勝利油田污水處理系統計算機網絡遠程監控

覃艷 四川科技職工大學

勝利油田污水處理系統計算機網絡遠程監控

覃艷 四川科技職工大學

污水處理計算機網絡遠程監控系統的硬件主要由6大部分組成，分別是系統核心89C51單片機、通訊單元、數據擴展接口、A/D與D/A、以及數字I/O與模擬I/O等。模擬信號采集通道主要是由一次表、信號隔離單元、處理單元、A/D以及89C51單片機微處理器構成，能夠將電流或者電壓信號進行調理轉換輸入微處理器進行處理。勝利油田污水處理系統采用自動化控制技術，不僅實現了計算機遠程監控油田污水處理作業，而且使所有的監控項目長期、穩定保持在最佳狀態，減少了人工勞動和人為操作失誤，降低了事故風險。

勝利油田；污水處理；數據；遠程監控；結構

勝利油田位于山東省東營市，環抱黃河入海口，瀕臨渤海和京津地區。作為全國第二大油田，勝利油田歷史悠久、規模巨大，目前油田開發進入中后期，注水開發成為油田提高產量的重要手段。但是，在注水開發的同時，油田產水量也開始增加，污水處理和回注成為解決油田產水和環境保護問題的主要措施。污水處理的質量直接影響油田注水開發的效果和油田的經濟效益[1-2]，因此，改善油田污水處理能力，提升計算機網絡遠程監控水平刻不容緩。

1 油田污水處理

1.1 污水處理現狀

目前，勝利油田產水量為76.4×104m3/d，污水回注量為55.7×104m3/d，每天仍有大量污水得不到有效處理。一方面設備工藝欠缺，導致部分污水處理達不到回注要求，被迫外排，造成環境污染；另一方面由于回注量不足，需要以清水作為補充，造成資源浪費和經濟損失。

1.2 油田污水處理工藝

傳統的污水處理工藝包括去油、除菌、沉淀、過濾等。去油工藝主要有重力壓力絮凝沉淀、氣浮、旋流、改變水質性質；除菌工藝主要是通過制造不利于細菌生存繁殖環境來達到滅菌目的，如加入殺菌劑等；沉淀和過濾工藝主要是指加入絮凝劑、混凝劑等先使雜質析出，然后通過多級過濾系統，分步濾清雜。污水處理流程如圖1所示。

該污水處理工藝已經在勝利油田使用多年，隨著開發進入中后期，油田水質變化和油藏間水質的特異性逐漸顯露出來，傳統的污水處理工藝越來越難以適應多變的水質環境，導致目前勝利油田污水處理水質一直不理想甚至不達標。

圖1 勝利油田污水處理流程

2 遠程監控技術

勝利油田污水處理系統是一個復雜的工作系統，傳統的處理方式依靠相關作業人員根據設備原始參數和經驗進行調試，確定最終的作業參數和流程。例如，去油罐的操作需要工作人員定期測量除油效果，當去油作業出現波動或工作人員操作失誤造成去油不合格時，就會直接影響后續的處理流程和處理效果。傳統作業方式運行狀況見如表1。

表1 傳統作業方式運行狀況

采用自動化控制技術，不僅實現了計算機遠程監控油田污水處理作業，而且使所有的監控項目長期、穩定保持在最佳狀態，減少了人工勞動和人為操作失誤，降低了事故風險。

2.1 數據收集

數據采集儀器是數據收集的工具。數據采集系統通過在作業油罐等位置安裝傳感器等數據采集設備，如PLC（可編程控制器）、DCS（分布式控制系統）等，全天候監控油罐、計量設備等的工作狀況，并及時對所收集數據進行處理、編輯，上載數據庫。數據采集系統具有綜合分析實際作業狀態、及時調控、危險報警等諸多功能。

勝利油田目前大力推廣采用數據收集設備以輔助生產，主要包括壓力溫度變送器、電磁流量計、熱電阻熱電偶、危險警報器等。這些高性能的變送器及傳感器等適應性很強，經過改裝可很好地適應勝利油田的自然及生產環境，為油田污水處理工作提供了重要支持。

2.2 數據傳輸

數據傳輸系統根據油田實際和油田自動化控制的需求，以基于IEEE802.3的強大工業以太網為基礎，采用有線、無線傳輸方式相結合的方法，將Intranet（內網）、Extranet（外網）、Internet（國際互聯網）相連接。對于網絡線路鋪設較完善的區域，采用傳統的有線傳輸模式，保證數據穩定、完整的傳輸；對于網絡線路鋪設欠完備、設備不宜引線的區域，采用無線傳輸模式。

2.3 數據分析處理

數據分析系統是計算機網絡遠程監控技術的核心，其在油田工作現場數據收集的基礎上，對數據進行后續的審核、處理、上載等工作。Origin數據處理軟件可滿足該系統工作的需要，該軟件的優點是安裝文件所占硬盤資源少，與漢字兼容性較好，而且Origin軟件提供了豐富的菜單和工具欄，便于學習和掌握。數據收集的精確性直接關系到后續綜合分析的可靠性。在完成數據上載之后，計算機系統自動對數據進行實時分析和處理，及時發現異常數據并發出指令進行調整，使生產作業長期保持安全穩定和最優狀態。另外，各個作業單位還可根據實際需要，對中樞計算機所獲得的數據進行分析匯總，生成生產報表，輔助污水處理管理人員掌握即時的生產信息，以便對整個污水處理作業做出最優決策[3]。

3 遠程監控系統硬、軟件結構

污水處理計算機網絡遠程監控系統的硬件主要由6大部分組成，分別是系統核心89C51單片機、通訊單元、數據擴展接口A/D與D/A、以及數字I/ O與模擬I/O等。模擬信號采集通道主要是由一次表、信號隔離單元、處理單元、A/D以及89C51單片機微處理器構成，能夠將電流或者電壓信號進行調理轉換輸入微處理器進行處理。模擬控制輸出通道將采集到的信號通過微處理器處理后，再由D/A轉換，信號調理單元以及隔離單元處理，最后進行不同變頻器處理后可以指導調節加藥泵和提升泵的液排量模擬信號采集與輸出結構示意圖，如圖2所示。

圖2 信號采集與輸出結構

軟件設計主要由生產過程監測、數據管理及報表、人機交互和數據網絡發布組成。VB6.0版的生產管理軟件的核心是實時數據庫，它主要是對傳輸各模塊間的數據實現共享。在污水處理網站主頁，將HTML語言與ASP語言結合編寫程序，可實現生產報表網絡發布。在人機交互界面上，可以對污水處理系統進行相應操作，包括關閉排污閥、手動打開閥門、生產數據查詢以及歷史記錄查詢、加藥參數設置等。計算機自動控制系統根據相應指令完成該項操作。

4 結語

油田污水處理系統是一個集多種工藝于一體的復雜綜合系統。遠程監控系統在勝利油田的實際使用中表現優異，油田工作人員可以通過該系統的流程面板提高自己的業務操作水平，及時掌握生產動態。該系統穩定、高效運行是油田能夠科學、可持續開發的基本保障。計算機網絡遠程監控技術的實現，不僅解放了生產力、減輕了工人勞動強度，而且提高了生產效率。

[1]陳軍，陳小飛．對勝利油田回注水處理工作的幾點認識[J]．油氣田地面工程，2006，25（3）：4-5．

[2]李嘉光．采油污水處理技術研究現狀與發展趨勢[J]．油氣田環境保護，2007，17（3）：45-48．

[3]田軍慶，高輝．淺談“數字油田”的建立[J]．油氣田地面工程，2002，21（4）：133-134．

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.013