油田的注水开发技术是国内外最为广泛的注水采油方式之一，也最为普遍。原油的含水率成为油田开发阶段的一项重要指标，与油井水位预测密切相关，不仅影响着油田储油潜力的评估和开发方案的制定，而且对油品的分级评价具有重要意义。此外，原油中含水率过量可能会导致输油管道腐蚀等严重的安全问题。检测原油含水率的方法很多，基于增材制造技术的太赫兹(THz)检测是一种新型、安全的方法。

由北京油气光学探测技术重点实验室管丽梅、詹洪磊、苗昕扬、祝静、赵昆撰写的“Terahertz dependent evaluation of water content in high-water-cut crude oil using additive manufactured samplers“一文发表在《中国科学: 物理学 力学 天文学》英文版2017年第4期中，研究采用增材制造技术辅助原油含水率的太赫兹检测，结果显示：基于太赫兹波谱的数据分析，可成功分辨含水率从1.8%到90.6%的原油。

为了优化生产，研究人员提出了许多原油含水率的检测手段，其中THz辐射是一种非接触的安全方法，已被用于石油和石油产品质量的表征评价。原油中的有机物和水分子对太赫兹波存在不同程度的吸收，水分子之间形成的不稳定的氢键网络在皮秒的时间尺度上不断被打破和形成。因此，太赫兹光谱对水的偶极矩波动十分敏感，而烷烃等原油的主要组分极性极弱，导致太赫兹波的吸收程度相对于水分子来说出现急剧下降。由此可看出，太赫兹技术是一项非常适合原油含水率检测的方法。

图1. 基于增材制造的样品池生产流程及太赫兹参数与水含量的关系

这一成果使用了增材制造技术个性化设计的适用于原油含水率太赫兹检测的样品池，“使测试过程更加规范，最大限度的减小系统误差”，楚天学者特聘教授赵昆表示。

增材制造技术与太赫兹技术相结合，将原油含水率的太赫兹检测拓展到了高含水阶段，同时也丰富了增材制造技术的应用领域，为原油含水率的检测提出了新思路。

该研究受到中国国家重点基础研究发展计划(批准号：2014CB744302)、国家重大科学仪器开发专项基金资助项目(编号：2012YQ140005)、中国石油和化学工业联合会科技指导计划资助项目(编号：2016-01-07)和国家自然科学基金(批准号：11574401)的支持。

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LiMei Guan, HongLei Zhan, XinYang Miao, et al. Terahertz-dependent evaluation of water content in high-water-cut crude oil using additive-manufactured samplers. Sci China-Phys Mech Astron, 2017, 60(4): 044211

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-016-0491-3

http://link.springer.com/article/10.1007/s11433-016-0491-3