一、问题的提出
随着油田注水开发的进行，原油中游离水的出现给原油含水测定带来两个问题：一是增加了切游离水、称总重、桶重等工作程序及相应的工作量；二是游离水很难切净从而出现含水误差。为了解决这个问题，提出了用密度法进行原油含水测定。
二、含水与原油混合液密度关系的确立
设被测定的原油混合液重量为G混，密度为g混，含水为f，原油密度为g油，水的密度为g水，按油的体积加上水的体积等于原油混合液的体积建立等式：
f = (g混- g油) / g混（1- g油）
式中g油为一相对稳定的量，在储油层系性质相近的局部区域内可视为常数。因此，只要测出g混既可算出含水f。而测g混，只需500ml以上高精度的一个量杯，量出油样的体积（加热到50℃时），再放到天平上称其重量，既可算出。
三、原油密度不变的情况下，密度法与离心法含水测定对比，误差小、成本低、工作效率高
1、密度法与离心法含水测定结果对比，基本一致，并能消除切水不彻底带来的误差
为了验证密度法含水测定的可行性，对3口井的油样用密度法与常规离心法两种含水测定法进行连续跟踪对比，结果见表1-3
龙69-27井不同含水测定法结果对比表 表1
化验时间 7.1 7.6 7.11 7.16 7.21 7.26 7.31 8.5 8.11 8.16
离心法（%） 28.24 31.08 31.08 34.87 36.78 38.74 40.54 41.57 46.34 47.85
密度法（%） 28.13 32.11 32.31 35.01 37.04 38.57 42.38 44.32 46.36 47.97
差 值（%） -0.11 1.03 1.23 0.14 0.26 -0.17 1.84 2.75 0.02 0.12
龙71-28井不同含水测定法结果对比表 表2
化验时间 7.1 7.6 7.11 7.16 7.21 7.26 7.31 8.5 8.11 8.16
离心法（%） 38.74 41.21 43.25 44.21 46.23 48.72 47.84 49.27 53.45 55.67
密度法（%） 38.92 40.89 43.68 45.01 47.12 49.02 49.87 51.68 53.64 56.05
差 值（%） 0.18 -0.32 0.43 0.80 0.89 0.30 2.03 2.41 0.19 0.38
龙65-27井不同含水测定法结果对比表 表3
化验时间 7.1 7.6 7.11 7.16 7.21 7.26 7.31 8.5 8.11 8.16
离心法（%） 49.35 50.24 53.28 54.21 56.28 58.34 57.35 54.38 53.30 55.67
密度法（%） 48.87 50.68 53.87 55.14 57.86 59.31 59.64 56.84 53.64 56.05
差 值（%） -0.48 0.44 0.59 0.93 1.58 0.97 2.29 2.46 0.34 0.38
从表上可看出，密度法含水测定结果与常规离心法含水测定结果基本一致，但总体上密度法含水测定结果比常规离心法含水测定结果略高。这主要是因为常规离心法含水测定时，游离水很难切净致使含水化验结果偏低造成的。7月31日、8月5日3口井的密度法含水测定结果，比常规离心法含水测定结果都明显高，当时分析认为由于天气温度高，游离水没有切净致使常规离心法含水化验结果偏低，经过延长游离水切水时间、增加切水次数，8月11日、8月16日3口井的密度法含水测定结果，与常规离心法含水测定结果都趋于一致，说明密度法含水测定结果能较好反映原油的实际含水情况。
2、密度法与离心法含水测定对比成本低
由于密度法含水测定不需要离心机、冷却样的冰柜、破乳剂等，与离心法含水测定对比，一个小队年成本降低3600元，详细对比见表4。
密度法与离心法含水测定成本对比表 表4
化验方式 所需设备、试剂 年成本（元） 备 注
恒稳水浴箱 200 一次性成本2000元，按使用期10年算
天平 100 一次性成本1000元，按使用期10年算
密度法 量杯 25 一次性成本50元，按使用期2年算
汽油 1440
合计 1765
恒稳水浴箱 200 一次性成本2000元，按使用期10年算
天平 100 一次性成本1000元，按使用期10年算
试管 250
汽油 1440
离心法 破乳剂 100
离心机 2000 一次性成本20000元，按使用期10年算
冰柜 300 一次性成本3000元，按使用期10年算
离心机、冰柜电费 1000
合计 5390
3、密度法与离心法含水测定对比工作效率高
密度法含水测定，从热样到最终含水计算只需5个程序，而离心法含水测定从热样到最终含水计算需要11个程序，其中切水和向试管盛样需要时间长。另外，从计算含水上看，密度法含水测定，只要量出样的体积，称出样的重量，算出样的密度，代入公式既可算出含水；而离心法含水测定，需要称出总重，油、桶重，桶重3个重量，做出乳化含水，将这4个量代入公式，所需参数多，公式复杂，计算时间长。通过全过程时间测定，不算都需要的热样时间，做一个样用密度法需要5分钟，用离心法需要10分钟，密度法含水测定的工作效率是离心法的2倍，详细对比见表5。
密度法与离心法含水测定工作程序对比表 表5
化验方 式 工作程序 所需时间（分） 计算公式
1、热样
密 2、搅拌，排除气泡需1分钟
度 3、盛入量杯，量出体积需2分钟 5 f = (g混-g油) / g混（1- g油）
法 4、放到天平称重需1分钟
5、计算需1分钟
1、称油重+水重+桶重（m1）需1分钟
2、切水需3分钟
3、称油重+桶重（m2）需0.5分钟
离 4、热样
心 5、盛试管需1.5分钟 10 f=[(m2-m3)*乳化含水+m1-m2]/(m1-m3)
法 6、加破乳剂需0.25分钟
7、放入加水的衬管里需0.25分钟
8、平衡衬管需1分钟
9、离心后读数需0.5分钟
10、称桶重（m3）需0.5分钟
计算需1.5分钟
三、随着含水的升高，原油密度的变化对密度法含水测定精度的影响越来越小，中高含水期密度法含水测定是可行性的
对于同一油源、与油源距离相近的油藏内的原油密度是基本一致的，但也存在一些差异，见表4。在用密度法测定含水时，在
龙虎泡油田不同井点不同开采阶段原油密度表 表4
时间 龙153 59-24 23-16 21-13 37-21 19-19 29-15 33-15 57-29 67-26
89年 0.8151 0.8174 0.8175 0.8199 0.8233 0.8238 0.8248 0.8206 0.8365 0.8107
90年 0.8219 0.8206 0.8199 0.8200 0.8269 0.8266 0.8224 0.8282 0.8140 0.8201
91年 0.8185 0.8185 0.8227 0.8217 0.8211 0.8227 0.8211 0.8250 0.8231 0.8142
92年 0.8222 0.8202 0.8188 0.8286 0.8177 0.8239 0.8201 0.8195 0.8226 0.8173
注：50℃时测得密度
一段时间内原油密度取定值。当原油密度发生变化时，会使原油混合液密度发生变化，按密度法含水测定公式，必然会产生含水变化的假象。从表5可以看出，当实际含水为20%，实际原油密度变为0.83 g/cm3时，
原油密度变化对密度法含水测定误差的影响 表5
实际含水 指定原油密度 实际原油密度 理论混液密度 实际混液密度 测定含水 误差
（%） (g/cm3) (g/cm3) (g/cm3) (g/cm3) （%） （%）
20 0.82 0.83 0.8506 0.8592 25.35 5.35
25 0.82 0.83 0.8586 0.8668 30.02 5.02
30 0.82 0.83 0.8668 0.8746 34.69 4.69
35 0.82 0.83 0.8751 0.8825 39.35 4.35
40 0.82 0.83 0.8836 0.8906 44.02 4.02
45 0.82 0.83 0.8923 0.8988 48.68 3.68
50 0.82 0.83 0.9011 0.9071 53.35 3.35
55 0.82 0.83 0.9101 0.9156 58.01 3.01
60 0.82 0.83 0.9193 0.9243 62.68 2.68
65 0.82 0.83 0.9287 0.9331 67.34 2.34
70 0.82 0.83 0.9382 0.9421 72.01 2.01
75 0.82 0.83 0.9480 0.9513 76.67 1.67
80 0.82 0.83 0.9579 0.9606 81.34 1.34
85 0.82 0.83 0.9681 0.9702 86.00 1.00
90 0.82 0.83 0.9785 0.9799 90.67 0.67
95 0.82 0.83 0.9891 0.9899 95.33 0.33
99 0.82 0.83 0.9978 0.9980 99.07 0.07
注：理论混液密度是指在给定含水和指定原油密度下计算出的密度
实际混液密度指在给定含水和实际原油密度下计算出的密度
测定含水是指在指定原油密度下根据实测混液密度（实际混液
密度）计算出的含水
仍用指定的原油密度0.82 g/cm3计算的含水为25.35%，与实际含水的误差为5.35%。但随着含水的上升，原油密度的变化对含水的影响越来越小，当含水为40%时计算出含水为44.02%，与实际含水的误差降到4.02%；当含水为60%时计算出含水为62.68%，与实际含水的误差降到2.68%；当含水为80%时计算出含水为81.34%，与实际含水的误差降到1.34%。另外，对于同一井点的原油密度，在短期内的变化很少有超过0.01 g/cm3的，见表4。因此，油井进入中高含水期后（含水≥60%），用密度法测定含水是可行的。
四、高精度密度量杯的研制，为提高密度法含水测定精度提供了技术保障
目前液体的密度通常是靠密度计来测定，但密度计只适用于单相液或均匀混合液体，对于非均匀的油、水混合液体，密度计是不适用的，只能根据其定义，用重量除以体积来计算。为确保被测样品的代表性，取样量尽量要多。取样量多，就需要大容量的容器来称量。从现有的量杯、量筒和锥形瓶特点看，随着容量的增加，量杯、量筒和锥形瓶的精度都下降，即同样高的刻度对应的容量增大；同样容量下，量筒的精度要高于量杯和锥形瓶的精度；量杯、量筒的容量精度与盛入量无关，但锥形瓶的容量精度随着与盛入量的增加而增大，即随着盛入量的增加，液位的上升，同样高的刻度对应的容量减少。利用量筒的容量精度要高于量杯和锥形瓶的精度，锥形量瓶容量精度随着盛入量的增加而增大的这两个特点， 研制了一种高精度密度量杯。该量杯以锥形量瓶为原形，把量筒和锥形瓶组合在一起，锥形瓶在下面，利用其容量大的条件，容纳基础容量（在客观允许前提下的，具有代表性的最低容量，按目前油井取样要求，最低样量为1/2筒575ml），以确保大容量；量筒在上面，作为锥形瓶的瓶颈，容纳幅动容量（多于基础容量的那部分），由于锥形瓶颈直径小，单位刻度对应的容量小，以实现高精度（如果瓶颈内径35.7mm，1mm间距的刻度仅代表1ml）。
五、结论
（1）与离心法含水测定对比，密度法含水测定具有需要设备少、操作成本低、工作效率高的优点；
（2）与离心法含水测定对比，密度法含水测定减少了工作程序，从而减少了因切水难切水不彻底、称重次数多等带来的含水误差；
（3）尽管用密度法测定含水时，原油密度的变化会产生含水误差，但随着含水的上升，原油密度的变化产生的含水误差越来越小。因此，对于横向上和纵向上原油密度的变化不大的油田，进入中高含水期开采后，可用密度法进行含水测定。
（4）高精度密度量杯的研制，为提高密度法含水测定精度提供了技术保障。
