计量资料统计分析方法 [原油产量动态计量及统计分析的应用探讨]

　　摘要：原油产量是采油厂每年需要完成的重要生产任务指标。当前，有许多采油厂在盘库过程中还采用人工计量这一传统方法，不仅浪费人力资源，提高劳动强度，而且测试时间长，测得的结果不够准确。文章针对如何最大消除计量误差以及最小耗费生产力，怎样用已知的统计数据合理地为企业指出宏观把控的方向成为了亟待解决的问题。应用储油罐自动监测系统，消除了人为因素，使采油厂产量统计计量更加精准。在精确的数据基础上应用动态概率统计进行分析预测，极大地避免了资源的不合理使用。
　　关键词：原油；计量误差；统计分析
　　中图分类号：F426　　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1009-2374（2012）23-0139-03
　　采油厂盘库过程中人工确定液位、油水界面及含水率具有一定的应用规模，但其精准度的不确定性及人为误差的问题也越来越突出明显。如何给决策层提供更详实可信的统计数据，如何避免统计误差导致油品交接过程中给公司造成经济损失，如何对其有效地进行动态统计监控及对其变化情况制定有效地措施，成为原油产量统计工作的重要内容。辽河油田分公司欢喜岭采油厂对原油计量的各个环节，从确定储油罐液位、油水界面分析以及含水率的变化进行实时监控，并对统计结果分批进行动态分析探讨。
　　原始原油计量系统组成如图1所示：
　　图1　采油厂原油计量流程
　　1　采油厂原油计量系统组成和自动监测系统经验公式
　　本章从液位计量、油水界面的确定及含水率调整三个方面讨论统计数据的精准性。
　　1.1　储油罐液位动态监测系统原理
　　老式方法在油品高度计量时，油罐内径越大，油品数量误差就越大。应用复式防爆多功能传感器系统与计算机连接，真正实现了多项指标综合计量自动化，高细分步进电机运用到油罐计量，既保证了测量的精度，又提高了设备的可靠性。终端计算机组态可视化方便统计人员进行动态监测。
　　储油罐液位计量系统主要由两部分组成（见图2），即原油计量仪表：射频含水仪和涡轮流量计；原油计量工艺设备：油气分离器、液位计、终端计算机服务器。
　　图2　储油罐液位计量系统示意图
　　1.2　储油罐油水界面的确定
　　储油罐油水界面主要是油、水密度不一而产生于储油罐内油水交界处的一个层面，是反映罐内储油的重要参数之一。油水密度及储油罐中受温度压力及电场等因素影响及超稠油粘度、密度等组分的不同特性、药剂混合不均及沉降时间的不同，储油罐体内存在厚薄不一、油水交融过渡带比较复杂，除去采一采二轻质油，其他作业区的重油密度与水密度比较接近，油水混合过渡带厚度最大可达20厘米，这些因素给测量和统计带来了不小的难度。
　　老式亮油尺油水界面计量不准，得到的油品数量会产生相应的人为误差。要求操作人员掌握采油厂多种油品特点，根据采油厂多种油品的特点综合分析，排除计量时可能出现的虚假值。
　　在欢四联试点运行了分段电容法（见图3）测储油罐油水界面。其原理是采用圆筒电容器理论，改变介质来改变电容量。由两个同轴圆筒极板组成的电容器，在两圆筒之间充以介电常数为ε的介质时，则两圆筒间的电容量为：
　　式中：
　　D、d——圆筒内电极的外径和外电极的内径
　　——同轴两圆筒电极的长度
　　ε——介电常数
　　由上式可得：对于一定的圆筒电极，即D、d一定时，电容量C与圆筒电极长度和介电常数ε的乘积成正比。
　　图3　电容法测油水界面原理示意图
　　电容式物位计测量的前提是介质介电常数ε应保持不变，否则测量不准，但是采油厂联合站储油罐中原油成分不能精确，导致介质介电常数在一定范围内变化，通过统计分析，得出中质油、重油原油比例和介电常数之间存在一定的关系。
　　1.3　储油罐含水率的确定
　　在原油脱水过程中，联合站储油罐中含水率及液体密度随高度变化而变化。高处油层相比较低处液体的密度相对较低，而低处液体含水率相对为高值。因此在统计罐体含油时不能单一测量原油含水及密度。而沉降罐乳化层存在着“油包水”和“水包油”
　　过渡带，无法求得准确的含水率及液体密度。
　　原始手工采样测量石油产品平均密度及含水率的方法是采用液面以下1/6处上部、1/2处中部、5/6处下部三点样等体积混合，测量其平均密度及含水率。此方法将罐体等体积分为三部分进行平均含水率测算，考虑到油水界面的不规则性和液体的不均匀性，此法误差较大。
　　计算含水率实际理论则是：将储油罐中原油当作一个整体，将储油罐中全部水作为一个整体，储油罐中全部水成分与整个罐中液体体积之间的比值为理论含水率。试想计算罐体中净油量则可避开油水分界线这一模糊参数。
　　新方法通过间接测量推算出平均含水率需要两个假设：一是原油经过沉降处理，其在水中的溶解度很低，可以忽略不计；二是因液体高度而产生的压力无法将其组分压缩，即压缩率忽略不计。则有经验公式：
　　X——原油体积含水率
　　2　动态综合统计分析预测
　　通过改进计量方法方式，使联合站储油罐液面、油水界面、含水率等一系列参数更加精确，为采油厂原油产量盘库统计提供了较为可信的依据，为采油厂决策层对油藏勘探开发提供了翔实的数据理论基础，也为地质科研项目的研究指明了宏观方向。同时通过盘库数据的动态统计综合分析，找出原油产量计算公式中的重要参数定额损耗率的影响因素，并提出相应的解决方法。
　　2.1　损耗率的理论影响因素
　　石油产生损耗的原因主要有以下几点：
　　2.1.1　蒸发损失。蒸发性强是石油的主要性能之一。在温度作用下，其液体表面的自由分子很容易克服液体引力，变成蒸气分子离开液面而扩散到空间，造成液体的蒸发损失，这就是蒸发损耗，蒸发损失的大小还受下列因素影响：
　　蒸发面积：如将10000容积的原油储存于设计能力为12000的油罐内，蒸发表面面积为890，每月蒸发损失约为57kg。
　　温度原因：在：11℃、14.7℃、20.3℃、30℃四种不同温度下，其他存储条件相同的条件，储存1个月后，其蒸发损失量分别约为46kg、55kg、59kg、68kg。
　　2.1.2　空罐装油蒸发损失。新投产或经过大修后的油罐进油后，罐内的油品就开始了蒸发，一直蒸发至罐内气体达到饱和状态为止。
　　2.1.3　清罐损失。根据清罐安全技术操作规定，清罐前必须排除罐内全部石油蒸气，因此，造成一定的损失。
　　根据生产现状，蒸发面积恒定，储存条件只有温度为变量值，因此推测损耗率和温度之间的理论关系曲线（见图4）为：
　　图4　损耗率和温度的理论关系曲线图
　　2.2　实际情况损耗率数据分析
　　根据现场统计，得出损耗率和温度之间的关系曲线（见图5）为：
　　图5　损耗率和温度的实际关系曲线图
　　从上图看到，采油厂实际损耗率与理论损耗率之间存在较大差异，有些数据甚至相反。与采油厂实际情况相结合，得出储油罐中稠油比重高达60%以上，原油以稠油为主，因为冬季温度较低，稠油粘度大，在输油管线中损耗较大，所以发生了理论曲线与实际曲线不符的现象。但是夏季温度较高，稀油挥发较大，这样就形成了冬季、夏季损耗率高，春季、秋季较低的现象。
　　通过对以上数据的分析，预测出原油产量计算公式中损耗率的走向趋势，对采油厂联合站集输工作提出整改措施：规划设计要积极采用国内外成熟适用的新工艺、新技术、新设备、新材料，做到技术配套，优先采用国内外可靠、节能、高效、适用的处理工艺和设备；在损耗率较大的季节，适当调整储油温度，以降低原油产量的损耗率。
　　3　结语
　　通过对原油从产、存、销、输各环节的动态统计监控，目前可以准确及时地掌握原油生产情况，根据产量的变化迅速采取相应的措施。这套监控体系的应用加大了采油厂原油生产和销售数据的综合统计分析和应用力度，为制定、优化生产计划奠定了技术基础，为辅助决策提供了重要的实时信息及分析手段，使各级领导对生产、销售、外输、库存情况有了实时和动态把握，在采油厂管理层实现了信息资源的充分共享，极大地提高了采油厂原油产量的动态统计管理监控水平。
　　作者简介：张静维（1974-），男，辽宁盖县人，中国石油辽河油田分公司欢喜岭采油厂经济师，研究方向：经济。
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