注入站测控系统运行情况分析及改进

大庆石油管理局有限公司技术监督中心

注入站的测控系统主要由计量仪表、自控仪表、微机系统、执行机构、变频器及相关外延设备构成。通过对注入站生产过程中的流量、压力、液位等主要生产工艺参数的检测和闭环控制，实现对生产运行的监控，确保生产安全平稳有效运行，提高工作效率，降低岗位员工劳动强度。

1 测控系统控制方式

注入站的注入工艺分单泵单井和一泵多井两种情况[1]，针对这两种工艺，通过现场实践和摸索，将变频器闭环控制纳入到测控系统功能中，并且提出了两项具体要求，即：单泵单井工艺实现流量闭环控制；一泵多井工艺实现压力闭环控制。

单泵单井即一个泵对应一口井，从配制站来的母液经过装有母液流量计和调节阀的汇管后进入母液储罐，缓冲后从出液汇管进入泵入口，加压后排出，经母液流量计流出后与从水流量调节器出来的水混合，然后进入静态混合器外输注入地下。该母液流量可以通过控制泵实现定量输出，而水根据配比值经水流量调节器实现定量输出。

一泵多井即一个泵对应多口井，从配制站来的母液经过装有母液流量计和调节阀的汇管后进入母液罐，缓冲后从出液汇管进入泵入口，加压后排出到汇管（通常情况下至少两根），经母液流量计流出后再进入母液调节器进行调节，然后输出与从水流量调节器出来的水混合，进入静态混合器外输注入地下。该母液流量可以通过母液调节器实现定量输出，而水根据配比值经水流量调节器实现定量输出。

从上述控制方式可以看到，无论哪一种控制方式，其目的就是要实现母液注入量、配比量的准确[2]，达到生产注入量的要求。

2 运行方案

近几年在某采油厂各区块的注入站测控系统运行过程中，发现了一些问题，也积累了一些经验，总结出一些注入站测控系统运行方案。

2.1 投运前的准备工作

（1）冲洗管线，避免出现焊渣卡住调节阀杆情况。对于一泵多井的注入站，泵投运前，应先将母液流量调节器的锥形阀拔出。同时注入站制定冲洗计划，将容器、汇管、单井各段管线内的杂质清理干净，确认管线干净后再安装投运[3]。

（2）计量、自控仪表需在安装前进行检定、测试。对仪表的量程、示值、输出值等参数按照检定规程进行检定，出具检定证书后方能投产使用，确保数值传递的准确性。

（3）需对微机系统、仪表线路、调节阀在投运前进行联调。

（4）按照地质方面对井口注入压力的要求，在采取一泵多井注入工艺的注入站，如果条件具备，要对两个或三个汇管所挂接的注入井进行调整，使注入压力相近的注入井挂接在同一个汇管，即将井口压力相近的归于一组，进入同一汇管，便于投运。

2.2 回路控制投运要求

为确保注入站回路控制能够顺利投运，首先要保证母液控制稳定，在单泵单井模式下保证母液流量稳定，在一泵多井模式下保证汇管压力稳定；其次要保证母液量能够调节到位，水流量调节器控制稳定。

（1）变频器实现压力或流量闭环控制[4]。对于单泵单井，通常是通过流量实现变频控制系统自动控制或手动控制。对于一泵多井，通常是通过流量实现微机测控系统自动控制或手动控制。因此对于单泵单井的站来说，控制流程上不设母液流量调节器，而是通过变频控制系统控制柱塞泵扬程来控制母液的流量。

（2）母液来液调节运行正常，就能实现用液位控制来液量，确保母液容器内液位稳定。但当部分站来液量大时，需要与相关配制站及时进行沟通，防止配制站出现憋泵情况发生。

（3）柱塞泵进出口压力具有连锁保护功能。当压力低于进口压力设定值或高于出口压力设定值时，为保护柱塞泵不受损坏，泵通常会通过连锁保护而停止运行。

（4）水注入调节方式。通常由安装在水表后的水流量调节装置来实现水量调节，调节方式为连续的、恒定流量，即流量值设定后，其输出的水量为一个恒定值[5]。

（5）变频控制系统。为防止被控变量信号受到干扰，增强信号传递功能，应在仪表盘内或变频器控制柜内增加信号转换器，并配备相关附属设备[6]。

3 运行存在的问题

3.1 流量累积问题

母液流量计、水流量计几年前多为4～20 mA信号，测控系统只能显示瞬时流量，无累积量，岗位员工每天现场抄写日报表的数据很多，工作量很大，给生产管理带来很多不便。对于过去的流量计仪表，由于流量计自身不具有RS485信号，此问题不易解决。因此当前在设计方案中要求注入站流量信号采用RS485信号，测控系统能够采集流量的瞬时量和累积量[7]。

3.2 母液罐液位闭环控制问题

目前的控制方式不是通过微机系统控制（只有显示液位和传递信号作用），而是通过现场的控制器来控制。该控制方式不合理，控制器没有必要安装，完全可以通过微机系统来控制，方便管理，方便员工。建议取消控制器，改由微机系统来实现闭环控制。

3.3 一泵多井泵前低压连锁保护系统问题

许多注入站投运后，经常出现运行过程中突然停泵的情况和测控系统频繁报警的现象。经检查发现是由于泵前低压连锁保护造成的，实际上容器内的液位还很高，有时会频繁停机，影响生产。通过分析认为：柱塞泵的功率大，泵一旦运行，入口压力下降很大，有些站在工频状态下出现入口压力为零的情况；目前聚合物容器安装在室内，相对高度与前期注入站的容器高度相比要低。为了保证生产，只能在微机系统中解除低压连锁保护系统。

3.4 变频控制柜控制问题

单泵通常是通过流量实现变频控制系统自动控制或手动控制[8]。一些变频控制柜上没有安装调节器，造成岗位员工手动调节时无法观测到流量的瞬时值，只能反复观看母液流量计来进行调节，很不方便；或安装的调节器质量不过关，精度低，稳定性差，造成显示流量值不稳定，总在变化。

3.5 变频控制柜上调节器信号问题

有些变频控制柜上安装的调节器直接接收母液流量计传递的4～20 mA电流信号。由于流量计输出的信号较弱，虽然有屏蔽，但在传递过程中受到的干扰信号也较多，调节器上显示的流量值与实际值误差较大，无法实现自动控制。

3.6 压力变送器或数字压力表连接阀问题

汇管安装压力变送器或数字压力表的连接阀为非带泄压装置的三通阀，部分阀为针心阀或另一端带泄压螺丝的针心阀。由于汇管压力高，维修或校验这些仪表时，无法泄压，存在安全隐患。

4 改进效果

（1）通过与设计沟通，目前各厂新投运的注入站母液流量计、水流量计都采用了RS485 信号[9]。测控系统能够采集流量的瞬时量和累积量，并能打印出来，减少了岗位员工的工作量。

（2）征得相关部门同意后，解除微机系统中低压连锁保护系统，同时在系统中增加聚合物容器低液位报警及连锁停泵功能，当液位低到一定程度时，首先发出声光报警，提醒岗位员工。低到下限时，自动连锁停泵，保护柱塞泵[10]。

（3）对于单泵单井的变频控制柜，加装了调节器，变频控制柜内增加1台信号转换器，并配备相关附属设备，将流量计的信号经过转换增强后再传递给调节器，此时显示流量值与实际值能够对应。方便了岗位员工观测到流量的瞬时值，并且能够独自进行手动调节。

（4）已通过基建管理部门将原来的针芯阀换成了带泄压装置的三通阀，消除了安全隐患。

注入站测控系统的正常运行为生产带来了便利[11]。整个生产能够平稳有效运行，确保生产数据的准确性和及时性；降低了岗位员工的劳动强度，使许多控制点、参数值能够通过测控系统来完成。