油田聯(lián)合站污水處理及注水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

賈濤（玉門油田分公司青西油田作業(yè)區(qū) 甘肅 酒泉 735200）

李曉暉（玉門油田分公司煉化總廠 甘肅 酒泉 735200）

一、油田聯(lián)合站的污水處理的工作流程

油田的污水是從各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)于原油進(jìn)行的比較簡(jiǎn)單的三相即油、水、氣進(jìn)行分離之后直接產(chǎn)生的。如果將這種油田的污水，不經(jīng)過(guò)處理直接的排放到地面上，這就會(huì)造成比較嚴(yán)重的環(huán)境污染，如果直接將污水回注到地層，既容易腐蝕用來(lái)進(jìn)行回注的機(jī)器設(shè)備，同時(shí)也是很容易對(duì)于油層和地下水造成比較大的污染和破壞的。為了妥善的處理好污水問(wèn)題，其工作流程如下：

1.加入適當(dāng)比例的破乳劑

由于污水中是含有少量的原油的，所以如果單單是通過(guò)物理的方法進(jìn)行處理，是很難達(dá)到徹底將油除凈。因此，這就需要在提升泵的入口的地方，加入合適比例的破乳劑，一次來(lái)將原油從水細(xì)胞中分離出來(lái)，然后再通過(guò)油水的分離，就可以很好的將污水中的原油除凈。

2.酸性污水進(jìn)行中和

有些地區(qū)的油田所產(chǎn)生的污水是屬于比較偏酸性的污水，這樣的污水由于是屬于酸性的，就會(huì)容易對(duì)管道的設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用，從而對(duì)設(shè)備進(jìn)行一定的破壞，所以這就要求在進(jìn)行污水處理時(shí)，在反應(yīng)罐中加入復(fù)合堿從而提高PH值。

3.對(duì)于固體雜質(zhì)顆粒的處理

監(jiān)測(cè)水質(zhì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，主要是通過(guò)監(jiān)測(cè)污水中的固體雜質(zhì)顆粒是否達(dá)標(biāo)，這些雜質(zhì)顆粒是污水呈現(xiàn)混濁狀態(tài)的最主要原因，它們一般是漂浮在水中的，一般通過(guò)在反應(yīng)罐中添加進(jìn)入絮凝劑，就可以使這些雜質(zhì)結(jié)成絮狀物，從而沉淀下來(lái)，這樣就可以使得水質(zhì)得到比較大的改善。

4.平衡鹽分比例

通常我們?yōu)榱耸沟盟械母鞣N鹽分比例得到平衡，從而進(jìn)一步來(lái)改善產(chǎn)出時(shí)的水質(zhì)，這就需要投入一定量的離子調(diào)整劑。

從以上幾個(gè)流程可以看出，為了包管投入藥劑的效果，必須要保證在反應(yīng)罐的進(jìn)口，來(lái)水量的不變性，在反應(yīng)罐前要增添污水的調(diào)儲(chǔ)罐，同時(shí)還要在反應(yīng)罐進(jìn)口添加污水的提升泵，同時(shí)由體系來(lái)發(fā)生一系列連鎖的調(diào)控，來(lái)調(diào)理儲(chǔ)罐的液位以及提升泵的排量，從而來(lái)確保流量的不變。

二、油田聯(lián)合站注水體系的構(gòu)造及優(yōu)化

1.注水體系的構(gòu)造

油田的注水體系是一個(gè)范圍比較復(fù)雜，布局也比較復(fù)雜的非線性的體系，注水體系實(shí)際上是一個(gè)相對(duì)大型的水力學(xué)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在注水體系中，注水站可以稱為“源”，而注水井或者是配水間，則可以稱之為“阱”。

2.需要優(yōu)化的問(wèn)題

油田站的注水體系的優(yōu)化，是指在某一條件下，選擇一定的表征的優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量的方針函數(shù)，爾后確定的一個(gè)或者一組過(guò)程的最優(yōu)值，使得方針函數(shù)達(dá)到極大值或者極小值。在進(jìn)行油田注水體系的過(guò)程中，必須要管理好兩個(gè)優(yōu)化的地方。這兩個(gè)地方分別是使得配注的偏差到達(dá)最小，另外則是使得注水能耗達(dá)到最小。這兩個(gè)問(wèn)題是有關(guān)聯(lián)的，但是兩者的側(cè)重點(diǎn)不同，一個(gè)是側(cè)重在于減小誤差，從而來(lái)保證能夠準(zhǔn)確無(wú)誤的實(shí)施注水，進(jìn)而為了提高采油的速度和效率；另一個(gè)則是側(cè)重于節(jié)能，但是也不能因此使得誤差過(guò)大。

三、注水體系優(yōu)化的方法：注水系統(tǒng)分解

對(duì)于一個(gè)比較復(fù)雜和龐大的注水系統(tǒng)，從理論上可以引進(jìn)“分解”和“協(xié)調(diào)”的這兩種優(yōu)化的原則，從小的部分入手，解決大的注水控制的優(yōu)化問(wèn)題。

注水的體系的分化可以根據(jù)“壓力谷”分化成為子系統(tǒng)，每一個(gè)“壓力谷”都構(gòu)成了一個(gè)子系統(tǒng)。注水站供給了壓力源，通過(guò)管網(wǎng)的消耗從而流到配水間，從注水站到配水間的壓力就能夠慢慢的降低。從壓力的總體散布來(lái)看，形成了各個(gè)注水站的壓力的高峰值，依照這種山谷形，因此將山谷形壓力散布成為“壓力谷”。

利用分解的理論和“壓力谷”的概念，我們可以將注水站從注水的系統(tǒng)中分離出來(lái)，從而組成注水的子系統(tǒng)。

四、油田聯(lián)合站注水體系計(jì)劃

1.系統(tǒng)組成

注水體系的中間控制系統(tǒng)是由控制主機(jī)、工控機(jī)、PLC、高壓變頻器、企業(yè)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)等根本的部分組成的。

2.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

注水系統(tǒng)所需要控制的最主要的參數(shù)是注水站的壓力，在恒壓的注水系統(tǒng)中，在泵的出口處安裝一個(gè)壓力的變送器，將實(shí)際的壓力信號(hào)和系統(tǒng)的配注壓力的差值，送往變頻器中的PID控制器進(jìn)行一定比例的運(yùn)算，然后再將模擬量輸出給變頻器進(jìn)行調(diào)頻，最后再輸出給PLC。

（1）PLC選型

在這里選用的PLC是西門子的S7-200，它的CPU以及各個(gè)組成都可以用在要求比較高的控制系統(tǒng)中，它具有更多的輸入（輸出）點(diǎn)，更加強(qiáng)大的模塊的擴(kuò)展能力，同時(shí)還具有更快的運(yùn)行速度以及更加強(qiáng)勁的內(nèi)部集成功能，能夠比較好的適用于一些比較復(fù)雜的中小型的控制系統(tǒng)中去。

（2）變頻器選型

在這里我們選用的是西門子的MICROMASTER430系列6SE6430-2UD27-5CA0 7.5KW至250KW。它能夠按照設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)還可以適用內(nèi)部功能互聯(lián)技術(shù)，具有比較高的可靠性以及靈活性。進(jìn)行節(jié)制的軟件可以實(shí)現(xiàn)多泵切換、節(jié)能運(yùn)行方法等功能。

（3）壓力變送器選型

在油田聯(lián)合站注水系統(tǒng)中使用的壓力的變送器為MPM482型LCD數(shù)字顯示壓力變送器，它的性能比較穩(wěn)定，同時(shí)也比較可靠，是十分適合石油工業(yè)過(guò)程中的壓力和液體的測(cè)量和控制的。

總結(jié)

在石油開(kāi)采的過(guò)程中，產(chǎn)生的工業(yè)的污水，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理或者只是經(jīng)過(guò)比較簡(jiǎn)單的一些處理環(huán)節(jié)，就將它們排放到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的話，對(duì)環(huán)境造成的破壞是很大的，同時(shí)這也就造成了資源浪費(fèi)。根據(jù)本文所提到的對(duì)于污水處理的流程，我們應(yīng)該在對(duì)于污水處理時(shí)提高注意，這樣我們就可以在保護(hù)我們的環(huán)境的同時(shí)，還可以節(jié)約能源，不使得能源浪費(fèi)，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

油田的注水開(kāi)發(fā)，是我國(guó)在陸上進(jìn)行油田開(kāi)發(fā)的一種重要方式，但是由于注水系統(tǒng)的耗能比較大，通過(guò)本文介紹了油田聯(lián)合站的注水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化，同時(shí)也提出了一定的關(guān)于油田聯(lián)合站注水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，在一定程度上能夠更加合理的進(jìn)行開(kāi)采，同時(shí)也能減少能源的消耗。相信我國(guó)的石油工業(yè)可以在不斷進(jìn)步的技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)全面的健康發(fā)展。

[1]高建民.油田聯(lián)合站污水處理及注水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].長(zhǎng)江大學(xué),2012.

[2]張程,翁惠輝,湯國(guó)強(qiáng).油田聯(lián)合站污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].石油化工自動(dòng)化,2007,01:31-33.

[3]王麗英.油田聯(lián)合站污水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)[J].科技資訊,2007,23:173.