油田联合站优化设计研究

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油田联合站在原油生产过程中发挥关键性作用。传统的控制模式不利于工作效率的提升。基于此，如何实现油田联合站自动化控制系统的优化设计已经成为石油产业发展过程中集中关注的问题。

1油田联合站自动化控制系统优化设计的重要性分析

在油田原油生产实践中，联合站发挥关键性的作用，联合站在原油生产中主要开展油水的有效分离、原油的有效稳定、污水的科学处理、天然气的有效利用、原油外输量的精准计量等工作，可见其是一个综合性的生产部门。以红一联合站为例，通过在现场的实际操作，存在以下几个方面的问题：第一，集输流程设置不合理，部分设备之间未预留切换流程的阀门，导致部分设备之间不能有效切换；第二，部分设备的自动化控制系统设置不完善，缺乏相依的配套设施，致使部分设备不能自动启动运行；第三，在系统运行过程中对于原油、天然气、电能等能源的浪费情况比较多；第四，现阶段对于生产过程中自动化采集以及设备控制的利用不够充分；第五，部分设备设置不合理，不符合现场的实际生产情况，因原油粘度大、水结冰等因素影响，导致设备不能正常工作。为了有效提高联合站的安全稳定运行，实现对生产安全事故的有效控制，对能源的合理化使用，提高企业生产效率与综合管理水平，实现对油田联合站自动化控制系统的优化设计显得十分必要。从实践角度来讲，针对油田联合站自动化控制系统的优化改造，主要是针对生产工艺过程、各类辅助系统中存在的主要参数进行自动化的采集与监控，实现对生产系统安全性、稳定性、可靠性的全面保证，实现盘库效率与精准化程度的有效提升，减少生产过程中的能源消耗，实现资源的优化配置，同时要将所收集到的相关数据进行时效性的传递，为企业生成生产系统以及管理系统提供科学的数据支持。

2油田联合站自动化控制系统优化设计路径的探索

基于原油质量与污水处理标准的不同，油田联合站内部的工艺设备也是不一样的，在油田联合站中主要是原油处理和污水处理，以下笔者将会列出油田联合站典型的工艺流程，同时对相关流程中自动化控制系统的优化设计提出具有针对性的意见与建议。2.1原油处理自动化系统的优化设置。2.1.1三相分离器。就目前实际情况来看，井口来油的含水量基本上都高于80%，基于这一现实情况我们在生产过程中应该有效的利用三相分离器将井口来油中所含有的水分去除。其具备脱气、分水、分油、除沙等对方面的功能，在应用过程中呈现适应性强、节能效果好、有效减少工人的劳动强度等优势，能够在切实保证安全生产的基础上实现对生产成本的有效控制，进而有效提升油田的综合经济效益[1]。三相分离器在运行过程中主要是将油、水、气进行分离，同时去除其中的泥沙等杂质。站外来液首先经过阀组加入原油破乳剂，再进入换热器进行加热，加热后的原油温度提升至50℃左右，然后进入分离器进行分离，这个分离的过程主要是依靠药物反应以及重力沉降。油水界面的高度通过调节堰管进行调节，水中含油率高，降低堰板高度，反之，则相反。油水室液位通过压差变送器传输至中控室，对液位进行监视，同时设置有高低液位报警值，液位达到报警值之后，设备会发出警报声，提醒值班人员进行现场处理，在油水室出口均设置有气动调节阀，可根据液位的设定值进行阀门开度大小的调整，进而调整油水室液位的高度。调节阀采用常规PID控制，在工况平稳的情况下，能够满足现场的需求。联合油站在进行液位控制的过程中，可以有效的应用现代化的控制设备来实现，如导纳射频界面仪，要选择精度较高的流量计，控制系统压力的测量应选择Y-150型号的压力表。应用于自动化控制系统的软件应选取S7-300过程软件，并且在控制软件之间能通过MPI通讯卡CP5611开展数据通讯。2.1.2原油外输。经过分离器处理之后的原油，通常情况下含水率低于0.5%，输送到油罐当中进行储存，经过原油外输泵的作用实现对原油的对外输送。指定的油罐在原油外输的过程中主要发挥稳定外输量的功能[3]。把好油罐的液位、密度、含水量、温度等相关方面的要求有效的输入到计算机当中进行智能化的库存计算，通过这一活动为相关调度人员统一化的展开原油调配进行指导，在油罐的液位设置上应该注意最高限定值和最低限定值的报警系统，实现对外输泵转速的精准化控制。本站原油外输采用的是装车外输的方式，通过装车栈桥进行原油的装车，这个过程中需要用到定量装车控制仪，主要是用来控制装车量。定量装车控制仪RS485总线与控制室上位机通信，实现上位机的集中管理。现场可选用质量流量计或体积流量计作为流量检测仪表，气动阀用于介质的切断开启和流量调节。2.2水处理系统。在石油生产过程中，会产生大量的油田污水，这些污水必须经过处理达标后才能进行回注，污水处理的主要功能是对油田联合站中所排出的污水进行有效的处理，然后将得到有效处理的水送回注水站，并将这些水注入到地下。现阶段，油田的污水在实施污水处理的工艺上虽然存在一定的差别，但是总体上来看差别并不是非常大。自动化控制系统运行流程主要包括一次除油罐、二次除油罐的控制系统；加药系统以及过滤器的处理系统三个部分。2.2.1一次除油罐、二次除油罐、缓冲罐。在石油生产过程中，会产生大量的含油污水，含有石油的污水与各类型处理药剂进行充分混合之后，在一次除油罐、二次除油罐中进行短暂的停留之后，将污水中含有的石油进行有效的分离。一次除油罐主要对来液进行缓冲、预沉降，除去大部分的浮油，二次除油罐进一步除去浮油和机杂。在这个过程中，需要对除油罐的液位进行控制，将采集到的液位信号，送入PLC控制柜，进而对机泵的频率进行调节控制罐液位，同时应该设置高低液位报警值，防止泵抽空以及冒罐现象的发生。2.2.2加药系统。石油生产过程中，污水处理站工作过程中需要在相关液体中加入混凝剂、絮凝剂、阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等各种类型的药剂。传统工作过程中对于各种药剂的加入数量都是由相关技术人员根据工作经验进行人工方式的控制的，在一定程度上不能切实确保污水处理指标，同时也会使得生产成本无法得到精细化的控制。有效的自动化控制技术，基于来液的各项参数实现对药剂需求量的精准计算，可以确保加药量满足生产的实际需求，进而实现对生产成本的精细化控制。2.2.3过滤器系统。过滤器系统是一个独立存在的设备，一般情况下过滤器自身已经具备了PLC，这一设备的控制一般通过自带的PLC完成。PLC可以将生产工艺中的各项参数通过网络传递到中控PLC系统当中，使得过滤器的工艺参数在操作站中得到有效的显示。过滤器中自身所具备的PLC与中控室PLC系统之间的通讯活动一般都是通过Modbus、以太网等作用实现的，不管在实践中应用何种通讯方式，都要求二者之间的分工协作有效的解决二者之间的接口问题。

3锅炉系统

锅炉是给站内各生产设备加热保温的重要设备，原油温度过低不但会造成原油脱水效果不佳，还会影响外输泵的正常使用。同时燃气锅炉在运行中还存在一定的风险，因此更要重视控制系统的设计。在锅炉水质软化好的过程中，设备应用离子交换原理，去除水中钙、镁等结垢离子，使得水质软化。可以安装美国FLECK公司集中控制阀或美国AUTOTROL公司的多路阀，实现程序控制运行与自动再生；采用虹吸原理吸盐，自动注水化盐、配比浓度无需盐泵、溶盐等附属设备确保锅炉水质软化的有效实现。在锅炉控制系统中，可以将联合站中所有锅炉使用统一化的变频补水功能，有效的利用PID进行增量的调节，维持锅筒水位在相关工艺允许的范围之内，从而真正实现锅炉系统的变频化自动补水功能。

4结语

本文通过对油田联合站工艺过程的有效分析，总结出了与各设备相吻合的检测仪表以及控制原理的选用，为油田联合站实现自动化控制系统的优化设计提供了科学化的方案。希望通过文章的阐述可以使得相关技术部门以及技术人员认识到实现油田联合站自动化控制系统的优化改造的必要性与重要性，结合实际发展情况与需求，整合现代科学技术与理念，实现对油田联合站自动化控制系统的优化设计，从而提高油田的工作效率，降低生产成本，最终实现综合经济效益的有效提升。

参考文献：

[1]王鑫.关于油田联合站污水处理自动化控制系统的应用分析[J].化工管理，2016(02):231.

[2]冯鑫.油田联合站自动化控制系统的设计与研究[J].硅谷，2013，6(06):55-56.

[3]王琳.油田联合站节能自动化控制优化运行研究及其应用[D].合肥：合肥工业大学，2007.

作者:马春岭 单位:中石化华北油气分公司采油一厂