Oxygen measurement 石油工业注射技术中的水中氧测量.docx
《Oxygen measurement 石油工业注射技术中的水中氧测量.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Oxygen measurement 石油工业注射技术中的水中氧测量.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
Oxygenmeasurement石油工业注射技术中的水中氧测量
Oxygenmeasurementinthewaterforinjectiontechnologyintheoilindustry
石油工业注射技术中的水中氧测量
图1：
注水基础图2：
Ekofisk油田，海上作业平台
Applicationdescription应用说明
Waterfloodalsocalledwaterinjectionisamethodofsecondaryoilrecoveryinwhich
waterisinjectedintothereservoirformationtodisplaceresidualoil.Thewaterfrom
injectionwellsphysicallysweepsthedisplacedoiltoadjacentproductionwells.Water
injectionwellscanbefoundbothon-andoffshore.
Waterfloodingwasbornover125yearsagoandistheoldestenhancedrecovery
method.Waterdoesnotonlydisplaceoilbutisusedalsoforpressuresupportofthe
reservoir（alsoknownasvoidagereplacement）.
Waterflood也被称为水注射是一种传统的二次采油方法，水被注入储油层将残余的石油移出。
从注射井中注入的水流将有待移出的石油，推送至邻近的生产井中。
通常在海上或离岸的采油平台都能看到这样的注水井。
注水采油的方法诞生于125年前，是最古老的提高采收率的办法。
此方法中的水应用，不只是移出残余的石油，也为储油层提供了一定的压力补偿（又名注采比）。
WhychooseHachUltra?
为什么选择HachUltra的产品？
•FullATEXcertifiedanalyzerandoxygensensor
完整的ATEX认证分析仪和氧传感器
•Sensorwithstandingextremeconditionsupto100bar
传感器可承受高达100bar的极端工作环境
•Sensorwithspecificelectrodesandelectrolyteallowingthemeasureinsamples
containingH2S
传感器配以特定的电极与电解液样，可在含有H2S的样本中进行测量
•Severalhighcorrosionresistantmaterialavailableforthesensorandtheflow
chamber（Monel,TitaniumandHastelloy）
几款高耐蚀性材料可供传感器与流通池机身选配（Monel镍铜合金、钛、Hastelloy镍基耐蚀耐热合金）
•Widemeasurementrangefromppmsaturationlevelsdownto1ppb.。
量程广，可满足从ppm饱和值到低至1ppb的测量
Waterqualityrequiredtomaintainhighefficiency良好的水质可保证采油的高效性
Forawaterfloodoperationtobesuccessfulthewaterusedforinjectionmustbeofa
qualitythatwillnotdamagethereservoirrockandinjectionratesmustbemaintained
belowthepartingpressureofthereservoir.Poorwaterqualitywillresultinlostoil
production.对于成功的注水操作而言，必需保证注射用水质量，不能对储油层岩壁有任何损害，同时注入率还需要被控制在储油层压力临界点以下。
如水质较差，会导致原油在生产中的流失。
Theproperbalancebetweenwaterqualityandcosthastobedetermined.Rigorous
waterqualityguidelineslike98%removalofparticlesabove2microns,oil<5ppm,and
oxygen<50ppbwillnearlyalwaysprovidewaterofsufficientquality.Becauseof
increasingscarcity,freshwaterwillnotgenerallybeaviablesource.Therefore,most
injectionprojectsusesalineorbrinewaters.
水质量和成本之间的适当平衡关系是需要明确界定的。
严格的水质指导标准：
2microns以上颗粒物去除率达到98%以上，水中油含量<5PPM，水中溶氧<50ppb，这样才能达到足够优质的作业用水。
在油田现场环境下，由于淡水的匮乏，一般不将其视为稳定、可行的资源。
因此，大多数注射项目使用盐水或海水。
Fivecomponentsinwaterdetrimentaltoawaterfloodare:
注射水中的5大不利组成物：
•micro-organisms,微生物
•dispersedoil,分散油
•suspendedsolids,悬浮固体颗粒
•dissolvedgases,可溶气体
•dissolvedsolids.溶解性固体
Dissolvedgasesfrequentlyfoundininjectionwatersareoxygen,carbondioxideand
hydrogensulfide.Allthreeenhancecorrosionproblemsbutoxygenisthemostcommon
causeforcorrosionandalthoughitisnotnormallypresentatdepthsbelowaround330ft
（100m）,oxygenisoftenintroducedinoilproductionthroughleakingpumpseals,casing
andprocessvents,openhatches,andopenhandling.
氧气、二氧化碳和硫化氢是注射水中最常见的可溶气体，也是造成腐蚀问题的3大根本原因，但氧气是最常见的，也是产生腐蚀的主要原因，虽然它在约330英尺（100米）一下的环境中并不常见，但氧气还是可以通过泵密封的泄漏点、套管
和工艺过程中的通风孔，开着的舱门，以及开放性操作等，进入到石油成品中。
Inaddition,oxygenremovalprocessessuchasgasstrippingandchemicalscavenging
oftenfail,allowingoxygencontaminationinwaterfloodsystems.Oxygencanberemoved
byanoxygenscavenger,suchascobalt-catalyzedsodiumbisulfite.Propergas
blanketingofwatertanksalsominimizesoxygenentry.Materialshouldalsowithstand
H2Scorrosionasitisfoundinapproximately40%ofallwells.
此外，一些除氧工艺，如气提法和化学除氧法经常失败，并使注水系统中的氧气污染。
实际上去氧剂是可以去除多余的氧气的，
如cobalt-catalyzed亚硫酸氢钠。
在水舱中，适当的气体覆盖层也可以最大限度地减少氧气进入。
由于H2S存在于40％的采油井中，应选用抗H2S腐蚀性材料。
Closelyrelatedtothewaterqualityisoxygenmeasurementandcontrol.Oxygen
measurementandcontrolissuchachallengebecauseofsevereworkingconditions.In
thisaspectHachUltraprovidesthemostresistantsensorsofthemarket.
与水质密切相关的是氧的测量与控制。
因为恶劣的工作条件，对氧气的测量与控制成为了一大挑战。
基于此，HachUltra提供了市场上耐用性最强的传感器。
Thesensorisanelectrochemicalcellwiththe
Orbispherepatentedthreeelectrodetechnology.
Gold,silverandplatinumareusedinorderto
avoidH2Sinterferenceswhilemeasuringoxygen
SincetheO2sensorisindirectcontactwiththe
chemicalsubstances,chemicalresistanceisa
must.
AllwettedpartsofOrbisphere’ssensorsare316L
stainlesssteel;asrequired,thesensorheadcan
bemadefromothermaterials,suchasHastelloy
C276,TitaniumorMonel.
Kalrezwashersarerecommendedinsteadof
siliconetoavoidswelling.SensorheadandsensorsocketorflowchamberO-rings
shouldbeofVitonorKalrez.
图3：
压力承受值为100bar氧传感器
该传感器是一款电化学产品，应用了ORBISPHERE的三款专利电极技术。
采用了黄金，银和铂金三种不同材质，避免H2S干扰。
在进行溶氧测量时，氧传感器会直接接触化学物质，所以耐化学性是该产品的必要特性。
ORBISPHERE传感器与水接触部分均采用316L不锈钢材料。
根据不同需要，探头可选用C276镍基耐蚀耐热合金、钛或蒙乃尔镍铜合金。
为避免膨胀，我们推荐选用了Kalrezwashers（垫圈）而不是有机硅材质。
探头、传感器插座、流通池、O形圈等也均采用了Viton或Kalrez材质。
I
nstallationandsamplingrecommendations
Orbisphere’sintrinsicallysafeanalyzersconsistofanO2sensorandanindicating
instrument（withdisplay）whichcanbeinstalledineitherthehazardousorthesafearea.
Theinstrumentelectronicsarehousedinoneortwo
tough,watertightstainlesssteelenclosures,depending
onyourhazardousareaneeds.Compactand
lightweight,theindicatinginstrumentcanbemounted
onawallordirectlyonaprocesscontrolpanel.
Thesensorcanbeinstalledeitherin-lineoron-lineto
thelinetobecontrolledandupto1000meterdistance
fromthetransmitter.
Forthewaterfloodingapplication,theliquidsampleis
transportedthroughthetubingtoaflowchamberofthe
series32001,wherethesensorislocated.Calibration
gascanbealsoconnectedtotheflowchamber（see
picture）.Twovalvesattheinletandtheoutletallows
isolatingthesensorfromthesampleforeasy
calibrationand/orservice.Materialsavailableare
ss316l,Hastelloy,MonelandTitanium.
安装和采样建议
ORBISPHERE独有的安全性分析仪包括一个氧传感器和一个指示仪器（带显示器），它可以安装在危险或安全的操作环境中。
根据安装环境的危险性要求，仪器的电子元件被安置在一个或两个坚韧防水不锈钢外壳内。
结构坚实、密闭，重量轻，指示仪表可
壁挂式安装，或直接安装在过程控制面板上。
传感器可与控制线进行串联或并联安装，与传送器可保持最远1000米的距离。
对于注射水应用而言，液体样本会通过管道输送到一个32001系列的流通池，传感器也安装在这个位置。
同时，校准气体也可接入流池（见图）。
在进口和出口分别安装了两个阀门，确保在需要的时候，将传感器与液体样本隔离开来，从而进行必要的校准或维修。
材料可选配镍基耐蚀耐热合金、钛或蒙乃尔镍铜合金。
Instrumentoutputs
Analog0/4–20mAcurrentoutputofO2concentrationisavailableasanisolatedsignalin
thesafeareaandanon-isolatedsignalforthehazardousarea.Oftenanapplication
requirestheinstrument’soutputtomatchaspecificmeasurementrange.Theseoutput
levelscanbeadjustedwiththesuppliedWindows®software.
仪器输出
在安全或非安全环境中，一定浓度的氧气将以0/4-20mA的电流模拟信号，作为隔离或非隔离信号输出。
通常，特定的应用会要求仪器的输出达到某个具体的测量范围，这种情况下，可通过相关电脑软件对输出值进行调节。
Installationschematic安装示意图
Recommendedsystemscomponents推荐系统组件
Model
Model型号
Description描述
3662EX/100
InstrumentATEX,Substancemeasured:
Oxygen,Configuration:
Wall,Number
ofchannels:
1,Temp.units:
°C,Membrane29552A,Measurementtype:
DO2,
Thermalcut-off,Currentoutput,Voltageoutput,RS485serialoutput:
requires
32958forinstallationinhazardousarea,Instrumentvoltage:
6.5–13.5VDCby
32956.X.Intrinsicallysafe,Specialsensorcable:
32515E,Specialsensor:
311XXE,Measurementunits:
ppm/ppb.仪器：
ATEX，测量物质：
氧，配置：
壁挂式，通道数：
1，温度单位：
℃，膜29552A，测量类型：
DO2，
热切断，电流输出，电压输出，RS485串行输出要求在危险区域安装时使用32958，仪器电压：
6.5-13.5VDC通过32956.X。
特殊安全设计：
采用32515E传感器电缆，专用传感器：
311XXE
计量单位：
PPM/PPB。
31120E.11
ECSensor,Substancemeasured:
Oxygen,Sensingheadmaterial:
Stainless
Steel,Guardring:
Silver,Maximumpressure:
50bar,O-Ring:
Viton,
Intrinsicallysafe.
EC传感器，测量物质：
氧，探头材料：
不锈钢
保护环：
银，最大压力：
50bar，银，O型圈：
氟橡胶
32001.141
FlowchamberinHastelloywith¼"fittings.SuppliedwithVitonO-rings.
32515E.03
3metersensorcablefor366xEX,5wires.Suppliedwith2connectors,2
sleeveswith32515Elabel.
适用于366xEX的3米传感器电缆，5条。
提供2个连接器，2个管路外壁贴有32515E标签。
32956.B
IntrinsicallysafepowersupplyincorporatingDINrailmountingsafetybarrier,
for3662Ex.Foruseinthesafearea.230VAC
适用于3662Ex的安全电源供应，参照DIN轨道安装安全标准，
对于在安全领域的使用：
230VAC
32954
Isolatorrepeaterfor4/20mAcurrentoutput.Mustbeinstalledinasafezoneif
currentoutputisutilized.For3662EX
32696
WindowsPCsoftwareATEX3660for3660Exand3662Ex.PrograminEnglish,
French,andGerman.
适应于3660Ex和3662Ex的电脑软件：
ATEX3660。
内置英语、法语、德语操作界面。
32706
Maintenancekitforoxygenelectrochemicalsensors.Includesmembranes
29552A,electrolyte2959,membraneholdingring29229.01,andtoolsfor
sensormaintenance.（Replaces32706L&32706M.）
氧气电化学传感器的维护套件。
包括膜29552A，电解液2959，膜固定环29229.01，以及感应器维修工具（32706L和32706M。
）
升级会员 