一种原油密度测量方法与流程

本发明涉及石油工程技术领域，具体地说，涉及一种原油密度测量方法。

背景技术：

原油的密度是决定原油价格的重要因素。就加工而言，我国炼厂加工的原油种类较为复杂，大部分炼厂都在加工混兑原油。因此快速、准确地检测原油密度对于优化进料、调和，提高企业生产效率具有重要意义。

目前，测量原油密度的方法很多，例如u形振动管法、压力密度计法等，这些方法操作复杂、步骤繁琐、测量速度慢、适用范围窄，仅能用于实验室内的测量。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种原油密度测量方法，所述方法包括：

步骤一、将待测原油置于预设容器内并进行恒温处理；

步骤二、对恒温处理后的待测原油进行t1-t2二维核磁共振分析，得到所述待测原油的油峰质心(t2,t1)；

步骤三、计算所述待测原油的油峰质心(t2,t1)的横纵坐标的比值，得到油峰质心坐标比值，基于预设油峰质心坐标比值与原油密度关系曲线，根据所述待测原油的油峰质心坐标比值确定所述待测原油的密度。

根据本发明的一个实施例，根据如下步骤构建油峰质心坐标比值与原油密度关系曲线：

步骤a、选取预设数量的密度已知的参考原油，其中，不同参考原油的密度不同；

步骤b、将不同的参考原油分别置入预设容器中并进行恒温处理；

步骤c、分别对恒温处理后的各个参考原油进行t1-t2二维核磁共振分析，分别得到各个参考原油的油峰质心(t2,t1)；

步骤d、分别计算各个参考原油的油峰质心(t2,t1)的横纵坐标的比值，对应得到各个参考原油的油峰质心坐标比值，对所述参考原油的油峰质心坐标比值与密度进行数据拟合，得到油峰质心坐标比值与原油密度关系曲线。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤a中，所选取的预设数量的密度已知的参考原油的相对密度分布范围包括[0.7，1.2]。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤d中，通过对各个参考原油的油峰质心坐标比值与密度进行二次多项式回归，得到油峰质心坐标比值与原油密度关系曲线。

根据本发明的一个实施例，拟合得到的所述油峰质心坐标比值与原油密度关系曲线为：

ρ＝a(t2/t1)²+b(t2/t1)+c

其中，ρ表示原油密度，a、b和c分别表示拟合系数。

根据本发明的一个实施例，所述预设容器的直径小于核磁共振仪器探头的直径，置于预设容器内的原油的高度不超过磁场均匀区的高度。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤一中，将待测原油置于预设容器内后，利用四氟胶带对所述预设容器进行封口，随后对封口后的所述预设容器进行恒温处理，使得所述预设容器内的原油温度维持在预设温度。

根据本发明的一个实施例，所述预设温度的取值范围包括[15℃，25℃]。

本发明所提供的原油密度测量方法利用t1-t2二维核磁共振油峰质心的横纵坐标之比与原油密度或相对密度之间的关系曲线来计算原油密度或相对密度，其克服了现有方法由于单纯采用t1谱或t2谱而在样品处理复杂、时间取值困难、适用范围较窄等方面的局限与不足，本方法在实施过程中样品处理更加简单、考虑因素更加全面，其无需对样品进行脱气处理，也无需对样品进行称重或体积测量。

本方法克服了常规方法操作复杂、步骤繁琐、测量速度慢、适用范围窄的不足，也弥补了采用核磁共振t1谱或t2谱仅能够测量原油黏度并且t1或t2选择困难、原油密度适用范围窄等缺点，该方法简便、可靠，且容易操作。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1和图2分别示出了不同性质的原油的t1-t2二维核磁弛豫谱示意图；

图3是两种原油的t2弛豫谱示意图；

图4是另两种原油的t2弛豫谱示意图；

图5是根据本发明一个实施例的构建原油的油峰质心坐标比值与原油密度之间关系曲线的具体实现流程示意图；

图6是根据本发明一个实施例的原油密度测量方法的实现流程示意图；

图7是根据本发明一个实施例的拟合得到的油峰质心坐标比值与原油密度之间关系曲线示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

不受限流体的核磁共振弛豫时间与其黏度呈负相关关系。其中，弛豫时间越长，流体的黏度越低；弛豫时间越短，流体的黏度越高。因此也就可以利用低场核磁共振技术测量原油的黏度。

现有技术中，有的利用t1弛豫时间，有的利用t2弛豫时间。然而，由于不同性质的原油含氢分子数不同，对核磁共振的响应也有差异。如图1所示，有的原油存在t1＝t2，有的原油存在t1＞t2，还有的原油存在t1＜t2，所以仅利用t1或t2并不能满足不同黏度原油测量的需求。例如，图1示出了密度为0.92的大豆油的t1-t2二维核磁弛豫谱，对于该大豆油来说，其存在t1＝t2；图2示出了密度为0.96的硅油的t1-t2二维核磁弛豫谱，对于该硅油来说，其存在t1＞t2。

此外，黏度高的原油，其弛豫谱较宽，最高峰不明显或不止一个，且常常含水，因此弛豫时间t1或t2的选取存在困难及代表性变低。图3示出了两种原油(相对密度分别为0.9455和0.9712)的t2谱，油峰(即弛豫时间较短的峰)的谱峰较宽，甚至会出现两个峰高或相同或不同的次峰。通过油峰最高峰对应的t2弛豫时间来计算原油的粘度或密度，相较于图4所示的只有一个峰尖的原油，t2弛豫时间的代表性要低，这也就使得通过油峰最高峰对应的t2弛豫时间来计算原油的粘度或密度无法得到准确的结果。

为了克服现有原油密度实验室测量方法的局限性以及繁琐性，本发明提供了一种新的原油密度测量方法，该方法基于t1-t2二维核磁共振弛豫谱来测量原油密度。其中，该方法在实施过程中需要使用原油的油峰质心坐标比值与原油密度之间的函数关系，因此，本实施例中，该方法优选地首先构建原油的油峰质心坐标比值与原油密度之间关系曲线。

图5示出了本实施例中构建原油的油峰质心坐标比值与原油密度之间关系曲线的具体实现流程示意图。

如图5所示，本实施例中，该方法在构建原油的油峰质心坐标比值与原油密度之间关系曲线的过程中，首先会在步骤s501中选取预设数量的密度已知的参考原油。其中，不同参考原油的原油密度不同。具体地，为了使得最终构建得到的原油的油峰质心坐标比值与原油密度之间关系曲线更加准确、可靠，本实施例中，该方法所选取的参考原油的数量优选地为4种以上，并且这些参考原油的相对密度介于[0.7，1.2]之间并且覆盖范围尽可能宽。

当然，在本发明的其它实施例中，该方法所选取的参考原油的数量还可以为其它合理数量，并且这些参考原油的原油密度或相对密度还可以介于其它合理区间内，本发明不限于此。

在选取出参考原油后，该方法会在步骤s502中将不同的参考原油分别置入预设容器中并进行恒温处理，随后再在步骤s503中分别对恒温处理后的各个参考原油进行二维核磁共振分析，从而得到各个参考原油的t1-t2二维核磁共振弛豫谱，进而根据各个参考原油的t1-t2二维核磁共振弛豫谱来确定出各个参考原油的油峰质心(t2,t1)。

为了保证原油的t1-t2二维核磁共振弛豫谱的准确性，本实施例中，用于盛装原油的容器的直径优选地小于核磁共振仪器探头的直径，同时，置于容器内的原油的高度优选地不超过磁场均匀区的高度。

在将原油置于预设容器中后，该方法优选地利用四氟胶带来对上述容器进行封口，随后再对封口后的容器进行恒温处理，以使得容器内的原油的温度维持在预设温度。本实施例中，该方法优选地将原油的温度维持在20℃。当然，在本发明的其它实施例中，该方法还可以通过恒温处理将原油的温度维持在其它合理温度(例如17℃、23℃，抑或是[15℃，25℃]中的其它合理温度值)，本发明不限于此。

如图5所示，在得到各个参考原油的油峰质心(t2,t1)后，该方法会在步骤s504中分别计算各个参考原油的油峰质心的横纵坐标的比值，从而对应得到各个参考原油的油峰质心坐标比值t2/t1。油峰质心坐标比值t2/t1与原油的质量无关，因此这样也就能够有效减少由于所选取的原油质量的不同而给测量结果所带来的干扰。

由于各个参考原油的原油密度是已知的，而通过步骤s504也得到了各个参考原油的油峰质心坐标比值t2/t1，因此该方法也就可以得到对应于所选取的参考原油的总数的多组原油密度与油峰质心坐标比值的数组。在步骤s505中，该方法也就可以通过对这些数组中的数据进行数据拟合，来得到油峰质心坐标比值与原油密度之间的函数关系以及相关系数r，即得到油峰质心坐标比值与原油密度关系曲线。

具体地，本实施例中，该方法在步骤s505中优选地对各个参考原油的油峰质心坐标比值与原油密度进行二次多项式回归来得到油峰质心坐标比值与原油密度关系曲线。其中，该方法所得到的油峰质心坐标比值与原油密度关系曲线可以采用如下表达式表示：

ρ＝a(t2/t1)²+b(t2/t1)+c(1)

其中，ρ表示原油密度，a、b和c分别表示拟合系数。

至此也就完成了油峰质心坐标比值与原油密度关系曲线的构建。

图6示出了本实施例所提供的原油密度测量方法的实现流程示意图。

在测量待测原油密度的过程中，如图6所示，该方法首先会在步骤s601中将待测原油阈值预设容器内并进行恒温处理，随后在步骤s602中对恒温处理后的待测原油进行二维核磁共振分析，从而得到待测原油的t1-t2二维核磁共振弛豫谱，进而根据待测原油的t1-t2二维核磁共振弛豫谱来确定出待测原油的油峰质心(t2,t1)。

在得到待测原油的油峰质心(t2,t1)后，该方法会在步骤s603中计算待测原油的油峰质心的横纵坐标的比值，从而得到待测原油的油峰质心坐标比值t2/t1。

需要指出的是，本实施例中，上述步骤s601至步骤s603的具体实现原理以及实现过程与上述步骤s502至步骤s504所阐述的内容相同，故在此不再对步骤s601至步骤s603的相关内容进行赘述。

由于原油的油峰质心坐标比值t2/t1与原油密度之间的关系曲线是已知的，因此该方法也就可以在步骤s604中基于预设油峰质心坐标比值与原油密度关系曲线，根据待分析原油的油峰质心坐标比值来确定出待测原油的原油密度。

例如，选取4种相对密度分别为0.8674、0.8696、0.8921、1.017的原油，分别对这4种原油进行二维核磁共振分析，分别记录相应的油峰质心并计算油峰质心坐标比值，得到的数据如表1所示。

表1

如图7所示，以t2/t1为横坐标、原油相对密度为纵坐标，对表1所示的数据进行二元回归，可以得到如下所示的回归方程：

ρ＝0.253(t2/t1)²-0.2315(t2/t1)+0.9132(2)

其中，相关系数为0.9998.

取两种位置密度的原油分别进行二维核磁共振分析，记录其各自的油峰质心分别(2.6827,3.3405)、(0.064495,0.19307)，将t2/t1的值0.803083、0.33405分别代入表达式(2)可以得到这两种原油的原油相对密度分别为0.89045、0.8641，而实测原油相对密度分别为0.8933、0.8702，相对误差分别为0.308％、0.701％。因此，本实施例所提供的原油密度测量方法能够准确、可靠地对原油的密度或相对密度进行测量。

从上述描述中可以看出，本发明所提供的原油密度测量方法利用t1-t2二维核磁共振油峰质心的横纵坐标之比与原油密度或相对密度之间的关系曲线来计算原油密度或相对密度，其克服了现有方法由于单纯采用t1谱或t2谱而在样品处理复杂、时间取值困难、适用范围较窄等方面的局限与不足，本方法在实施过程中样品处理更加简单、考虑因素更加全面，其无需对样品进行脱气处理，也无需对样品进行称重或测量体积。

本方法克服了常规方法操作复杂、步骤繁琐、测量速度慢、适用范围窄的不足，也弥补了采用核磁共振t1谱或t2谱仅能够测量原油黏度，并且t1或t2选择困难、原油密度适用范围窄等缺点，该方法简便、可靠，且容易操作。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。