢出造成不安全因素,而且使测定结果失真。汽油一般40°C开始出馏,因此,低于此值以使汽油蒸汽冷凝回流。
  (7)读数。读数时需等接受器温度室温时才可读取水的体积,因为接受器是在20°C时校正的體积,超过20°C,水体积膨胀增大。虽然仪器也要膨胀,但玻璃的膨胀系数为0.000026,而水的膨胀系数在25°C时为0.01,远比玻璃要大。
  (8)溶剂的干燥。溶剂使用前必须用无水氯化钙脱水。实验测定每3g无水氯化钙实际可吸收1g水,每瓶(250克)可处理含水0.1%的容积80kg以上。无水氯化钙吸水达到饱和时变松软,缺乏空隙甚至成糊状,这时需重新处理加以回收利用。另外还要注意,无水氯化钙吸水速度慢,不能随加随用,应最少放置8小时。
  (9)加热开始至结束。在蒸馏的初始阶段,加热应缓慢(约0.5h~1h),防止突沸和在系统中可能存在的水分损失(不能让冷凝液上升到高于冷凝器内管的3/4处)。冷凝液应尽可能保持在冷凝器冷却水入口处。开始加热要缓慢,调整沸腾速度,馏出物应以大约每秒钟2-5滴的速度滴进接受器。继续蒸馏,直到除接受器外仪器的任何部分都没有可见水,接受器中水的体积至少保持恒定5min。如果在冷凝器内管中有水滴持久积聚,用二甲苯冲洗,或用加有油溶性破乳剂的二甲苯冲洗。冲洗后,要缓慢加热,防止突沸,再蒸馏至少5min。冲洗前,必须停止加热至少15min,以防止突沸。重复这个操作,直到冷凝器中没有可见水和接受器中水的体积保持恒定至少5min。如果仍不能除掉水时,使用聚四氟乙烯刮具、小工具或相当的器具把水刮进接受器中(实际中,我们采用鹅毛作刮具,称为投样)。
  (10)含水量的校正。含水量大都用重量百分数表示。但测定时接受器中的水分是根据体积得出的,此时把水的密度视为l。油区的地层水大部分都是高矿化度,般都在2000mg/L以上,此时水的密度大于1。因此,测出的含水率要进行校正。
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