【国家标准】 石油液体管线自动取样法

1CS 75.180.30
中华人民共和国国家标准
GB/T 278672011/ISO 3171: 1988石油液体管线自动取样法
Petroleum liguidAutomatic pipeline sampling(ISO3171:1988,IDT)
2011-12-30发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2012-06-01实施bzxz.net
规范性引用文件
术语和定义
取样点选择（包括渡流调整）
截面测试
取样探头设计
取样器设计和安装
控制设备
流量测量
样品接收器和容器
样品处理
安全猎施
操作方法
取样系统检验
16取样系统总不确定度钻算
附录 A（魏范性附录）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
附录亡（规范性附录》
联样位置初选指南
参专文献
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GB/T 27867--2011/IS0 3171:1988T
本标准按照GB/1.1一2009给出的规赋起草，GB/T 27867—2011/1SO 3171:1988本标准使用翻译法等同采用ISO3171：1988《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：
为适应国内阅读寸惯，将原国际标准集中敢在标准正文之后的图例故敬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（SAC/TC355)归。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。m
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GB/T 27867—2011/ISO 3171:1988引言
采集管线中流动介质的样品，是为了谢定其所代表的一定数量介质的平均红成和品质。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癣性。
手工苷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，因为自动敢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龙反映到所来架的样品中。为广便样品尽可能具有代表件，应满足本标中有关取样点滋体均勾性的要求及小样提取颗率的要求。应考虑采用手工取样法提供备份样品，以备自动取样暴不能正常工作时使用.但工取样会因管线条件改变而增加不确定性（见IS(）3170）。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-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
）样品制备和细分满是等验室糖密分析要求。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其有了业用途的新型设备，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16章与JJF1059-—-1999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，避免混韬。本标准的附录包括有关管内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。
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GB/T 27867—2011/ISO 3171:1988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滋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整用原油这·术语,但在技术和设备适用的案件下,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质。如果測定 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摘送原油申报袖量的调整计算,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臂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祛的准确性。第16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15章描述了用于现场的实用谢试步骤，
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诈准确度范围。在第15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剃协议的基础。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。凡是不注耳期的引用文件，其最新版本（包括所有的悠改单适用于本文件。GB/T23256一2009石油液体管线自动取样测定石油液体中水含的自动取样器性能的统计学评估(IS0/TR 9494:1997,IDT)IS03170石油体手工取样法（Petroleumliquids—Manual sampling）ISO3165工业用化学产品的取样（Samplingofchemicalproductsforindustrialuse—Safetyinsampling)
ISO3734原油和燃料油中水和流淀物测定<离心法）（Crudepetroleumandfueloils—Determina-tion of water and sediment: Centrifuge tnethod)3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。1
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GB/T 27867-2011/ISO 3171:19883.1
合格（准确度）限acceptable（accuracy）limits在该范固内，相对于真值或其他规定值，所测定的样品合水率是可接受的。3.2
自动取样器antomatic saurupler能够从流过管线的液体中来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成。
闻歌式取样器intermittentsampler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continuoussampler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人最终接收器的控制装置。3.3
计算样品体积calculated sample volume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competentperson
固其受过培训，其有经验，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；主替人员应有足够的授权，以确保接照其建议采取必要的措随。3. 5
控制器controller
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，时闯比例样品fixed-ratesample,tinae-proportionalsample在一次完整管输作业期间，从管线中以均勾时间间隔采集的、由相等增量组成的样品。3.7
流量比例样品flow-proportional saimple在一次完整管输作业期间，以始终正比于管内获体流量的速率，从管线中来集的样品。3.8
单位样品rab
通过分液装置单次动作以营线中提取的少量液体。所有这些被体的总和成为一个样品。3.9
均匀混含物homogeneousmixtare如果各点液体的组成都样同，则该液体差均匀混合物。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。
样品完整性integrltyofthesample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。2
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等速取样isokinetic saniplingGB/T27867—2011/IS03171:1988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连度，且与靠近取样探头的管内液体方尚相同。3.12
混合器mixer
为获得代表性样品，在管线或容器内提供获体均匀混合物的装置。3. 12. 1
powered mixer
动力混合器
依赖外部动力混合液体的装置。3.12.2
静态混合器
staticmixer
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3.12.3
尺寸结构可变的静态混合器vuriable-geometry staticmizer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下的性能。3. 13
管线plpeline
用于输送液体的任意管段。对于无祖流件的节线，其内部应没有诸如静态混合器或孔板等任何装置。
截面测试protiletesting
在沿某一管径的若下点上同时进行取样的技术。与截面测试有关的术语见3.14，1～3.14.5。3. 14. 1
总平均值overall mean
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向）。3.14.2
点 point
截面上的单个取样孔。
点平均值pointaverage
在所有截面上相同点含水率的平均值（略含水率小于1%的点）。3. 14. 4
截面分布 Profile
沿某一管径的若于点上，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分析结果。3.14.5
profile average
截面平均值
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）。3.15
representativesample
代表性样品
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。3
GB/T278672011/IS0 3171:1988
样品sample
从管线中取出，然后送至实验室进行分析的部分液体。3.17
样品制备sampleconditianing
在处理样品以备分析期间，稳定样品所必要的均勾化操作。3.18
祥样品要器
samplecontainer
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。
样品处理samplehandling
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，再从样品客器送至用于分析的实验室设备。
样品回路sampleloop
与主管线相连、用于取样的支誉路，能代表总流的部分凌体由此流过。3.21
样品接收器samplereceiver;receptacle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，采集样品的总母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。
取样器性能系数（PF）
samplerperformancefactor
累积的样品体积与计算样品体积之比（见14.6）。3.23
取样频率Samplingfrequency
单位时间内采集的单位样品个数。3.24
取样间隔sampling Interval
相继单位样品之间的时间间隔。3.25
取样位置sampltng location
取样探头所处的誉截面或推荐的管截面所在的位置。3.26
取样探头samplingprobe
伸人管线内的取样器元件。
取样率samplingratio
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，也可以用当量普长表示为米每单位样品。4
分液装置separatingdevice
一种从批量获体中分离出具有代表性的少量液体的装置。3.29
液流调整streamn conditioning在取样位置上游对管内介质进行分配和分散，3.30
溶解水dissolved water
通常溢度下在油中形成溶液的水。3.31
悬浮水uspended water
以细小水滴分散在油中的水。
GB/T 27867—2011/ISO 3171:1988注：经过一段时间后，恶浮水可能桑柴成为游高水，也可能变成溶解水，这取决于所处的温度和压力录件。3.32
游高水freewater
在油中分层存在，通常位于油品之下的水。3.33
总含水total water
一个批量的油品中，全部溶解水、悬浮水和游离水的总和。3.34
最差条件worst-casecoaditions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：这种条件通常山现在流量最小.油品密度最小和油品粘度最小的情况下，危也有可能受乳化剂和表面活性剂等其他因素的影前。
4原则
4. 1 目的
本章确定了取样操作期间应避守的基本原刻，以裁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
为测定某一批虽原油的组成、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…个条件不满足，都能影响最然结果的质量。4.2.1第一个条件是从管线中所取样品的组戒，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。该条件对最样位宽有如下要求：）沿该管线横面，原油含水率或含水分布应是均勾的，应在4.4给出的合格限之内；b）相对于最大水滴直径，取样操头进口直径应当足够大，在开口部位不应小于6mm（见7.3)。4.2.2第二个条件甚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歌样，样速率应与管内流量成比例。在采用间歇式敢样5
GB/T 27867—201t/IS0 3171:1988器时，取样频率和单位样品体积部应满足要求，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10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11章的建议进行样品的忙存和转送。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12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建性的分离子样操作，该操作过程所引人的任何误差都能破环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·-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15.5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
滤流谢整和
取样探头位量
在取样点的
面测试确认
4.4取样一般原则
条件2
取群设备
与步巢
检变确认流量比
划性、单位样品体积
和单位样品要
条件3
主接收器
中样品保存
检查确认接收器
通过注水验证取样系统
国1取样系统的首次或周期性确定牵件4
样品姓理和
·F样分配
检查确认子样
的一致性
描述非均匀液体是否在管内混合的水力学定律表明，应为液流提供足够商的能量耗散率，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 1 g/100 g的样品,合格限为土0,05%;对于含水率超过1 g/100 它的样品,合格限为士5%（同样见4.4.2中的第2种状说）。注：尽管上面引用的含本率为质量分数，但向样适用于体积分数。6
CB/T27867—2011/IS03171:1988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疏动条件（流量油品密度和粘度、分散相组成、界面张方等》的变化。4.4.1第1种状说（见图2,类型1分布）：在此状况下，沿熟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勾分布，所以在此状况下可以取样，取样探头可安放在沿誉径的征一位置上，其入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苷壁。
4.4,2第2种状说（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叠变化，但具有哟勾梯度，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，该点一般应于距水平誉线底部0. 4 倍~0. 5 倍管径的位置上。臂预
平鸡谷陈离土服
推荐的取样
点区楼
（见图3）
类型2
注：1．标记“C\的垂直线代表每种情说的平均含水率。Co
类型3a
类型3b
2。含水率着与管中心线乎行的横坠标增加+对于每种类型的分布剖面，横坐标自零开始。图2水平管线中含水率裁面示意图如果在最差条件下由该敢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搭的。
4.4.3第3种状况（见图2,类型3a分布和类型3b分布）：在此状况下，沿管线横敲面的含水率是非线性的+皇现分层（类型3a，有时还会通到不稳定的含水率分布（类型3）。由于在管线横截面的不同位置上含水率不同，国此不充许在预定点最样，应安装一个混合装叠（见5.3).
注：般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，除基础含水盘的变化较为平缓外，当相对较商的合水率峰值沿管线向下传输时，还可能存在商期性的含水率变化。试验观测表明该“瞬变过程”的含水率可能超过50%，持续时间可能小于1min。以瞬变形式排出的水量与卸油方式有关，其相对于所御原油的基础含水量可能有所变化。狼显然，以这种方式采集的样品的代表性，取决子自动取样系统对所采集样品总体积中这些峰值的巢积含水量的反应能力是香准确且成比例，对于间款式取样器，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趣率。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）。对于这子
GB/T27867—2011/IS03171:1988两种取样器，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：8）在短期输送期间，可能存在频慈的短周期瞬变，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；
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%，郎接近水在原油中的溶懈度，则在所有流动案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盘和取样位置上游的管线布置等诸多因索。在本章中给出了取样点选择的指南，其前提是管线始整充满液体。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摔安装位置。应参照附录C对潜在取样位置进行划步筛选，更为详尽的处理方法应优先选择附录A。5.2.2在长距离永平管线内自然存在的满流能够形成充分地混合，但这种流并不常见。形成充分袍合的最低强度的自然端流取决于流、管径、黏度、密度和界面张力。假如自然微流不足以提供代表性样品，则应靠某些特定的臂件另外增强混合效果（见5.3和附录A)。5.2.3应确定最小充许流量或混合装罩应提供的最低能量，可用附录A中的公式或图表选摔适当的方法。
5.3混合装置
5.3.1概逆：通过加人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。若算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。应按照附录亡初选可能的取样伐置。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、三通和计量装骨等都能起到滤合作用。但这些装置的混合效果是不同的，且可能会在下游约20倍管径的范国内产生含水宰皇锯齿状分布的区城。
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人一段垂直管线。如果现有管线压力足够，厕可将垂直回路的管径减小，使其小于主管管径，从而增加流连。在垂直回路B
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