解雷 王衛(wèi)(新疆石油工程設(shè)計(jì)有限公司;新疆 834000)

新疆油田聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)的自動(dòng)化建設(shè)

解雷 王衛(wèi)(新疆石油工程設(shè)計(jì)有限公司;新疆 834000)

針對(duì)新疆油田聯(lián)合站含油污水處理量大、以及自動(dòng)化處理程度不高、與油田信息化、數(shù)字化融合存在技術(shù)屏障等問(wèn)題，進(jìn)行了聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)的自動(dòng)化建設(shè)和設(shè)計(jì)，根據(jù)新疆油田含油污水特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了油水分離工藝環(huán)節(jié)，自動(dòng)化處理系統(tǒng)包括過(guò)程控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)，采用SLC500 PLC、Rsview32TM組態(tài)軟件和PID調(diào)節(jié)器等實(shí)現(xiàn)了對(duì)含油污水脫水處理、加熱處理、復(fù)合電脫水處理等工藝過(guò)程的監(jiān)控和調(diào)節(jié)，形象的人機(jī)顯示界面便于操作人員進(jìn)行各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)控，該系統(tǒng)提高油水分離處理效率，數(shù)據(jù)整理和歸檔更為及時(shí)，降低了數(shù)據(jù)記錄出錯(cuò)率，解決了新疆油田油水分離以及污水處理自動(dòng)化與信息化融合技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了新疆油田迫切的數(shù)字化油田建設(shè)和發(fā)展的需求。

新疆油田；油水分離；自動(dòng)化；信息化；數(shù)字化

0 引言

新疆大部分油田已經(jīng)進(jìn)入了高含水開(kāi)發(fā)階段，近些年，加大了注水和注汽開(kāi)采力度，導(dǎo)致不管是稀油和稠油的開(kāi)采，都隨之會(huì)產(chǎn)生大量的含油污水，含油污水處理工作量和難度在逐步加大，同時(shí)，新疆油田聯(lián)合站在污水的處理以及油水分離自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用達(dá)不到實(shí)際要求，污水處理自動(dòng)化和信息化融合存在較大的技術(shù)屏障，更是達(dá)不到數(shù)字化油田建設(shè)的發(fā)展要求，基于此，根據(jù)新疆油田聯(lián)合站油水分離實(shí)際難點(diǎn)，進(jìn)行了自動(dòng)化處理系統(tǒng)研究，設(shè)計(jì)了符合實(shí)際需求的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)，采用SLC500 PLC、Rsview32TM組態(tài)軟件和PID調(diào)節(jié)器等實(shí)現(xiàn)了對(duì)含油污水脫水處理、加熱處理、復(fù)合電脫水處理等工藝過(guò)程的監(jiān)控和調(diào)節(jié)，形象的人機(jī)顯示界面便于操作人員進(jìn)行各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)控，提高油水分離處理效率，數(shù)據(jù)整理和歸檔更為及時(shí)，記錄過(guò)程中出錯(cuò)概率大大降低了，自動(dòng)化油水處理系統(tǒng)，對(duì)聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)，有效地保證了油水分離工藝過(guò)程運(yùn)行的安全性、可靠性。

1 聯(lián)合站油水分離工藝

按照工藝流程組成結(jié)構(gòu)，新疆某油田聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)主要包括4個(gè)部分，①脫除區(qū)、②加熱區(qū)、③電脫水區(qū)，④凈化油輸出區(qū)，組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。首先將新疆油田不同來(lái)源的含水原油進(jìn)行游離態(tài)水脫除工藝；其次將游離態(tài)水脫除處理后的液體在加熱爐進(jìn)行加熱處理，保持圍溫在30℃～40℃之間；隨后再次將剩余液體進(jìn)行復(fù)合電脫水工藝處理；最后將流出的凈化油進(jìn)入緩沖罐，隨時(shí)準(zhǔn)備與外接管道以及輸油泵對(duì)接，向下一環(huán)節(jié)進(jìn)行輸出。

圖1 新疆油田聯(lián)合站油水分離工藝流程

2 自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

新疆某油田聯(lián)合站自動(dòng)化油水分離系統(tǒng)由4個(gè)工作區(qū)構(gòu)成，一般兩個(gè)工作區(qū)間距在150m左右。在實(shí)際操作過(guò)程中，油水分離系統(tǒng)將通過(guò)遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控，來(lái)實(shí)現(xiàn)總控室與各個(gè)工作區(qū)之間信息傳遞，確保油水分離工藝運(yùn)轉(zhuǎn)正常，同時(shí)，在監(jiān)控過(guò)程中準(zhǔn)確獲取工藝處理數(shù)據(jù)，回傳給工作區(qū)和總控室進(jìn)行自動(dòng)化控制。

根據(jù)油水分離系統(tǒng)要求，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)。主要是將工控機(jī)設(shè)計(jì)為上位機(jī)，位于總控室，將SLC500 PLC作為下位機(jī)，通過(guò)在兩者之間安裝DH+網(wǎng)實(shí)現(xiàn)工控機(jī)和SLC500 PLC之間的信息和數(shù)據(jù)傳遞，將實(shí)際油水分離工藝處理數(shù)據(jù)，從下位機(jī)向上位機(jī)的工控機(jī)上傳，操作管理人員可以便捷地通過(guò)工控機(jī)將各項(xiàng)指令傳達(dá)給下機(jī)位的SLC500 PLC，在SLC500 PLC接受到新的操作指令后，及時(shí)對(duì)油水分離系統(tǒng)各個(gè)工藝生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制，聯(lián)合站油水分離自動(dòng)化控制系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 聯(lián)合站油水分離自動(dòng)化控制系統(tǒng)示意圖

下機(jī)位的SLC500 PLC，利用本地的I/O模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)原油加熱區(qū)、復(fù)合電脫水區(qū)控制，利用Flex I/O對(duì)游離水脫除區(qū)運(yùn)行的液位、溫度、壓力等參數(shù)進(jìn)行控制，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的采集和調(diào)節(jié)，利用變頻器、Flex I/O、顯示界面等對(duì)凈化油輸出區(qū)信號(hào)和處理數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。

2.2 顯示操作程序

SLC500 PLC的主程序的功能主要包括3個(gè)部分，①采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，②實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，③報(bào)警，見(jiàn)圖3所示。

(1)數(shù)據(jù)采集：將油水自動(dòng)化分離處理工藝信號(hào)進(jìn)行采集，隨后進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞，發(fā)回人機(jī)管理操作界面，采用Rsview32TM組態(tài)軟件進(jìn)行界面顯示編程。

圖3 濾波程序

(2)過(guò)程控制：主要是對(duì)油水分離工藝參數(shù)進(jìn)行控制，包括溫度、壓力、液位等，發(fā)現(xiàn)異常運(yùn)行參數(shù)，將采用PID進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(3)報(bào)警系統(tǒng)：分為上限報(bào)警和下限報(bào)警，同時(shí)還配備了聲光報(bào)警。

Rockwell Automation提供的Rsview32TM組態(tài)軟件在圖形處理和顯示方面具有非常大的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)編寫(xiě)相應(yīng)的程序，可實(shí)現(xiàn)油水分離實(shí)際運(yùn)行參數(shù)在界面的顯示、手動(dòng)操作界面和自動(dòng)調(diào)節(jié)界面的顯示，以及遇到異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)報(bào)警界面的顯示，及時(shí)進(jìn)行各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)控。從顯示界面上可以獲取豐富的數(shù)據(jù)信息，包括運(yùn)行參數(shù)顯示、參數(shù)調(diào)整、運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)的整理和記錄、以及歷史運(yùn)行趨勢(shì)圖等。能夠直觀(guān)、形象和具體地對(duì)各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)便于操作管理人員對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控，包括油水分離過(guò)程中藥劑量的調(diào)整、歷史數(shù)據(jù)調(diào)用、液體排放閥的調(diào)節(jié)以及對(duì)異常情況的及時(shí)分析等等。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)油水分離系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)，在新疆某油田聯(lián)合站進(jìn)行了設(shè)計(jì)和應(yīng)用，整體上效果良好，該系統(tǒng)具體以下特點(diǎn)：①油水分離工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù)很多，采用PID調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)控；②該系統(tǒng)功能比較齊全，尤其是將各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行進(jìn)行界面顯示，操作人員可形象、直觀(guān)監(jiān)控和調(diào)節(jié)；③具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可將各個(gè)工作區(qū)的信號(hào)和數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并進(jìn)行轉(zhuǎn)化和傳送，也可將歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、趨勢(shì)圖、報(bào)警信息等進(jìn)行整理、記錄和保存，隨時(shí)可打印輸出。該自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，能大大提高工作效率，縮短數(shù)據(jù)采集和處理時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了油水分離處理各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。解決了新疆油田油水分離以及污水處理自動(dòng)化與信息化融合技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了新疆油田迫切的數(shù)字化油田建設(shè)和發(fā)展的需求。

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解雷（1988- ），男，黑龍江佳木斯人，助理工程師，2008年畢業(yè)于東北石油大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，主要從事油田自動(dòng)化設(shè)計(jì)。