采油回注水自動監(jiān)測裝置課題研究

【資料簡介】

　　采油回注水自動監(jiān)測裝置課題研究
　　
　　陜西正大環(huán)?？萍加邢薰?br />　　
　　采油廠采出原油經(jīng)脫水處理后，水中含有一定量的油、硫化物、有機(jī)酚、氰、細(xì)菌、固體顆粒以及所投加的破乳劑、絮乳劑和殺菌劑等化學(xué)藥劑。隨著油田開發(fā)進(jìn)入中、后期以后，油層壓力下降很大，通過注水采油是維持油層壓力的重要手段。而無論是對采出水處理后外排或是回注，若水質(zhì)不達(dá)標(biāo)就會造成地表水系或地下水系的污染，打破水系本身的平衡，造成不可修復(fù)的水質(zhì)污染事件。因此，對采出水水質(zhì)實(shí)時(shí)自動監(jiān)測是否達(dá)標(biāo)是保障油田可持續(xù)開發(fā)、提高油田的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益的一個重要途徑。
　　
　　目前，國內(nèi)實(shí)現(xiàn)對采出水自動監(jiān)測的采油廠大多采用的是進(jìn)口監(jiān)測設(shè)備，或把進(jìn)口監(jiān)測設(shè)備安裝在正壓式防爆分析小屋中，用一個大型的分析小屋實(shí)現(xiàn)對采出水的自動監(jiān)測，設(shè)備及工程造價(jià)50萬至120萬不等，如此高昂的成本，是眾多采油廠無法接受的。從現(xiàn)場使用情況來看，國外的監(jiān)測設(shè)備無法適應(yīng)國內(nèi)的水質(zhì)環(huán)境，存在嚴(yán)重的“水土不服”，已安裝的監(jiān)測設(shè)備不僅維護(hù)成本高、故障率高，而且一旦設(shè)備監(jiān)測裝置受到污染就會造成監(jiān)測裝置癱瘓，非專業(yè)技術(shù)人員無法維護(hù)，如此現(xiàn)狀導(dǎo)致回注水自動監(jiān)測工作無法大面積推進(jìn)，大多采油廠的回注水水質(zhì)監(jiān)管處于空白狀態(tài)。
　　
　　長慶油田超低滲透油藏研究中心與正大環(huán)保共同成立項(xiàng)目組經(jīng)過半年的研究，成功試制出了一種維護(hù)量小，安裝使用成本低的采油回注水自動監(jiān)測裝置，該裝置專為自動監(jiān)測回注水中的原油類含量、溫度、懸浮物而設(shè)計(jì)，傳感器是利用油類物質(zhì)中多環(huán)芳香烴的熒光效應(yīng)來進(jìn)行檢測的，監(jiān)測儀采用特定波長的高性能UVLED激發(fā)水樣油類物質(zhì)中的多環(huán)芳香烴，多環(huán)芳香烴會相應(yīng)的發(fā)出熒光，分析儀中的高靈敏度光電傳感器會捕捉微弱的熒光信號從而轉(zhuǎn)化為油類濃度數(shù)值，設(shè)備再將監(jiān)測值與油田數(shù)字中心實(shí)時(shí)通訊，在監(jiān)控中心可以實(shí)時(shí)查看注水水質(zhì)狀況。裝置在研究中重點(diǎn)需要解決三個方面的問題：1、是監(jiān)測方法的簡單、易維護(hù)、易安裝問題；2、監(jiān)測設(shè)備的清洗與對惡劣水質(zhì)的適應(yīng)性問題；3、現(xiàn)場取樣及監(jiān)測、清洗中的防爆問題。
　　
　　一、監(jiān)測方法及傳感器選擇：
　　
　　在傳感器選擇中我們選擇了國家環(huán)境監(jiān)測總站認(rèn)可的監(jiān)測方法：紫外熒光法。當(dāng)光線以一個特定的波長射出（激發(fā)態(tài)）透過某些化學(xué)物質(zhì)時(shí)，這些物質(zhì)會再反射出一種波長更長的熒光（發(fā)射態(tài)）。而高精密的光電倍增器可以檢測到這種熒光，水中油自動監(jiān)測裝置即利用化學(xué)物質(zhì)這種特性而設(shè)計(jì)。紫外熒光法作為zui快速且具有良好選擇性的方法，它可以檢測到非常低濃度的水中油，是一種可靠性強(qiáng)、維護(hù)量低、測量穩(wěn)定的監(jiān)測方法。選擇這種傳感器不僅適用于回注水監(jiān)測，也可用于工業(yè)生產(chǎn)中低濃度含油廢水、煉油廠、化工廠含油水的自動監(jiān)測。大大提高了裝置的使用范圍及精度（發(fā)明201430019349.X）。
　　
　　懸浮固體物感測器則使用高感度紅外線(IR)光學(xué)系統(tǒng)(使用波長范圍是860mm)穿透懸浮粒子并感測散射（900折射）回來光線強(qiáng)度，以測定水中的粒子濃度。該方法也是國家環(huán)境監(jiān)測總站認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)方法，測量精度高，可應(yīng)用范圍廣，維護(hù)量小。
　　
　　二、監(jiān)測設(shè)備的清洗及對惡劣水質(zhì)的適應(yīng)性問題
　　
　　采油廢水監(jiān)測面臨zui大的問題是，水質(zhì)成分復(fù)雜，監(jiān)測環(huán)境惡劣。而大多采油廠希望監(jiān)測裝置能夠自動運(yùn)行，盡量少的人工干預(yù)，無人值守。因此，在項(xiàng)目研究中這一問題成為項(xiàng)目成功的瓶頸。
　　
　　項(xiàng)目組人員通過大量調(diào)研，聽取專家意見，zui終研制了一種簡單易行，設(shè)計(jì)巧妙的自動清洗裝置，射流與清潔涮兩種方式結(jié)合的自動清洗裝置（號：ZL201320645567.5）。該裝置配合適用原油的清洗劑，再結(jié)合自動清潔涮，保證了監(jiān)測探頭在惡劣的監(jiān)測環(huán)境下保持清潔。同時(shí)，裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮到惡劣的水質(zhì)對監(jiān)測設(shè)備可能帶來的影響，因此，監(jiān)測部分必須是可以通過簡單的方法拆除，并在做簡單的人工處理后可恢復(fù)出廠檢測狀態(tài)，繼續(xù)正常使用。課題組通過結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)，有效的解決了這一問題。保證設(shè)備可以委托非專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)，并恢復(fù)出廠狀態(tài)。該設(shè)計(jì)大大提高了現(xiàn)場適應(yīng)性，減少了維護(hù)量及使用成本，得到了采油廠管理人員的認(rèn)可。
　　
　　三、現(xiàn)場取樣、監(jiān)測、清洗中的防爆問題
　　
　　采油廠安全是*位，而采油廢水中不僅含油類物質(zhì)，更多是的油氣混合物質(zhì)，因此，在監(jiān)測裝置設(shè)計(jì)中必須考慮防爆的同時(shí)，考慮到油氣的排放，避免油氣集聚帶來安全防患。但監(jiān)測設(shè)備由于其特殊工作原理，有時(shí)很難滿足防爆要求，而大多采用的分析小屋式防爆，成本高，施工難度大，占地大，無法滿足大量推廣使用。此次，項(xiàng)目組對監(jiān)測裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取了隔離防爆，監(jiān)測部分、控制部分、射流清洗裝置、電器部分均采取分離設(shè)計(jì)，隔離防爆，采樣管路也使用防爆控制閥，所有電器采用低壓供電，滿足防爆要求。同時(shí)，項(xiàng)目組對油氣問題做了專門設(shè)計(jì)，確保測量池中油氣可以及時(shí)排空擴(kuò)散，保證了測量的準(zhǔn)確性及安全性。
　　
　　結(jié)論：該項(xiàng)目的研究，zui大程度的降低的監(jiān)測設(shè)備的成本，降低了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用，做到了安裝簡單，占地小，維護(hù)量小，一般一臺監(jiān)測設(shè)備可能兩天時(shí)間安裝完成。為油田采出水水質(zhì)監(jiān)管提供了適應(yīng)性強(qiáng)、可靠耐用的解決方案。為后期提升管理水平奠定了基礎(chǔ)。目前，該監(jiān)測設(shè)備除傳感器光源及核心部件使用進(jìn)口產(chǎn)品外，其它配件均實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。相信隨著使用量越來越大，我們的設(shè)計(jì)會更加優(yōu)化，成本會更低，運(yùn)行會更穩(wěn)定。該裝置也會成為油田生產(chǎn)管理、環(huán)境管理中*的裝置。