专利名称：一种新型油田采出水在线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田生产领域，具体涉及油田采出水水处理工艺过程中的水质在线监测。
背景技术：
我国陆地油田对采出水水质进行分析的现行做法主要以人工现场采样、通过实验室仪器分析掌握水质情况。人工取样化验方式存在监测频次低、误差大，时效性差，不能及时、完整的反映水质变化情况；同时存在操作工人劳动强度大、水样二次污染等缺点，另外也不能有效地对油田主要采出水处理设施进行监督与控制。目前，国际上对油田采出水水质的在线监测也还处于探索阶段，并自80年代以来经历了基于油、水的物理、化学特性而采取的重量法、比浊法；基于水、油微波吸收率不同的微波-伽玛射线水中油测量法；基于油水混合物电导率随浓度不同而变化的电导测量法。 这些基于油水物理特性的传感器，使用时易受其它杂质和周围环境的影响，因此应用于实际中时需要对测量值做较为繁复的补偿，限制了这类型传感器的发展与实际应用。进入90 年代以来，随着光学技术的飞速发展，人们开始把光谱分析技术应用于水中油的实时在线测量，主要产品如基于紫外吸收原理美国Teledyne 6600-6610系列，基于近红外散射德国 DECKMA 的 0MD-7/24 系列、日本 H0RIBA、美国 BUCKSCIENHFIC 禾Π GrabnerInstruments, S 于荧光光度法法国AWA的CX1000-6000系列、加拿大AJY的MS-MlO等。这些在线检测仪器相对于实验室分析仪器具有响应快速、精度高、实时性强等优点。上述技术原理的设备分别在华北油田、冀东南堡油田有过应用，但由于施工方方案设计、管路、辅材不当或系统清洗、维护不到位，系统已经停用或损坏。由此反映出一个新的问题，即任何光学原理的水中油分析仪器若用于在线监测，必须充分考虑现场工艺条件的特殊性1.由水处理工艺流程设计的缺环与处理效能的不佳导致的含油污水的油份、悬浮物超标、矿化度高、腐蚀性强，容易对监测设备、系统管路等造成腐蚀、堵塞、超量程溢出问题；2.含油污水中的油气挥发或监测设备、控制设备(多为非防爆电器)在站内安装环境(整体环境为II类防爆区域)下的防火、防爆问题；3.采样管路、系统设备在北方地区的冬季冻堵问题；4.夏季雷雨对在线监测设备的雷击、短路、漏电威胁等。纵观国内外现有的各种水中油在线分析仪尚未有一家产品在自动采样、多路水样切换、必要而适当的预处理、系统管路与测量单元的自清洁维护、管线、设备的防腐、防爆、 防冻、系统的一体化集成与安全设计方面能符合并满足以上条件要求。
发明内容[0011]为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种新型油田采出水在线监测系统，能够实时、连续地监测水质，监控除油设备或过滤系统的运行状态及处理水量的变化，为油田数字化建设提供强力技术支撑，具有自动化程度高，减轻工人劳动强度、 满足恶劣水质情况下的防堵、防腐、防冻等优点。为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为一种新型油田采出水在线监测系统，包括非防爆结构的在线监测设备，经高度集成后安装在一个一体化的正压式防爆分析小屋内。在线监测系统的采样及预处理单元分别在沉降罐出口、净化罐出口、清水罐出口布置三个采样点并和监测分析单元的入口连接，监测分析单元的出口和外排管路连接。在线监测系统的水路切换与气动控制单元采用PLC编程控制技术、电磁与气动技术一起复合联动实现的水路、气路的自动切换。在线监测系统的监测分析及数据处理单元将监测、分析出的数据通过RS485总线信号依次和站控上位机、站控服务器和厂级信息中心、油田公司数字化指挥系统平台连接。在线监测系统的自动化控制采用PLC编程技术。在线监测系统的管路与测量单元的自清洁、免维护采用“空气吹扫+水压清洗”的双重作用方式。所述的站控上位机同时具备WINCC、OPC、WEB三种服务器的功能，既可现场操作、 监控，又可远程传输，同时可以远程访问。本实用新型的有益效果是以必要而适当的预处理设计解决了现有在线监测设备通常不具备的水样预处理功能，即特定物质过滤、水压波动调整、含油水样均质乳化，避免了超标污水中的大颗粒悬浮物、絮状物、含油污染物等在系统管路、测量单元造成的吸附、沉积、堵塞、干扰数据、损坏设备等运行故障问题；以现场高空取气制备的压缩气源实现水路的气动切换、测量单元的空气吹扫和防爆分析小屋的气源释放、正压保护，使整套在线监测系统不但做到了规范化、标准化安装、 布局，而且有效地为在线系统提供了一体化正压保护环境，并通过分析小屋内设置的防爆空调、防爆油汀为整套在线监测系统提供了温、湿度可控、整洁干净的工作环境；以PLC可编程控制技术，结合电磁、气动技术复合联动实现了水路自动切换、数据采集、存储、输出、报警设定、系统自清洁、免维护等功能，组成了在线监测系统高度自动化的技术特征；该在线监测系统实施后，采出水的水质监测不再需要人工取样化验，连化验室也不需要建设，节约了产建项目投资，提高了经济效益。同时可以实现采出水水质的实时、连续、自动监测，及时掌握水处理设施的处理效果，提高注水开发的效能。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型的水路、气路流程图。
具体实施方式
4[0027]
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。参照图1，一种新型油田采出水在线监测系统，包括非防爆结构的在线监测设备， 经高度集成后安装在一个一体化的正压式防爆分析小屋1内。正压式防爆分析小屋为非防爆结构的在线设备PLC控制柜6、真彩触摸屏7、油份仪控制器9、油份仪主机10、油份测量仪11、净化水流量计13、污水流量计14、采样泵22、空压机38和电器组件电磁阀21、电磁阀31、电磁阀37提供了一个安全、规范、适宜的安装与运行环境。其正压保护功能的实现取决于分析小屋1的材料、结构、公共电器防爆接线箱2、防爆空调3、防爆插头4、防爆油汀 5及压缩空气制备与控制单元空压机38、高空取气管线39、正压气源释放器40、压缩空气管线41、压缩空气五通阀42、空气过滤器43、空气活塞44，这种内外一体的正压式结构体现出整体性安全设计。参照图1和图2，在线监测系统的采样及预处理单元分别在沉降罐出口、净化罐出口、清水罐出口布置三个采样点并和监测分析仪11的入口连接，监测分析仪11的出口和外排管路25连接。采样及预处理单元由污水采样管线16、过滤器17、调压阀18、采样泵22、 净化水采样管线沈、过滤器27、调压阀观、清洗水管线32、过滤器33、电磁阀31组成，分别将沉降罐出口的污水、净化罐出口的净化水、清水罐出口的清洗水共三条水路的水样以预先设定的采样频率和符合监测系统需要的额定参数(压力、流速)通过监测分析仪11，监测完之后的水样统一由外排管路25排入现场水处理工艺流程中的干化池。参照图1和图2，在线监测系统的水路切换与气动控制单元采用PLC编程控制技术、电磁与气动技术实现的水路、气路的自动切换，水路切换与气动控制单元由在线监测系统的智能控制中枢PLC控制柜6、电磁阀21、电磁阀31、电磁阀37、气动阀20、气动阀30、气动阀36、空气过滤器43、压缩空气五通阀42、空气活塞44、压缩空气管路41等组件构成，这种通过PLC编程控制技术、电磁与气动技术实现的水路、气路的自动切换是在采样功能方面的创新，实现了由人工采样到自动采样、自动切换、编程控制的技术性飞跃。参照图1，在线监测系统的监测分析及数据处理单元由油份仪、流量计、PLC控制柜等组成，相关参数的监测分析、数据处理、设定、模、数信号转换、输出由PLC控制柜6、真彩触摸屏7、油份仪主机10、油分测量仪11、开关量信号线接盒12、净化水流量计13、污水流量计14负责完成。在线监测的即时数据反映在油份仪主机10、净化水流量计13、污水流量计14和PLC控制柜嵌装的真彩触摸屏7上面，并以RS485总线信号47传输至站控上位机48，再通过站控服务器的以太网远程上传至厂级信息中心49、油田公司数字化指挥系统平台50，实现即时数据的现场监测、显示、数据通讯及远程监控。参照图1，在线监测系统的自动化控制通过PLC控制柜6、气动阀20、30、36、电磁阀 21、31、37组合实现。参照图1和图2，在线监测系统的管路与测量单元的自清洁、免维护采用“空气吹扫+水压清洗”的双重作用方式，通过PLC控制柜6、现场压缩气源38、压缩空气管路41、空气活塞44、空气过滤器43、清洗水路35组成。实现方式PLC控制柜6设定好空气吹扫频率3次/h、水路切换频率1次/3-5min、额定压力6-8bar。当油份测量仪11需要进行空气吹扫时，压缩空气由空气压缩机38、空气管路41、压缩空气五通阀42、空气过滤器43进入空气活塞44，活塞推杆在测量槽内壁作上下三次的运动，则测量槽内部吸附的水垢、油污就会被擦洗掉，并随测量后的水样通过外排管路25排出；当系统水路需要清洗时，PLC控制柜6发出指令，污水管路沈、净化水管路沈同时关闭，清洗管路25上的电磁阀37、气动阀36同时打开，额定压力6-8bar的清洗水则通过外排管路25、采样泵22进入油份测量仪11，将系统管路和测量槽内吸附、沉积的污垢清洗掉，并通过外排管路25排出。这种“空气吹扫+水压清洗”的双重作用基本上可以使沉积、附着在系统管路和油份测量仪11内的杂质、油污被清洗掉，从而使监测系统实现无需人工的自清洁、免维护。 所述的站控上位机48同时具备WINCC、OPC、WEB三种服务器的功能，既可现场操作、监控，又可远程传输，同时可以远程访问，为油田数字化管理提供了强大的技术支撑，从而在一定程度上代表着数字化油田建设与管理的水平，也是所有工业在线监测系统与环境监测系统未来趋势化与方向性的发展要求。
权利要求1.一种新型油田采出水在线监测系统，包括非防爆结构的在线监测设备，其特征在于， 非防爆结构的在线监测设备经高度集成后安装在一个正压式防爆分析小屋内。
2.根据权利要求1所述的一种新型油田采出水在线监测系统，其特征在于，在线监测系统的采样及预处理单元分别在沉降罐出口、净化罐出口、清水罐出口布置三个采样点并和监测分析单元的入口连接，监测分析单元的出口和外排管路连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型油田采出水在线监测系统，其特征在于，在线监测系统的监测分析及数据处理单元将监测、分析出的数据通过RS485总线信号依次和站控上位机、站控服务器和厂级信息中心、油田公司数字化指挥系统平台连接。
专利摘要一种新型油田采出水在线监测系统，包括非防爆结构的在线监测设备经高度集成后一并安装在正压式防爆分析小屋内，在线监测系统的采样及预处理单元通过监测分析单元和外排管路连接；其水路切换与气动控制单元采用PLC编程控制技术、电磁与气动技术；其监测分析及数据处理单元将监测、分析出的数据以RS485总线信号依次和站控上位机、站控服务器和厂级信息中心、油田公司数字化指挥系统平台连接；其自动化控制采用PLC编程技术；其管路与测量单元的自清洁、免维护采用“空气吹扫+水压清洗”的双重作用方式，能够实时、连续地监测水质，监控除油设备或过滤系统的运行状态，具有自动化程度高，减轻工人劳动强度、数据远程传送等优点。
文档编号G01N35/00GK202210095SQ20112014307
公开日2012年5月2日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者刘建民 申请人:陕西�：＠鼍肪晨萍加邢薰�
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