采油厂化验工培训教材

采油化验工培训教材技术监督中心环境监测室二○○九年九月第一部分油田采油井化验第一章采油井化验操作及现场资料应用一、采油化验工的工作职责：采油化验工是油田开采过程中，使用化验仪器和设备对原油、天然气、油田水进行常规化验分析的工种。它的主要工作职责是化验分析、化验资料解释整理、化验成果上报、化验问题的反馈和现场验证化验成果。二、采油井录取油样质量要求：在规定的取样井号中取油样，要清楚记录采油井号、取样人、取样时间、分析化验时间、报告出报时间等。

第二章采油井的化验常识及方法

一、原油化验含水的目的及意义原油化验含水的目的是为了计算纯油量，给地质人员提供资料，以采取有效措施保证原油生产。根据油层连通情况，结合原油含水资料，可判断来水方向，进一步了解地下情况，控制和改造地层。二、含水原油存在方式及测定方法

在油田上，通常把原油和油田水混合液体叫做含水原油。原油中水分进入，主要有以下三种途径。第一种是：油层中原始原油本身就含有水。第二种是：为了保持油层压力，向油层内注入的水。第三种是：原油在贮存和运输中受气温的变化，石油容器罐内交替排出气体或吸入空气，由于空气的不断吸入，水蒸气不断进入，使原油中的水分子增加等原因。油样中的水有四种方式存在：包括游离水、悬浮水、乳化水和溶解水。其中，游离水是指用倾斜方法就能分离出来的水；悬浮水是指一微小的颗滴散碎在原油中成机械混合的水；乳化水是指油和水均匀地乳化在一起的水；溶解水是指根据水在原油中溶解的能力而溶解在原油里的水，其数值甚小。油田目前原油含水测定的主要方法有两种，即蒸馏法和离心法（一）、蒸馏法1、蒸馏法原理：称取一定量油样与无水溶剂汽油混合加热，蒸馏出水分，记下水分的体积，按以下公式计算获取原油含水数值，以百分数%表示。有两种情况:(1)无游离水计算公式:B=（v/m）×100%

式中：B—试样的水分质量百分含量；v—接受器中水的体积，毫升；m—试样的重量，克。例1、称35克乳化油，接收器蒸出5.10毫升的水，计算此乳化油的质量百分率含水是多少。(2)含游离水测定公式：质量总含水（%）=[（V-V1）×ρ×B+V1]/[（V-V1）ρ+V1]×100%式中：V——试样总体积，ml；V1——游离水体积，ml；B——测出乳化水百分含量，%；ρ——乳化油密度，g/cm3。例2、从501毫升试样中分离出201毫升的游离水后，测乳化油的密度为0.8891g/cm3，同时称35.0克乳化油，接收器蒸出5.10毫升的水，计算试样的质量百分率含水是多少？质量总含水（%）=[（V-V1）×ρ×B+V1]/[（V-V1）ρ+V1]×100%=[（501-201）×0.8891×5.10/35.0+201]/[（501-201）×0.8891+201]×100%=51.28%2、原油含水化验质量要求；取样操作规程及质量要求（1）取样桶要符合要求，有盖子，样桶内外干净，无水、砂、灰等杂物。

（2）自喷井在清蜡1h后可取样，机采井在热洗24h以后方可取样。

（3）取样时先放净死油，见新鲜油后，将样桶接上去，放至3/4样桶时关取样闸门，待油样里的泡逸出后，再继续取样，分三次取够所需量。

（4）盖好油样盖子，填好卡片，送交化验室。化验操作规程及质量要求(蒸馏法)

（1）称样

①

含水在1%以下，称样100g。

②

含水在1%-10%，称样50g。

③

含水在10%-30%，称样20g。

④

含水在30%，以上称样10g。

（2）清理和准备好所有仪器、工具及药品。

（3）检查电路是否畅通安全。

（4）油样预处理在量取试样前，对已凝固或流动性差的试样放入水浴锅进行预热，使其具有足够的流动性，然后放到摇样机上或用手剧烈振荡试样，把粘附在盛样容器壁上的水珠都摇下来，把沉降到容器底部的水也都摇起来，使试样中的水混合均匀，摇样时间不应少于5分钟。温度不得超过40℃。（5）称油样准确度0.1g。（6）选择合格的溶剂按照国标GB8929要求可选择以下三种溶剂；①二甲苯：符合二甲苯质量标准要求。②石油混合二甲苯：符合GB3407-90《石油混合二甲苯》质量标准要求。它的初馏点不低于137℃，终馏点不高于143℃，总馏程范围5℃混合二甲苯。③200号溶剂油；符合GB1922-88《溶剂油》质量标准要求。初馏点140℃，终馏点（馏出98%）200℃，总馏程范围60℃。前两种极易燃，要远离热源、火源，不能有火花和明火。其蒸汽有害，操作场所要有足够通风，避免吸入口内，还要避免长时间或反复与皮肤接触。由于上述原因，多半都使用200号溶剂油作蒸馏溶剂，虽然它也易燃且有刺激味的一定毒性，但比二甲苯危害性小，如有争议时，以二甲苯作溶剂试验结果为准。之所以要用以上三种物质作蒸馏溶剂是因为它们的初馏点都在137℃以上，而水的沸点为100℃，在溶剂尚未蒸出时，水就沸腾了，这样就保证了水被蒸发出来的充分机会。当温度升高到140℃以上，溶剂开始不断蒸出，并不断回流冷却烧瓶里的热油使之不至过热，然后又蒸出又回流，持续一定时间后水便被蒸发完成了。如果使用馏范围为80-120℃的直馏汽油。在水还没有沸腾就有大量的直馏汽油蒸出为了，然后经冷却又回到烧瓶，之后又蒸出，而水很难达到100-120℃以上，即使蒸了很长时间也不能蒸净。用车用汽油更有问题，因为初馏点低（60℃左右）。溶剂存放过程中很容易吸收空气中的水分，因此，要在存放的容器中加入干燥剂，并且在使用前要对溶剂进行含水测定，200毫升溶剂应测准至0.025毫升。在原油含水测定结束后，计算含水率时，要把水分接受器的读数（体积）减去溶剂中的水量。脱水剂用来对溶剂进行脱水。通常用无水氯化钙。它经济，吸附效果好。如果溶剂含水，事先又没测定必然增加含水率，因此，溶剂储存器中必须加入无水氯化钙脱水。根据实验证明每3克无水氯化钙可吸收1克水。当无水氯化钙吸水达到饱和状态变得松软，缺乏孔隙甚至糊状，这时应换新的或重新处理回收利用。方法是首先将其放在空气中自然风干，然后筛去粉未再将块状的放进200℃烘箱烘干2小时以上。烘干好的氯化钙必须是手感完全干燥且无汽油味，否则继续烘干。注意：刚放进脱水剂的溶剂不能马上使用，最低吸水8小时以上。使用前对脱水的溶剂要进行含水测定，以确定该溶剂是否含水或含多少水。

（7）含水测定仪必须按出厂编号配套使用。

（8）含水测定仪安装必须符合要求。

（9）蒸馏速度应控制液流每秒3-4滴。

（10）记录读数，视线应与水面同一水平，读弯月面切点，读数准确到0.1ml。

（11）冷却水温度应低于25℃。

（12）两次平行测定，其读数不得超过接受器的一个刻度。（13）油样含水小于0.03%，确认为是含水痕迹。含水确认是痕迹的几个特征A、蒸馏过程中集水管里的液体呈现混浊状态。B、从各个角度观察集水管的底部能明显看出有水滴存在，不论水粒大小，只要能识别出是水即可，而又在0.03ml这个刻度以下。（14）如实整理填写化验记录和报表，及时上报资料室。3、含水测定方法装上含水测定仪，打开循环水开关，打开电加热器开关，蒸馏瓶开始受热，其内液体不断升温，由于被测定的原油类型能够显著的改变原油和溶剂的混合物沸腾特性，所以在蒸馏初始阶段要缓慢加热，防止突然沸腾，造成冲管，发生事故。不能让冷凝液上升到高于冷凝管内管长度的3/4，尽可能地控制在冷却水的入口处。初始加热后，调整沸腾速度，使冷凝液不超过冷凝管长的3/4。蒸馏速度应以每秒2-5滴进入水分接受器。继续蒸馏，直到除接受器外，仪器的其他任何部分都没有可见水，接受器中水的体积恒定5分钟不再增加，停止加热蒸馏（即为蒸馏终点）。如果在冷凝管内壁有水珠，可用溶剂或用加有油溶性破乳剂的冲洗，它可帮助除去附在内壁上的水珠。冲洗后还要缓慢加热蒸馏至少5分钟。若这个操作不能除去水珠，可用取四氟乙烯刮水器或相当的器具把水刮进接受器中，直至冷凝器内管壁没有水珠，卸下水分接受器。把接收器冷却到室温，用刮水器具把粘附在接受器壁上的水珠刮到水层里，当接受器中上层溶剂完全透明，读出下层水的体积，读准至0.025毫升。注意:冲洗冷凝管内管壁时,必须在停止加热15分钟后进行，以防止突沸。（三）、离心法离心法原理：原油与水是两种互不相溶的液体，其密度大小不同，在加入破乳剂后，油中的乳化水分离出来，利用离心机高速旋转产生的离心力，密度大的水被沉积在离心管的底部，实现油水分离，经读水液位刻度，计算出原油含水数值(公式同上)。

注：水在室温下的密度可视为1g/cm3，因此可用水的体积作为水的质量。实验精密度及报告测结果要求：为了证明结果准确有效，必须对试样进行重复性试验。由同一操作者用相同的仪器在规定的操作条件下对同一试样进行两次测定，两次测定结果之差不超过下列规定为合格，否则重新测量。当含水量为0-0.1%，两次测定结果之差不超过0.05%，含水量大于0.1%，两次测定结果之差不超过0.08%。报告测定结果取两个连续测定结果的算术平均值作为试样的含水量，报告准至0.01%。（五）、蒸馏法和离心法测定原油含水的主要特点蒸馏法测定原油含水的特点是亦省电，操作简便，脱水效率高，但轻质油损失较多，影响原油分析质量。离心法测定原油含水的特点是速度快，批量大，安全系数高，但化验精确度不够高，特别是外输油的含水化验必须用蒸馏法。（六）影响水含量测定结果准确度的主要因素1、试样不具代表性（1）盛样容器不干净，内有水滴或杂物。（2）取样不按规定位置和时间去取，取样量不按规定比例。（3）取回的样品存放时，器盖不严密，有潮湿空气进入，或样品受热气体外漏。2、加热溶化原油温度过高取回试样不能马上用，在常温下放置一段时间就要凝固，用时须加热熔化，当加温溶化温度过高（大于50℃）时，试样往外冒白烟，油、水蒸气跑掉，使测定结果偏小。3、试样搅拌不匀取回试样中的悬浮水因重力关系而沉降到容器下部，器壁上也有粘附的水珠，如果摇样时间不够或摇力太小，试样混合不匀，会使测定结果偏小。4、溶剂不合格（1）溶剂带水，即溶剂未经脱水处理，或脱水剂已经饱和失效，由此使含水增加。（2）溶剂不符合规定，而是汽油类代替，由此也使测定结果偏小。5、实验仪器（含水测仪）不干净，联接处漏气（1）仪器使用中常常在冷凝管内表面或接受器上部结垢，应每天至少要进行一次清洗，除去表面膜和有机残渣等。表现为玻璃体不透明，呈黄褐色。如不及时清洗干净会使水珠粘附在内表面上，妨碍水的自由滴落，增加蒸馏时间。（2）仪器部件的联接处不严密，会造成蒸馏过程中漏气，使测量结果偏小。6、蒸馏速度过快由于蒸馏速度过快，冷凝下来的油、溶剂和水的混合液在水分接受器内来不及分离沉降就返回到烧瓶中去，延长了蒸馏时间，水不能完全蒸出。此外，由于蒸馏速度过快，冷却水温度急剧升高，造成冷却不良，蒸出的混合气体从冷凝管顶端逸出或冲腾。7、潮湿空气进入冷凝管当化验室里的空气湿度很大，特别是雨季空气非常潮湿，如果冷凝管上端不封，潮湿的空气进入冷凝管将使水分增加。8、冷却水不足或进口水温高冷却水不足一般表现为水压低，流量小。水温高表现为进口水温高于25℃。这两种情况都造成冷却不良，使油水和溶剂的蒸汽不能很好冷却下来，极易逸出，使含水偏小。9、读数过早一是不等接受器内上层溶剂完全透明（在溶剂中的水尚未完全沉降）或器壁上挂的水珠没刮净就读数，使含水偏低。二是不等接受器冷却到室温就读数，使含水偏高。因为水的膨胀系数远远大于玻璃。三、原油的密度1、定义原油的密度指在规定温度下，单位体积内所含物质的质量数以g/cm3表示。原油密度的大小，直接反映了轻质馏分的收率，是原油质量及价格关键性指标，我国原油的密度一般在0.79—0.95g/cm3之间。标准密度指在20℃和101.325Kpa下，单位体积液体的质量，以Kg/m3或g/cm3表示。原油在20℃时的相对密度与同体积4℃时的纯水的密度之比称为原油的相对密度，以D420表示之。2、测原油的密度的作用及其意义油田上测原油的密度，可根据密度值判断原油的成分和类型。可计算出容器中原油的质量。在原油储运及使用过程中，根据密度值采取相应的措施。一般地说：密度小的原油，含有较多的汽、煤、柴油。而密度大的原油胶质，沥青质或高沸点馏分含量就多。3、密度计法测定原油的密度（1）原理使试样处于规定温度，将其倒入大致相同的密度计量筒中，将合适的密度计放入已调好温度的试样中，让它静止。当温度达到平衡后，读取密度计刻度渎数和试样温度。用石油计量表把观察到的密度计读数换算成标准密度。如果需要，将密度计量筒及内装的试样一起放在恒温浴中，以避免在测定期间温度变化太大。液体密度不同，密度计下沉的深浅也不同，密度越大垂直下沉越浅，反之越深。在玻璃密度计干管内装有自上而下标有密度值的刻度纸固定在玻璃干管内，数值由上至下逐渐增大，读数时由上往下读。读得的密度值为当时温度下的观测密度，未经毛细及胀缩等因素影响的修正，称之为“视密度”。用国标GB/T1885《石油计量表》查得20℃密度（标准密度）。（2）仪器密度计量筒：由透明玻璃、塑料或金属制成，其内径至少比密度计外径大25mm。塑料密度计量筒应不变色并抗侵蚀，不影响被测物质的特性。此外，长期暴露在日光下，不应变得不透明。（3）样品预处理浊点：在规定的条件下，被冷却液体出现蜡晶体而使液体混浊时的温度。倾点：在规定的条件下，被冷却的石油或石油产品尚能流动的最低温度。为了测得被计量的真实密度，除取样具有代表性外，在密度测定前进行试样混合时应始终注意保持样品的完整性。在测定密度前，必须将样品加热到使它能充分地流动，但温度不能高到引起轻组分损失。A、雷德蒸汽压（RVP）指标大于50Kpa的挥发性原油和石油产品为减少轻组分损失，样品应在原来的容器和密闭系统中混合。因为在开口容器中混合挥发性样品将导致轻组分损失，并将影响测得的密度值。B、含蜡原油如果原油的倾点高于10℃或浊点高于15℃，在混合样品前，要加热到高于浊点3℃以上，为减少轻组分损失，样品应在原来容器和密闭系统里混合。总之把样品加热到使它能充分地流动，但温度不能高于引起轻组分损失，或低到样品中的蜡析出。对原油样品，要加热到20℃或高于倾点9℃或浊点3℃以上较高的一个温度。注：用密度计法测定密度在标准温度20℃或接近20℃时最准确。要在被测样品物化特性合适的温度下取得密度计读数。这个温度最好接近标准温度20℃。（4）测定方法①在试验温度下把试样转移到、清洁的密度计量筒中，避免试样飞测量和生成空气泡，并要减少轻组分的挥发。②用一片清洁的滤纸除去试样表面上形成的所有气泡。③把装有试样的量筒垂直地放在没有空气流动的地方。在整个试验期间，环境温度变化应不大于2℃。当环境温度变化大于±2℃时，应使用恒温浴，以免温度变化太大。④用合适的温度计或搅拌棒作垂直旋转运动搅拌试样，使整个量筒中试样的密度和温度达到均匀。记录温度接近到0.1℃。把合适的密度计放入液体中，达到平衡位置时放开，让密度计自由地漂浮，要注意避免弄温液面以上的干管。让它回到平衡位置，观察弯月面形状，如果弯月面形状改变，应清洗密度计干管，重复此项操作直到弯月面形状保持不变。⑤对不透明粘稠液体，要等待密度计慢慢地沉入液体中。在放开时，要轻轻地转动一下密度计，使它能在离开量筒壁的地方静止下来自由漂浮。要有充分的时间让密度计静止，并让所有气泡升到表面，读数前要除去所有气泡。⑥当密度计离开量筒壁自由漂浮并静止时，使眼睛稍高于液面的位置观察。密度计读数为液面上弯月面与密度计刻度相切的那一点。⑦记录密度计读数后，立即小心地取出密度计，并用温度计垂直地搅拌试样。记录温度接近到0.1℃，若两次测定温度读数相差超过0.5℃，应重新读取密度和温度，直到温度变化稳定到0.5℃以内记录连续两次测定温度和视密度的结果。（5）标准密度换算：标准密度指温度为20℃时的密度。在石油及其产品的交接计量中，为了取得正确的量值，国家规定一律使用标准密度计算油量（重量或质量）。因为标准密度已婚将因密度计温度不同而产生的胀缩和毛细常数变化引起的微小差异，以及油品本身因温度不同产生的胀缩等因素考虑在内进行修正。具体换算方法：A、根据试验室测得的视密度和温度查59A《原油标准密度表》得标准密度。例1、试样温度48.5℃时的视密度为850.0Kg/m3，查标准密度。查表59A视密度栏850.0纵列与温度栏48.5横列相关处即为标准密度869.6Kg/m3。表59A原油标准密度850.0852.048.50869.6871.648.75869.8871.8例2、例1中温度不变，视密度改为851.5Kg/m3，查标准密度。查表59A，表中没有851.5，故查不到与之对应的标准密度，只能利用表中已有的视密度850.0和852.0及对应的标准密度869.6和871.6，按比例插入法求出与表中视密度之差的标准密度，然后再加上与视密度850.0对应的最小标准密度869.6，得视密度为851.5时对应的标准密度871.1Kg/m3。表59A原油标准密度850.0852.048.50869.6871.6尾数的标准密度修正值：（871.6-869.6）/（852.0-850.0）×（851.5-850.0）=1.5标准密度=869.6+1.5=871.1(Kg/m3)例3、例1中的视密度不变，为850.0Kg/m3，温度改为48.6℃查表59A中没有对应的标准密度，因此只能利用表中已有的48.50和48.75与对应的869.6和869.8，按比例插入法求出与表中试油温度之差的尾数，标准密度修正值再加上表中最小标准密度值869.6Kg/m3，得温度为48.6℃对应的标准密度为869.7计算Kg/m3。表59A原油标准密度850.048.50869.648.75869.8温度尾数：48.60-48.50=0.10温度尾数的标准密度修正值:(869.8-869.6)/(48.75-48.50)×（48.6-48.5）=0.08(Kg/m3)标准密度=869.6+0.8=869.7(Kg/m3)例4、温度为48.6℃，视密度为851.5Kg/m3，标准密度为多少？查表59A，按例2和例3方法分别查得温度尾数修正值0.8Kg/m3和密度尾数修正值1.5Kg/m3，再与表中最小标准密度869.6相加得出所求标准密度。标准密度=869.6+0.8+1.5=871.2(Kg/m3)Ｂ、可根据下式进行温度校正和计算标准密度：D420=D4t+r（t-20）式中：D420：为标准温度下的相对密度；D4t：为试验温度下的相对密度计读数；r：为相对密度的补正数，可查《石油密度计量换算表》；t：为试验温度（℃）四、氯离子含量的测定测定方法：硝酸银沉淀滴定法和离子色谱法这里主要介绍硝酸银沉淀法测定氯离子含量。1、原理在PH值为6.0---8.5的介质中，硝酸银离子与氯离子反应生成白色沉淀。过量的银离子与铬酸钾指示剂生成铬酸银沉淀，根据硝酸银离子的消耗量计算氯离子含量。其反应方程式如下：Ag++Cl-=AgCl↓（白色）2Ag++CrO42-=Ag2CrO4↓（砖红色）2、试样的制备无色透明、含盐度高的油气田水样，经适当稀释（稀释后的试样，氯离子的含量控制在500-3000mg/l）即可测定。如水样中含有硫化氢，则在水样中加数滴硝酸溶液（50%）煮沸除去硫化氯，如水样浑浊，则用滤纸过滤，去掉机械杂质，保留滤液用于氯离子的测定。3、测定方法测定用大肚移液管取定体积油气田水样或经处理后的试样或滤液于三角瓶中，加去离子水至总体积50-60ml，用硝酸溶液（50%）或碳酸钠溶液（0.05%），调节试样PH值至6.0-8.5，加1ml铬酸钾指试剂。用硝酸银标准溶液滴至生成淡砖红色悬浮物为终点。用同样的方法做空白实验。4、计算CCl-（mmol/L）=C硝(V1硝-V0硝)/V×103mCl-（mg/L）=C硝(V1硝-V0硝)×35.45/V×103式中:C硝——硝酸银标准溶液的的浓度，mol/L；V1硝——硝酸银标准溶液的消耗量，mL；V0硝——空白试验时，硝酸银标准溶液的消耗量，mL；V——取样的体积，mL；35.45——氯离子的摩尔质量。例：取试样5毫升于三角烧瓶中，用硝酸银沉淀滴定法滴定试样，消耗硝酸银标准溶液20.05毫升，已知：硝酸银标准溶液浓度为0.0500mol/L；空白试验时，消耗硝酸银标准溶液为0.00，试计算试样氯离子的质量浓度及含盐量。氯离子质量浓度(mg/l)=20.05×0.0500×1000/5×35.45=7107.72(mg/l)污水含油量(mg/l)=20.05×0.0500×1000/5×58.44=11717.22(mg/l)五、含铁测定1、在50mL比色管中加入1:1HCl1mL，取水样至比色管的刻度，立即加50%硫氰酸钾溶液1mL显色。2、另取一支50mL比色管，加入1:1盐酸1mL,用去离子水稀释至刻度，加50%硫氰酸钾溶液1mL，用滴定管滴加0.0500毫克/mL铁液与样品显色一致时，记录铁液消耗量V1。3、在50mL比色管中取水样至刻度，加1:1HCl1mL，1％高锰酸钾1mL，5mil后加50%硫氰酸钾溶液1mL显色。4.另取一支比色管加入蒸馏水至刻度，加1:1HCl1mL,0.1％高锰酸钾1mL，50%硫氰酸钾溶液1mL,用滴定管加铁液与样品显色一致时,记录铁液消耗量V2。5.计算：Fe2+＝Fe总－Fe3+式中V1——测三价铁时样品消耗铁液体积，mLV2——测总铁时样品消耗铁液体积，mLV---样品的体积,mL33六、污水含油量的荥光分析法1、分析原理光分析即在紫外线的照射下利用溶解在中性有机溶液中之油质的发光强度与标准系列发光强度进行对比，确定其含量。2、标准溶液配制用原油作溶质，配制标准系列，在分析天平称0.5克原油,用50毫升氯仿稀释其浓度为0.5克/50毫升=10毫克/毫升,将此溶液10毫升倾于干净烘干的比色管中作为15级,再取5毫升用滴定管加氯仿稀释置10毫升,为14级,再取14级5毫升稀释至10毫升为13级,依次类推分别配出12、11、10、9至1级为止，其浓度见右表：级别溶液浓度(毫克/毫升)10.0006220.0012330.0024540.004950.009860.019670.039180.078290.1563100.3125110.625121.25132.50145.001510.00①用水样瓶取水样500毫升左右（视含油量多少）倒入1000毫升量筒，量出体积后，放入1000毫升分液漏斗中，量取5毫升1：1硫酸加入分液漏斗进行酸化，然后按水样与氯仿的体积比10：2来量取氯仿，依次洗净附着于水样瓶量筒上的油迹，然后可用蒸馏水洗一遍，再倒入分液漏斗中剧烈振荡4-5分钟，不断开启开关，排除氯仿蒸气。②待静置分层后，将氯仿萃取液放入500毫升细口瓶中（注意在此时将瓶盖盖好），然后再按第一次所加的氯仿量分两次进行萃取，至氯仿萃取液荧光在四级以下，记下所加氯仿的总体积。③将几次氯仿萃取液混合均匀后，取出5毫升于比色管中，在荧光灯下与配制的标准系列对比，可确定发光等级，再由表上查出萃取液的的浓度，然后由公式计算出污水含油量，毫升/毫升。④若萃取