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摘要：本文在对利用质量流量计确定原油密度的思路进行了分析，通过现场测量需考虑要点、计算方式和工况密度确定等内容研究，探究了利用质量流量计确定原油密度的具体方法。
关键词：质量流量计；含水率；纯油密度
油气集输和油田矿场需要做好流量和原油密度测量等工作，当前广泛应用的科氏力质量流量计能同时对油水混合液流量和密度测量，解决了传统流量计无法测量密度的缺陷。具体应用中，需将纯油、纯水密度作为已知数值输入公式，计算含水率。油水密度成为关键因素，必须科学设计油水密度测量和计算方案，明确使用仪器、操作步骤和计算方式等。
1 利用质量流量计确定原油密度的思路
集输系统和油田矿场原油，通常是油井产出后对油、气、水进行两相分离器分离、气液分离后的介质，是油水混合液。传统计量中没有特用原油含水仪器直接进行原油含水率自动测量，多是用容积式流量计进行液体流量测量，随后经过复杂的取样、化验等步骤计算得出含水率和纯油量。通过质量流量计进行油水两相流体测量，同时得到总流量和密度，可以比较准确的计算出含水率和纯油流量。相关公式如下：
Wc=（ρm-ρ0）/（ρw-ρ0） （1）
对上述公式进行微分处理，得到以下公式：
dWc=dρm/（ρw-ρ0） （2）
式中，Wc——质量流量计测量出的含水率；
ρm——质量流量计测量出的油水混合液密度；
ρ0——集输系统和井场工况条件下的原油密度；
ρw——集输系统和井场工况条件下的水的密度；
dWc——质量流量計测量出的含水率准确度；
dρm——质量流量计测量出的混合液密度准确度。
根据公式1，如果已知油水密度，可利用质量流量计测量混合液密度，进行原油含水率计算。计算中可将纯油、纯水密度作为已知值，输入流量计二次表运算系统。因此，要确定油水密度。
根据公式2，看出含水测量准确性与质量流量计测量油水混合液密度准确性有关，与油水密度差及纯油和纯水密度准确性也存在关联。在实际应用中，密度测量准确度由仪表本身性能决定，不同厂家和不同规格的仪表分别存在±0.1%、±0.3%不等的精度误差，但只要确定待测量油水性质，密度差就固定，含水测量准确度也就固定。
2利用质量流量计确定原油密度的具体方法
2.1现场测量需考虑要点
在工况状态下，质量流量计才能进行原油流量和密度值测量，随后进行原油含水率计算，得出原油含水率也是工况的，因此，要统筹考虑以下因素：不同区块、不同类型油藏采出油、水密度值差异，测量前要首先进行纯油密度和纯矿化水密度精准测量，作为计算公式已知参数输入。在仪表测量中，油水密度必须与测量开始阶段确定数值一致，如果测量中出现变化需重新确定数值。纯油密度必须是活油密度，在分离器工作条件下测量的饱和油密度，不能用稳定脱气状态下的原油密度，否则会造成仪表测量含水率比准确值低、纯油计算值偏高。
2.2采用已知原油标准密度进行换算计算
大多质量流量计二次表中数学模型具备对原油标准密度修正为工况密度的功能。原油中纯油、纯水标准密度容易获取，要在使用质量流量计对原行测量时需要提前取样，脱水获取纯油、纯水样品后测量，通过实验室分析，确定纯油和纯水标准密度，随后将标准密度值输入二次表中。
简单的方法是将标准密度换算后输入，但存在一定缺陷，在原油密度上存在误差。质量流量计二次表中对密度值修正时，要考虑温度对密度的影响，而较少考虑压力特别是工作压力下原油溶解等因素对密度的影响，水属于可压缩性较小液体、气体难溶入，所以对水的密度影响可忽略；对原油密度存在较大影响，因取样获得原油密度是脱气后稳定原油密度，而工况下原油属于溶气原油，特别是高压下气体重组分会被液化，使工况下原油密度比稳定原油密度更低，如果不考虑该因素，会造成仪表测量含水率偏低、纯油偏高。按现有资料分析，原油密度为897.5kg/m3时，含水率50%、稳定脱气状态下原油密度比含溶解气活油密度高10kg/m3左右，如不考虑这一差异，会造成含水率偏低4%左右，纯油偏高8%左右。因此，要将原油密度修正为工况下密度，注意修正后数值也存在一定误差，特别是误差随工作压力加大而加大。
2.3现场工况密度的确定
在现场确定原油密度需要的仪器方面，主要使用配套取样装置，方便在测量工艺系统中获取具有普遍代表性的原油样品；配套快速油水分离装置，一般使用离心分离机；配套油水密度测量仪，以便携式的仪器最好，便于操作，确保能在测量油水密度的同时测量介质温度，选用的密度计测量精度必须将误差值控制在±0.2%以内。
在现场测量操作步骤方面，要先等介质运行平稳后，再将质量流量计投入介质，在系统取样口进行取样操作；在对样品间排气和气液分离后，使用离心分离机进行油水混合液分离，获取纯油和纯水样品；随后将纯油、纯水样品放置到合适容器内，使用便携式密度计分别测取密度，并分别测量和记录测量时的油和水的温度，该情况下测量密度值为视密度。
在确定油水工况密度方面，因为水本身具有可压缩性小、气体难溶入的特点，所以测量水的视密度后，就能根据测量时的温度、利用水温与水密度关系转换获取工况条件下的水密度。原油工况密度的确定较为复杂，需使用以下公式计算：
ρ20=ρt+r（t-20）
其中，ρ20——温度为20℃时的原油标准密度（kg/m3）；
ρt ——测量温度时的原油密度（kg/m3）；
t ——测量密度时的原油温度（℃）；
r ——石油密度温度系数，可查阅原油标准密度值表，获取20℃时数值。
随后，要将标准密度值进行工况下溶气原油密度值换算，根据前述公式，以及获取的原油标准密度、天然气相对密度、工况压力、工况温度计算出天然气溶解度，确定工况条件下每立方米原油中溶解的天然气含量；计算原油体积系数，原油中溶解天然气后体积变大，体积系数即单位体积脱气原油溶入天然气后的体积数值；进行溶气原油密度计算，根据获取的原油标准密度、融入天然气后的相对密度、天然气溶解度和原油体积系数等，按照如下公式计算工况密度：
ρpt=（ρ+RsΔgnρa）/B0
式中，ρpt——工况条件下溶气原油密度；
ρ——脱气原油标准密度；
Rs——被测量原油天然气溶解度；
Δgn——溶入原油内的天然气相对密度；
B0——原油体积系数。
3 结论
综上所述，通过本文所述方式确定原油和矿化水密度，能较为精准地反映油水工况密度，在将数值输入质量流量计二次表系统后可获取准确测量值，为油气集输和油田矿场现场计量提供依据。
参考文献
[1]陈巍芳.高含水时期的油井计量技术[J].化学工程与装备，2011（08）.
[2]张恒.质量流量计在大庆油井应用探讨[J].科技致富向导，2011（21）.
（作者单位：油气集输总厂）
关键词：质量流量计；含水率；纯油密度
油气集输和油田矿场需要做好流量和原油密度测量等工作，当前广泛应用的科氏力质量流量计能同时对油水混合液流量和密度测量，解决了传统流量计无法测量密度的缺陷。具体应用中，需将纯油、纯水密度作为已知数值输入公式，计算含水率。油水密度成为关键因素，必须科学设计油水密度测量和计算方案，明确使用仪器、操作步骤和计算方式等。
1 利用质量流量计确定原油密度的思路
集输系统和油田矿场原油，通常是油井产出后对油、气、水进行两相分离器分离、气液分离后的介质，是油水混合液。传统计量中没有特用原油含水仪器直接进行原油含水率自动测量，多是用容积式流量计进行液体流量测量，随后经过复杂的取样、化验等步骤计算得出含水率和纯油量。通过质量流量计进行油水两相流体测量，同时得到总流量和密度，可以比较准确的计算出含水率和纯油流量。相关公式如下：
Wc=（ρm-ρ0）/（ρw-ρ0） （1）
对上述公式进行微分处理，得到以下公式：
dWc=dρm/（ρw-ρ0） （2）
式中，Wc——质量流量计测量出的含水率；
ρm——质量流量计测量出的油水混合液密度；
ρ0——集输系统和井场工况条件下的原油密度；
ρw——集输系统和井场工况条件下的水的密度；
dWc——质量流量計测量出的含水率准确度；
dρm——质量流量计测量出的混合液密度准确度。
根据公式1，如果已知油水密度，可利用质量流量计测量混合液密度，进行原油含水率计算。计算中可将纯油、纯水密度作为已知值，输入流量计二次表运算系统。因此，要确定油水密度。
根据公式2，看出含水测量准确性与质量流量计测量油水混合液密度准确性有关，与油水密度差及纯油和纯水密度准确性也存在关联。在实际应用中，密度测量准确度由仪表本身性能决定，不同厂家和不同规格的仪表分别存在±0.1%、±0.3%不等的精度误差，但只要确定待测量油水性质，密度差就固定，含水测量准确度也就固定。
2利用质量流量计确定原油密度的具体方法
2.1现场测量需考虑要点
在工况状态下，质量流量计才能进行原油流量和密度值测量，随后进行原油含水率计算，得出原油含水率也是工况的，因此，要统筹考虑以下因素：不同区块、不同类型油藏采出油、水密度值差异，测量前要首先进行纯油密度和纯矿化水密度精准测量，作为计算公式已知参数输入。在仪表测量中，油水密度必须与测量开始阶段确定数值一致，如果测量中出现变化需重新确定数值。纯油密度必须是活油密度，在分离器工作条件下测量的饱和油密度，不能用稳定脱气状态下的原油密度，否则会造成仪表测量含水率比准确值低、纯油计算值偏高。
2.2采用已知原油标准密度进行换算计算
大多质量流量计二次表中数学模型具备对原油标准密度修正为工况密度的功能。原油中纯油、纯水标准密度容易获取，要在使用质量流量计对原行测量时需要提前取样，脱水获取纯油、纯水样品后测量，通过实验室分析，确定纯油和纯水标准密度，随后将标准密度值输入二次表中。
简单的方法是将标准密度换算后输入，但存在一定缺陷，在原油密度上存在误差。质量流量计二次表中对密度值修正时，要考虑温度对密度的影响，而较少考虑压力特别是工作压力下原油溶解等因素对密度的影响，水属于可压缩性较小液体、气体难溶入，所以对水的密度影响可忽略；对原油密度存在较大影响，因取样获得原油密度是脱气后稳定原油密度，而工况下原油属于溶气原油，特别是高压下气体重组分会被液化，使工况下原油密度比稳定原油密度更低，如果不考虑该因素，会造成仪表测量含水率偏低、纯油偏高。按现有资料分析，原油密度为897.5kg/m3时，含水率50%、稳定脱气状态下原油密度比含溶解气活油密度高10kg/m3左右，如不考虑这一差异，会造成含水率偏低4%左右，纯油偏高8%左右。因此，要将原油密度修正为工况下密度，注意修正后数值也存在一定误差，特别是误差随工作压力加大而加大。
2.3现场工况密度的确定
在现场确定原油密度需要的仪器方面，主要使用配套取样装置，方便在测量工艺系统中获取具有普遍代表性的原油样品；配套快速油水分离装置，一般使用离心分离机；配套油水密度测量仪，以便携式的仪器最好，便于操作，确保能在测量油水密度的同时测量介质温度，选用的密度计测量精度必须将误差值控制在±0.2%以内。
在现场测量操作步骤方面，要先等介质运行平稳后，再将质量流量计投入介质，在系统取样口进行取样操作；在对样品间排气和气液分离后，使用离心分离机进行油水混合液分离，获取纯油和纯水样品；随后将纯油、纯水样品放置到合适容器内，使用便携式密度计分别测取密度，并分别测量和记录测量时的油和水的温度，该情况下测量密度值为视密度。
在确定油水工况密度方面，因为水本身具有可压缩性小、气体难溶入的特点，所以测量水的视密度后，就能根据测量时的温度、利用水温与水密度关系转换获取工况条件下的水密度。原油工况密度的确定较为复杂，需使用以下公式计算：
ρ20=ρt+r（t-20）
其中，ρ20——温度为20℃时的原油标准密度（kg/m3）；
ρt ——测量温度时的原油密度（kg/m3）；
t ——测量密度时的原油温度（℃）；
r ——石油密度温度系数，可查阅原油标准密度值表，获取20℃时数值。
随后，要将标准密度值进行工况下溶气原油密度值换算，根据前述公式，以及获取的原油标准密度、天然气相对密度、工况压力、工况温度计算出天然气溶解度，确定工况条件下每立方米原油中溶解的天然气含量；计算原油体积系数，原油中溶解天然气后体积变大，体积系数即单位体积脱气原油溶入天然气后的体积数值；进行溶气原油密度计算，根据获取的原油标准密度、融入天然气后的相对密度、天然气溶解度和原油体积系数等，按照如下公式计算工况密度：
ρpt=（ρ+RsΔgnρa）/B0
式中，ρpt——工况条件下溶气原油密度；
ρ——脱气原油标准密度；
Rs——被测量原油天然气溶解度；
Δgn——溶入原油内的天然气相对密度；
B0——原油体积系数。
3 结论
综上所述，通过本文所述方式确定原油和矿化水密度，能较为精准地反映油水工况密度，在将数值输入质量流量计二次表系统后可获取准确测量值，为油气集输和油田矿场现场计量提供依据。
参考文献
[1]陈巍芳.高含水时期的油井计量技术[J].化学工程与装备，2011（08）.
[2]张恒.质量流量计在大庆油井应用探讨[J].科技致富向导，2011（21）.
（作者单位：油气集输总厂）