淺談海上油田膜生產(chǎn)水處理設(shè)備運(yùn)行控制

李艷鵬 林超 雷圣凱 王小偉 文云毅

摘 要：本文介紹了某海上油田膜生產(chǎn)水處理設(shè)備運(yùn)行控制方面的基本情況，針對(duì)日常運(yùn)行控制和應(yīng)急處理控制，分別從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制和中控系統(tǒng)流程控制兩方面進(jìn)行了介紹與分析，并結(jié)合多年來(lái)操作經(jīng)驗(yàn)，較詳細(xì)介紹了幾種為了降低對(duì)自身和設(shè)備所在流程的影響而制定的操作方案。

關(guān)鍵詞：膜技術(shù);運(yùn)行控制;應(yīng)急處理控制;現(xiàn)場(chǎng)控制;中控控制

1 前言

膜技術(shù)是一種新型的油田生產(chǎn)水處理技術(shù)，具有性能高效，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。但是和傳統(tǒng)濾料過(guò)濾相比，膜技術(shù)的設(shè)備工藝復(fù)雜度稍高，對(duì)日常運(yùn)行控制的要求也較嚴(yán)格。目前該技術(shù)已經(jīng)在海上油田擁有規(guī)模化應(yīng)用先例，進(jìn)行該設(shè)備相關(guān)的運(yùn)行控制分析與總結(jié)，對(duì)該技術(shù)未來(lái)在海上油田的推廣應(yīng)用具有重要意義。

2 現(xiàn)場(chǎng)情況介紹

本文所述膜生產(chǎn)水處理設(shè)備位于某海上平臺(tái)生產(chǎn)水精注處理系統(tǒng)，采取錯(cuò)流過(guò)濾模式，設(shè)備由于在啟動(dòng)時(shí)需自行將內(nèi)部膜組件充滿原水，因此自帶原水罐，同時(shí)可起到緩沖作用。設(shè)備原水來(lái)自纖維球過(guò)濾器，下游產(chǎn)水注入精注水緩沖罐，并通過(guò)精注水泵將其注入精注水管匯，濃縮液注入污水罐。由于該平臺(tái)屬于中心處理平臺(tái)，各系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量眾多，導(dǎo)致精注水緩沖罐體積偏小，為其液位控制帶來(lái)了一定難度。

設(shè)備具有產(chǎn)水和濃縮液自動(dòng)控制能力，可自由調(diào)節(jié)流量并保持其穩(wěn)定。設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置帶有觸控功能的控制屏，控制屏上帶有設(shè)備流程圖及控制按鈕，可對(duì)設(shè)備內(nèi)部的泵、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、控制閥進(jìn)行單獨(dú)操作，也可根據(jù)廠家編寫好的自控程序?qū)υO(shè)備進(jìn)行功能化一鍵快捷操作。設(shè)備所有可變送參數(shù)均傳至平臺(tái)中控系統(tǒng)，并在中控設(shè)備分界面內(nèi)顯示，在全流程界面僅顯示設(shè)備原水罐的液位。設(shè)備日常操作由平臺(tái)生產(chǎn)專業(yè)中控崗和注水崗共同進(jìn)行。

3 設(shè)備日常運(yùn)行控制

設(shè)備的日常運(yùn)行操作主要包括：①設(shè)備的供料啟動(dòng);②膜組件過(guò)濾啟動(dòng);③膜組件的隔離與排液;④設(shè)備的清洗液加藥;⑤膜組件清洗啟動(dòng);⑥產(chǎn)水流量和濃縮液流量控制;⑦相關(guān)工藝泵的頻率控制。操作①～⑤由于涉及的閥門眾多，設(shè)計(jì)為一鍵快捷操作。根據(jù)工藝自身要求，操作①是②的前提，操作③是②、④和⑤的前提，錯(cuò)誤的操作順序會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)快捷操作將無(wú)法啟動(dòng)。另外由于設(shè)備設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)限制，操作⑤進(jìn)行后不能進(jìn)行操作②，原因是會(huì)引起流程沖突。

在設(shè)備穩(wěn)定產(chǎn)水期間，僅需由注水崗?fù)ㄟ^(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制屏進(jìn)行操作⑥和⑦，并由中控崗實(shí)時(shí)監(jiān)控每組膜產(chǎn)水量及膜組壓差情況，當(dāng)膜組壓差超過(guò)設(shè)定壓力后，系統(tǒng)報(bào)警提示，中控崗?fù)ㄖ⑺畭彫F(xiàn)場(chǎng)切換膜組及膜組清洗工作，必要時(shí)進(jìn)行設(shè)備旁通或停機(jī)操作，具體情況應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)流程情況而定。而在非穩(wěn)態(tài)產(chǎn)水期間，如膜組件投入使用時(shí)，由于膜設(shè)備內(nèi)的不同膜組件相互之間的連接關(guān)系，導(dǎo)致實(shí)施快捷操作②必然會(huì)在短時(shí)間內(nèi)影響設(shè)備的產(chǎn)水流量穩(wěn)定性（約2min），并且由于自控程序在此過(guò)程中僅控制相關(guān)的泵的啟停和氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)閉，因此注水崗的現(xiàn)場(chǎng)輔助操作對(duì)于縮短非穩(wěn)態(tài)產(chǎn)水時(shí)長(zhǎng)有重要作用。根據(jù)設(shè)備實(shí)際，輔助操作方案為：①手動(dòng)適當(dāng)增加供料泵頻率，提高供料壓力，加快膜組件產(chǎn)水速率;②適當(dāng)減小膜組件頂排管道調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，其作用與①相同;③適當(dāng)減小濃縮液流量，作用同理。待設(shè)備進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后再將以上調(diào)整恢復(fù)穩(wěn)態(tài)值。中控崗在此期間應(yīng)調(diào)節(jié)供水閥開(kāi)度保持對(duì)膜設(shè)備原水罐的液位監(jiān)控，待設(shè)備恢復(fù)穩(wěn)態(tài)后，以保持設(shè)備原水罐液位平穩(wěn)。

4 設(shè)備應(yīng)急處理控制

本文所述平臺(tái)屬于某海上大型油田群的中心平臺(tái)之一，與其相互密切關(guān)聯(lián)的平臺(tái)眾多，因此需要制定針對(duì)各平臺(tái)流程異常情況下，膜設(shè)備的應(yīng)急處理預(yù)案。最常見(jiàn)的是精注流程的急停，涉及纖維球過(guò)濾器、膜設(shè)備、精注水泵、精注管匯的應(yīng)急處理。由于精注水罐體積較小，應(yīng)急處理不得當(dāng)會(huì)導(dǎo)致其液位過(guò)高甚至溢罐，造成生產(chǎn)事故。

纖維球?yàn)V器屬于常見(jiàn)濾料過(guò)濾式設(shè)備，其急停與核桃殼濾器、雙介質(zhì)濾器類似，操作簡(jiǎn)捷。而對(duì)于膜設(shè)備，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有原水罐，自成系統(tǒng)，單純地停止原水供應(yīng)不等于停止設(shè)備產(chǎn)水。而由于急停過(guò)程需要快速切斷產(chǎn)水供應(yīng)，同時(shí)兼顧整個(gè)精注系統(tǒng)的穩(wěn)定，合適的自控程序是關(guān)鍵。下面對(duì)現(xiàn)有三種方案進(jìn)行分析：①原一鍵急停方案，即直接將設(shè)備內(nèi)部所有泵、電磁閥關(guān)閉，雖能夠直接切斷產(chǎn)水，但是也會(huì)直接關(guān)斷可能正在進(jìn)行的膜組件清洗操作，另外設(shè)備流程需要恢復(fù)時(shí)，仍需再次進(jìn)行快捷操作①和②才能進(jìn)入正常運(yùn)行模式，增加了操作時(shí)間;②原產(chǎn)水內(nèi)循環(huán)方案，即關(guān)閉產(chǎn)水外輸總閥并將產(chǎn)水循環(huán)至設(shè)備原水罐，此方案雖然不會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，但是膜組件實(shí)際仍在產(chǎn)水，仍會(huì)對(duì)膜進(jìn)行污染，同時(shí)僅通過(guò)一個(gè)氣動(dòng)蝶閥進(jìn)行隔離，具有一定風(fēng)險(xiǎn)，因此也不是一個(gè)十分完善的方案;③新一鍵暫停產(chǎn)水方案，即關(guān)閉各膜組件內(nèi)部產(chǎn)水閥，此方案一方面分流了產(chǎn)水對(duì)隔離蝶閥的壓力，另一方面實(shí)際切斷了膜組件產(chǎn)水的過(guò)程，可以將急停狀態(tài)保持較長(zhǎng)時(shí)間，設(shè)備恢復(fù)產(chǎn)水也很便捷。中控崗在注水崗進(jìn)行操作的同時(shí)，需要對(duì)精注井的注水量和供水閥的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

5 總結(jié)與建議

本文所述膜設(shè)備由于是首次在海上油田規(guī)模化應(yīng)用的設(shè)備，在設(shè)計(jì)期間充分考慮到了其自身在運(yùn)行期間所需的各種操作與應(yīng)急情況，并進(jìn)行了合理的快捷操作設(shè)置。經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的運(yùn)行，手動(dòng)輔助控制操作的重要性逐漸顯現(xiàn)，同時(shí)部分應(yīng)急操作需要進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，其最終目的都是為了降低對(duì)自身和設(shè)備所在流程的影響。未來(lái)類似膜設(shè)備需要設(shè)備廠家進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、減少控制復(fù)雜度、提高中控對(duì)設(shè)備的控制程度，使膜設(shè)備在海上油田生產(chǎn)水處理領(lǐng)域更具競(jìng)爭(zhēng)力。