注入站測控系統(tǒng)運行情況分析及改進

大慶石油管理局有限公司技術監(jiān)督中心

注入站的測控系統(tǒng)主要由計量儀表、自控儀表、微機系統(tǒng)、執(zhí)行機構、變頻器及相關外延設備構成。通過對注入站生產過程中的流量、壓力、液位等主要生產工藝參數(shù)的檢測和閉環(huán)控制，實現(xiàn)對生產運行的監(jiān)控，確保生產安全平穩(wěn)有效運行，提高工作效率，降低崗位員工勞動強度。

1 測控系統(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]，針對這兩種工藝，通過現(xiàn)場實踐和摸索，將變頻器閉環(huán)控制納入到測控系統(tǒng)功能中，并且提出了兩項具體要求，即：單泵單井工藝實現(xiàn)流量閉環(huán)控制；一泵多井工藝實現(xiàn)壓力閉環(huán)控制。

單泵單井即一個泵對應一口井，從配制站來的母液經過裝有母液流量計和調節(jié)閥的匯管后進入母液儲罐，緩沖后從出液匯管進入泵入口，加壓后排出，經母液流量計流出后與從水流量調節(jié)器出來的水混合，然后進入靜態(tài)混合器外輸注入地下。該母液流量可以通過控制泵實現(xiàn)定量輸出，而水根據(jù)配比值經水流量調節(jié)器實現(xiàn)定量輸出。

一泵多井即一個泵對應多口井，從配制站來的母液經過裝有母液流量計和調節(jié)閥的匯管后進入母液罐，緩沖后從出液匯管進入泵入口，加壓后排出到匯管（通常情況下至少兩根），經母液流量計流出后再進入母液調節(jié)器進行調節(jié)，然后輸出與從水流量調節(jié)器出來的水混合，進入靜態(tài)混合器外輸注入地下。該母液流量可以通過母液調節(jié)器實現(xiàn)定量輸出，而水根據(jù)配比值經水流量調節(jié)器實現(xiàn)定量輸出。

從上述控制方式可以看到，無論哪一種控制方式，其目的就是要實現(xiàn)母液注入量、配比量的準確[2]，達到生產注入量的要求。

2 運行方案

近幾年在某采油廠各區(qū)塊的注入站測控系統(tǒng)運行過程中，發(fā)現(xiàn)了一些問題，也積累了一些經驗，總結出一些注入站測控系統(tǒng)運行方案。

2.1 投運前的準備工作

（1）沖洗管線，避免出現(xiàn)焊渣卡住調節(jié)閥桿情況。對于一泵多井的注入站，泵投運前，應先將母液流量調節(jié)器的錐形閥拔出。同時注入站制定沖洗計劃，將容器、匯管、單井各段管線內的雜質清理干凈，確認管線干凈后再安裝投運[3]。

（2）計量、自控儀表需在安裝前進行檢定、測試。對儀表的量程、示值、輸出值等參數(shù)按照檢定規(guī)程進行檢定，出具檢定證書后方能投產使用，確保數(shù)值傳遞的準確性。

（3）需對微機系統(tǒng)、儀表線路、調節(jié)閥在投運前進行聯(lián)調。

（4）按照地質方面對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，要對兩個或三個匯管所掛接的注入井進行調整，使注入壓力相近的注入井掛接在同一個匯管，即將井口壓力相近的歸于一組，進入同一匯管，便于投運。

2.2 回路控制投運要求

為確保注入站回路控制能夠順利投運，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節(jié)到位，水流量調節(jié)器控制穩(wěn)定。

（1）變頻器實現(xiàn)壓力或流量閉環(huán)控制[4]。對于單泵單井，通常是通過流量實現(xiàn)變頻控制系統(tǒng)自動控制或手動控制。對于一泵多井，通常是通過流量實現(xiàn)微機測控系統(tǒng)自動控制或手動控制。因此對于單泵單井的站來說，控制流程上不設母液流量調節(jié)器，而是通過變頻控制系統(tǒng)控制柱塞泵揚程來控制母液的流量。

（2）母液來液調節(jié)運行正常，就能實現(xiàn)用液位控制來液量，確保母液容器內液位穩(wěn)定。但當部分站來液量大時，需要與相關配制站及時進行溝通，防止配制站出現(xiàn)憋泵情況發(fā)生。

（3）柱塞泵進出口壓力具有連鎖保護功能。當壓力低于進口壓力設定值或高于出口壓力設定值時，為保護柱塞泵不受損壞，泵通常會通過連鎖保護而停止運行。

（4）水注入調節(jié)方式。通常由安裝在水表后的水流量調節(jié)裝置來實現(xiàn)水量調節(jié)，調節(jié)方式為連續(xù)的、恒定流量，即流量值設定后，其輸出的水量為一個恒定值[5]。

（5）變頻控制系統(tǒng)。為防止被控變量信號受到干擾，增強信號傳遞功能，應在儀表盤內或變頻器控制柜內增加信號轉換器，并配備相關附屬設備[6]。

3 運行存在的問題

3.1 流量累積問題

母液流量計、水流量計幾年前多為4～20 mA信號，測控系統(tǒng)只能顯示瞬時流量，無累積量，崗位員工每天現(xiàn)場抄寫日報表的數(shù)據(jù)很多，工作量很大，給生產管理帶來很多不便。對于過去的流量計儀表，由于流量計自身不具有RS485信號，此問題不易解決。因此當前在設計方案中要求注入站流量信號采用RS485信號，測控系統(tǒng)能夠采集流量的瞬時量和累積量[7]。

3.2 母液罐液位閉環(huán)控制問題

目前的控制方式不是通過微機系統(tǒng)控制（只有顯示液位和傳遞信號作用），而是通過現(xiàn)場的控制器來控制。該控制方式不合理，控制器沒有必要安裝，完全可以通過微機系統(tǒng)來控制，方便管理，方便員工。建議取消控制器，改由微機系統(tǒng)來實現(xiàn)閉環(huán)控制。

3.3 一泵多井泵前低壓連鎖保護系統(tǒng)問題

許多注入站投運后，經常出現(xiàn)運行過程中突然停泵的情況和測控系統(tǒng)頻繁報警的現(xiàn)象。經檢查發(fā)現(xiàn)是由于泵前低壓連鎖保護造成的，實際上容器內的液位還很高，有時會頻繁停機，影響生產。通過分析認為：柱塞泵的功率大，泵一旦運行，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，相對高度與前期注入站的容器高度相比要低。為了保證生產，只能在微機系統(tǒng)中解除低壓連鎖保護系統(tǒng)。

3.4 變頻控制柜控制問題

單泵通常是通過流量實現(xiàn)變頻控制系統(tǒng)自動控制或手動控制[8]。一些變頻控制柜上沒有安裝調節(jié)器，造成崗位員工手動調節(jié)時無法觀測到流量的瞬時值，只能反復觀看母液流量計來進行調節(jié)，很不方便；或安裝的調節(jié)器質量不過關，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 變頻控制柜上調節(jié)器信號問題

有些變頻控制柜上安裝的調節(jié)器直接接收母液流量計傳遞的4～20 mA電流信號。由于流量計輸出的信號較弱，雖然有屏蔽，但在傳遞過程中受到的干擾信號也較多，調節(jié)器上顯示的流量值與實際值誤差較大，無法實現(xiàn)自動控制。

3.6 壓力變送器或數(shù)字壓力表連接閥問題

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，維修或校驗這些儀表時，無法泄壓，存在安全隱患。

4 改進效果

（1）通過與設計溝通，目前各廠新投運的注入站母液流量計、水流量計都采用了RS485 信號[9]。測控系統(tǒng)能夠采集流量的瞬時量和累積量，并能打印出來，減少了崗位員工的工作量。

（2）征得相關部門同意后，解除微機系統(tǒng)中低壓連鎖保護系統(tǒng)，同時在系統(tǒng)中增加聚合物容器低液位報警及連鎖停泵功能，當液位低到一定程度時，首先發(fā)出聲光報警，提醒崗位員工。低到下限時，自動連鎖停泵，保護柱塞泵[10]。

（3）對于單泵單井的變頻控制柜，加裝了調節(jié)器，變頻控制柜內增加1臺信號轉換器，并配備相關附屬設備，將流量計的信號經過轉換增強后再傳遞給調節(jié)器，此時顯示流量值與實際值能夠對應。方便了崗位員工觀測到流量的瞬時值，并且能夠獨自進行手動調節(jié)。

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

注入站測控系統(tǒng)的正常運行為生產帶來了便利[11]。整個生產能夠平穩(wěn)有效運行，確保生產數(shù)據(jù)的準確性和及時性；降低了崗位員工的勞動強度，使許多控制點、參數(shù)值能夠通過測控系統(tǒng)來完成。