海上平台油水处理系统自动控制研究

刘政伟，张笑龙

（中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司天津作业公司，天津 300000）

随着21 世纪的到来，社会发展对于能源依赖程度进一步加深，海上油田开采模式成为能源领域全新的发展方向。由此来说，期望海上能源的稳定供给，就需要保证海洋权益不受到侵犯。一般来说，海上采油会面临较多的技术挑战，其中，同水处理技术密切关联的有以下几点：首先，是油田在开采过程中会出现含油废水，如何对其有效处理已是解决海洋污染的关键环节；其次，油田在注水环节中会面临结垢等影响，这一问题直接关系到海上油田是否可以顺利开采。同时，海上油田普遍具有高风险、低周期的特点，所以注水开发过程必不可少。

为了确保海上油田可以顺利开采并且有效把控环境污染，其中最有效的途径就是将经过处理的采出水再次回注。但实际来说，采出水中的含油比重、矿化程度以及悬浮杂质较多，并且在采油过程和油水破乳环节中，会添加部分化学试剂，导致采出水难以有效处理。此外，采出水量和注水量并不能完全匹配，应当借助打水井和直接注入等方式进行补偿。其中打水井需要较高的成本投入，同时，水源的矿化程度难以满足需要，并且相较于储层水来说，盐度偏差较大，导致储层水中的部分颗粒物会出现移动，影响到渗流孔正常工作。而采用直接注入的方式则会面临结垢影响。综合来说，如何有效完成水处理并将其实际应用意义重大。

1 某海上平台油水处理系统介绍

对于某海上采油产能项目建设来说，油气处理系统是较为核心的组成部分，其能力参数为250X104t/a，对应的脱水参数为：原油平均含水率≤5%，污水平均含油量≤20mg/L。具体的工艺步骤如下：首先，将采油平台单井提供的井液输入生产汇管中。其次，把油液经由热炉进行升温加热后，完成换热操作。借助三相分离装置和电脱水设备对换热后的油液进行处理，可以得到标准原油。将其通过泵向外输送，其中，分出水被转移到污水处理系统中，脱出天然气完成除液操作后可以作为热炉原料，也能够经由压缩设备和输送系统传送到终端系统。基于国家发布的规程体系，严格按照国家下发的行业准则，利用先进的工艺设备，保证开采环节能够满足安全环保需求，这也是海上采油平台自动化油气处理系统最基础的要求。设计方案中，主要借助自动控制技术和数字技术来完成系统数控操作，达成无人值守或少人值班的任务目标，进一步优化管理水平。

系统中最核心的部分是中控室内的PLC 系统，可以有效实现集中监控、分级调节的任务。通过在中控室内搭建完整的工控设备，实现对油水处理系统的实时检测和工况测定，针对运行过程中各项参数全面把控。这套系统能够完成线上参数调整、功能优化、问题检测和故障警报等功能，同时，还为用户提供数据存储、查询等服务。

2 集输部分

（1）在生产汇管处增设检测温度和压力参数的设备，实时显示并向终端传输。

（2）三相分离装置加装温度和压力参数的检测设备，完成实时显示和数据传输；在天然气出口位置增设压力测定装置，向中控设备传输数据完成控制，同时，在该位置还要加设流量参数的测定装置，完成数值显示。油、水室要配备液位测定装置，有效显示液位参数并实现高低限位警报。基于实际的液位数据设置相应的调节阀门，确保液位始终满足要求；对油水室向外输送的位置也要搭建压力和温度参数的检测系统，并配备流量参数测定设备，完成实时显示和数据传送。同时，要在出口处借助含水量分析设备进行参数显示。

（3）热炉出口位置也要加装压力、温度参数的测定装置，向终端发送数据。

（4）为原油罐配备液位显示模块，并提供高低限位警报功能。

（5）对于除油设备来说，也要对液位参数进行实时传输和限位警告，基于实际的液位数据可以自动调整出口阀门，确保液位参数处于标准范围，并对温度、压力参数进行测定显示。

（6）分液罐需要装设液位测定模块和温度、压力检测模块。

（7）基于三相分离设备反馈的液位参数，系统中的主控设备经由分析后对原油外输泵进行调节控制，根据实际情况有效改变泵的频率参数，保证液位正常。

发电厂电气设备检修是一项比较复杂的系统工程，它其中所涉及的因素比较多。随着我国特高压、超大容量电网的快速发展，电气设备的安全运行越来越重要。要做好检修这项工作，不仅需要电厂的各个部门及科室积极配合，而且需要通过严格的监督管理体系和管理制度来制约相关人员，同时加强电力检修人员的培训。只有这样，才能提高设备检修的可靠性，促进电力企业更好的发展。

（8）对于原油外输泵的出入口位置都需要装设温度和压力测定装置，将数据实时显示出来，同时，在总管位置增设相同检测设备，向控制系统传送数据。

（9）在三相分离装置进口位置和原油泵出口位置，均增设自动切断阀，实现联锁调节。

（10）针对平台系统中的可燃气体进行测定。

（11）将PLC 控制系统分别添加化学试剂注入系统和压缩机中，针对各自工作环境中的数据进行测定；利用通信协议将这两套PLC 系统同E1 设备交互，实现参数和主控室的信息共享。

3 热工部分

为热炉操作过程增设可燃气体测定装置，将检测数据传送到主控室中，由可燃气警报系统进行相关分析，将可燃气体比重实时显示并提供超限警报功能，同时，要和电动阀门进行联锁控制。一旦可燃气体比重超出标准范围以后，排风系统自启动；如果可燃气体比重达到极限区间，就主动关断控制阀门，防止火灾风险的发生。

4 污水处理部分

（1）为污水提升泵出入口加装压力参数测定装置，完成实时显示；E1 出口位置设定压力参数检测设备，将数据发送到主控系统中，同时，数据信息传入污水泵电机系统中，并对变频器进行控制，保证压力参数满足要求。

（2）对污油泵和排污泵的出入口位置均加装压力参数检测设备，并实现就地显示功能。

（4）对注水泵出入口位置加设压力参数测定装置，实时显示；在污水泵出口位置借助压力参数测定设备向控制系统发送数据，同时，注水泵的变频装置接收到数据信号后，完成电机转速控制，保证压力达标。

（5）污水缓冲罐需要加设液位参数检测模块，并完成实时显示和限位警告。

（6）净化污水罐加装液位参数检测模块，并完成实时现实和限位警告。

（7）污油池增加液位测定装置，将数据实时显示并向终端发送，提供限位警报功能，根据参数联锁调节污油泵。污油泵变频系统接收到液位数据后，自主调整电机频率，保证液位处在标准范围。

（8）污水池加装液位检测设备，实时显示数据并将数据传送到控制系统，完成限位警报功能，同排污泵联锁调节，直接控制电机转速，从而确保污水池液位达到标准。

（9）净化污水罐进入位置需要加装流量监控装置，实现实时显示；同时，在污水泵出口位置同样装设流量检测设备，将数据向终端传输。

（10）通过给污水处理系统配备完整的PLC 控制系统，有效监管工作过程中的数据信息，并利用通信模块实现联合控制，确保各类参数信息能够在系统内部实现共享。

5 结语

（1）本工程根据建筑和工艺使用的情况，主要为C类火灾和E 类带电火灾场所，建筑耐火等级二级。按《建筑灭火器配置设计规范（GB50140—2005）》之要求，配置手提式干粉灭火器及推车式干粉灭火器，灭火级别为中危级别。

（2）对油气处理系统来说，最核心的一环就是PLC 控制设备，可以有效实现综合管控，分级调节的功能，在中控室内搭建完整的工控系统，针对运行过程中的各个环节、相关数据和系统工况进行实时检测，并实现线上参数修订、功能优化、问题检测和故障警报等功能，为用户提供数据存储、查询等服务。

（3）该油气处理系统单体工程主要负荷等级为2 级。用电负荷电压等级为380/220V。电源由自建的6.3kV 发电机系统提供。该平台设低压配电室，室内安装GGD2 型低压配电屏及无功补偿屏。配电屏内设置双电源（设电气互锁）手动切换装置，任何情况下只有一路电源向负荷供电。