常用原油含水率测试方法

常用原油含水率测试方法

1、原油含水率静态测试方法分析

原油含水率静态测试方法是通过人工取样后运用物理或化学方法实现油水分离后计算原油含水率。目前主要的静态测试方法有蒸馏法、电脱法、卡尔·费休法。

1.1、蒸馏法

蒸馏法的测试原理是通过加热原油将油和水分离，分别测试原油质量以及蒸发出的水分质量，并计算出水分的质量分数。蒸馏法的测试过程是在原油中加入与水不相溶的溶剂，在原油与溶剂混合以后并开始回流的条件下加热，此时原油、水分和溶剂在沸腾状态时会一起蒸发出来，溶剂因沸点最低第一个被气化，之后水分通过冷凝管进入水分接收器中，通过水分接收器的刻度读出水分的含量，从而计算出原油含水率。图1为实验装置的示意图。

图1 实验装置示意图

最初实验室通常采用蒸馏法测试原油含水率，但石油生产行业主要根据《原油水含量测定法一蒸馏法》(GB/T8929-1988)来测试，石油加工行业则按《石油产品水含量测定法一蒸馏法》(GB/T260-1988)测试。GB/T8929-1988使用有较大毒性的二甲苯做溶剂，对操作人员危害大，同时也污染样品和环境;GB/T260-1988则以直馏汽油80℃以上的馏分做溶剂，尽管毒性不大，但是测试的结果误差太大。

1.2电脱法

电脱法的测试原理是通过高压电场，利用电破乳技术使油水分离，来测试原油的含水率。这种方法适合一些仪器的设计开发，例如Dst-III石油含水电脱分析仪。电脱法的分析液量大、分析速度快，操

作简单、无“二次采样”误差以及安全可靠等优点使其备受青睐。但是电脱法同样存在着一些缺点，如在脱水过程中，油样需要加温，易使原油剧烈沸腾而外溢，与带电的内、外电极裸露的金属部分触碰，易引起电击危险。图2为原油含水电脱分析仪结构示意图。

图2 原油含水电脱分析仪结构示意图

1.3卡尔·费休法

卡尔·费休法是实验室中标准的微量水分测试方法，对于有机液体，是国际国标方法《原油水含量测定卡尔费休库仑滴定法(GB/T 11146-2009 )。它的测试原理是利用含碘、二氧化硫、吡啶及无水甲醇溶液(通常称为卡尔·费休溶液)与试样中的水进行定量反应，根据滴定过程中消耗的卡氏试剂的量，计算原油的含水率。卡尔·费休法是有水

存在的条件下，样品中含有的水与卡尔·费休试剂中的产生化学反应。

但这个反应是可逆反应，如果想让化学反应一直向正方向发展，则需要加入适当的碱性物质以中和生成的硫酸，这就需要在溶液中加入吡啶来消耗己经生成的硫酸，其化学方程式为:

C5H5NS03不稳定，会与原油中的水发生反应，消耗掉一些水从而影响测试结果，为了使它稳定，需加入无水甲醇，在无水环境中进行实验。

在整个实验过程中通过阴阳电极来判断原油中的水分是否被完全消耗，当原油中的水分被完全消耗掉之后，电极将不会导电，此时读出消耗的卡尔.费休试剂的体积，即可计算出原油的含水率。图3所示的检测仪器是由南京科环分析仪器有限公司生产的KF-1B型水分测定仪，就是使用卡尔·费休法。KF-1B型水分测定仪所使用的标准是GBlT11146-2009，目前己经可以进行工业化原油含水率的检测分析。

图3 KF一1B型水分测定仪

但是卡尔·费休法只适用于微含水量的分析，对于高含水率的分析就有些“力不从心”了，对于高含水率的原油会增加检测人员的工作量。虽然卡尔·费休试剂可以多次使用，但是也存在失效问题，对同一样品进行的多次测试，结果难以相同，因此无法对测定的结果做出准确的判断，且测试所使用的溶剂也会污染电极的表面。同时，卡尔.费休法对于外界环境要求比较高，整个实验过程必须在完全密闭的空间中进行，否则空气中的水分会影响测试结果，因此也不适合野外作业。

2原油含水率动态测试方法分析

随着科技水平的提升，原油含水率动态测试方法在油田生产中得到了快速的发展，国内外先后开发出许多在线测试仪器，使用这些仪

器后降低了劳动强度，节约了生产成本，提高了测试速度和测试精度，使油田自动化生产水平上升了一个新的高度。目前常用的动态测试方法有:电磁法、密度法、电容法、超声波共振法、红外光谱法以及过程层析成像法等。

2.1电磁法

近些年的研究中，学者们更倾向于从电磁波的角度来研究原油含水率的测试方法，做了大量的调查研究，并取得了不少成果。目前市场上也有很多种基于电磁波法测试原油含水率的仪器。依据不同的电磁波频率，目前市场上使用的电磁波主要有:微波、短波、红外线、x 一射线以及Y射线。基于电磁波测试原油含水率的方法主要有两大类，一是通过电磁波的共振技术来测试原油含水率;二是利用混合介质对电磁波的吸收特性来测试原油含水率。

1.γ射线法

γ射线法主要是运用.γ射线透射的有关性质以及不同厚度的介质衰减程度不同的原理。首先.γ射线源会产生射线，当.γ射线透射过介质时，会与介质原子发生光电效应、康普顿效应和电子效应。由于油和水对.γ光子的吸收率不相同，因此通过油水两种介质对同一.γ射线的线性吸收系数差别来计算原油的含水率。

γ射线与物质的一次碰撞中损失其部分能量，y射线穿过物质时，它的强度按指数规律衰减，如图4所示，当一束初始强度为风的.γ射线透射过厚度为x的介质时，其衰减强度为N X，则可由式子表示:

但在现场仪器的设计应用过程中，窄束条件难以实现，为此在现场的实际应用中多数采用准窄束条件，即光子衰减规律为:

B与光子能量、介质性质、仪器构造相关，需通过测试来确定。u 代表介质对γ射线吸收能力，它与γ射线的能量以及介质成分相关。u 值越小，表示介质对射线的吸收能力越弱，。值越大，则介质对射线的吸收能力越强。

图4 γ射线透射原理图

图5 γ射线法测试系统结构框图

如图5为γ射线法的系统结构框图，γ射线法一般运用于在线检测，其量程较宽，采用的是非接触测试方式，所以以此方法生产出来的仪器适合在一些恶劣环境及条件下工作，不会因为管道内因结垢、结蜡而导致测试误差，除此之外，这种测试仪器工作稳定性好，可长期运作，安全可靠，可以进行连续在线测试，而且易于操作，便于生产自动化管理，同时提高生产过程和管理过程中的自动化水平。当然该仪器的缺点也相对较多:对60 MeV的γ射线来说，油和水的吸收系