李建华先生，长庆油田分公司第一采油厂工程师。 关键词：含水率　含气率　计量　射线吸收 　　安塞油田目前主要采用注水采油工艺，采出原油的含水率普遍偏高。目前测量原油含水率的技术，主要有人工蒸馏化验法、电容法、短波法、微波法(或射频法)、振动密度计法，但都有一定局限性，而且都属接触式测量，由于原油腐蚀性较强，结垢、结蜡严重，致使仪表长期运行的可靠性差，尤其是这些仪表都无法消除含气对含水率测量带来的影响。射线型原油含气、含水率自动监测仪，正是为解决上述诸多问题而研发的。 一 工作原理 　　射线型原油含气、含水率自动监测仪，是根据低能γ光子在与被测介质相互作用时的吸收衰减原理设计的工业同位素仪表，其工作原理是：具有一定初始强度的γ射线穿过油、气、水三相混合介质，通过探测器分别在其透射方向测出透射计数和在90°方向测出其散射计数，然后进行计算，得到其混合介质的气液体积比和油水体积比，从而得到含气率和含水率，如图1。 二 结构性能和技术参数 1. 结构性能 　　射线型原油含气、含水率自动监测仪由测量管道、传感器和计算机数据获取处理系统两大部分构成，如图2。 2. 技术参数 　　含水率测量范围：1～100％；测量误差：±0.10％；含气率测量范围：0～30％，测量精确度：0.25％；工作方式：全自动在线连续测量；使用范围和环境：适用于油田各种规格管线的计量分析；环境温度：10～45℃；介质温度：10～80℃；湿度(相对)：≤85％；振动：振幅≤1mm，频率≤20％；工作压力：1.6MPa、2.5MPa、6.4MPa；工作电源：220V±15%(50Hz)；防爆等级：dIIBT4；信号有效传输距离：200m。 　　经试验室模拟测试及现场运行检测，以及中石油计量检测研究所的检测，证明该监测仪各项技术指标均已达到设计指标，适合于油田现场计量要求。 三 现场应用情况 　　安塞油田1995年开始试用该型仪表，1998年在各采油厂推广使用，采油一厂于2003年在全部集输站安装，目前全厂都已安装使用。基本配置是：每个集转站来油管线配有射线型含水仪、腰轮流量计或单转子体积流量计各一套(台)，附加温度变送器、压力变送器和其他仪器仪表，配套计算机系统是研华PCL-610工业微机、Windows 98操作系统；系统将采集到的原始数据进行后台处理计算，对各条计量管线的油、气、水流量、含水率、含气率、温度、压力进行实时监测，以报表和趋势图形式显示。自动进行含水、含气折算，油、气、水量累加计算，按照长庆油田计量标准报表格式对各采油队生产的油量、气量、水量以瞬时、班、日报表的形式现场显示、自动定时打印。系统自动生成历史文件，对生产记录长时间保存以备随时调阅。为实时检验监测仪的测量精确度和长期运行的稳定性，定期进行含水取样对比，包括正常生产取样对比和调节分离器液位改变出口含水率和含气率进行对比，对比数据见图3、4，可看到该型仪表的长期运行稳定性和测量误差都能满足生产计量要求。 　　(1)王窑站射线型原油含气、含水率自动监测仪情况 　　王窑站的计量微机主要用于以下目的：对王16转的来油进行微机交接；对侯市两条来油管线114、159进行微机监控；对王窑作业区的王二、王三、王四、王五、王六转来油进行微机监控，实现内部分队计量。 　　调试数据结果：王16转的来油，主要是低含水，因此采用的是低含水仪，经过调试后，其精确度在±0.3％，若含水在15％以上，其精确度可控制在±1％；侯市114和159来油，经过调试后，精确度在±0.3％左右；王窑区来油管线，安装的都是高含水仪，精确度都可以控制在±2％。 　　(2)侯市集输站射线型原油含气、含水率自动监测仪情况 　　侯市集输站的微机计量系统的改造是这次项目实施中的重点，而关键是计量数据的精确度问题，因为这涉及到3个作业区和集输大队。 　　为此在含水标定过程中，首先确定取样规范，如在1min内尽量均匀取样等。其次对作样方法和作样器具也作了一定限制，即分离明水后再用蒸馏法作样。其目的是为以后的定期标定打下基础，实践证明效果良好。经过技术人员和各监样方的努力，完成了杏一转、杏七转的标定，其含水精确度在±1％左右；侯一、侯二、侯三的精确度在±1.5％左右，而侯五计的含水精确度，由于管线内大量含气的原因(最大在60％)，其数值为±(2～3)％。需要说明的是，这样含气的状况在计量方法上被称为多相流，其各项指标精确度要求都远低于上述数值。对靖东作业区的来油，由于上游处理很好，含水基本为痕迹，因此作样精确度也很高。由于含水精确度达到了技术指标，因此侯市站的微机交接比较顺利，目前运行良好。 　　(3)坪桥集输站射线型原油含气、含水率自动监测仪情况 　　坪桥集输站的含水仪调试，关键是油中含杂质多严重影响数据的精确度问题。为此在含水标定过程中，技术人员会同集输队和作业区人员通过大量实验，首先确定取样规范，如在1min内尽量均匀取样，如果所取的样的前后1min变化大于5％，则视为不合格样，重新取样。其次取样要和微机单点测量时间同步。再者对作样方法和作样器具也作了一定限制，即分离明水后再用蒸馏法作样。这样做的目的是为取的样的代表性好和为以后的定期标定打下基础，实践证明效果良好。经过技术人员和各监样方的努力，完成了含水仪的标定，坪一、坪二、坪四、坪六其含水精确度在±1.5％左右，而坪二计的含水精确度为±(2～3)％，主要原因是由于含气量较高，最高可达40％左右，属于多相流状态，调试有较大难度，不过经过努力还是取得了较理想结果。需要说明的是，这样含气的状况在计量方法上被称为多相流，这是一个世界性难题。 　　(4)王窑集输站外输管线及王二转集油站射线型原油含气、含水率自动监测仪情况 　　王二转的微机主要为贺一转来油设置，使用低含水仪，其难点主要是由于条件所限，取样和作样不同步，因此作样时一定要对取回的样做加热处理和均匀处理，确保作样的代表性。经过努力，效果不错，其精确度在±0.03％左右。目前两作业区的原油交接已使用微机系统，情况良好。 　　王窑集输站外输原油属净化油，要求仪表测量精确度很高，为此调试人员会同化验员通过更换高标号溶剂油，大大提高了仪表测量精确度。 四 结论 　　(1)射线型原油含气、含水率自动监测仪，实现了原油含气、含水率在线全流量的测量，消除了由于含气对含水测量带来的误差，克服了其他种类含水仪表因水包油或油包水等因素造成的测量范围小、非线性误差大以及由于分流取样测量而导致的含水测量代表性差的不足。就在线测量而言，射线型含水仪表的测量精确度优于其他种类仪表。 　　(2)该仪表是通过监测同位素射线穿过被测介质后的透射和散射计数实现油气水三组分在线自动测量的，由于射线是与介质的原子发生作用，因而仪表精确度不受原油流态的影响。又由于该仪表的创新之处在于使用了散射方式，这一新的测量方式将为多相流的在线监测提供了新方法。 　　(3)非接触式测量方法使仪表避免了原油结垢、结蜡问题，使一次仪表免维护得到技术上的保证。 　　(4)该仪表监测量程宽、自动化程度高、安装方便、操作简单易学，给现场操作人员带来诸多方便，使油田原油计量水平上了一个台阶。例如：由于微机将分离器的管道压力、含水情况能及时显示出来，并能对特殊情况报警，使得分离器操作人员能随时了解分离器的工作状态，这对于分离器的平稳运行十分重要，不仅使原油分离效果好，而且还大大减轻了分离器操作工和化验工的劳动强度。 　　(5)该仪表是低剂量同位素工业仪表，对γ射线采用了严密的辐射屏蔽，没有任何剂量的泄漏，仪表周围任意距离的γ剂量大大低于国家安全剂量标准。此外，仪表采用了防爆措施，等级为dⅡBT4，保证环境和工作人员的安全。 　　(6)生产射线型含水仪表系统的厂家兰州科庆仪器仪表有限责任公司，对仪表的维护作终身服务，这对仪表精确、稳定的运行无疑是重要保障。 （全文完） 来源：《世界仪表与自动化》