淺談海上油田膜生產水處理設備運行控制

李艷鵬 林超 雷圣凱 王小偉 文云毅

摘 要：本文介紹了某海上油田膜生產水處理設備運行控制方面的基本情況，針對日常運行控制和應急處理控制，分別從現場設備控制和中控系統流程控制兩方面進行了介紹與分析，并結合多年來操作經驗，較詳細介紹了幾種為了降低對自身和設備所在流程的影響而制定的操作方案。

關鍵詞：膜技術;運行控制;應急處理控制;現場控制;中控控制

1 前言

膜技術是一種新型的油田生產水處理技術，具有性能高效，設備結構緊湊，運行周期長的特點。但是和傳統濾料過濾相比，膜技術的設備工藝復雜度稍高，對日常運行控制的要求也較嚴格。目前該技術已經在海上油田擁有規模化應用先例，進行該設備相關的運行控制分析與總結，對該技術未來在海上油田的推廣應用具有重要意義。

2 現場情況介紹

本文所述膜生產水處理設備位于某海上平臺生產水精注處理系統，采取錯流過濾模式，設備由于在啟動時需自行將內部膜組件充滿原水，因此自帶原水罐，同時可起到緩沖作用。設備原水來自纖維球過濾器，下游產水注入精注水緩沖罐，并通過精注水泵將其注入精注水管匯，濃縮液注入污水罐。由于該平臺屬于中心處理平臺，各系統設備數量眾多，導致精注水緩沖罐體積偏小，為其液位控制帶來了一定難度。

設備具有產水和濃縮液自動控制能力，可自由調節流量并保持其穩定。設備在現場設置帶有觸控功能的控制屏，控制屏上帶有設備流程圖及控制按鈕，可對設備內部的泵、氣動開關閥、控制閥進行單獨操作，也可根據廠家編寫好的自控程序對設備進行功能化一鍵快捷操作。設備所有可變送參數均傳至平臺中控系統，并在中控設備分界面內顯示，在全流程界面僅顯示設備原水罐的液位。設備日常操作由平臺生產專業中控崗和注水崗共同進行。

3 設備日常運行控制

設備的日常運行操作主要包括：①設備的供料啟動;②膜組件過濾啟動;③膜組件的隔離與排液;④設備的清洗液加藥;⑤膜組件清洗啟動;⑥產水流量和濃縮液流量控制;⑦相關工藝泵的頻率控制。操作①～⑤由于涉及的閥門眾多，設計為一鍵快捷操作。根據工藝自身要求，操作①是②的前提，操作③是②、④和⑤的前提，錯誤的操作順序會導致相應快捷操作將無法啟動。另外由于設備設計結構限制，操作⑤進行后不能進行操作②，原因是會引起流程沖突。

在設備穩定產水期間，僅需由注水崗通過現場控制屏進行操作⑥和⑦，并由中控崗實時監控每組膜產水量及膜組壓差情況，當膜組壓差超過設定壓力后，系統報警提示，中控崗通知注水崗現場切換膜組及膜組清洗工作，必要時進行設備旁通或停機操作，具體情況應根據現場流程情況而定。而在非穩態產水期間，如膜組件投入使用時，由于膜設備內的不同膜組件相互之間的連接關系，導致實施快捷操作②必然會在短時間內影響設備的產水流量穩定性（約2min），并且由于自控程序在此過程中僅控制相關的泵的啟停和氣動開關閥的開閉，因此注水崗的現場輔助操作對于縮短非穩態產水時長有重要作用。根據設備實際，輔助操作方案為：①手動適當增加供料泵頻率，提高供料壓力，加快膜組件產水速率;②適當減小膜組件頂排管道調節閥開度，其作用與①相同;③適當減小濃縮液流量，作用同理。待設備進入穩態后再將以上調整恢復穩態值。中控崗在此期間應調節供水閥開度保持對膜設備原水罐的液位監控，待設備恢復穩態后，以保持設備原水罐液位平穩。

4 設備應急處理控制

本文所述平臺屬于某海上大型油田群的中心平臺之一，與其相互密切關聯的平臺眾多，因此需要制定針對各平臺流程異常情況下，膜設備的應急處理預案。最常見的是精注流程的急停，涉及纖維球過濾器、膜設備、精注水泵、精注管匯的應急處理。由于精注水罐體積較小，應急處理不得當會導致其液位過高甚至溢罐，造成生產事故。

纖維球濾器屬于常見濾料過濾式設備，其急停與核桃殼濾器、雙介質濾器類似，操作簡捷。而對于膜設備，由于其內部結構復雜，具有原水罐，自成系統，單純地停止原水供應不等于停止設備產水。而由于急停過程需要快速切斷產水供應，同時兼顧整個精注系統的穩定，合適的自控程序是關鍵。下面對現有三種方案進行分析：①原一鍵急停方案，即直接將設備內部所有泵、電磁閥關閉，雖能夠直接切斷產水，但是也會直接關斷可能正在進行的膜組件清洗操作，另外設備流程需要恢復時，仍需再次進行快捷操作①和②才能進入正常運行模式，增加了操作時間;②原產水內循環方案，即關閉產水外輸總閥并將產水循環至設備原水罐，此方案雖然不會影響設備運行狀態，但是膜組件實際仍在產水，仍會對膜進行污染，同時僅通過一個氣動蝶閥進行隔離，具有一定風險，因此也不是一個十分完善的方案;③新一鍵暫停產水方案，即關閉各膜組件內部產水閥，此方案一方面分流了產水對隔離蝶閥的壓力，另一方面實際切斷了膜組件產水的過程，可以將急停狀態保持較長時間，設備恢復產水也很便捷。中控崗在注水崗進行操作的同時，需要對精注井的注水量和供水閥的開度進行調節。

5 總結與建議

本文所述膜設備由于是首次在海上油田規模化應用的設備，在設計期間充分考慮到了其自身在運行期間所需的各種操作與應急情況，并進行了合理的快捷操作設置。經過幾年來的運行，手動輔助控制操作的重要性逐漸顯現，同時部分應急操作需要進行優化改進，其最終目的都是為了降低對自身和設備所在流程的影響。未來類似膜設備需要設備廠家進一步優化設備結構、減少控制復雜度、提高中控對設備的控制程度，使膜設備在海上油田生產水處理領域更具競爭力。