资源描述：
I C S7 5 ．1 8 0 ．3 0 E9 8 圆亘 中华人民共和国国家标准 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 11 ／I S O3 1 7 1 1 9 8 8 石油液体管线自动取样法 2 0 1 卜1 2 - 3 0 发布 P e t r o l e u ml i q u i d - - A u t o m a t i cp i p e l i n es a m p l i n g I S O3 1 7 1 1 9 8 8 ，I D T 2 0 1 2 - 0 6 - 0 1 实施 宰瞀鹃鬻瓣訾矬赞霎发布中国国家标准化管理委员会促1 ” 目次前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 规范性引用文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 术语和定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 取样点选择 包括液流调整 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 截面测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 取样探头设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 取样器设计和安装⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 控制设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 流量测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 样品接收器和容器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-1 2 样品处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-1 3 安全措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 操作方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”1 5 取样系统检验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 取样系统总不确定度估算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-附录A 规范性附录 油中水分散度估算⋯⋯⋯附录B 规范性附录原油终端含水率截面测试举例附录C 规范性附录 取样位置初选指南⋯⋯⋯一参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯“G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 1 1 ／I s O3 1 7 1 1 9 8 8ⅢⅣ●●●00 如鹕珀加船船弱盯弛n 弘弘 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 刖置C B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 11 ／I S O3 1 7 1 1 9 8 8本标准按照G B ／T1 ．1 2 0 0 9 给出的规则起草。本标准使用翻译法等同采用I S O3 1 7 1 1 9 8 8 石油液体管线自动取样法 英文版 。本标准做了下列编辑性修改为适应国内阅读习惯，将原国际标准集中放在标准正文之后的图例改放在标准正文首次引用该图例的文字段落之后。本标准由全国石油天然气标准化技术委员会 S A C ／T C3 5 5 归口。本标准起草单位石油工业计量测试研究所。本标准主要起草人郑琦、阮增荣、历勇、赵成海。Ⅲ 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 1 1 ／L S O3 1 7 1 1 9 8 8引言采集管线中流动介质的样品，是为了测定其所代表的一定数量介质的平均组成和品质。对管线中一定数量介质的样品进行分析，可以测定其组成、水和沉淀物含量，或密度、黏度、蒸气压等任何其他重要属性。手工管线取样法适用于均匀液体，其组成和品质不随时间发生明显变化。如果不是这种情况，建议采用自动取样法，因为自动取样是从管线中连续或重复地提取多个小样，由此保证该批量液体的任何组成变化都能反映到所采集的样品中。为了使样品尽可能具有代表性，应满足本标准中有关取样点液体均匀性的要求及小样提取频率的要求。应考虑采用手工取样法提供备份样品，以备自动取样器不能正常工作时使用，但手工取样会因管线条件改变而增加不确定性 见I S O3 1 7 0 。本标准所描述的设备和技术通常用于稳定原油的取样，但如果已经考虑有关的安全措施和样品处理的难度，则可用于非稳定原油和炼制产品。对于密度、水和沉淀物的测定，采集代表性原油样品是一个关键过程。大量研究表明，在输送过程中测定原油具有代表性的参数值，要有下面四个不同的步骤a 管内介质的流动条件满足要求；b 取样要可靠、有效，确保取样率与管内流量成比例；c 样品保存和运输满足要求；d 样品制各和细分满足实验室精密分析要求。本标准参考了目前使用的取样方法和设备类型，但并不排除将来使用现在尚未开发的具有工业用途的新型设备，前提是这样的设备能获得代表性样品，并符合本标准的通用要求和方法。本标准的第1 6 章与J J F1 0 5 9 - - 1 9 9 9 { 测量不确定度评定与表示在不确定度分类及其计算方法方面存在差异，采用时需注意区别，避免混淆。本标准的附录包括有关管内液流混合的理论和截面测试计算方法，还给出了确定取样器安装位置的基本指南。Ⅳ 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 1 范围G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 11 ／] s o3 1 7 1 1 9 8 8石油液体管线自动取样法本标准给出了用自动方式采集管输原油和液体石油产品的代表性样品的推荐方法。注尽管在整个标准中始终使用原油这一术语，但在技术和设备适用的条件下，本标准同样可用于其他石油液体。本标准不适用于液化石油气和液化天然气的取样。本标准的主要用途是为规范、测试、操作、维护和监测原油取样器提供指导。原油取样操作为以下测定项目提供代表性样品a 原油组成和品质；b 总含水量；c 不能作为输送原油成分的其他杂质。如果测定a 、b 和c 的取样操作相互抵触，则可要求分别取样。注实验室的分析结果可用于输送原油申报油量的调整计算，但本标准不包括该调整方法。本标准包括样品处理，涉及将所采集样品转送至实验室仪器内的各个方面。本标准描述了确信为目前可能采集到最具代表性样品的取样方法和操作，因而能准确地进行含水测定。但是，用自动取样器采集的管内样品的含水测定准确度，不仅取决于构成取样系统的各个部件的配置和特性，还取决于后续分析方法的准确性。第1 6 章介绍了评价自动取样系统和分析测试总不确定度的理论方法。第1 5 章描述了用于现场的实用测试步骤。有关各方通常应达成协议，规定某一特定的自动取样系统的允许准确度范围。在第1 5 章的表4 中，根据实际测试结果的准确度指标，对自动取样系统的性能进行分类。这些指标可作为合格性能的参考和个别协议的基础。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本 包括所有的修改单 适用于本文件。G B ／T2 3 2 5 6 - - 2 0 0 9 石油液体管线自动取样测定石油液体中水含量的自动取样器性能的统计学评估 I S O ／T R9 4 9 4 1 9 9 7 ，I D T I S O3 1 7 0 石油液体手工取样法 P e t r o l e u ml i q u i d s - - M a n u a ls a m p l i n g I S O3 1 6 5 工业用化学产品的取样 S a m p l i n go fc h e m i c a lp r o d u c t sf o ri n d u s t r i a lu s e - - S a f e t yi ns a m p l i n g I s O3 7 3 4 原油和燃料油中水和沉淀物测定 离心法 C r u d ep e t r o l e u ma n df u e lo i l s - - D e t e r m i n a -t i o no fw a t e ra n ds e d i m e n t - - C e n t r i f u g em e t h o d 3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 1 1 ／i s o3 1 7 1 1 9 8 83 ．1合格 准确度 限a c c e p t a b l e a c c u r a c y l i m i t s在该范围内，相对于真值或其他规定值，所测定的样品含水率是可接受的。3 ．2自动取样器a u t o m a t i cs a m p l e r能够从流过管线的液体中采集代表性样品的系统。该系统由取样探头及分液装置、辅助控制器和样品接收器等组成。3 ．2 ．1间歇式取样器i n t e r m i t t e n ts a m p l e r从液流中提取液体的某一系统。该系统的样品接收器用于接纳从液流中提取的各单位样品，控制装置可改变与流量成比例的取样频率或单位样品的体积，以控制取样量。3 ．2 ．2连续式取样器c o n t i n u o u ss a m p l e r从液流中提取液体的某一系统。该系统具有连续地从主管线提取与流量成比例液量的分液装置，还包括中间样品接收器和经过二级提取使样品进入最终接收器的控制装置。3 ．3计算样品体积c a l c u l a t e ds a m p l ev o l u m e用单位样品体积乘以实际采集的单位样品个数得到的理论样品体积。3 ．4主管人员c o m p e t e n tp e r s o n因其受过培训、具有经验，并掌握理论和实际知识，而能够发觉装置和设备中存在的故障或缺欠，并能对其后续适用性作出权威判断的人员。注主管人员应有足够的授权，以确保按照其建议采取必要的措施。3 ．5控制器c o n t r o l l e r为提供代表性样品，用以控制自动取样器工作的装置。3 ．6固定速率样品、时间比例样品f i x e d - r a t es a m p l e ；t i m e - p r o p o r t i o n a ls a m p l e在一次完整管输作业期间，从管线中以均匀时间间隔采集的，由相等增量组成的样品。3 ．7流量比例样品f l o w - p r o p o r t i o n a ls a m p l e在一次完整管输作业期间，以始终正比于管内液体流量的速率，从管线中采集的样品。3 ．8单位样品g r a b通过分液装置单次动作从管线中提取的少量液体。所有这些液体的总和成为一个样品。3 ．9均匀混合物h o m o g e n e o u sm i x t u r e如果各点液体的组成都相同，则该液体是均匀混合物。当组成变化不超出4 ．4 给出的界限时，本标准即认为液体是均匀的。3 ．1 0样品完整性i n t e g r i t yo ft h es a m p l e样品完好和不变的状态，即所保存样品的组成与其从管线中取出时相同。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 11 ／l s o3 1 7 111 9 8 8 3 ．1 1 等速取样i s o k m e f i cs a m p l i n g 在该种取样方式下，液体流经取样探头开口处的线速度等于在取样点的管内液体线速度，且与靠近 取样探头的管内液体方向相同。 3 ．1 2 混合器m i x e r 为获得代表性样品，在管线或容器内提供液体均匀混合物的装置。 3 ．1 2 ．1 动力混合器p o w e r e dm i x e r 依赖外部动力混合液体的装置。 3 ．1 2 ．2 静态混合器s t a t i cm i x e r 固定在管内、没有运动部件的混合装置，其依靠流动液体的动能使液体混合。 3 ．1 2 ．3 尺寸结构可变的静态混合器v a r i a b l e - g e o m e t r ys t a t i cm i x e r 一种在管内具有可动部件的混合装置，能对其进行调整以改善在不同流量下的性能。 3 ．1 3 管线p i p e l i n e 用于输送液体的任意管段。对于无阻流件的管线，其内部应没有诸如静态混合器或孔板等任何 装置。 3 ．1 4 截面测试p r o f i l et 目t m g 在沿某一管径的若干点上同时进行取样的技术。与截面测试有关的术语见3 ．1 4 ．1 ～3 ．1 4 ．5 。 3 ．1 4 ．1 总平均值o v e r a l lm e a n 按点平均值或截面平均值计算方法所得到的平均值 注意，两种计算方法得到的结果相同 。 3 ．1 4 ．2 点p o i n t 截面上的单个取样孔。 3 ．1 4 ．3 点平均值p o m ta v e r a g e 在所有截面上相同点含水率的平均值 忽略含水率小于1 ％的点 。 3 ．1 4 ．4 截面分布p r o f i l e 沿某一管径的若干点上，同步采集的一组样品。 注该术语也用来表示一组取样点本身和在这些点取样得到的一组分析结果。 3 ．1 4 ．5 截面平均值p r o f i l ea v e r a g e 同一截面上每点含水率的平均值 忽略含水率小于1 ％的截面 。 3 ．1 5 代表性样品r e p r e s e n t a t i v es a m p l e 物理和化学性质与其所代表的液体总量的平均性质相同的样品。 注由于不能精确地量化各项误差，因此只能以不确定度表示，它既能由实际测试获得，也可由理论计算得出。 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 11 ／I S O3 1 7 1 1 9 8 8 3 ．1 6 样品s a m p l e 从管线中取出，然后送至实验室进行分析的部分液体。 3 ．1 7 样品制备s a m p l ec o n d i t i o n i n g 在处理样品以备分析期间，稳定样品所必要的均匀化操作。 3 ．1 8 样品容器s a m p l ec o n t a i n e r 一种用于贮存、运输和预处理全部样品或部分样品的容器，该样品直接供分析使用或被细分为相同 的子样再进行分析。 3 ．1 9 样品处理s a m p l eh a n d l i n g 指样品的制备、转送、细分和运输。包括将样品从接收器送到样品容器，再从样品容器送至用于分 析的实验室设备。 3 ．2 0 样品回路s a m p l el o o p 与主管线相连、用于取样的支管路，能代表总流的部分液体由此流过。 3 ．2 1 样品接收器s a m p l er e c e i v e r ；r e c e p t a c l e 与自动取样器相连、在取样操作期间样品被采集到其内部的容器。它可以永久性地与取样器相配， 也可以是便携式的。不论哪种情况，其设计都应保持样品的完整性。 注在某些情况下，采集样品的总量可能超过一个样品接收器的接受能力。在这种情况下，对于每个样品体积，都 应保持样品的完整性。 3 ．2 2 取样器性能系数 P F s a m p l e rp e r f o r m a n c ef a c t o r 累积的样品体积与计算样品体积之比 见1 4 ．6 。 3 ．2 3 取样频率s a m p l i n gf r e q u e n c y 单位时间内采集的单位样品个数。 3 ．2 4 取样间隔s a m p l i n gi n t e r v a l 相继单位样品之间的时间间隔。 3 ．2 5 取样位置s a m p l i n gl o c a t i o n 取样探头所处的管截面或推荐的管截面所在的位置。 3 ．2 6 取样探头s a m p l i n gp r o b e 伸入管线内的取样器元件。 3 ．2 7 取样率s a m p l i n gr a t i o 一个单位样品所代表的管内介质的数量。 注既可以用体积表示为立方米每单位样品，也可以用当量管长表示为米每单位样品。 4 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 11 ／I s O3 1 7 1 1 9 8 8 3 ．2 8 分液装置s e p a r a t i n gd e v i c e 一种从批量液体中分离出具有代表性的少量液体的装置。 3 ．2 9 液流调整s t r e a mc o n d i t i o n i n g 在取样位置上游对管内介质进行分配和分散。 3 ．3 0 溶解水d i s s o l v e dw a t e r 通常温度下在油中形成溶液的水。 3 ．3 1 悬浮水s u s p e n d e dw a t e r 以细小水滴分散在油中的水。 注经过一段时间后，悬浮水可能聚集成为游离水，也可能变成溶解水，这取决于所处的温度和压力条件。 3 ．3 2 游离水f r e ew a t e r 在油中分层存在，通常位于油品之下的水。 3 ．3 3 总含水t o t a lw a t e r 一个批量的油品中，全部溶解水、悬浮水和游离水的总和。 3 ．3 4 最差条件w o r s t - c a s ec o n d i t i o n s 在取样位置出现的截面含水率最不均匀和最不稳定的取样器操作条件。 注这种条件通常出现在流量最小、油品密度最小和油品粘度最小的情况下，但也有可能受乳化剂和表面活性剂等 其他因素的影响。 4 原则 4 ．1目的 本章确定了取样操作期间应遵守的基本原则，以获得符合本标准技术要求的代表性样品，并满足 4 ．4 中给出的合格性准则。 4 ．2 守则 为测定某一批量原油的组成、品质和总含水量，应采集和分析能代表该批量原油的样品。无论是装 油还是卸油，该批量既可能是指定时间内管线内间歇输送的一部分原油，也可能是油轮载油舱中的全部 或某部分原油。 样品的代表性取决于应满足的四个条件，有任何一个条件不满足，都能影响最终结果的质量。 4 ．2 ．1 第一个条件是从管线中所取样品的组成，应与取样位置和取样时间内整个管线横截面上的原油 平均组成相同。由于在该截面上可能存在可变的含水率梯度，故满足该条件并不容易。 该条件对取样位置有如下要求 a 沿该管线横截面，原油含水率或含水分布应是均匀的，应在4 ．4 给出的合格限之内； b 相对于最大水滴直径，取样探头进口直径应当足够大，在开口部位不应小于6m m 见7 ．3 。 4 ．2 ．2 第二个条件是在输送该批量原油期间，应保持油样的代表性，因为在取样开始和结束之间，样品 组成可能会改变。无论是连续取样还是间歇取样，取样速率应与管内流量成比例。在采用间歇式取样 5 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 1 1 ／I s O3 1 7 1 1 9 8 8 器时，取样频率和单位样品体积都应满足要求，以保证有效的代表性。 此外，在自动取样器中从取样探头至最后的接收器，都应保持样品的代表性。取样所用的设备应参 照第7 章、第8 章、第9 章、第1 0 章的建议。 4 ．2 ．3 第三个条件是样品应始终保持与取样位置相同的状况，不得出现液体、固体或气体损耗，不能被 污染。 应参照第1 1 章的建议进行样品的贮存和转送。 4 ．2 ．4 第四个条件是在将样品分离成数个子样的过程中，应确保每个子样与原样具有完全相同的 组成。 在第1 2 章中给出了将每个样品分离成子样，并将它们转送至实验室仪器的过程。 注需要强调的是，满足第四个条件要涉及到一个关键性的分离子样操作，该操作过程所引入的任何误差都能破坏 前三个条件所获得的代表性。 4 ．3 取样允差及其确认 为保证送至实验室进行分析的每一份样品能代表整个批量的油品，样品组成和该批量油品组成的 差异不应超过表4 中给出的允差值，其用法在1 5 ．5 中给出。 与4 ．2 中所述各条件的任何偏离，都不应使样品的代表性超过表4 中的允差值，因此应按图1 所示 确认每一步操作。 条件1条件2 条件3条件4 4 ．4 取样一般原则 图1取样系统的首次或周期性确定 描述非均匀液体是否在管内混合的水力学定律表明，应为液流提供足够高的能量耗散率，以使水滴 和较重的固体颗粒悬浮在原油中。在无阻流件的管线内所需的能量耗散率由流速提供，也可由临近取 样位置上游的混合装置提供。 考虑到沿管线横截面的含水分布，在截面测试中所得数值的合格限，应与该截面上的平均含水率有 关。对于含水率不超过1g ／1 0 0g 的样品，合格限为土o ．0 5 ％；对于含水率超过1g ／l O Og 的样品，合格 限为土5 ％ 同样见4 ．4 ．2 中的第2 种状况 。 注尽管上面弓I 用的含水率为质量分数，但同样适用于体积分数。 6 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 11 ／] s o3 1 7 111 9 8 8 在水平管线中，可以用3 种状况描述不同相液体的浓度沿管线横截面随流动条件 流量、油品密度 和粘度、分散相组成、界面张力等 的变化。 4 ．4 ．1 第1 种状况 见图2 ，类型1 分布 在此状况下，沿整个管线横截面含水率都是相同的，且在如 上所定义的合格限内。因为含水在管线横截面上均匀分布，所以在此状况下可以取样，取样探头可安放 在沿管径的任一位置上，其人口处的样品具有代表性。但应注意，为尽量减小管壁影响，取样探头不能 太靠近管壁。 4 ．4 ．2 第2 种状况 见图2 ，类型2 分布 在此状况下，含水率随管线横截面上的位置变化，但具有均 匀梯度，即至少有一点的浓度等于整个管线的平均浓度。经理论分析，该点一般位于距水平管线底部 0 ．4 倍～o ．5 倍管径的位置上。 管顶平均糠鞴蛳 2 t f 、＼ 。 ＼I 流向 1 | 、 卜＼ 、 、 ＼_ 推荐的取 点区域 见图3 1 ‘f．_ { ＼ ＼ 。、 ★ 一 g ＼ [ k c oc oc oc o 管底 类型1 类型2类型3 a类型3 b 样 注1 ．标记“c 。”的垂直线代表每种情况的平均含水率。 2 ．含水率沿着与管中心线平行的横坐标增加，对于每种类型的分布剖面，横坐标自零开始。 图2 水平管线中含水率截面示意图 如果在最差条件下由该取样点获得的含水率与平均含水率相同，且在如上所定义的合格限内，则在 该位置的取样是合格的。 4 ．4 ．3 第3 种状况 见图2 ，类型3 a 分布和类型3 b 分布 在此状况下，沿管线横截面的含水率是非线 性的，呈现分层 类型3 a ，有时还会遇到不稳定的含水率分布 类型3 b 。 由于在管线横截面的不同位置上含水率不同，因此不允许在预定点取样，应安装一个混合装置 见 5 ．3 。 注假如在管线底部存在游离水，或具有高含水率的乳状液，则不可能取得代表性样品。 4 ．5 分散相随时间的变化 在一次输送过程中，液体中分散相组分的浓度很可能随时间变化。以从船舱卸原油为例，除基础含 水量的变化较为平缓外，当相对较高的含水率峰值沿管线向下传输时，还可能存在周期性的含水率变 化。试验观测表明，该“瞬变过程”的含水率可能超过5 0 ％，持续时间可能小于1r a i n 。以瞬变形式排出 的水量与卸油方式有关，其相对于所卸原油的基础含水量可能有所变化。 很显然，以这种方式采集的样品的代表性，取决于自动取样系统对所采集样品总体积中这些峰值的 累积含水量的反应能力是否准确且成比例。 对于间歇式取样器，其准确度取决于设备类型、与瞬变过程频率和周期有关的操作频率。对于连续 式取样器，其准确度取决于外部采集和混合装置以及二级采样速率 如果采用二级采样的话 。对于这 7 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 11 ／i s o3 1 7 1 1 9 8 8 两种取样器，在确定取样准确度时，总的输油时间、含水瞬变过程持续时间、采样频率等都具有统计学 意义。 理论分析分散相瞬变对不同类型取样器性能的影响，可得出以下一般性结论 a 在短期输送期间，可能存在频繁的短周期瞬变，此时连续式自动取样器的准确度受瞬变的影响 最小； b 在短期输送期间，可能有少量持续时间较长的瞬变，此时间歇式取样器的准确度接近连续式 自动取样器； c 对于长期输送，无论使用哪种取样器，由不同周期的瞬变所引人的平均误差，都在本标准规定 的合格限内。 4 ．6 低含水量 应注意的是，假如含水率 质量分数，下同 大约为0 ．1 ％，即接近水在原油中的溶解度，则在所有流 动条件下含水率分布都将显示良好的含水分布均匀性。 5 取样点选择 包括液流调整 5 ．1 概述 正如第4 章所强调的，取样探头应位于管线内的部分流动液体中，而这部分液体能代表全部液体。 这主要取决于管线内液体的混合程度，而混合程度取决于流量和取样位置上游的管线布置等诸多因素。 在本章中给出了取样点选择的指南，其前提是管线始终充满液体。 5 ．2 取样探头位置初选 5 ．2 ．1 重力有利于加速水平管线内液体的分层，但能使垂直管线内液体分布更加均匀。因此，如果操 作条件完全相同，且只能选择垂直安装或水平安装，而输送速度大大高于水和杂质的沉降速度，则应优 先在垂直管线上选择安装位置。 应参照附录c 对潜在取样位置进行初步筛选，更为详尽的处理方法应优先选择附录A 。 5 ．2 ．2 在长距离水平管线内自然存在的湍流能够形成充分地混合，但这种湍流并不常见。形成充分混 合的最低强度的自然湍流取决于流量、管径、黏度、密度和界面张力。假如自然湍流不足以提供代表性 样品，则应靠某些特定的管件另外增强棍合效果 见5 ．3 和附录A 。 5 ．2 ．3 应确定最小允许流量或混合装置应提供的最低能量，可用附录A 中的公式或图表选择适当的 方法。 5 ．3 混合装置 5 ．3 ．1 概述通过加入外部动能或转换管线内的压力能，混合装置使介质达到均匀。 若管件或静态混合器不能产生足够的有效能量耗散率，应考虑采用动力混合器。 应按照附录C 初选可能的取样位置。 5 ．3 ．2 管件管件可以用作在线的混合装置，阀门、节流孔、渐缩管和渐扩管、汇管、三通和计量装置等 都能起到混合作用。但这些装置的混合效果是不同的，且可能会在下游约2 0 倍管径的范围内产生含水 率呈锯齿状分布的区域。 5 ．3 ．3 收缩管径如果流速过低不能达到充分混合，则通常安装一段缩径管以利于混合，但应确保因取 样探头造成的截面阻塞不改变含水分布 见7 ．2 。 5 ．3 ．4 垂直回路一段垂直管路能改进含水分布 见5 ．2 ．1 ，因此可在水平管线内加入一段垂直管线。 如果现有管线压力足够，则可将垂直回路的管径减小，使其小于主管管径，从而增加流速。在垂直回路 8 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 11 ／I S O3 1 7 1 1 9 8 8 中，取样探头最好安装在下游，距上游弯管的距离不小于3 倍管径，最好大于5 倍管径，距下游弯管的最 小距离为0 ．5 倍管径。 应当注意，水能积聚在垂直管线底部，当这些积聚物达到一定程度时，将以团状形态被夹带到下游。 这种现象会使含水发生瞬变，应对其给予考虑。 5 ．3 ．5 静态混合器静态混合器是一种能够在市场上买到的装置，其专门设计的结构形式分为单级或 多级，能在取样前使管内组分达到充分的均匀和分散。应向生产厂家咨询混合器的最小有效流速，以供 参考。 混合器的最大流速受到其允许压降的限制，但使用尺寸结构可变的混合器能够提供较宽的流速 范围。 5 ．3 ．6 动力混合器动力混合器是静态混合器的动态改型，其搅拌部件由外部动力驱动，可产生较高的 剪切力，从而使其接触的介质达到高度分散。另外，安装在取样探头上游的、将部分流体引入管线的泵 或高速喷射器，也能起到混合作用。 5 ．4 取样探头定位 5 ．4 ．1 假如管线内的液体已充分混合，则取样探头相对于管壁的位置相对来说并不十分重要。但是， 管壁能够影响流速和含水率，为避免这一影响，样品应从管线中心抽取。在水平或垂直管内安装取样探 头，使其从图3 所示的阴影部分抽取样品。 5 ．4 ．2 在某些条件下，弯管部位产生的离心力会导致分散相从被测液体中分离，因此不推荐在取样位 置上游过多使用单个弯头以达到混合。 5 ．4 ．3 混合器和取样探头之间的距离要适当，以避免受混合器产生的旋涡和不对称流的影响，但距离 不能过长以致混合失效。推荐距离为0 ．5 倍- - 8 倍管径，这取决于所用的混合器类型。 管项 a 水平管 取样点的 推荐区域 图3 取样点的推荐区域 b 垂直管 5 ．5 取样探头位置验证 无论取样探头处于什么位置或采用何种外加混合方式，都建议在取样位置验证截面含水率。第 6 章中给出了进行验证的测试步骤。只要能保证采集的样品具有相同的代表性，也可使用其他验证 方法。 9 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 1 1 ／I s o3 1 7 1 1 9 8 8 6 截面测试 6 ．1 概述 本章介绍在所选择的取样位置上对沿管线含水分布均匀性进行测试的方法。 6 ．2 原理 截面测试能够确认能否在推荐的或现存的取样位置上获得代表性样品。在沿径向几个点上同时测 试取样，并分析其含水量，由此能够确定含水率分层或不均匀程度。与移动式探头不同，要求采用多点 探头进行测试，以消除由于非同步取样而产生的不确定度。 尽管证实分层只需三个截面测试，但为了能够对非均匀性分布作出正确判断，至少应作五个截面测 试。当采用手工测试时，合格的测试结果是平均含水率应在1 ％～5 ％之间。 洼假如采用离心试管测定含水，且含水率大于2 0 ％，则由于容积刻度间隔较大，读取数据应特别谨慎。 假如采用自动连续取样法测定含水率，则含水量应在仪器的工作范围之内。为适应含水全部分离 的状况，仪器应能在1 0 0 ％含水时正常工作。 6 ．3 方法 在三种测试方法中选择哪一种，取决于整个测试期间能够保证的含水率及达到可靠和稳定条件的 能力。一般来说，对于一次有效测试，含水率至少应达到1 ％的水平。 第1 种方法采用往管线内注入补充水的方式。在测试期间，只要对原油中固有含水率始终大于 1 ％有怀疑，则它是优先选择并应使用的方法。 第2 种方法取决于固有含水率，为保证有效性，只有肯定测试期间原油中固有含水率至少为1 ％ 时，才能使用该方法。 第3 种方法是一种船上使用的替代方法。在某些情况下，可将补充水引入船舱和储罐，使含水率至 少增至1 ％。 注只要尽可能降低固有测量误差的影响，则1 ％含水率足以确定系统动力是否能够提供充分混合。 6 ．4 管线内含水率截面及取样位置有效性确定 6 ．4 ．1 设备 6 ．4 ．1 ．1 多点取样探头 用图4 所示的多点探头进行测试。探头开口面对上游流动方向，开口为内锥形以减小人口流动阻 力。探头应水平地安装在垂直管内或垂直地安装在水平管内。当探头为垂直安装时，建议探头中流体 的流动方向应尽可能垂直向下。在水平管线中，应另外安装一根不带弯头的直管，使其人口尽可能地垂 直靠近管线底部 见图5 ，用该点检查沿管线底部有无游离水流动。 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 11 ／I s O3 1 7 1 1 9 8 8 图4 截面取样的多点探头 单位为毫米 对锐角边3 0 。倒角 探头端部详圈 图5 在3 0 0n l l n 及以上直径的水平管线中多点探头的布置 1 l C e ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 11 ／I S O3 1 7 1 1 9 8 8 第一取样点和最末取样点的管开口中心应位于距管壁2 0m m 处。至外部阀门处的所有取样管的 长度应大致相同，以保证同时取样。 对于3 0 0m l T l 以上的管线，建议至少有五个取样点，3 0 0m m 以下的管线应有三个取样点。 注取样管内径应足够大，以防止阻塞。对于原油，建议取样管最小内径为6r a m 。 作为一项安全措施，探头应在低压条件下安装和拆卸。然而，如果应在操作条件下拆卸探头，则探 头应配备安全链和制动销，以防止其突然窜出 见1 3 。 6 ．4 ．1 ．2 测量 用手工或自动方式测量管线横裁面上每点的含水率。 当在实验室采用手工方法而不是离心法测量时，应按照6 ．4 ．2 中给出的步骤将样品收集到满足试 验容积的接收器内。用离心法时，样品可直接收集到离心试管中，但容积的分配精度很难保证。 另一种方法是采用连续监测器 例如电容元件 ，样品直接通过每个测量元件，每个分布点对应一个 元件。此方法具有显著优点，借助于适当的指示和记录仪器，可以观测到发生的截面变化。该种自动方 法也避免了在实验室进行大量的重复性试验。 这两种方法都要收集和处理测试期间通过探头的废弃油品。 6 ．4 ．2 操作步骤 如果实际应用中要求采集某一范围的原油样品，则应选择最差条件进行采样。若不可能，则可用附 录A 中的公式将结果外推至其他条件，但应十分慎重地使用这些外推结果。 6 ．4 ．2 ．1 手工测量 a 在含水率至少为1 ％的最低流速下，至少做五次截面取样，取样频率应至少达到每2r a i n 一个 截面。 b 如果采用第1 种方法 见6 ．3 ，则应从多点探头和混合装置的上游且距探头足够远处注入水， 以便获得代表性样品，但所产生的能量耗散率不应明显高于实际值[ 见式 A ．1 8 ] 。 c 注水操作应按照图6 进行，使用能产生适当流速和压力的注入泵。若有必要，应按原油管输体 积流量的1 ％、2 ％、3 ％、4 ％、5 ％或更高的含水率依次注入。该项操作应在5 个不同的、具有 代表性的流量下重复进行，尤其是在最小流量下。在每次测试周期内，这些流量值应当稳定在 1 0 ％以内。 d 假如采用第3 种方法 见6 ．3 ，应选择垫水船舱，以便在不产生纵倾的情况下进行操作。 e 取样之前，取样探头应道油充分运行，以彻底清洗每个探头元件。 f 取样之前应调整多点探头中的流速，使每一点的探头入口速度相同，并且最好等于管线中液体 的流速。假如不能这样，则应记录任何差异。 g 在计算得到的水到达时间之前应开始取样，并在探头内流速不变的条件下持续取样，直到进行 了足够数量的截面测试为止，即满足6 ．2 最少五个测试截面的要求。 h 在注入水通过期间继续取样，要考虑注入水到达取样位置的时间滞后 见图6 。 工 序 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 1 1 ／[ s o3 1 7 111 9 8 8 时间 ‘每个取样周期至少1h 。测试样品周期应与“水到达”期的两端重叠。 图6 取样器系统测试的典型时序图 6 ．4 ．2 ．2 自动测量 a 与6 ．4 ．2 ．1 中b ～h 相同。 b 采用具有电容元件的截面测试系统，连续地随时验证沿截面的含水均匀度，是～项近期研究 出的方法。在原油混合物中，水的电容量随原油组成而改变，也随温度、水滴尺寸及形状而改 变。应根据所采集的特定原油，先对构成该自动截面测试系统的各个电容元件调零，并且采 取一定措施保证各元件之间的温度和速度差最小。 在截面测试中，所关注的是测量沿管线截面各点的相对含水率。因此，假如采用具有相似性能的电 容元件，可不必针对不同类型的原油调节电容间距。 c 与手工测量所要求的稳定状态相比，自动测试的计时已不重要。直观显示能指示所出现的截 面条件，并能识别出最差或最好状况。 d 图7 给出一个基于试验的典型的棒状分布图，它是沿管线三个不同取样位置的截面测试结果。 G B ／T2 7 8 6 7 - - 2 0 1
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