中石油某国外项目油田地面工程含盐分析.pdf

第 4 5 卷 第 4期 2 0 1 6年 4月 当 代 化 工 C o n t e m p o r a r y C h e m i c a l I n d u s t r y V o 1 ． 4 5 ．N O ． 4 Ap i r ] ，2 0 1 6 中石油某国外项 目油 田地面工程含盐分析 广 伟 中国石油工程建设公司， 北京 1 0 0 1 2 0 摘 要简要介绍了国际标准中原油盐含量测定的两种方法 A S T M D 3 2 3 0与 A S T M D 6 4 7 0 ，并对比了两种 国际标准的优缺点。概括了在线分析仪在石油化工领域的应用 ，并重点介绍了瑞士万通 A D I 2 0 4 5在线原油盐 分分析仪在中石油某国项目上的成功应用。在线含盐分析仪在油田工程中的推广应用可优化资源利用，实现 自 动化产业升级，前景广阔。 关键词含盐分析；电导法；电位滴定法；在线分析仪 中图分类号T E 6 8 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 6 0 4 0 7 3 2 0 3 Ap p l i c a t i o n o f S a l t An a l y z e r i n a F o r e i g n Oi l fi e l d S u r f a c e E n g i n e e r i n g P r o j e c t J I N Gu a n g - we C h i n a P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g C o n s t r u c t i o n C o r p o r a t i o n ， B e i j i n g 1 0 0 1 2 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T wo i n t e ma t i o n a l s t a n d a r d AS TM D3 2 3 0 and AS T M D6 4 7 0 A o f s a l t c o n t e n t i n o i l we r e i n t r o d u c e d ， a n d t h e i r a d v a n t a g e s an d d i s a d v a n t a g e s we r e c o mp a r e d ．Ap p l i c a t i o n o f t h e o n l i n e s a l t a n a l y z e r i n t h e p e t r o c h e mi c a l i n d u s t r y wa s s u mma r i z e d ， a n d s u c c e s s f u l a p p l i c a t i o n o f M e t r o h m o n l i n e c r u d e s a l t an a l y z e r ADI 2 0 4 5 i n a n o v e r s e a p r o j e c t wa s i n t r o d u c e d ． Ke y wo r d s S a l t a n a l y s i s ； Co n d u c t a n c e me t h o d ； P o t e n t i o me t r i c t i t r a t i o n ； On l i n e a n a l y z e r 要对石油资源进行合理利用，就有必要检测开 采 出原油的各种理化性质。油 田、油井的差异 ，甚 至相同油井采油层位 的差异都可能造成原油性质的 不同。原油的性质不是一成不变的，随着开采的进 行 ，开采出的原油 l生质也会有所改变 。对于炼油厂 而言， 进厂的原油常通过管道输送，而输油管道中 的原油往往是若干种原油的混合物，其混合比例又 常因各油田原油生产情况的变化而变化，所以无论 从油田上的原油生产或从炼油厂中的原油加工来 看 ，都要经常对原油进行系统 的分析 ，以便针对原 油性质 的变化来调整生产、输送和加工的方案。在 本石油开采项 目中， 油 田地面工程的化验室装备了包 括化验原油含盐、含水、H 2 S 、R V P 等指标的设备。 其中原油的盐含量检测对于保证原油的输送安 全 ，保证石油炼制过程 的正常进行十分重要。从油 井中开采出来的原油，一般均含有一定量的水和盐 类 主要是 N a 、C a 、Mg的氯化物 ，碳酸氢盐 ，碳 酸盐和硫酸盐等 ，如不进行预处理将会对管线和 设备造成腐蚀伫 ，所以在开采过程中原油从油井集 输到中心处理厂 ，经过分离器 、电脱盐 、脱气塔等 一 系列初步的脱水脱盐处理后，控制原油的含盐、 含水、含硫化氢和饱和蒸汽压在设计范围内，使原 油具备外输的条件 。本项 目中，原油含盐量需控制 在 1 0 P T B 1 P T B2 ． 8 5 g ／ m 1 以内 ， 使用瑞士万通 的 A D I 2 0 4 5 在线分析仪 M e t r o h m P r o c e s s A n a l y z e r s 。 l 国际标准中原油盐含量测定方法 目前 原 油 盐含 量 的测 定 方 法 主要 有 电量 法 S Y ／ T 0 5 3 6、电导法 A S T MD 3 2 3 0、电位滴定 法 G B ／ T 6 5 3 2 与 A S T M 13 6 4 7 0 这三种标准p 。但在 国际项 目中，需要采用 国际标准 A S T M D 3 2 3 0与 A S T M D 6 4 7 0 。分别简述如下 。 1 ． 1 原油盐含量的测定法 A S T M D 3 2 3 0 电导法 1 ． 1 ． 1 A S T M D 3 2 3 0测定法原理 溶解在混合溶剂中的石油样品具有一定的电导 性 ，其数值的大小可以反映出原油中的盐类含量。 按照一定的含盐比例和浓度配制～系列的盐溶液， 并利用电导仪测量其混合溶液的电导值，作为盐含 量与电导值的对应标准。测量原油稀释溶解溶液的 电导值， 通过与已知数值进行对比可得原油盐含量。 1 ． 1 ．2 A S T M 13 3 2 3 0 操作方法 先取二甲苯 1 5 m L于瓶中，而后加入经过混合 均化后的原油试样 1 0 m L 。用二 甲苯清洗转移时残 留的原油试样，并转移至瓶中，定容至 5 0 m L 。摇 收稿 日期 2 0 1 6 - 0 2 2 8 作者简介 靳广伟 1 9 7 9 一，新疆人，毕业于石油大学 华东 电气工程及其 自动化专业，从事现场仪表、控制系统、通讯系统、交接计量撬、 多项流量计、分析小屋等仪器仪表的工程设计 、施工、投运、验收工作，研 究方向为项 目工程仪表设计、施工管理、开工试运、交工 验 收。 第 4 5 卷第 4期 靳广伟中石油某国外项 目油田地面工程含盐分析 7 3 3 动 l m in 使其充分混合。用混合醇溶剂 1 一 丁醇与 无水甲醇的体积比为 6 3 3 7 ， 并且在每升混合溶液 再加入 3 mL水 稀释到 1 0 0 mL ，再经过 3 0 S的摇 动使得所有样品试剂能均匀分布，静置 5 m i n 后将 混合溶液转移至电解装置中以待测试。 将 电极测试装置放人烧杯 ，待整个测试系统稳 定之后 ，在 电极上加电压 ，开始测试。所加电压值 可根据测得的电流值进行调整。为了保证测得电流 值 的精确性和准确性 ，所加电压应保证测得电流值 不小于 0 ． 1 mA。如 2 5 ，5 0 ，1 2 5 ，2 0 0和 2 5 0 V等 ， 观察并记录每组数值，毫安表的读数要精确至 0 ．0 1 m A 。 必要时记录溶液的温度。 温度会对溶液的电导 性产生一些影响，若测量时的温度与校准曲线对应 温度相差较大则很容易产生误差。在实际测量时应 尽量避免这类误差，至少保证温度差别在 3℃以 内。本油田地面项 目 工程中采用了在线含盐分析仪 采样温度保持在 6 5℃至 7 0 c I二 范围内， 可有效避免 了温度对于误差 的影响。 该方法还要在相同的实验条件下测量空白试样 的参数，得到一组电压电流数据，用于消除抵消仪 器本身及溶液本身所带来的误差。样品的电流值与 空白试样的电流值的差值即为净电流值，方便与标 准 曲线对 比，从而得出含盐量。 1 ． 1 ． 3 A S T M D 3 2 3 0测定法的局限与优点 此方法按照 C a C G 、 M g C 1 2 和 N a C 1 混合盐溶液比 例为 1 0 2 0 7 0 来制作的标准曲线。 这是根据原油 中混合盐含量和比例的大致平均范围分布作为基础 设定的。由于标准 曲线的基础是人为设定的 ，所以 测得的电导值拟合出的新曲线也是一个相对的近似 值。当盐类含量复杂且比例变化较大时， 可能存在 一 定的误差。可根据当地原油的实际情况测定其中 各种盐类 的含量 ，用以标定标准曲线。 此方法不是测量具体某一种或几种盐的含量， 而是把所有的盐类作为一个整体来测量，得出的是 所有导电微粒的含量。其中盐类阴阳离子占主要部 分，但是溶液中还存在一些极f生 分子和其他导电物 质 ，这对 于测量 的准确性会产生影响 ，使得测量结 果与真实值有一定的偏差。 原油中盐类多样且复杂， 采用统一思维的电导法可迅速获得测量结果 ，在实 际生产 中当对盐分含量 的要求不是特别精确时，采 用此法可大大提高生产效率。 1 ． 2原油盐含量的测定法AS T M D 6 4 7 0 电位滴定法 1 ． 2 ． 1 A S T M D 6 4 7 0测定法原理 利用二甲苯溶剂稀释溶解原油样品，使其能更 好 的称量转移 ，稀释后原油 中的小分子物质能够更 好的分散出来。用乙醇、 丙酮和水这几种溶剂对溶 解的原油进行反复抽提，以确保其中的盐类能充分 溶解于水相中。将分离出的水相用酸化的方法除去 s ，使用 A g 电位滴定，得出总的卤化物含量。 1 ． 2 ． 2 A S T M D 6 4 7 0操作方法 将原油试样混合均化， 称取约4 0 g 原油试样加 热溶解于7 0 m L 二甲苯溶剂中，分别加入2 5 m L 乙醇 与 1 5 mL丙酮 ， 加热至沸腾并保持 2 mi n ， 随后加入 1 2 5 mL蒸馏水 ， 再次加热至沸腾并保持 1 5 mi n ，静 置待样品冷却分层，分离出下层水相留用。 移取5 0 m L 水相液， 向其中加入5 m o F L 的H N O ， 溶液 5 m L使其酸化。 加热溶液至沸腾并保持 5 m i n ， 以除去水相中溶解的 H S 。 处理后的水相通过 以 A 为滴定剂的电位滴定法，依据标准 A g 溶液的消耗 量计算 c l 一 含量。 1 ． 2 - 3 A S T M D 647 0测定法的局限与优点 此电位滴定法的取样量较大 4 0 g 原油试样 ， 测量结果相对于电导法要精确很多，更能直接标定 出原油盐含量 的真实值 ，特别是对含氯盐的监控十 分准确 表 1 。 表 1 A S T M D 6 4 7 0与 A S T M D 3 2 3 0两种测量标准的对 比嘲 T a b l e 1 Th e Co n t r a s t s o f AS TM D6 4 7 0 a n d AS TM D3 2 3 0 m e a s ur e me nt s t a nda r ds 但是在实际操作时，无机氯化物抽提到水相的 效率 ，以及分液操作都会影响到测量结果，操作不 当会引起误差。电位滴定法分析速度较慢，步骤较 为繁琐， 测量周期长，且二甲苯溶剂用量较大。通常 在原油贮藏加工阶段， 注重防护盐类对设备的腐蚀。 多采用此种方法进行测量 ， 可得出较为精确的结果。 2 在线分析在油品监控领域的应用 在线分析仪器 o n l i n e a n a l y z e r s 可直接监测生 产过程 中被测物质 的理化参数 ，并可 以实现连续 、 自动、高效测量的一种仪器，在各种质量检测控制 领域有着重要的应用。 石油化工行业因其连续生产的特性，对在线分 析仪器有着较强的依赖性。提高生产过程中油品质 量监控的准确性和 即时性 ，对于保证生产过程 的连 化 工 2 0 1 6年 4月 续安全进行十分重要 。在油品质量分析方面主要有 以下几个方面的应用。 ①油品加热蒸发I生 能分析仪。在石油炼制装置 的出口安装此类在线分析仪， 实时监控产品的馏程、 蒸汽压等参数， 保证产品的质量，调整各个油品种 类的产出比例。 ②油品低温流动l生能分析仪。在线测量倾点、 凝点等性质， 保证油品的正常输送 ，如遇异常即使 调整 ，预防管路异常。同时还可作为石油产品优劣 的判断依据。 ③油品安全性能分析仪。在线测量油品闪点等 性质， 保证生产安全。在气体生产的过程中使用在 线气相色谱仪可分析生产的各种烃类气体产品的含 量和纯度。对于提高产品质量、降低生产风险、提 高高附加值丙烯产品产率有着重要应用。 ④油品燃烧性能分析仪 。主要是对石油炼化产 品汽柴油辛烷值 、十六烷值的测定。 ⑤其他一些油品性质如酸度、密度、含盐分析 等。油田作业中使用在线含盐分析仪，无疑大大提 高了生产效率，降低了人工失误提高准确度，实现 在线连续监测。保证 了原油输送的质量 。 3 在线含盐分析仪在中石油某国项 目 上的成功应用 在此项 目中采用了瑞士万通 A D I 2 0 4 5 T i 在线原 油盐份分析仪。此设备使用滴定控制技术分析。应 用电导法 A S T M D 3 2 3 0原理进行含盐量测定。可根 据不 同需要 ，进行多种分析方法测试 ，如进行动态 标准加入法测试， 直接测量物理参数 p H， 电导率和 温度等，还可以同时平行分析多组数据大大缩短总 体分析的响应时间。 此型号在线分析仪与实验室方法测得的原油含 盐量数据对 比如表 2所示 。 表 2 在线含盐分析仪测量结果误差分析 T a b l e 2 On l i n e S a l t An a l y z e r M e a s u r e me n t Ac c u r a c y Anal ys i s 由表 2 可知，A D I 2 0 4 5 T i 在线原油盐分分析仪 精确度高完全满足生产需要。 此外 ， 如果需要密度 、 流速 、浊度等第三方设备 的测量数据 ，可通过模拟 信号输入的方式传输到设备，这些数据可以对分析 结果进行校正 ，也可以作为辅助数据使用。 在线含盐分析仪安装在油田现场的分析小屋 内。 ． 配置了快速采样系统，以满足含盐分析仪传感 原件的安装使用。采用快速回路，可以保证采集到 样品具有代表性和实效性。传统的采样方法是在管 壁上钻孔直接取样。由于管壁的吸附作用，导致取 样原油的实际浓度降低 ，样品组分的测量值不能反 应真实情况。为了能够取到最具代表性的样品，采 样采用插入式探头取出。采样器从管线侧壁插入， 这样既能够避免管线上部存在的可能气体，又避免 取到管线底部可能存在的水或杂质。原油经取样泵 增压 ，流经工艺管线，安装在管线侧壁的取样探头 可从中取出原油样品，未取样原油经旁通过滤装置 返回原管道。取样泵和旁通过滤装置一用一备 ，保 证 了系统的可用性。 快速采样系统取来的原油通过采样泵的加压 ， 经过前置过滤器，大部分的原油回注到管线中，少 量的原油经过 白清洁精细过滤器成为分析仪用的样 品 ，进入样品预处理系统。 样品预处理系统对样品进行预处理，充分保证 了原油盐分分析仪在较短的时间内得到最具有代表 性的样品。为了达到含盐分析最好的使用效果，保 证采样系统稳定运行 ，减少系统后期的维护量 ，对 取样系统的合理性和可靠性要求很高。此设备与之 配套的采样系统对工艺介质的耗量尽量少，操作简 单维护量少，可长期可靠的运行。 除了原油盐分的测量 ，在分析小屋快速采样系 统末端还可装配水含量 B S W a n a l y z e r 、H z S 含 量测试仪、 饱和蒸汽压分析仪 R V P a n a l y z e r 等油 品指标测试设备 表 3 。 - - 这些数据可以通过网络远程操控软件， 方便远 方的工作人员直接接管并控制仪器的所有动作。随 时调整工作方案。在线分析仪的应用可大大降低工 作强度 ，提高工作效率。 表 3 此油田工程中原油相关参数变化情况 T a b l e 3 Th e Ch a n g e s o f t h e Cr u d e Oi l Pa t a me t e r s i n t h i s p r o j e c t 下转第 7 3 8页 7 3 8 当 代 化 工 2 0 1 6年 4月 到一嵌段聚醚添加剂。再控制一定温度，加入 4 倍 环氧丙烷质量的环氧乙烷得到二嵌段聚醚添加剂 。 将其与己二酸以摩尔比 1 1 ． 5 ， 对甲苯磺酸为催化 剂 ，控制一定温度反应得到热采添加剂 H Y。 2 以多聚甲醛 、 对叔丁基苯酚为原料 ，四氢 萘为溶剂，控制一定温度，分两次加入一定量的 N a O H溶液，反应得到酚醛树脂起始剂。将此酚醛 树脂起始剂与一定质量的环 氧乙烷反应 ， 加入 K O H 为催化剂 ， 控制温度 1 3 0 ℃，反应得到热采添加剂 FW 。 3 通过正价实验确定了热采添加剂 F W、 H Y 和K L D 一 1 0的最佳复配比例为3 3 2 ， 以该比例合 成的新型热采添加剂具有良好的防乳和破乳效果。 4 新型热采添加剂的最佳破乳工艺条件 使 用浓度为 0 ．3 5 m g ／ L ，最佳破乳温度为 9 0℃，但在 高温 2 5 0℃左右时其依然拥有较好的防乳破乳效 果 ， 最佳 p H为 7 。 在此条件下其新型热采添加剂对 渤海某区块稠油乳状液的最大脱水率可达 9 2 ．7 ％。 5 渐 型热采添加剂具有 良好的防止油水乳化 作用，实验条件下其可降低渤海某区块稠油乳化含 水 8 8 ． 3 ％。 参考文献 [ 1 ] 牛嘉玉，童晓光 ．胡见义．渤海湾地区高粘重质油藏的形成与分 布『 J 1 l石油勘探与开发，1 9 8 8 ，1 5 6 5 1 5 ． [ 2 ]B h a r d w a j A ， H a r t l a n d S ． D y n a m i c s o f e mu l s i fi c a t i o n a n d d e m u l s i fi c a t i o n o f w a t e r i n c r u d e o i l e m u l s i o n s [ J ] ． I n d E n g C h e m R e s ，1 9 9 4 3 3 1 2 7 1 -1 2 7 9 ． [ 3] B a r n i c k e l W S ． P r o c e s s f o r t r e a t i n g c r u d e o i h U S ， 1 0 9 3 0 9 8 】 ． 1 9 1 4 ． [ 4] 许维丽，姜虎生， 王洪 国，等． 酚胺醛树脂破乳剂的合成与性能研究 fJ 1 ． 应用化工， 2 0 1 5 ， 4 4 1 7 2 7 5 ． [ 5] 李洁．聚醚类原油破乳剂的制备 、复配及性能研究[ D ] ． 长安大学， 2 0 1 0 ． [ 6 ] 国家石油和化学工业局．s Y 厂 r 5 2 8 1 --2 0 0 0原油破乳剂使用性能检 测方法瓶试法 [ s ] ．北京 中国石油天然气总公司规划设计总院， 2 o o 0 ． [ 7] 郭磊， 葛圣松，王建明． 原油破乳剂的合成及性能研究[ J ] ． 化工时 刊， 2 0 0 8 ， 2 2 2 4 0 2 ． [ 8] 董 国君， 曹华，檀国荣， 等． 嵌段聚醚破乳剂的合成及破乳规律 [J ] ． 化学工程师， 2 0 0 5 ， 1 9 1 0 6 4 6 6 ． [ 9]杜玉海， 康仕芳． 优秀原油破乳剂所具备的性能初探『 J 1 ． 高分子通 报， 2 0 0 6 1 1 9 2 9 5 ． [ 1 0]牟建海 ． 原油破乳机理研究 与破乳剂的发展f J 1 ．化工科技市场， 2 0 0 2 ， 2 5 0 2 6 2 8 ． [ 1 1 ] 易明华，范伟， 李妹蔓，等．老化稠油破乳脱水实验研究[ J ] ． 重庆科 技学院学报 自然科学版， 2 0 1 0 ， 1 2 3 7 6 7 8 ． [ 1 2] 李平， 郑晓宇， 朱建民． 原油乳状液的稳定与破乳机理研究进展『 J 1 ． 精细化工， 2 0 0 1 ， 1 8 1[ 2 8 9 9 3 ． [ 1 3]吴宇峰， 罗先桃， 张林， 等．复配型原油破乳剂的研制与工业应用 f J ] ． 精细石油化工， 2 0 0 4 5 9 1 3 ． [ 1 4] 杨小刚， 谭蔚， 谭晓飞． 高含水原油的热化学破乳方法[ J J _ 化学工 业与工程， 2 0 0 7 ， 2 4 3 2 3 6 2 3 9 ． [ 1 5] 李静， 李瑞海． 一种高效原油破乳剂的合成与性能评价叨． 科学技 术与工程， 2 0 1 4 ， 1 4 1 1 8 3 1 8 5 ． 上接第 7 3 4页 4 结束语 对原油进行 陛质分析 旨在了解不 同井位 、开采 状态下原油的理化性质， 保证生产质量，为下游接 收端提供合格原油，保障后续的生产。实验室原油 盐含量测定方法有多种。电导法与电位滴定法这两 种方法各有利弊。可根据原油评价的目的，具体采 用某一种或几种评价方法 。但所用 的评价方法必须 符合规范 ，否则就无法对各种原油进行 比较。随着 石油化工领域生产设备装置的大型化 、自动化 ，随 着人们对提高产品质量、 保障生产安全的不懈追求， 整个行业的技术装备水平都应得到提升，在线分析 仪器作为一种智能监控设备其重要性不言而喻。 A D I 2 0 4 5 T i 在线原油盐分分析仪在国外某项 目油田 地面工程的成功应用大大提高了对原油输送质量的 监控 ， 其在油田工程中的推广应用可优化资源利用， 实现 自动化产业升级 ，前景十分广阔。 参考文献 [ 1 ] 杜娟， 等． 江汉油田原油的物性研究[ J ] ． 石油与天然气化工， 2 0 1 0 0 4 3 5 0 3 5 1 3 5 9 2 7 1 ． [ 2 ]王杰明，杨德凤，吴梅原 油中盐含量批量化分析方法研究【 J ] _ 石油 炼制与化工， 2 0 1 3 1 0 9 7 1 0 0 ． [ 3 ] 张伟红． 三种原油盐含量的分析方法探讨【 J J_中国石油和化工标准 与质量， 2 0 0 9 1 2 1 6 1 9 2 2 ． [ 4]A S T M D 3 2 3 0 2 0 1 3 S t a n d a r d T e s t Me t h o d for S a lt s i n C r u d e O i l E l e e t r o me t r i c M e t h o d [ S ] ．2 0 1 3 ． [ 5]A S T M D 6 4 7 0 1 9 9 9 S t a n d a r d T e s t M e th o d fo r S a l t i n C r u d e O i l s P o t e n t i o m e t r i c M e t h o d [S ] ． 1 9 9 9 ． [ 6] 何沛， 杨玉蕊，韩东兴． 原油中盐含量测定方法的比较『 J l_ 石油化工 腐蚀与防护， 2 0 1 0 0 3 3 9 _ 4 2 5 5 ．