程序优化在提升注水系统处理水量中的作用

2021-11-20李孝岭金先陶谭永红母鹏彰中海石油中国有限公司湛江分公司广东湛江524000

化工管理 2021年29期

李孝岭，金先陶，谭永红，母鹏彰(中海石油中国有限公司湛江分公司，广东湛江 524000)

0 引言

某油田注水系统主要流程为从海水提升泵上来的海水进入粗过滤器，经初步过滤后进入细过滤器，进一步精细过滤的海水进入脱氧塔，通过真空泵使脱氧塔形成真空，经脱氧后的海水进入增压泵增压，被增压到使海水的压力满足注水泵的吸入压力，最后，再经海水注水泵增压至标准压力，进入注水管汇，一部分通过自身平台注水井，注入目标地层，另外一部分通过海底管线为下设两个井口平台提供满足技术指标的注入水，以满足油田所有平台注水井的需求。

其中，注水系统的细过滤器撬块主要包括三台细过滤器，三台细过滤器轮转进行过滤和反洗，在原始设计中它采用两台正常过滤，同时一台反洗等待的运行模式，当反洗罐反洗完成后进入等待状态，直到下一个细过滤器进入反洗后开始进行正常过滤。正常运行情况时为保证注水水质合格，细过滤器至少每8小时进行一次反洗。同时细过滤器还具有差压反洗控制模式，即当细过滤器进出口差压大于设定值时，无论细过滤器的过滤时间是否已经达到8小时，强制进入反洗状态。同时等待的细过滤器进入过滤状态。如此循环往复，保证注水水质要求。

1 改造背景

近年来，随着不断滚动开发，上游油气田的投产，注水系统在满足本油田原有注水井需求的基础上，还需要为上游油气田提供注水水源。对注入水的需求量增加，原有海水处理系统的处理量已无法满足，需要对现有海水处理系统进行扩容，已满足接近翻倍的注水需求量。

2 改造方案分析

通过对海水系统的整体摸查，海水提升泵、脱氧塔、真空泵、次氯酸钠装置以及粗过滤器等均满足扩容要求，制约处理量进一步提升的关键在于海水细过滤器。要满足目前的需求量，海水细过滤器的处理量大约要提升40%。因此改造的关键在于对海水细过滤器进行扩容改造。改造的思路主要两个方向[1]。

(1)按照常规思路，加装一套海水细过滤器装置以及配套设施。此方案需要进行大幅度的硬件改造和扩容，投资数额较大，且工期较长，工作量较大，施工难度高，且现场场地空间有限，难以实施。

(2)在现有硬件设备的基础上，通过对控制逻辑优化的方法对海水细过滤器的处理能力进行内部挖潜，实现处理能力扩容。通过对细过滤器的控制逻辑进行梳理分析，最终确定了逻辑优化的可行性。

在原有的细过滤器的控制逻辑中，细过滤器反洗后将进入几个小时的等待时间，等待下一个过滤器进入反洗，该过滤器才循环进入过滤状态。因此要考虑将细过滤器的等待时间利用起来，即反洗过后立即进入过滤状态，强制取消等待时间，极大的延长了细过滤器的过滤时间，顺利实现三台过滤器同时在线过滤，每台过滤器的过滤时间增加20%，实现了处理水量至少增加40%，填补了处理水量偏少的缺口。

3 程序优化实施

油田注水系统现场控制系统主要包括一套GE Fanuc 可编程逻辑控制器系统、现场监控系统和中控监控系统。现场监控通过一台西门子一体工控机实现，中控操作站通过Cimplicity ME 5.5软件组态后进行远程监控。现场控制系统、现场监控站和中控室操作站之间通过以太网进行通讯，相互交换数据，进行报警提示。此次作业在非停产的情况，通过对程序进行在线编辑和编译后下装运行。

3.1 增加控制模式选择按钮

此次优化在原有单独控制模式下，增加了三台同时在线功能，为保证功能的自主选择以及原有功能的完整性，需先行增加控制模式选择按钮。

如图1所示，在注水系统操作站STATUS画面上增加一个细过滤器在线个数切换按钮，此按钮可根据现场实际工况对细过滤器同时在线的个数进行选择。同时为了规避操作风险，还增加管理员操作权限，需要登录以后才可以进行控制模式的切换。按钮地址链接对应PLC中的%M00380。

图1 增加细过滤器控制模式选择按钮

需要指出的是，为保证切换过程中细过滤器的正常工作，在三台细过滤器在线的工况下如果要切回两台细过滤器运行，只能在三台不同时在线或等待反洗的情况下进行。因此，在三台台同时在线工作的情况下，需要让其中一台进入反洗模式，可以在现场控制柜上将任意一台过滤器的模式选择开关切换到OOS模式，再切回Auto模式，也可以通过在操作站上修改过滤时间，强制让一台细过滤器进入反洗，这样就能顺利将细过滤器控制模式由三台在线切回两台在线。

3.2 反洗控制逻辑优化

细过滤器工作控制程序包括24个步骤，包括反洗、过滤、充压和等待等过程，工作流程复杂，各个流程之间的切换标志位清晰。在原有设计中，当工作流程进入到第21步时，反洗细过滤器即完成反洗，进入等待模式，直到另外一台细过滤器开始反洗，该过滤器循环进入过滤状态。因此程序修改的核心，当选择三台细过滤器同时在线模式时，需要修改步骤之间跳转的标志位，使反洗过滤器顺利跳过反洗后的等待时间，当反洗完成后立即进入正常过滤状态。具体程序修改部分如图2所示。