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严重分层的石油及产品的取样方法
一、介绍
采样并测试油品的密度与水分是岸罐重量鉴定的重要组成部分，现行的采样标准是GB/T4756-1998石油液体手工取样法。按照此标准以及通常的做法，岸罐采样一般取三部位的样品。分为：
上部样：石油液体的顶表面下其深度的六分之一液面处取得的样品。
中部样：石油液体的顶表面下其深度的六分之三液面处取得的样品。
下部样：石油液体的顶表面下其深度的六分之五液面处取得的样品。

二、非常规条件下岸罐油品分布的复杂性
常规和石油岸罐采用三点采样法：即：上部样，中部样，下部样。但是在非常规条件下，石油岸罐的油品分布相当复杂，分层严重，用常规的三点采样法要引起较大的误差。主要成因：
1、 密度分层严重：一些重质油品，比如南美委内瑞拉原油，或调和燃料油，本身油品和轻重组分分布不均，在岸罐内容易造成分层。也就是在底部沉积着较重的油品，而在上层油品密度相对较轻，而且这种轻重油品的分布并没有一般的规律性，也就是在液位高度上并不呈线性分布。
2、 输入的油品与岸罐底部原有的油品在密度上有较大差异,并且难以充分混合，造成混合后油品密度严重分层。如原有的油品密度远小于输入的油品，原有的油品就会浮于上层，形成分层。如用常规和三点采样法，无法采到上层油品，代表性不强。同理，当原有油品密度远大于输入油品时，底部油品也难以被代表。用常规取样的方法对岸罐内油品总体密度难以判定。
三、现行取样器不足之处的分析。
手工取样的的基本工具是取样器,取样器主要分为顶部开口取样器、底部开口取样器和全层取样器。
1、顶部开口取样器：顶部开口取样器下部封闭,上部有一圆口并用塞子塞住,塞子用绳子连接,下放前把塞子塞住,到指定位置,瞬间拉绳,打开塞子,液体便从上口进入桶内,桶内空气被挤出并冒出液面,等空气消失,再提起取样器。其不足之处主要有:
（1）当取样器下潜到一定液位时,塞子承受的压力增大,此时靠绳子的瞬间拉力无法打开塞子。如果塞子在下放前塞得过松，容易导致液体在没有到达指定位置前，就已经渗漏到桶内.
（2）由于在下放的过程中采样桶内一直为空，桶的自重必须克服自身的浮力才可以下放。在重质油品中下放异常困难，如果桶自重过重也不利于携带。
（3） 在上提的过程中,由于盖子处于打开状态,向上拉升时,如果速度不一致，桶内的液体由于惯性作用，与桶的速度不一致，就会脱离采样桶，与桶外的液体交换，使从底部采取的样品前功尽弃。样品的代表性大打折扣。
2、全层样取样器取样的困难：
根据GB/T4765-1998标准，全层样的是指：取样器在一个方向上通过 整个液层，使其充满四分之三（最大85%）液体时所取得的样品。计量人员只能事先在上面打开瓶盖，到油面时快速下放，由于重质原油粘度较大，大大制约了采样器的下放的速度，也就是在上层或上部时，油已经充溢瓶内，只能取上部的样品。并且，因为是人工操作，还难保证均速下放，在整个操作过程中也不易控制，要油品能充满四分之三容器，并不超过85%的要求相当困难。因此，岸罐全层手工取样法只停留在理论的研究上，在实践上要方便，快捷，准确地取得指定的样品难度不小。
3、底部采样器的优缺点分析：
底部取样的底部开一圆型孔洞，其横载面呈楔形，塞子在取样筒里面，并对准楔形孔洞，活塞套在一支柱上并可以上下活动。取样器顶部有一可打开关闭的合页。，当取样器下放时，塞子因浮力作用自动打开，底孔开启，到达指定高度时，桶内装载的就是该高度的油品，上提时，底部自动封闭，取样器取得了指定点位的油样。通过实践比较，对重质原油，底部取样器有着其他类型取样器无法比拟的优势，主要是：
（1）操作方便，下部孔是在上升或下降的过程中自动闭合，开启，无需人工拉起。
（2）下潜的速度较快。因其在下降的过程中一直充满油品，不用克服较大的浮力，利于下降。
（3）定点准确，在指定的位置上可以上下拉动，使采样器内油品与外面油品充分交换。
但底部开品采样器也有一些不足之处，主要有：
（1）在上升的过程中，如果速度不均，造成桶仙样品也与桶外油品的交换，使取样失去代表性。
（2）如果下部孔洞过小，重质油品粘度大，采样器内的油品就难以与外部油品充分置换。
三、项目组对底部开口取样器的改进
本项目组在采用底部取样品的方法采样，并与其他方法作一定的比较前，先对底部取样器进行一定的改进：主要有以下几点：
1、 加了底部的孔洞与相应塞子的直径，使底部开口的直径占整个取样筒直径的85%以上。有利于筒内外的油品充分交换。
2、 当增加塞子的重量。在取样器上提的过程中，如果速度发生变化，较轻的塞子必然要与孔洞脱开，造成油品交换。适当增加塞子的重量，使在重力作用下，牢牢地吸附于楔形孔洞，防止油品溢出交换。
3、在使用的过程中注意了以下两点:一是在到达指定的点位后,上下拉动拉绳多次，尽可能地使采样器内外的油品充分交换。二是在拉升的过程中，尽量保持均速，避免采样器的油品与外界交换。
四、对密度分层严重油品取样的实证研究
通过对取样器的研究和改良后，项目组对分层较严重的油品，如果用常规方法取样造成密度差异常较大的岸罐进行了实证研究，并取了一定的效果。
案例一、对高粘度油品“MEREY 16”原油的取样
2009年外轮“IOANNA”装载提单量为267226。962公吨的“MEREY 16”原油靠卸岙山基地。“MEREY 16”原油源产于委内瑞拉，一种高密度高粘度的混合原油。经船舱采样15度的密度为0.9604。油品卸入基地C-12，C-17，C-18三个岸罐。经采样分析：其中C-17号岸罐密度明显偏小，15度密度为0.9451。项目组分析认为：造成C-17号岸罐原油采样密度偏小的主要原因可能是用上开口取样器采集的样品失真。项目组采用改良的下开口取样器进行取样，分别采取上，中、下三点的样品并进行测试，得到的结果为0.9405，0.9506，0.9536，平均密度为0.9503，与提单的密度基本接近。
案例二、对密度分层严重的油品的取样测试
“OVERSEAS REGAL”装载源产于沙特的沙中，沙重原油靠泊舟山口岸册子油库卸油。因为罐容的原因，船上装载的沙中原油要卸入底油高度为10.076米的沙轻原油的岸罐。卸油后的液体高度为17.418米。底油的密度为0.8579，船舱采样得到的沙中原油密度为0.8707，根据两者混合的理论密度计算应为0.8632，但是经三点取样后检测得到的密度只有0.8602，与理论密度相差0.30%，而由此产生的进油重量差异高达0.73%，这种误差是无法被各方接受的。
针对此情况，项目组分析认为，产生些采样误差的主要原因在于底油密度与进油密度相差过大。两种油品的混合后并不一定呈线性关系。我们根据前后测油品的密度与数量，增加了油品采样的点位。使各点位的样品能充分代表其油品的数量，从而混合密度能真实反应岸罐的实际情况,见图6。

12-15米 密度 0.8579

采样点5

9-12米 密度0.8586

采样点4

3-9米 密度0.8589

采样点3

采样点2
3-6米 密度0.8684

采样点1
0-3米 密度0.8694

图6 岸罐采样点位分布图
我们分别对各点的样品进行了密度测试,并计算平均密度为0.8624,与理论密度基本接近。
五、小结
项目组通过对重质原油和严重分层油品的采样研究，我们认为，在以下几个方面入手，使取得的样品尽可能反应岸罐的真实值。
1、 改进取样工具。取样工具是取得样品的基础。对重质原油取得指定点位的代表性的样品并非易事，需要考虑多个因素。在实践中可以对传统的取样器进行适当的改进，以满足特殊油品的取样需要。
2、 综合考虑船舱密度，提单密度，前测密度和理论混合密度。当取样测试的密度与理论值有较大差异时，应分析存在的不足，重新考虑取样的方案。
3、 取样工作繁简结合，区别对待。油品取样工作是一项繁重、费时的体力劳动，如何提高效率，增加代表性也是我们项目组一直研究的问题。根据现行的国家标准，也是给出了如何取得代表性的样品的大致的方向，并没有对取样的具体点位与数量给出明确的规定。因此在实践中，我们要对重质原油和轻质原油区别对待，根据实际情况制订相应方案，不断探索方便，快捷，准确的取样方法。