1、采出水在线监测系统效果评价随 着 油 田 开 发 时 间 的 延 长 ， 原 油 含 水 率 不 断 上 升 。 目 前 国 内 各 油 田 均进 入 了 高 含 水 开 采 期 ， 原 油 综 合 含 水 率 一 般 都 在 80%以 上 ， 为 保 证 原 油合 格 (含 水 率 0 5%)外 输 ， 必 须 脱 水 ， 也 就 意 味 着 每 生 产 1 t 原 油 就 有近 4 t 采 出 水 。可 见 ， 采 出 水 处 理 是 否 得 当 是 油 田 能 否 持 续 发 展 的 重 要 保 证 ， 采 出水 外 排 会 造 成 环 境 污 染 ， 回 注 可 以 解 决 这 一 问
2、 题 ， 同 时 也 解 决 了 与 地 层 水配 伍 的 问 题 ， 而 实 时 监 测 采 出 水 处 理 水 质 ， 是 保 证 注 入 水 水 质 是 否 达 标的 一 双 眼 睛 ， 也 可 以 及 时 调 整 生 产 模 式 ， 为 生 产 提 供 指 导 方 针 。一 、 油 田 采 出 水 特 性采 油 污 水 是 一 种 含 有 固 体 杂 质 、 液 体 杂 质 、 溶 解 气 体 和 溶 解 盐 类 等 较为 复 杂 的 多 相 体 系 ， 细 小 杂 质 大 概 可 分 为 5大 类 ： 悬 浮 固 体 、 胶 体 、 分散 油 、 乳 化 油 及 一 些 溶 解 物
3、质 。 其 中 悬 浮 固 体 (颗 粒 直 径 1100 m)主 要 包 括 ： 泥 砂 、 各 种 腐 蚀 产 物 及 垢 、 硫 酸 盐 还 原 菌 、 腐 生 菌 和 重 质 油 类等 ； 胶 体 (110-31.0 m)主 要 由 泥 砂 、 腐 蚀 结 垢 产 物 和 细 菌 有 机 物 构成 。 采 出 水 中 一 般 含 有 15g/L 的 原 油 ， 其 中 90%左 右 为 分 散 油 (10100 m)和 浮 上 油 (大 于 100 m)， 约 有 10%乳 化 油 (110 10 m)。溶 解 物 质 主 要 包 括 溶 解 盐 类 (110-3 m 以 下 ， 如
4、Ca2+、 Mg2+、 Cl-)和 溶解 气 体 (310 -4510 m 如 溶 解 氧 、 硫 化 氢 )。 由 于 各 油 田 地 质 条 件 、原 油 特 性 、 集 输 及 分 离 条 件 等 的 差 异 ， 各 地 油 田 采 出 水 的 水 质 不 尽 相 同 ，但 有 共 性 ， 一 般 具 有 以 下 特 点 ： 含 油 量 高 、 成 分 复 杂 、 矿 化 度 高 、 水 温 较高 、 具 有 放 射 性 。采 油 污 水 处 理 既 要 处 理 水 中 的 大 量 油 类 ， 同 时 兼 顾 去 除 水 中 溶 解 的 有机 物 、 悬 浮 物 与 硫 化 物 等 。
5、如 果 这 些 杂 质 处 理 不 当 ， 再 回 注 过 程 中 会 堵 塞地 层 、 腐 蚀 管 线 、 结 垢 ， 还 会 加 快 微 生 物 繁 殖 ， 外 排 则 会 造 成 更 大 的 污 染 。不 同 类 型 的 采 油 污 水 要 采 用 不 同 的 处 理 方 法 ， 目 前 国 内 外 含 油 污 水 的 处 理技 术 按 处 理 原 理 可 分 为 4种 ： 物 理 法 、 化 学 法 、 物 理 化 学 法 和 生 物 化 学 法 。庆 一 注 水 站 应 用 的 是 生 物 化 学 法 ， 生 化 处 理 法 是 利 用 微 生 物 的 生 物 化学 作 用 ， 将
6、复 杂 的 有 机 物 分 解 为 简 单 物 质 ， 将 有 毒 物 质 转 化 为 无 毒 物 质 ，使 采 油 污 水 得 到 净 化 。 微 生 物 可 将 有 机 物 作 为 营 养 物 质 ， 使 其 一 部 分 被 吸收 转 化 成 为 微 生 物 体 内 的 有 机 成 分 或 增 殖 成 新 的 微 生 物 ； 其 余 部 分 可 被 微生 物 氧 化 分 解 成 简 单 的 有 机 或 无 机 物 质 ， 如 甲 烷 、 二 氧 化 碳 和 水 等 。二 、 采 出 水 在 线 监 测 系 统庆 一 注 水 站 是 通 过 假 斯 维 斯 酵 母 菌 的 自 然 生 长 除
7、 去 采 出 水 中 的 油 质 组分 ， 采 出 水 处 理 水 质 会 受 到 沉 降 时 间 ， 自 然 除 油 罐 的 液 位 ， 一 联 来 水 水 质 ，反 应 池 温 度 以 及 系 统 运 行 工 况 等 影 响 ， 为 保 证 水 质 达 标 ， 处 理 水 质 稳 定 的要 求 ， 在 2012年 6月 ， 陕 西 睿 海 丽 君 环 境 科 技 有 限 公 司 为 庆 一 注 水 站 安装 采 出 水 在 线 监 测 系 统 一 套 ， 有 效 的 对 微 生 物 处 理 前 、 后 以 及 回 注 前 水 质进 行 了 监 测 ， 提 供 水 质 处 理 前 后 数 据
8、 ， 我 们 可 以 进 行 对 比 ， 以 及 及 时 作 出生 产 及 制 度 的 调 整 。这 是 集 多 点 采 样 ， 同 时 监 测 水 中 油 、 悬 浮 物 、 浊 度 、 瞬 时 流 量 及水 处 理 设 施 的 运 行 状 态 等 关 键 参 数 的 集 成 设 备 ， 并 通 过 以 太 网 实 现 监 测 数据 的 远 程 传 送 和 网 络 监 控 。（ 一 ） 采 出 水 在 线 监 测 方 法 -光 谱 分 析 技 术 目 前 在 石 油 化 工 领 域 水 质 在 线 监 测 方 法 大 多 采 用 光 学 原 理 ， 以 光 的 吸收 原 理 占 据 多 数
9、， 实 现 手 段 采 用 光 的 透 射 和 散 射 ， 测 得 含 油 、 悬 浮 物 浓 度 。通 过 对 比 分 析 ， 我 们 选 择 国 内 外 应 用 较 多 且 较 为 成 熟 的 近 红 外 分 光 光 度 法 ，进 行 采 出 水 在 线 监 测 ， 光 谱 范 围 为 ： 780-2526nm 。 基 于原 理特 点 备 注近 红外 分光 光度 法1、 很 多 物 质 在 近 红 外 区 域 的吸 收 系 数 小 ， 待 测 溶 液 甚 至 无需 稀 释 ， 便 于 实 时 测 定 ； 2、 光 程 长 ， 测 试 处 管 径 可 较大 ， 清 洗 方 便 ； 3、 近
10、红 外 区 波 长 短 ， 因 而 不被 玻 璃 或 石 英 介 质 所 吸 收 ， 所用 光 窗 可 用 玻 璃 或 石 英 制 成 ，仪 器 小 型 化 ， 价 格 较 低 ， 使 用方 便 ； 4、 灵 敏 度 较 高 、 测 试 范 围 较广 ， 实 时 性 好 。 1、 近 年 来 近 红 外 光吸 收 测 试 技 术 在 石油 化 工 领 域 得 到 迅速 发 展 ； 2、 波 长 范 围 ：780-2526nm； 3、 光 程 可 达1 l00mm， 甚 至 更长 。由 于 油 滴 与 悬 浮 物 颗 粒 结 构 、 形 状 的 不 同 ， 通 过 测 量 透 射 光 及 散 射
11、 光的 强 度 ， 再 经 过 一 种 合 理 的 流 程 安 排 及 算 法 处 理 ， 从 而 可 以 得 出 水 中 的 含油 量 和 悬 浮 物 含 量 。 (二 )系 统 构 成 与 各 单 元 图 解1.） 采 样 预 处 理 单 元 ； 2.） 检 测 分 析 单 元 ； 3.） 数 据 处 理 单 元 ； 4.） 智 能 控 制 单 元 ； 5.） 站 控 平 台 ； 6.） 气 动 控 制 与 正 压 保 护 单 元 ；1） .采 样 预 处 理 单 元 ： 该 单 元 用 来 实 现 污 水 、 净 化 水 的 自 动 采 样 、 过 滤 和 压 力 调 节 ， 以 满 足
12、监 测 系 统 对 水 样 压 力 、 单 位 流 量 、 水 中 杂 质 粒 径 的 技 术 要 求 。 采 样 预 处 理单 元 由 4路 UPVC 管 路 （ 污 水 、 净 化 水 、 清 洗 水 、 外 排 水 ） 、 一 组 10mm不 锈 钢 管 路 、 4组 Y 型 过 滤 器 、 2路 减 压 阀 、 3路 球 阀 、 1路 针 阀 等 管 路 组件 组 成 。 该 单 元 是 在 线 监 测 系 统 必 不 可 少 的 预 处 理 部 分 ， 关 系 到 测 量 系 统 能 否连 续 、 稳 定 地 工 作 ， 也 反 映 出 在 线 监 测 系 统 方 案 设 计 的 科
13、 学 性 。 2） 检 测 分 析 单 元 在 线 系 统 的 核 心 单 元 ， 用 于 被 测 水 样 的 水 质 分 析 （ 油 份 浓 度 、 悬 浮 物浓 度 、 浊 度 ） 、 流 量 计 量 和 水 处 理 设 施 的 运 行 状 态 记 录 。 由 一 套 光 学 原 理的 水 中 油 分 析 仪 、 2台 超 声 波 流 量 计 、 2路 电 流 中 继 器 等 组 成 。 检 测 分 析 单 元 的 主 设 备 选 型 与 分 项 设 备 的 技 术 对 接 是 该 套 在 线 系 统 的核 心 技 术 所 在 。3） 数 据 处 理 单 元 该 单 元 用 来 采 集 、
14、 显 示 、 记 录 、 存 储 、 输 出 数 据 ， 量 程 设 定 、 报 警 设定 。 由 油 份 仪 主 机 、 流 量 计 主 机 、 PLC 模 块 组 件 、 数 据 电 缆 等 组 成 。 油 份 仪 主 机 显 示 屏 超 声 波 流 量 计 PLC 模 块 触 摸 屏 4） 智 能 控 制 单 元 ： 该 单 元 是 在 线 系 统 的 控 制 中 枢 ， 用 于 采 样 水 路 的 自 动 切 换 、 泵 阀 的 开启 、 频 率 设 定 、 动 作 指 令 、 数 据 采 集 、 处 理 、 上 传 等 。 由 西 门 子S7200PLC 控 制 柜 、 真 彩 触
15、摸 屏 、 数 据 转 换 器 等 组 成 。 也 是 连 接 数 据 处 理 单元 与 站 控 平 台 进 行 数 据 汇 集 与 远 程 传 输 的 神 经 中 枢 5） 站 控 平 台 ： 由 上 位 机 、 网 络 服 务 器 、 系 统 软 件 组 成 ， 是 在 线 系 统 的 监 控 平 台 。 该单 元 安 装 在 联 合 站 的 站 控 室 ， 用 于 系 统 监 控 、 动 态 管 理 、 数 据 传 输 、 远 程通 讯 。 专 业 的 WinCC 工 控 系 统 、 开 放 的 OPC 通 讯 协 议 、 远 程 的 Web浏 览 使 系 统 平 台 兼 具 了 3台
16、服 务 器 的 强 大 功 能 ， 也 是 RS2000-I 型 监 测 系统 独 一 无 二 的 完 美 设 计 。 6） 气 动 控 制 与 正 压 保 护 单 元 ： 由 无 油 防 爆 空 压 机 、 气 动 阀 、 五 通 电 磁 阀 、 空 气 过 滤 器 、 柔 性 气 路 、压 力 表 、 消 音 器 、 压 力 调 节 器 、 进 气 管 路 等 组 成 。 用 于 采 样 水 路 的 气 动 切换 、 油 份 仪 测 量 槽 的 空 气 吹 扫 和 分 析 小 屋 的 正 压 保 护 。 这 一 部 分 的 巧 妙 设计 是 目 前 为 止 国 内 外 所 有 污 水 在
17、线 监 测 系 统 从 未 有 过 的 独 特 运 用 ， 也 是 成就 RS2000-I 监 测 系 统 的 自 动 化 、 自 清 洁 、 安 全 保 障 所 在 。 三 、 采 出 水 在 线 系 统 效 果 分 析 我 们 都 知 道 ， 注 水 水 质 是 否 达 标 直 接 关 系 到 注 水 开 发 的 效 果 。 对 回 注水 质 的 定 期 检 测 就 成 为 十 分 必 要 的 生 产 要 求 。 我 区 现 行 的 做 法 主 要 以 人工 现 场 采 样 、 通 过 实 验 室 仪 器 分 析 掌 握 水 质 情 况 。 人 工 取 样 化 验 方 式 存 在的 一 个
18、 弊 端 是 有 认 为 误 差 ， 因 人 员 素 质 参 差 不 齐 ， 取 样 若 未 放 尽 残 液 或 者送 样 时 间 超 出 ， 都 会 影 响 水 质 化 验 效 果 ， 从 而 为 生 产 提 供 不 准 确 的 指 导 信息 。（ 一 ） 人 工 取 样 与 实 时 取 样 监 测 对 比 分 析 ：1、 现 在 注 水 站 是 每 三 天 人 工 取 样 化 验 一 次 ， 监 测 频 次 低 ， 不 能 及 时 、完 整 的 反 映 水 质 变 化 情 况 。 2、 现 场 需 要 人 工 取 样 、 化 验 ， 填 写 报 表 ， 工 人 劳 动 强 度 大 。3、
19、人 工 取 样 、 手 工 化 验 ， 误 差 大 ， 时 效 性 差 。 4、 不 能 有 效 地 对 油 田 主 要 采 出 水 处 理 设 施 进 行 监 督 与 控 制 。 5、 化 验 数 据 不 能 准 确 反 映 水 质 的 真 实 情 况 （ 二 ） 对 采 出 水 水 质 在 线 监 测 的 必 要 性 和 意 义 1、 可 实 时 连 续 地 监 测 水 质 ， 准 确 地 反 映 采 出 水 回 注 水 质 的 变 化 情 况 ，相 比 人 工 取 样 能 及 时 监 测 到 采 出 水 水 质 处 理 情 况 。 2、 可 加 强 对 主 要 采 出 水 处 理 设 施
20、 的 监 督 ， 监 控 主 要 除 油 设 备 的 运 行状 态 及 处 理 水 量 的 变 化 ， 提 高 对 水 处 理 效 果 的 控 制 ， 保 证 注 水 开 发 效 果 。 3、 可 实 现 注 水 水 质 的 远 程 监 控 与 管 理 ， 将 数 据 实 时 上 传 至 油 田 数 字化 指 挥 中 心 的 监 控 平 台 ， 为 油 田 数 字 化 建 设 提 供 强 力 技 术 支 撑 。 4、 在 线 监 测 系 统 自 动 化 程 度 高 ， 减 轻 工 人 劳 动 强 度 。5、 仪 器 可 实 现 自 清 洁 功 能 ， 免 去 了 人 工 反 洗 过 滤 器 的
21、 问 题 ， 且 定 期 反洗 可 延 长 过 滤 器 使 用 年 限 及 保 证 水 质 处 理 效 果 。6、 小 屋 占 地 面 积 小 ， 自 动 化 程 度 高 ， 一 般 情 况 下 免 人 员 维 护 ， 设 备 自行 清 洁 ， 监 测 ， 免 去 了 人 员 定 期 检 查 的 劳 动 。4、 采 出 水 在 线 监 测 系 统 存 在 问 题1、 由 于 采 出 水 水 质 较 差 ， 在 线 监 测 仪 器 受 腐 蚀 结 垢 影 响 严 重 ， 系 统将 不 能 正 常 运 行 ， 容 易 损 坏 。 长 庆 油 田 采 出 水 普 遍 具 有 高 矿 化 度 ， 腐
22、蚀 、结 垢 较 严 重 的 特 点 ， 因 此 ， 要 求 在 线 监 测 仪 器 、 管 材 等 具 有 很 好 的 防 腐 、防 垢 性 能 ， 且 要 注 意 冬 季 保 温 。 同 时 需 考 虑 管 线 的 结 垢 堵 塞 与 监 测 仪 器 的自 清 洗 、 维 护 问 题 。 2、 沉 降 罐 来 水 相 对 含 油 浓 度 高 ， 避 免 油 气 泄 漏 以 及 保 证 系 统 安 全 运行 都 是 值 得 思 考 的 问 题 ， 综 上 ， 长 庆 油 田 还 需 要 探 索 、 采 用 一 种 或 几 种全 新 的 、 适 宜 的 采 出 水 在 线 监 测 系 统 。
23、3、 由 于 是 多 点 采 样 ， 油 份 分 析 仪 只 有 一 台 ， 过 滤 器 也 是 共 用 的 ， 因 此存 在 过 滤 器 或 油 份 分 析 仪 中 残 留 油 污 影 响 下 一 点 的 分 析 结 果 ， 比 如 来 水 预沉 池 的 含 油 量 相 对 较 高 ， 下 一 次 化 验 回 注 前 水 质 过 滤 器 中 会 残 留 有 过 多 油污 使 回 注 前 油 份 增 加 。4、 小 屋 自 动 化 程 度 较 高 ， 但 是 也 容 易 出 现 问 题 ， 且 需 专 业 人 员 维 护 ，目 前 系 统 不 是 很 稳 定 ， 尤 其 是 冬 季 运 行 ，
24、 电 脑 控 制 自 动 启 停 不 能 正 常 工 作 ，为 水 质 化 验 得 出 正 确 判 断 增 加 难 度 。5、 油 份 仪 测 量 结 果 存 在 漂 移 现 象 ， 且 有 测 量 上 限 ， 一 旦 含 油 超 过 上 限 ，则 无 法 测 量 ， 这 是 一 个 弊 端 ， 不 能 及 时 了 解 水 质 具 体 情 况 ， 仍 需 人 工 取 样并 化 验 。6、 在 系 统 运 行 不 正 常 时 ， 气 动 阀 一 旦 不 能 自 动 启 闭 ， 将 会 导 致 生 化 处理 装 置 的 运 行 部 正 常 ， 注 水 出 现 问 题 。总 体 来 看 ， 在 线 监 测 系 统 减 低 了 人 员 劳 动 系 统 ， 为 生 产 提 供 了 一 个 可靠 地 依 据 ， 但 是 运 行 中 依 然 一 些 不 足 之 处 ， 在 运 行 中 不 断 改 进 为 生 产 知 名方 向 ， 提 供 更 可 靠 欣 喜 。
