原油储罐油量动态计量技术研究

　　1　引　　言

　　采油厂联合站的原油计量是一个关系到管理、决策和生产的重要问题。联合站中原油处理的关键生产设备一般为一次沉降罐、二次沉降罐和净油罐,联合站站内原油的计量主要围绕在这几类罐上,罐中原油的计量与检测的最重要参数是液位、油水界位和含水率。而长期以来,困扰原油自动计量的主要原因是含水率和油水界面的检测精度不能满足要求。

　　2　常用的测量方法

　　目前在油田联合站统计储罐油量的过程称为盘库,首先是测出原油储罐中的液位和油水界面得到油层厚度,然后通过人工测出油层的含水率,从而计算出原油储罐中的净油量。

　　2.1　油水界面的测量[1]

　　油水界面是指由于油、水密度不同而产生于容器内油、水交界处的一个层面。由于油水密度的不同及受强电场、温度、压力等因素的影响,导致油水界面十分复杂。在油与水的交界处,由于原油的组分、品质、药剂量、电场强度、沉降时间的不同而存在厚薄不一、油水交融的过渡带。常用的油水界面测量方法有微差压式、浮球式、射频导纳式、核子式等。因为原油中重油和中质油的密度与水比较接近,过渡带乳状液存在状态比较复杂,其油水混合的过渡带(也称乳化带)宽度可达几十厘米,给测量与控制带来难度,致使上述几种方法测量结果的误差较大。

　　2.2　液位的测量

　　在油罐液位测量中,GB/T13894—92《石油和液体石油产品液位测量法(手工法)》中规定了人工检尺法,此外还有钢带浮子法、伺服式液位计、超声波液位计、雷达液位计,最近国内又有把磁致伸缩液位计用于原油油罐的液位计量。从早期的20m油尺,精确度为5mm,分辨率为1mm,到现今的雷达液位计和磁致伸缩液位计,精确度小于1mm,分辨率为0.1mm[2]。因　　此,油罐中液位的测量精度已远高于过程控制有些参数的测量,在此就不做过多论述。

　　2.3　含水率的测量[3]

　　原油含水率的测量一般分为两种,即离线测量和在线测量。

　　离线测量根据油水分离手段的不同分为蒸馏法、电脱法、离心法、卡尔—费休法(国际GB11146—89原油水含量测定法),但此类方法不能进行实时测量,故无法用于自动计量系统。　　在线测量主要分为密度法、电容法、微波法、短波法、放射性法、中子水份测试仪法等。但原油含水在线测量仪器有其固有的局限性,常用于管道中原油含水率的测量,很难用于原油储罐中测量。

　　2.4　静压法油罐计量装置(HTG)

　　随着智能压力(差压)传感器的出现,传感器的精度已达到万分之几,从而出现了现今在世界范围广泛使用的HTG法。国际标准化组织已制定了相关的标准,我国也制定了国家标18273-2000《石油及液体石油产品—立式罐内油量的直接静态测量法(HTG质量测量法)》。如图1所示,此法是利用3台高精度压力变送器PT1、PT2、PT3和1台温度变送器TE,分别测得密度值和液位值H。但此法没有考虑密度层次问题,所以它只能基于这一假设,即罐中液体的密度分布是均匀的,且等于罐底2台压力变送器间接测出密度值。因此,此法通常用于成品油罐油量的计量,而不能用于原油储罐的精确测量。