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原油计量单位吨和桶的关系

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原油计量单位

吨”和“桶”都是石油的常用计量单位。桶与吨的换算是石油工业中经常遇到的基础性问题,但对油气行业不够熟悉的人容易迷惑。搞清楚这个问题,对于从业者乃至关心石油行业的大众,具有现实意义。

石油“桶”的由来

中国是世界上发现石油较早的国家之一,北宋科学家沈括在《梦溪 笔谈》中记载“高奴县出脂水”,当时人称“延川石液”,他开宗明义写到“鄜、延境内有石油”。沈括是用“石油”一词的第一人,该词延用至今约有1000年,但他没有提到石油的计量问题。

在现代石油工业体系中,石油一词源1859年(现代石油工业),美国德雷克兄弟在宾夕法尼亚的“纺锤顶”(Spindle Top),用中国在四川自贡开采天然气(用于煮盐)的“顿钻”方式,成功钻出第一口商业油井。当时所产原油,没有经过处理,也没有专门盛放原油的容器,就用装酒的橡木桶盛放石油,一桶的体积是42美制加仑。加仑有美制英制之分,容易搞乱,换算成更为常用的,就是每桶158.9873升。

美国石油寡头“标准石油公司”延续了这一做法,随着贸易的发展,“桶”就成为国际石油领域中最常用单位。1919年,美国石油学会API成立,用“桶”计量原油,就成了美国标准;经过百余年,以体积计量石油的“桶”逐渐成为普遍接受的行业标准。从统计报表来看,中国石油行业在新中国成立前的石油产量,是用吨计量的,比如玉门老君庙油田的产量。新中国成立后,这一做法继续沿用下来,其中可能还有另外一个原因,即当时新中国与苏联关系密切,而苏联采用吨计量石油。苏联解体后,俄罗斯、哈萨克、土库曼、乌兹别克等独联体国家继续采用以质量为基础的“吨”计量石油。

吨”与“桶”的换算

随着中国油气行业近30年的“走出去”历程,加上我国石油对外依存度越来越大(近几年升至70%以上),与石油的计量单位“桶”打交道的机会越来越多,但却不是我们熟悉的吨和立方米。

“吨”与“桶”的换算,实际上是体积与质量的换算。在中国、俄罗斯及独联体国家中,体积与质量换算的常规方法是通过密度简单计算。但我国在国际石油合作中,与委内瑞拉等拉美国家、中东、亚太、非洲等地区的石油勘探开发项目中都用桶,在国内的计划、统计等指标体系中却必须换算成以吨为单位。但将1吨原油即7.3桶作为一个常数去换算的概念则是错误的。

对于原油品质,除了含硫、蜡、重金属等指标外,还有一个必须测量的指标,就是API度。要将原油的吨与桶进行换算,必须知道原油的API度。不同API度的原油,其吨桶换算系数差异很大。

比如委内瑞拉奥林诺科重油带的原油,其API度低至8,密度非常大,扔到水里都会下沉,浮不起来,1吨原油仅为6.2桶。中国石油在苏丹124项目早期生产的原油,API度为32.1吨油为7.27桶。而全球最轻质的交易油品——马来西亚的塔皮斯(Tapis)原油,API度为46,吨桶换算系数高达7.89。API度数值越高,原油密度越小,吨桶换算系数越大。

原油吨桶换算系数差异可达27%。即便常见的英国布伦特原油(API度为38.5)、美国西得克萨斯中间基原油(API度为40)、阿曼油(API度为35)、俄罗斯乌拉尔油(API度为31~32),其吨桶换算系数都不一样。不能简单地用1吨原油是7.3桶来折算。那么,不同产地的原油该如何换算?

(1)已知原油密度,计算API度。API度是一个计算指标,与密度d关联:
API度=141.5/d-131.5

其中,密度测定是在温度15.6摄氏度、1个大气压下的测定值。测算出密度之后,就能计算API度。

(2)已知原油API度,计算密度。反过来,知道原油的API度,就可以计算原油密度:
d=141.5/(API度+131.5) 

(3)已知原油API度,计算吨桶换算系数。利用1美制桶=158.9873升=0.1589873立方米,1立方米则为6.2898桶,则吨桶换算系数C为:
C=6.2898/d=6.2898/(141.5/(API 度+131.5)),简化后,根据原油API度计算吨桶换算系数的公式为:
C=0.04445×(API度+131.5)

几个有趣的小问题

一是什么情况下的原油吨桶换算系数可以用7.3?

用前文的公式倒算,是API度为32.75的原油。

二是世界上哪些原油吨桶换算系数近似7.3?很简单,就是API度约为32.75的原油,目前与此相近的主要交易油品为阿联酋的迪拜原油(API度为31.5)、印度尼西亚的辛塔原油(API度为32.7)、中国大庆原油(API度为32.7)、安哥拉的卡宾达原油(API度为32.5)以及俄罗斯乌拉尔原油。

三是如果原油密度与水相同,吨桶换算系数是多少?

水的密度为1吨/立方米,与此密度相同的原油API度10,吨桶换算系数为6.29。凡是API度低于10的原油,其吨桶换算系数必小于6.29,反之则大于6.29。

吨桶换算系数随API度的变化而变化

一个油田所生产的原油,其吨桶换算系数是否一成不变?这是一个常常被忽略的问题。

这里首先需要区分贸易上的主要交易品种和油田生产的原油之间的区别。在贸易上,原油属于大宗交易商品,对其API度,贸易商在购买环节,对出售方会提出质量稳定要求,出售方会通过掺稀油等方式,使其API度达到要求的范围之内。

油田所生产的原油,在不同构造、不同油层所生产的油品性质不一样,其API度就会不同。这种现象,随着主力油藏、主力油层的开采,其产量会有自然递减,石油公司经常会寻找其他油层进行开采。换层后,所生产原油的API度有可能会发生变化。

另外,同一个油藏,早期开采的原油,其API度会较高,随着开采的进行,后期开采的原油会变得密度偏大一些,API度会下降,也就是说,吨桶换算系数会变低一些。

例如,委内瑞拉马拉开波湖上的英特甘博油田,中国石油1998年接管时的API度为19,到2004年,该油田的API度就降至17.5,达到了合同限制的最低度数17.5。后来中国石油打算动用下部B2X的重质油藏,但该油藏的API度只有11~14,如果直接开采出来,会使混合后的原油API度低于17.5,达不到合同要求。

为此,中国石油调研了委内瑞拉的销售油品API度要求,发现委内瑞拉并没有在国际市场上销售API度为17.5的原油,而是有一种API度为16的重质原油(MERRY16),为此向PDVSA提出专门申请,阐明投资有效、委方得大头、中方得小头,且不会改变委内瑞拉的原油销售品种,获得批准之后,才动用B2X油藏。

另外一个例子是伊朗北阿扎德甘项目,在美国退出伊核协议之前建成投产,随后停止了钻井,也基本没有换层等作业,其原油API度从初期生产的20(对应吨桶换算系数6.73桶/吨),到现在降为18~18.5左右,对应吨桶换算系数变为6.645~6.667,如果维持原来设计的7.5万桶/日的产量水平不变,折算的年产量从原来的406万吨变为410万~412万吨,以吨为计量单位的产量增加了1%~1.5%左右,就是这个道理。

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