專利名稱：一種新型油田采出水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及油田采出水水處理工藝過程中的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
我國(guó)陸地油田對(duì)采出水水質(zhì)進(jìn)行分析的現(xiàn)行做法主要以人工現(xiàn)場(chǎng)采樣、通過實(shí)驗(yàn)室儀器分析掌握水質(zhì)情況。人工取樣化驗(yàn)方式存在監(jiān)測(cè)頻次低、誤差大，時(shí)效性差，不能及時(shí)、完整的反映水質(zhì)變化情況；同時(shí)存在操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、水樣二次污染等缺點(diǎn)，另外也不能有效地對(duì)油田主要采出水處理設(shè)施進(jìn)行監(jiān)督與控制。目前，國(guó)際上對(duì)油田采出水水質(zhì)的在線監(jiān)測(cè)也還處于探索階段，并自80年代以來經(jīng)歷了基于油、水的物理、化學(xué)特性而采取的重量法、比濁法；基于水、油微波吸收率不同的微波-伽瑪射線水中油測(cè)量法；基于油水混合物電導(dǎo)率隨濃度不同而變化的電導(dǎo)測(cè)量法。 這些基于油水物理特性的傳感器，使用時(shí)易受其它雜質(zhì)和周圍環(huán)境的影響，因此應(yīng)用于實(shí)際中時(shí)需要對(duì)測(cè)量值做較為繁復(fù)的補(bǔ)償，限制了這類型傳感器的發(fā)展與實(shí)際應(yīng)用。進(jìn)入90 年代以來，隨著光學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們開始把光譜分析技術(shù)應(yīng)用于水中油的實(shí)時(shí)在線測(cè)量，主要產(chǎn)品如基于紫外吸收原理美國(guó)Teledyne 6600-6610系列，基于近紅外散射德國(guó) DECKMA 的 0MD-7/24 系列、日本 H0RIBA、美國(guó) BUCKSCIENHFIC 禾Π GrabnerInstruments, S 于熒光光度法法國(guó)AWA的CX1000-6000系列、加拿大AJY的MS-MlO等。這些在線檢測(cè)儀器相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室分析儀器具有響應(yīng)快速、精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。上述技術(shù)原理的設(shè)備分別在華北油田、冀東南堡油田有過應(yīng)用，但由于施工方方案設(shè)計(jì)、管路、輔材不當(dāng)或系統(tǒng)清洗、維護(hù)不到位，系統(tǒng)已經(jīng)停用或損壞。由此反映出一個(gè)新的問題，即任何光學(xué)原理的水中油分析儀器若用于在線監(jiān)測(cè)，必須充分考慮現(xiàn)場(chǎng)工藝條件的特殊性1.由水處理工藝流程設(shè)計(jì)的缺環(huán)與處理效能的不佳導(dǎo)致的含油污水的油份、懸浮物超標(biāo)、礦化度高、腐蝕性強(qiáng)，容易對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備、系統(tǒng)管路等造成腐蝕、堵塞、超量程溢出問題；2.含油污水中的油氣揮發(fā)或監(jiān)測(cè)設(shè)備、控制設(shè)備(多為非防爆電器)在站內(nèi)安裝環(huán)境(整體環(huán)境為II類防爆區(qū)域)下的防火、防爆問題；3.采樣管路、系統(tǒng)設(shè)備在北方地區(qū)的冬季凍堵問題；4.夏季雷雨對(duì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的雷擊、短路、漏電威脅等?？v觀國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的各種水中油在線分析儀尚未有一家產(chǎn)品在自動(dòng)采樣、多路水樣切換、必要而適當(dāng)?shù)念A(yù)處理、系統(tǒng)管路與測(cè)量單元的自清潔維護(hù)、管線、設(shè)備的防腐、防爆、 防凍、系統(tǒng)的一體化集成與安全設(shè)計(jì)方面能符合并滿足以上條件要求。
發(fā)明內(nèi)容[0011]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型油田采出水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)、連續(xù)地監(jiān)測(cè)水質(zhì)，監(jiān)控除油設(shè)備或過濾系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及處理水量的變化，為油田數(shù)字化建設(shè)提供強(qiáng)力技術(shù)支撐，具有自動(dòng)化程度高，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、 滿足惡劣水質(zhì)情況下的防堵、防腐、防凍等優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為一種新型油田采出水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括非防爆結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，經(jīng)高度集成后安裝在一個(gè)一體化的正壓式防爆分析小屋內(nèi)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采樣及預(yù)處理單元分別在沉降罐出口、凈化罐出口、清水罐出口布置三個(gè)采樣點(diǎn)并和監(jiān)測(cè)分析單元的入口連接，監(jiān)測(cè)分析單元的出口和外排管路連接。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的水路切換與氣動(dòng)控制單元采用PLC編程控制技術(shù)、電磁與氣動(dòng)技術(shù)一起復(fù)合聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的水路、氣路的自動(dòng)切換。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)分析及數(shù)據(jù)處理單元將監(jiān)測(cè)、分析出的數(shù)據(jù)通過RS485總線信號(hào)依次和站控上位機(jī)、站控服務(wù)器和廠級(jí)信息中心、油田公司數(shù)字化指揮系統(tǒng)平臺(tái)連接。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制采用PLC編程技術(shù)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管路與測(cè)量單元的自清潔、免維護(hù)采用“空氣吹掃+水壓清洗”的雙重作用方式。所述的站控上位機(jī)同時(shí)具備WINCC、OPC、WEB三種服務(wù)器的功能，既可現(xiàn)場(chǎng)操作、 監(jiān)控，又可遠(yuǎn)程傳輸，同時(shí)可以遠(yuǎn)程訪問。本實(shí)用新型的有益效果是以必要而適當(dāng)?shù)念A(yù)處理設(shè)計(jì)解決了現(xiàn)有在線監(jiān)測(cè)設(shè)備通常不具備的水樣預(yù)處理功能，即特定物質(zhì)過濾、水壓波動(dòng)調(diào)整、含油水樣均質(zhì)乳化，避免了超標(biāo)污水中的大顆粒懸浮物、絮狀物、含油污染物等在系統(tǒng)管路、測(cè)量單元造成的吸附、沉積、堵塞、干擾數(shù)據(jù)、損壞設(shè)備等運(yùn)行故障問題；以現(xiàn)場(chǎng)高空取氣制備的壓縮氣源實(shí)現(xiàn)水路的氣動(dòng)切換、測(cè)量單元的空氣吹掃和防爆分析小屋的氣源釋放、正壓保護(hù)，使整套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不但做到了規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化安裝、 布局，而且有效地為在線系統(tǒng)提供了一體化正壓保護(hù)環(huán)境，并通過分析小屋內(nèi)設(shè)置的防爆空調(diào)、防爆油汀為整套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了溫、濕度可控、整潔干凈的工作環(huán)境；以PLC可編程控制技術(shù)，結(jié)合電磁、氣動(dòng)技術(shù)復(fù)合聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了水路自動(dòng)切換、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、輸出、報(bào)警設(shè)定、系統(tǒng)自清潔、免維護(hù)等功能，組成了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)高度自動(dòng)化的技術(shù)特征；該在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施后，采出水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)不再需要人工取樣化驗(yàn)，連化驗(yàn)室也不需要建設(shè)，節(jié)約了產(chǎn)建項(xiàng)目投資，提高了經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)采出水水質(zhì)的實(shí)時(shí)、連續(xù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握水處理設(shè)施的處理效果，提高注水開發(fā)的效能。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的水路、氣路流程圖。
具體實(shí)施方式
4[0027]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。參照?qǐng)D1，一種新型油田采出水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括非防爆結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備， 經(jīng)高度集成后安裝在一個(gè)一體化的正壓式防爆分析小屋1內(nèi)。正壓式防爆分析小屋為非防爆結(jié)構(gòu)的在線設(shè)備PLC控制柜6、真彩觸摸屏7、油份儀控制器9、油份儀主機(jī)10、油份測(cè)量?jī)x11、凈化水流量計(jì)13、污水流量計(jì)14、采樣泵22、空壓機(jī)38和電器組件電磁閥21、電磁閥31、電磁閥37提供了一個(gè)安全、規(guī)范、適宜的安裝與運(yùn)行環(huán)境。其正壓保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)取決于分析小屋1的材料、結(jié)構(gòu)、公共電器防爆接線箱2、防爆空調(diào)3、防爆插頭4、防爆油汀 5及壓縮空氣制備與控制單元空壓機(jī)38、高空取氣管線39、正壓氣源釋放器40、壓縮空氣管線41、壓縮空氣五通閥42、空氣過濾器43、空氣活塞44，這種內(nèi)外一體的正壓式結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出整體性安全設(shè)計(jì)。參照?qǐng)D1和圖2，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采樣及預(yù)處理單元分別在沉降罐出口、凈化罐出口、清水罐出口布置三個(gè)采樣點(diǎn)并和監(jiān)測(cè)分析儀11的入口連接，監(jiān)測(cè)分析儀11的出口和外排管路25連接。采樣及預(yù)處理單元由污水采樣管線16、過濾器17、調(diào)壓閥18、采樣泵22、 凈化水采樣管線沈、過濾器27、調(diào)壓閥觀、清洗水管線32、過濾器33、電磁閥31組成，分別將沉降罐出口的污水、凈化罐出口的凈化水、清水罐出口的清洗水共三條水路的水樣以預(yù)先設(shè)定的采樣頻率和符合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要的額定參數(shù)(壓力、流速)通過監(jiān)測(cè)分析儀11，監(jiān)測(cè)完之后的水樣統(tǒng)一由外排管路25排入現(xiàn)場(chǎng)水處理工藝流程中的干化池。參照?qǐng)D1和圖2，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的水路切換與氣動(dòng)控制單元采用PLC編程控制技術(shù)、電磁與氣動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的水路、氣路的自動(dòng)切換，水路切換與氣動(dòng)控制單元由在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的智能控制中樞PLC控制柜6、電磁閥21、電磁閥31、電磁閥37、氣動(dòng)閥20、氣動(dòng)閥30、氣動(dòng)閥36、空氣過濾器43、壓縮空氣五通閥42、空氣活塞44、壓縮空氣管路41等組件構(gòu)成，這種通過PLC編程控制技術(shù)、電磁與氣動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的水路、氣路的自動(dòng)切換是在采樣功能方面的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了由人工采樣到自動(dòng)采樣、自動(dòng)切換、編程控制的技術(shù)性飛躍。參照?qǐng)D1，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)分析及數(shù)據(jù)處理單元由油份儀、流量計(jì)、PLC控制柜等組成，相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測(cè)分析、數(shù)據(jù)處理、設(shè)定、模、數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換、輸出由PLC控制柜6、真彩觸摸屏7、油份儀主機(jī)10、油分測(cè)量?jī)x11、開關(guān)量信號(hào)線接盒12、凈化水流量計(jì)13、污水流量計(jì)14負(fù)責(zé)完成。在線監(jiān)測(cè)的即時(shí)數(shù)據(jù)反映在油份儀主機(jī)10、凈化水流量計(jì)13、污水流量計(jì)14和PLC控制柜嵌裝的真彩觸摸屏7上面，并以RS485總線信號(hào)47傳輸至站控上位機(jī)48，再通過站控服務(wù)器的以太網(wǎng)遠(yuǎn)程上傳至廠級(jí)信息中心49、油田公司數(shù)字化指揮系統(tǒng)平臺(tái)50，實(shí)現(xiàn)即時(shí)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、顯示、數(shù)據(jù)通訊及遠(yuǎn)程監(jiān)控。參照?qǐng)D1，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制通過PLC控制柜6、氣動(dòng)閥20、30、36、電磁閥 21、31、37組合實(shí)現(xiàn)。參照?qǐng)D1和圖2，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管路與測(cè)量單元的自清潔、免維護(hù)采用“空氣吹掃+水壓清洗”的雙重作用方式，通過PLC控制柜6、現(xiàn)場(chǎng)壓縮氣源38、壓縮空氣管路41、空氣活塞44、空氣過濾器43、清洗水路35組成。實(shí)現(xiàn)方式PLC控制柜6設(shè)定好空氣吹掃頻率3次/h、水路切換頻率1次/3-5min、額定壓力6-8bar。當(dāng)油份測(cè)量?jī)x11需要進(jìn)行空氣吹掃時(shí)，壓縮空氣由空氣壓縮機(jī)38、空氣管路41、壓縮空氣五通閥42、空氣過濾器43進(jìn)入空氣活塞44，活塞推桿在測(cè)量槽內(nèi)壁作上下三次的運(yùn)動(dòng)，則測(cè)量槽內(nèi)部吸附的水垢、油污就會(huì)被擦洗掉，并隨測(cè)量后的水樣通過外排管路25排出；當(dāng)系統(tǒng)水路需要清洗時(shí)，PLC控制柜6發(fā)出指令，污水管路沈、凈化水管路沈同時(shí)關(guān)閉，清洗管路25上的電磁閥37、氣動(dòng)閥36同時(shí)打開，額定壓力6-8bar的清洗水則通過外排管路25、采樣泵22進(jìn)入油份測(cè)量?jī)x11，將系統(tǒng)管路和測(cè)量槽內(nèi)吸附、沉積的污垢清洗掉，并通過外排管路25排出。這種“空氣吹掃+水壓清洗”的雙重作用基本上可以使沉積、附著在系統(tǒng)管路和油份測(cè)量?jī)x11內(nèi)的雜質(zhì)、油污被清洗掉，從而使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無需人工的自清潔、免維護(hù)。 所述的站控上位機(jī)48同時(shí)具備WINCC、OPC、WEB三種服務(wù)器的功能，既可現(xiàn)場(chǎng)操作、監(jiān)控，又可遠(yuǎn)程傳輸，同時(shí)可以遠(yuǎn)程訪問，為油田數(shù)字化管理提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，從而在一定程度上代表著數(shù)字化油田建設(shè)與管理的水平，也是所有工業(yè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)未來趨勢(shì)化與方向性的發(fā)展要求。
權(quán)利要求1.一種新型油田采出水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括非防爆結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于， 非防爆結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備經(jīng)高度集成后安裝在一個(gè)正壓式防爆分析小屋內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型油田采出水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采樣及預(yù)處理單元分別在沉降罐出口、凈化罐出口、清水罐出口布置三個(gè)采樣點(diǎn)并和監(jiān)測(cè)分析單元的入口連接，監(jiān)測(cè)分析單元的出口和外排管路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型油田采出水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)分析及數(shù)據(jù)處理單元將監(jiān)測(cè)、分析出的數(shù)據(jù)通過RS485總線信號(hào)依次和站控上位機(jī)、站控服務(wù)器和廠級(jí)信息中心、油田公司數(shù)字化指揮系統(tǒng)平臺(tái)連接。
專利摘要一種新型油田采出水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括非防爆結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備經(jīng)高度集成后一并安裝在正壓式防爆分析小屋內(nèi)，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采樣及預(yù)處理單元通過監(jiān)測(cè)分析單元和外排管路連接；其水路切換與氣動(dòng)控制單元采用PLC編程控制技術(shù)、電磁與氣動(dòng)技術(shù)；其監(jiān)測(cè)分析及數(shù)據(jù)處理單元將監(jiān)測(cè)、分析出的數(shù)據(jù)以RS485總線信號(hào)依次和站控上位機(jī)、站控服務(wù)器和廠級(jí)信息中心、油田公司數(shù)字化指揮系統(tǒng)平臺(tái)連接；其自動(dòng)化控制采用PLC編程技術(shù)；其管路與測(cè)量單元的自清潔、免維護(hù)采用“空氣吹掃+水壓清洗”的雙重作用方式，能夠?qū)崟r(shí)、連續(xù)地監(jiān)測(cè)水質(zhì)，監(jiān)控除油設(shè)備或過濾系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，具有自動(dòng)化程度高，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N35/00GK202210095SQ20112014307
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者劉建民 申請(qǐng)人:陜西睿海麗君環(huán)境科技有限公司