注入站測控系統運行情況分析及改進

大慶石油管理局有限公司技術監督中心

注入站的測控系統主要由計量儀表、自控儀表、微機系統、執行機構、變頻器及相關外延設備構成。通過對注入站生產過程中的流量、壓力、液位等主要生產工藝參數的檢測和閉環控制，實現對生產運行的監控，確保生產安全平穩有效運行，提高工作效率，降低崗位員工勞動強度。

1 測控系統控制方式

注入站的注入工藝分單泵單井和一泵多井兩種情況[1]，針對這兩種工藝，通過現場實踐和摸索，將變頻器閉環控制納入到測控系統功能中，并且提出了兩項具體要求，即：單泵單井工藝實現流量閉環控制；一泵多井工藝實現壓力閉環控制。

單泵單井即一個泵對應一口井，從配制站來的母液經過裝有母液流量計和調節閥的匯管后進入母液儲罐，緩沖后從出液匯管進入泵入口，加壓后排出，經母液流量計流出后與從水流量調節器出來的水混合，然后進入靜態混合器外輸注入地下。該母液流量可以通過控制泵實現定量輸出，而水根據配比值經水流量調節器實現定量輸出。

一泵多井即一個泵對應多口井，從配制站來的母液經過裝有母液流量計和調節閥的匯管后進入母液罐，緩沖后從出液匯管進入泵入口，加壓后排出到匯管（通常情況下至少兩根），經母液流量計流出后再進入母液調節器進行調節，然后輸出與從水流量調節器出來的水混合，進入靜態混合器外輸注入地下。該母液流量可以通過母液調節器實現定量輸出，而水根據配比值經水流量調節器實現定量輸出。

從上述控制方式可以看到，無論哪一種控制方式，其目的就是要實現母液注入量、配比量的準確[2]，達到生產注入量的要求。

2 運行方案

近幾年在某采油廠各區塊的注入站測控系統運行過程中，發現了一些問題，也積累了一些經驗，總結出一些注入站測控系統運行方案。

2.1 投運前的準備工作

（1）沖洗管線，避免出現焊渣卡住調節閥桿情況。對于一泵多井的注入站，泵投運前，應先將母液流量調節器的錐形閥拔出。同時注入站制定沖洗計劃，將容器、匯管、單井各段管線內的雜質清理干凈，確認管線干凈后再安裝投運[3]。

（2）計量、自控儀表需在安裝前進行檢定、測試。對儀表的量程、示值、輸出值等參數按照檢定規程進行檢定，出具檢定證書后方能投產使用，確保數值傳遞的準確性。

（3）需對微機系統、儀表線路、調節閥在投運前進行聯調。

（4）按照地質方面對井口注入壓力的要求，在采取一泵多井注入工藝的注入站，如果條件具備，要對兩個或三個匯管所掛接的注入井進行調整，使注入壓力相近的注入井掛接在同一個匯管，即將井口壓力相近的歸于一組，進入同一匯管，便于投運。

2.2 回路控制投運要求

為確保注入站回路控制能夠順利投運，首先要保證母液控制穩定，在單泵單井模式下保證母液流量穩定，在一泵多井模式下保證匯管壓力穩定；其次要保證母液量能夠調節到位，水流量調節器控制穩定。

（1）變頻器實現壓力或流量閉環控制[4]。對于單泵單井，通常是通過流量實現變頻控制系統自動控制或手動控制。對于一泵多井，通常是通過流量實現微機測控系統自動控制或手動控制。因此對于單泵單井的站來說，控制流程上不設母液流量調節器，而是通過變頻控制系統控制柱塞泵揚程來控制母液的流量。

（2）母液來液調節運行正常，就能實現用液位控制來液量，確保母液容器內液位穩定。但當部分站來液量大時，需要與相關配制站及時進行溝通，防止配制站出現憋泵情況發生。

（3）柱塞泵進出口壓力具有連鎖保護功能。當壓力低于進口壓力設定值或高于出口壓力設定值時，為保護柱塞泵不受損壞，泵通常會通過連鎖保護而停止運行。

（4）水注入調節方式。通常由安裝在水表后的水流量調節裝置來實現水量調節，調節方式為連續的、恒定流量，即流量值設定后，其輸出的水量為一個恒定值[5]。

（5）變頻控制系統。為防止被控變量信號受到干擾，增強信號傳遞功能，應在儀表盤內或變頻器控制柜內增加信號轉換器，并配備相關附屬設備[6]。

3 運行存在的問題

3.1 流量累積問題

母液流量計、水流量計幾年前多為4～20 mA信號，測控系統只能顯示瞬時流量，無累積量，崗位員工每天現場抄寫日報表的數據很多，工作量很大，給生產管理帶來很多不便。對于過去的流量計儀表，由于流量計自身不具有RS485信號，此問題不易解決。因此當前在設計方案中要求注入站流量信號采用RS485信號，測控系統能夠采集流量的瞬時量和累積量[7]。

3.2 母液罐液位閉環控制問題

目前的控制方式不是通過微機系統控制（只有顯示液位和傳遞信號作用），而是通過現場的控制器來控制。該控制方式不合理，控制器沒有必要安裝，完全可以通過微機系統來控制，方便管理，方便員工。建議取消控制器，改由微機系統來實現閉環控制。

3.3 一泵多井泵前低壓連鎖保護系統問題

許多注入站投運后，經常出現運行過程中突然停泵的情況和測控系統頻繁報警的現象。經檢查發現是由于泵前低壓連鎖保護造成的，實際上容器內的液位還很高，有時會頻繁停機，影響生產。通過分析認為：柱塞泵的功率大，泵一旦運行，入口壓力下降很大，有些站在工頻狀態下出現入口壓力為零的情況；目前聚合物容器安裝在室內，相對高度與前期注入站的容器高度相比要低。為了保證生產，只能在微機系統中解除低壓連鎖保護系統。

3.4 變頻控制柜控制問題

單泵通常是通過流量實現變頻控制系統自動控制或手動控制[8]。一些變頻控制柜上沒有安裝調節器，造成崗位員工手動調節時無法觀測到流量的瞬時值，只能反復觀看母液流量計來進行調節，很不方便；或安裝的調節器質量不過關，精度低，穩定性差，造成顯示流量值不穩定，總在變化。

3.5 變頻控制柜上調節器信號問題

有些變頻控制柜上安裝的調節器直接接收母液流量計傳遞的4～20 mA電流信號。由于流量計輸出的信號較弱，雖然有屏蔽，但在傳遞過程中受到的干擾信號也較多，調節器上顯示的流量值與實際值誤差較大，無法實現自動控制。

3.6 壓力變送器或數字壓力表連接閥問題

匯管安裝壓力變送器或數字壓力表的連接閥為非帶泄壓裝置的三通閥，部分閥為針心閥或另一端帶泄壓螺絲的針心閥。由于匯管壓力高，維修或校驗這些儀表時，無法泄壓，存在安全隱患。

4 改進效果

（1）通過與設計溝通，目前各廠新投運的注入站母液流量計、水流量計都采用了RS485 信號[9]。測控系統能夠采集流量的瞬時量和累積量，并能打印出來，減少了崗位員工的工作量。

（2）征得相關部門同意后，解除微機系統中低壓連鎖保護系統，同時在系統中增加聚合物容器低液位報警及連鎖停泵功能，當液位低到一定程度時，首先發出聲光報警，提醒崗位員工。低到下限時，自動連鎖停泵，保護柱塞泵[10]。

（3）對于單泵單井的變頻控制柜，加裝了調節器，變頻控制柜內增加1臺信號轉換器，并配備相關附屬設備，將流量計的信號經過轉換增強后再傳遞給調節器，此時顯示流量值與實際值能夠對應。方便了崗位員工觀測到流量的瞬時值，并且能夠獨自進行手動調節。

（4）已通過基建管理部門將原來的針芯閥換成了帶泄壓裝置的三通閥，消除了安全隱患。

注入站測控系統的正常運行為生產帶來了便利[11]。整個生產能夠平穩有效運行，確保生產數據的準確性和及時性；降低了崗位員工的勞動強度，使許多控制點、參數值能夠通過測控系統來完成。