注入站測(cè)控系統(tǒng)運(yùn)行情況分析及改進(jìn)

大慶石油管理局有限公司技術(shù)監(jiān)督中心

注入站的測(cè)控系統(tǒng)主要由計(jì)量?jī)x表、自控儀表、微機(jī)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變頻器及相關(guān)外延設(shè)備構(gòu)成。通過(guò)對(duì)注入站生產(chǎn)過(guò)程中的流量、壓力、液位等主要生產(chǎn)工藝參數(shù)的檢測(cè)和閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的監(jiān)控，確保生產(chǎn)安全平穩(wěn)有效運(yùn)行，提高工作效率，降低崗位員工勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 測(cè)控系統(tǒng)控制方式

注入站的注入工藝分單泵單井和一泵多井兩種情況[1]，針對(duì)這兩種工藝，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和摸索，將變頻器閉環(huán)控制納入到測(cè)控系統(tǒng)功能中，并且提出了兩項(xiàng)具體要求，即：?jiǎn)伪脝尉に噷?shí)現(xiàn)流量閉環(huán)控制；一泵多井工藝實(shí)現(xiàn)壓力閉環(huán)控制。

單泵單井即一個(gè)泵對(duì)應(yīng)一口井，從配制站來(lái)的母液經(jīng)過(guò)裝有母液流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥的匯管后進(jìn)入母液儲(chǔ)罐，緩沖后從出液匯管進(jìn)入泵入口，加壓后排出，經(jīng)母液流量計(jì)流出后與從水流量調(diào)節(jié)器出來(lái)的水混合，然后進(jìn)入靜態(tài)混合器外輸注入地下。該母液流量可以通過(guò)控制泵實(shí)現(xiàn)定量輸出，而水根據(jù)配比值經(jīng)水流量調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)定量輸出。

一泵多井即一個(gè)泵對(duì)應(yīng)多口井，從配制站來(lái)的母液經(jīng)過(guò)裝有母液流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥的匯管后進(jìn)入母液罐，緩沖后從出液匯管進(jìn)入泵入口，加壓后排出到匯管（通常情況下至少兩根），經(jīng)母液流量計(jì)流出后再進(jìn)入母液調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后輸出與從水流量調(diào)節(jié)器出來(lái)的水混合，進(jìn)入靜態(tài)混合器外輸注入地下。該母液流量可以通過(guò)母液調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)定量輸出，而水根據(jù)配比值經(jīng)水流量調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)定量輸出。

從上述控制方式可以看到，無(wú)論哪一種控制方式，其目的就是要實(shí)現(xiàn)母液注入量、配比量的準(zhǔn)確[2]，達(dá)到生產(chǎn)注入量的要求。

2 運(yùn)行方案

近幾年在某采油廠(chǎng)各區(qū)塊的注入站測(cè)控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，也積累了一些經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一些注入站測(cè)控系統(tǒng)運(yùn)行方案。

2.1 投運(yùn)前的準(zhǔn)備工作

（1）沖洗管線(xiàn)，避免出現(xiàn)焊渣卡住調(diào)節(jié)閥桿情況。對(duì)于一泵多井的注入站，泵投運(yùn)前，應(yīng)先將母液流量調(diào)節(jié)器的錐形閥拔出。同時(shí)注入站制定沖洗計(jì)劃，將容器、匯管、單井各段管線(xiàn)內(nèi)的雜質(zhì)清理干凈，確認(rèn)管線(xiàn)干凈后再安裝投運(yùn)[3]。

（2）計(jì)量、自控儀表需在安裝前進(jìn)行檢定、測(cè)試。對(duì)儀表的量程、示值、輸出值等參數(shù)按照檢定規(guī)程進(jìn)行檢定，出具檢定證書(shū)后方能投產(chǎn)使用，確保數(shù)值傳遞的準(zhǔn)確性。

（3）需對(duì)微機(jī)系統(tǒng)、儀表線(xiàn)路、調(diào)節(jié)閥在投運(yùn)前進(jìn)行聯(lián)調(diào)。

（4）按照地質(zhì)方面對(duì)井口注入壓力的要求，在采取一泵多井注入工藝的注入站，如果條件具備，要對(duì)兩個(gè)或三個(gè)匯管所掛接的注入井進(jìn)行調(diào)整，使注入壓力相近的注入井掛接在同一個(gè)匯管，即將井口壓力相近的歸于一組，進(jìn)入同一匯管，便于投運(yùn)。

2.2 回路控制投運(yùn)要求

為確保注入站回路控制能夠順利投運(yùn)，首先要保證母液控制穩(wěn)定，在單泵單井模式下保證母液流量穩(wěn)定，在一泵多井模式下保證匯管壓力穩(wěn)定；其次要保證母液量能夠調(diào)節(jié)到位，水流量調(diào)節(jié)器控制穩(wěn)定。

（1）變頻器實(shí)現(xiàn)壓力或流量閉環(huán)控制[4]。對(duì)于單泵單井，通常是通過(guò)流量實(shí)現(xiàn)變頻控制系統(tǒng)自動(dòng)控制或手動(dòng)控制。對(duì)于一泵多井，通常是通過(guò)流量實(shí)現(xiàn)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)控制或手動(dòng)控制。因此對(duì)于單泵單井的站來(lái)說(shuō)，控制流程上不設(shè)母液流量調(diào)節(jié)器，而是通過(guò)變頻控制系統(tǒng)控制柱塞泵揚(yáng)程來(lái)控制母液的流量。

（2）母液來(lái)液調(diào)節(jié)運(yùn)行正常，就能實(shí)現(xiàn)用液位控制來(lái)液量，確保母液容器內(nèi)液位穩(wěn)定。但當(dāng)部分站來(lái)液量大時(shí)，需要與相關(guān)配制站及時(shí)進(jìn)行溝通，防止配制站出現(xiàn)憋泵情況發(fā)生。

（3）柱塞泵進(jìn)出口壓力具有連鎖保護(hù)功能。當(dāng)壓力低于進(jìn)口壓力設(shè)定值或高于出口壓力設(shè)定值時(shí)，為保護(hù)柱塞泵不受損壞，泵通常會(huì)通過(guò)連鎖保護(hù)而停止運(yùn)行。

（4）水注入調(diào)節(jié)方式。通常由安裝在水表后的水流量調(diào)節(jié)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)水量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方式為連續(xù)的、恒定流量，即流量值設(shè)定后，其輸出的水量為一個(gè)恒定值[5]。

（5）變頻控制系統(tǒng)。為防止被控變量信號(hào)受到干擾，增強(qiáng)信號(hào)傳遞功能，應(yīng)在儀表盤(pán)內(nèi)或變頻器控制柜內(nèi)增加信號(hào)轉(zhuǎn)換器，并配備相關(guān)附屬設(shè)備[6]。

3 運(yùn)行存在的問(wèn)題

3.1 流量累積問(wèn)題

母液流量計(jì)、水流量計(jì)幾年前多為4～20 mA信號(hào)，測(cè)控系統(tǒng)只能顯示瞬時(shí)流量，無(wú)累積量，崗位員工每天現(xiàn)場(chǎng)抄寫(xiě)日?qǐng)?bào)表的數(shù)據(jù)很多，工作量很大，給生產(chǎn)管理帶來(lái)很多不便。對(duì)于過(guò)去的流量計(jì)儀表，由于流量計(jì)自身不具有RS485信號(hào)，此問(wèn)題不易解決。因此當(dāng)前在設(shè)計(jì)方案中要求注入站流量信號(hào)采用RS485信號(hào)，測(cè)控系統(tǒng)能夠采集流量的瞬時(shí)量和累積量[7]。

3.2 母液罐液位閉環(huán)控制問(wèn)題

目前的控制方式不是通過(guò)微機(jī)系統(tǒng)控制（只有顯示液位和傳遞信號(hào)作用），而是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的控制器來(lái)控制。該控制方式不合理，控制器沒(méi)有必要安裝，完全可以通過(guò)微機(jī)系統(tǒng)來(lái)控制，方便管理，方便員工。建議取消控制器，改由微機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

3.3 一泵多井泵前低壓連鎖保護(hù)系統(tǒng)問(wèn)題

許多注入站投運(yùn)后，經(jīng)常出現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中突然停泵的情況和測(cè)控系統(tǒng)頻繁報(bào)警的現(xiàn)象。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于泵前低壓連鎖保護(hù)造成的，實(shí)際上容器內(nèi)的液位還很高，有時(shí)會(huì)頻繁停機(jī)，影響生產(chǎn)。通過(guò)分析認(rèn)為：柱塞泵的功率大，泵一旦運(yùn)行，入口壓力下降很大，有些站在工頻狀態(tài)下出現(xiàn)入口壓力為零的情況；目前聚合物容器安裝在室內(nèi)，相對(duì)高度與前期注入站的容器高度相比要低。為了保證生產(chǎn)，只能在微機(jī)系統(tǒng)中解除低壓連鎖保護(hù)系統(tǒng)。

3.4 變頻控制柜控制問(wèn)題

單泵通常是通過(guò)流量實(shí)現(xiàn)變頻控制系統(tǒng)自動(dòng)控制或手動(dòng)控制[8]。一些變頻控制柜上沒(méi)有安裝調(diào)節(jié)器，造成崗位員工手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)無(wú)法觀(guān)測(cè)到流量的瞬時(shí)值，只能反復(fù)觀(guān)看母液流量計(jì)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，很不方便；或安裝的調(diào)節(jié)器質(zhì)量不過(guò)關(guān)，精度低，穩(wěn)定性差，造成顯示流量值不穩(wěn)定，總在變化。

3.5 變頻控制柜上調(diào)節(jié)器信號(hào)問(wèn)題

有些變頻控制柜上安裝的調(diào)節(jié)器直接接收母液流量計(jì)傳遞的4～20 mA電流信號(hào)。由于流量計(jì)輸出的信號(hào)較弱，雖然有屏蔽，但在傳遞過(guò)程中受到的干擾信號(hào)也較多，調(diào)節(jié)器上顯示的流量值與實(shí)際值誤差較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

3.6 壓力變送器或數(shù)字壓力表連接閥問(wèn)題

匯管安裝壓力變送器或數(shù)字壓力表的連接閥為非帶泄壓裝置的三通閥，部分閥為針心閥或另一端帶泄壓螺絲的針心閥。由于匯管壓力高，維修或校驗(yàn)這些儀表時(shí)，無(wú)法泄壓，存在安全隱患。

4 改進(jìn)效果

（1）通過(guò)與設(shè)計(jì)溝通，目前各廠(chǎng)新投運(yùn)的注入站母液流量計(jì)、水流量計(jì)都采用了RS485 信號(hào)[9]。測(cè)控系統(tǒng)能夠采集流量的瞬時(shí)量和累積量，并能打印出來(lái)，減少了崗位員工的工作量。

（2）征得相關(guān)部門(mén)同意后，解除微機(jī)系統(tǒng)中低壓連鎖保護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)在系統(tǒng)中增加聚合物容器低液位報(bào)警及連鎖停泵功能，當(dāng)液位低到一定程度時(shí)，首先發(fā)出聲光報(bào)警，提醒崗位員工。低到下限時(shí)，自動(dòng)連鎖停泵，保護(hù)柱塞泵[10]。

（3）對(duì)于單泵單井的變頻控制柜，加裝了調(diào)節(jié)器，變頻控制柜內(nèi)增加1臺(tái)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，并配備相關(guān)附屬設(shè)備，將流量計(jì)的信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換增強(qiáng)后再傳遞給調(diào)節(jié)器，此時(shí)顯示流量值與實(shí)際值能夠?qū)?yīng)。方便了崗位員工觀(guān)測(cè)到流量的瞬時(shí)值，并且能夠獨(dú)自進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。

（4）已通過(guò)基建管理部門(mén)將原來(lái)的針芯閥換成了帶泄壓裝置的三通閥，消除了安全隱患。

注入站測(cè)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行為生產(chǎn)帶來(lái)了便利[11]。整個(gè)生產(chǎn)能夠平穩(wěn)有效運(yùn)行，確保生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性；降低了崗位員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，使許多控制點(diǎn)、參數(shù)值能夠通過(guò)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)完成。