海上平臺油水處理系統自動控制研究

劉政偉，張笑龍

（中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司天津作業公司，天津 300000）

隨著21 世紀的到來，社會發展對于能源依賴程度進一步加深，海上油田開采模式成為能源領域全新的發展方向。由此來說，期望海上能源的穩定供給，就需要保證海洋權益不受到侵犯。一般來說，海上采油會面臨較多的技術挑戰，其中，同水處理技術密切關聯的有以下幾點：首先，是油田在開采過程中會出現含油廢水，如何對其有效處理已是解決海洋污染的關鍵環節；其次，油田在注水環節中會面臨結垢等影響，這一問題直接關系到海上油田是否可以順利開采。同時，海上油田普遍具有高風險、低周期的特點，所以注水開發過程必不可少。

為了確保海上油田可以順利開采并且有效把控環境污染，其中最有效的途徑就是將經過處理的采出水再次回注。但實際來說，采出水中的含油比重、礦化程度以及懸浮雜質較多，并且在采油過程和油水破乳環節中，會添加部分化學試劑，導致采出水難以有效處理。此外，采出水量和注水量并不能完全匹配，應當借助打水井和直接注入等方式進行補償。其中打水井需要較高的成本投入，同時，水源的礦化程度難以滿足需要，并且相較于儲層水來說，鹽度偏差較大，導致儲層水中的部分顆粒物會出現移動，影響到滲流孔正常工作。而采用直接注入的方式則會面臨結垢影響。綜合來說，如何有效完成水處理并將其實際應用意義重大。

1 某海上平臺油水處理系統介紹

對于某海上采油產能項目建設來說，油氣處理系統是較為核心的組成部分，其能力參數為250X104t/a，對應的脫水參數為：原油平均含水率≤5%，污水平均含油量≤20mg/L。具體的工藝步驟如下：首先，將采油平臺單井提供的井液輸入生產匯管中。其次，把油液經由熱爐進行升溫加熱后，完成換熱操作。借助三相分離裝置和電脫水設備對換熱后的油液進行處理，可以得到標準原油。將其通過泵向外輸送，其中，分出水被轉移到污水處理系統中，脫出天然氣完成除液操作后可以作為熱爐原料，也能夠經由壓縮設備和輸送系統傳送到終端系統。基于國家發布的規程體系，嚴格按照國家下發的行業準則，利用先進的工藝設備，保證開采環節能夠滿足安全環保需求，這也是海上采油平臺自動化油氣處理系統最基礎的要求。設計方案中，主要借助自動控制技術和數字技術來完成系統數控操作，達成無人值守或少人值班的任務目標，進一步優化管理水平。

系統中最核心的部分是中控室內的PLC 系統，可以有效實現集中監控、分級調節的任務。通過在中控室內搭建完整的工控設備，實現對油水處理系統的實時檢測和工況測定，針對運行過程中各項參數全面把控。這套系統能夠完成線上參數調整、功能優化、問題檢測和故障警報等功能，同時，還為用戶提供數據存儲、查詢等服務。

2 集輸部分

（1）在生產匯管處增設檢測溫度和壓力參數的設備，實時顯示并向終端傳輸。

（2）三相分離裝置加裝溫度和壓力參數的檢測設備，完成實時顯示和數據傳輸；在天然氣出口位置增設壓力測定裝置，向中控設備傳輸數據完成控制，同時，在該位置還要加設流量參數的測定裝置，完成數值顯示。油、水室要配備液位測定裝置，有效顯示液位參數并實現高低限位警報。基于實際的液位數據設置相應的調節閥門，確保液位始終滿足要求；對油水室向外輸送的位置也要搭建壓力和溫度參數的檢測系統，并配備流量參數測定設備，完成實時顯示和數據傳送。同時，要在出口處借助含水量分析設備進行參數顯示。

（3）熱爐出口位置也要加裝壓力、溫度參數的測定裝置，向終端發送數據。

（4）為原油罐配備液位顯示模塊，并提供高低限位警報功能。

（5）對于除油設備來說，也要對液位參數進行實時傳輸和限位警告，基于實際的液位數據可以自動調整出口閥門，確保液位參數處于標準范圍，并對溫度、壓力參數進行測定顯示。

（6）分液罐需要裝設液位測定模塊和溫度、壓力檢測模塊。

（7）基于三相分離設備反饋的液位參數，系統中的主控設備經由分析后對原油外輸泵進行調節控制，根據實際情況有效改變泵的頻率參數，保證液位正常。

發電廠電氣設備檢修是一項比較復雜的系統工程，它其中所涉及的因素比較多。隨著我國特高壓、超大容量電網的快速發展，電氣設備的安全運行越來越重要。要做好檢修這項工作，不僅需要電廠的各個部門及科室積極配合，而且需要通過嚴格的監督管理體系和管理制度來制約相關人員，同時加強電力檢修人員的培訓。只有這樣，才能提高設備檢修的可靠性，促進電力企業更好的發展。

（8）對于原油外輸泵的出入口位置都需要裝設溫度和壓力測定裝置，將數據實時顯示出來，同時，在總管位置增設相同檢測設備，向控制系統傳送數據。

（9）在三相分離裝置進口位置和原油泵出口位置，均增設自動切斷閥，實現聯鎖調節。

（10）針對平臺系統中的可燃氣體進行測定。

（11）將PLC 控制系統分別添加化學試劑注入系統和壓縮機中，針對各自工作環境中的數據進行測定；利用通信協議將這兩套PLC 系統同E1 設備交互，實現參數和主控室的信息共享。

3 熱工部分

為熱爐操作過程增設可燃氣體測定裝置，將檢測數據傳送到主控室中，由可燃氣警報系統進行相關分析，將可燃氣體比重實時顯示并提供超限警報功能，同時，要和電動閥門進行聯鎖控制。一旦可燃氣體比重超出標準范圍以后，排風系統自啟動；如果可燃氣體比重達到極限區間，就主動關斷控制閥門，防止火災風險的發生。

4 污水處理部分

（1）為污水提升泵出入口加裝壓力參數測定裝置，完成實時顯示；E1 出口位置設定壓力參數檢測設備，將數據發送到主控系統中，同時，數據信息傳入污水泵電機系統中，并對變頻器進行控制，保證壓力參數滿足要求。

（2）對污油泵和排污泵的出入口位置均加裝壓力參數檢測設備，并實現就地顯示功能。

（4）對注水泵出入口位置加設壓力參數測定裝置，實時顯示；在污水泵出口位置借助壓力參數測定設備向控制系統發送數據，同時，注水泵的變頻裝置接收到數據信號后，完成電機轉速控制，保證壓力達標。

（5）污水緩沖罐需要加設液位參數檢測模塊，并完成實時顯示和限位警告。

（6）凈化污水罐加裝液位參數檢測模塊，并完成實時現實和限位警告。

（7）污油池增加液位測定裝置，將數據實時顯示并向終端發送，提供限位警報功能，根據參數聯鎖調節污油泵。污油泵變頻系統接收到液位數據后，自主調整電機頻率，保證液位處在標準范圍。

（8）污水池加裝液位檢測設備，實時顯示數據并將數據傳送到控制系統，完成限位警報功能，同排污泵聯鎖調節，直接控制電機轉速，從而確保污水池液位達到標準。

（9）凈化污水罐進入位置需要加裝流量監控裝置，實現實時顯示；同時，在污水泵出口位置同樣裝設流量檢測設備，將數據向終端傳輸。

（10）通過給污水處理系統配備完整的PLC 控制系統，有效監管工作過程中的數據信息，并利用通信模塊實現聯合控制，確保各類參數信息能夠在系統內部實現共享。

5 結語

（1）本工程根據建筑和工藝使用的情況，主要為C類火災和E 類帶電火災場所，建筑耐火等級二級。按《建筑滅火器配置設計規范（GB50140—2005）》之要求，配置手提式干粉滅火器及推車式干粉滅火器，滅火級別為中危級別。

（2）對油氣處理系統來說，最核心的一環就是PLC 控制設備，可以有效實現綜合管控，分級調節的功能，在中控室內搭建完整的工控系統，針對運行過程中的各個環節、相關數據和系統工況進行實時檢測，并實現線上參數修訂、功能優化、問題檢測和故障警報等功能，為用戶提供數據存儲、查詢等服務。

（3）該油氣處理系統單體工程主要負荷等級為2 級。用電負荷電壓等級為380/220V。電源由自建的6.3kV 發電機系統提供。該平臺設低壓配電室，室內安裝GGD2 型低壓配電屏及無功補償屏。配電屏內設置雙電源（設電氣互鎖）手動切換裝置，任何情況下只有一路電源向負荷供電。