石油化验分析中的不确定度评估

摘要：石油化验分析是石油石化领域的关键环节，其结果对产品质量及后续加工的安全性和可靠性影响重大。测量不确定度评估作为保障检验数据质量的核心手段，在石油化验分析中意义深远。本文系统阐述了其目的、适用范围、基本程序，并结合典型实例深入剖析应用，同时探讨了评估过程中的注意要点，旨在为石油石化检测实验室提供全面的不确定度评估指导。

关键字：石油化验分析；不确定度评估；测量准确度；检测实验室；数据质量

一、引言

石油化验分析通过理化检测确定石油产品的馏程、运动粘度、密度、闪点、凝点等性质，为产品质量管控、工艺优化与安全评估提供关键依据。但测量误差不可避免，测量不确定度评估成为衡量数据质量的关键，其能有效反映测量结果的可信度与可靠性。

二、石油化验分析中不确定度评估的目的和适用范围

（一）目的

在实验室测量工作中，测量不确定度是衡量结果质量的重要指标。它体现实验室工作水准，是实验室能力认可的关键依据。不确定度越小，测量结果越接近真值，质量与应用价值越高；反之则越低。

（二）适用范围

本文的不确定度评估方法适用于石油石化检测实验室测量结果不确定度评估，涵盖术语定义、来源分析、基本程序、合成扩展及报告表示等方面，确保对石油化验分析不确定度评估的全面规范。

三、测量不确定度评估的基本程序

（一）测量方法概述

详细描述测量方法与对象，涉及方法名称、样品量、前处理、原理、计量器具、校准物、测量条件、参数、程序及数据处理程序等，为后续评估奠定基础。如原油密度测量，需明确采用的密度测量方法（如静压法），样品量取范围（如200 mL），样品是否需脱气等前处理步骤，测量依据的阿基米德原理，使用的密度计精度与校准情况，测量时的温度（如20℃）、压力条件，测量的密度参数及具体操作程序和数据处理公式等。

（二）建立数学模型

被测量值常取决于多个其他量值，需建立数学模型明确关系。例如，在原油密度测量中，若采用静压法，根据公式（为密度，为质量，为体积），密度的不确定度与质量和体积的不确定度相关，后续需据此分析各输入量不确定度对被测量不确定度的影响。

（三）识别不确定度的来源

综合考虑被测对象特性、测量仪器精度、测量环境稳定性、测量人员操作水平及测量方法合理性等因素。如原油密度测量中，被测原油的不均匀性会导致测量差异；密度计的精度误差、校准偏差是重要影响因素；测量环境温度、压力波动会改变原油体积与密度关系；测量人员读数、操作规范程度影响测量准确性；测量方法本身的系统误差或局限性也会引入不确定度，如静压法对样品高度、形状的要求可能带来误差。

（四）标准不确定度的评定

A类评定：通过对某一量进行次重复测量，得到测量值，，……，样本均值，实验标准偏差，则A类标准不确定度/。例如在原油密度测量中，对同一原油样品进行10次密度测量，测量值分别为，，……，经计算得到样本均值和实验标准偏差，进而得出类A 标准不确定度。其来源主要是测量过程中的随机效应，如测量仪器的噪声、样品的微小差异及测量人员操作的随机性等。

B类评定：基于经验、制造商提供的技术资料、校准证书或其他相关信息估计不确定度。如密度计的最大允许误差为±△，假设其服从均匀分布，则B类标准不确定度/。对于其他仪器设备或影响因素，也需根据相应信息合理评定。其来源包括仪器设备的系统误差、校准不确定度、环境因素的量化估计及测量方法的近似性等。

（五）合成标准不确定度

若被测量与输入量，，……的函数关系为，且各输入量相互独立，则合成标准不确定度。在原油密度测量中，根据建立的数学模型，分别计算质量和体积的标准不确定度、，以及它们对密度的灵敏系数、，进而求得合成标准不确定度。若输入量存在相关性，需考虑协方差项进行计算。

（六）扩展不确定度的计算

确定包含因子（通常取对应约95%置信概率），扩展不确定度。在原油密度测量中，若合成标准不确定度已求得，取，则扩展不确定度U，其表示在一定置信水平下测量结果的分散区间。

（七）测量不确定度的表示与报告

按规定格式表示测量结果与不确定度，如U（单位），同时注明包含因子和置信概率，确保使用者能准确理解测量结果的可靠性与适用范围。

四、石油化验分析中不确定度评估的应用实例

在原油和液体产品密度测量中，不确定度分量多且相近。以某次原油密度测量为例，不确定度分量包括：

1.重复测量产生的不确定度：通过多次重复测量，按A类评定方法计算。如前所述，对原油样品进行多次测量后，依据测量数据计算实验标准偏差并得出，反映测量过程的随机波动影响。

2.密度计引入的不确定度：由密度计精度、校准情况等按B类评定确定。若密度计精度为±，按均匀分布计算可得其不确定度分量，体现密度计自身性能对测量结果的影响。

3.温度计引入的不确定度：因温度测量误差影响原油体积进而影响密度测量。若温度计精度为±℃，根据温度对原油密度的影响系数及温度测量不确定度，按B类评定计算其对密度测量的不确定度分量，考虑了温度因素在测量过程中的作用。

经量化分析各分量后，计算合成标准不确定度与扩展不确定度（包含因子，置信概率95%），如，，从而完整评估原油密度测量的不确定度，为测量结果提供可靠性度量。

五、不确定度评估中需要注意的问题

（一）不确定度来源的识别

全面考量各因素，避免遗漏重要影响因素。在实际检测中，可采用鱼骨图、故障树等方法系统梳理，确保不确定度来源分析的完整性，为后续评估提供准确前提。

（二）标准不确定度的评定

A类评定保证测量次数充足且条件一致，以获取可靠的统计结果；B类评定需合理依据信息估计不确定度分量，必要时咨询专家或参考更多文献资料，确保评定的准确性。

（三）合成不确定度的计算

依据输入量相关性选择合适方法，如存在相关性，可采用协方差传播公式或蒙特卡洛模拟法等，通过严格计算确保合成结果能真实反映各因素对测量结果的综合影响。

（四）扩展不确定度的报告

明确报告包含因子和置信概率，使使用者清晰知晓测量结果的置信区间与可靠性程度，便于在实际应用中正确使用测量数据。

六、结束语

石油化验分析的不确定度评估对提高测量结果准确性与可靠性至关重要。通过系统的评估流程与实例分析，为实验室提供了实用指导。鉴于其复杂性，检测实验室应强化人员培训与技术交流，持续提升不确定度评估能力，保障石油化验分析数据质量，促进石油石化行业发展。

参考文献

1.李芳， 党红艳， 李文胜. 石油产品酸度测定结果不确定度的评定. 石油与天然气化工， 2013， 32（2）： 145-148.

2.刘春风.石油和液体石油产品密度测定结果的不确定度评定 化工标准·计量·质量 2003

3.李芳， 党红艳， 李文胜. 煤油酸度测定结果不确定度的评定[J]. 石油产品酸度测定， 2013， 02： 38-41.