采油回注水自動監(jiān)測裝置課題研究

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静捎蛷S采出原油經(jīng)脫水處理后，水中含有一定量的油、硫化物、有機酚、氰、細菌、固體顆粒以及所投加的破乳劑、絮乳劑和殺菌劑等化學藥劑。隨著油田開發(fā)進入中、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)不達標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，造成不可修復的水質(zhì)污染事件。因此，對采出水水質(zhì)實時自動監(jiān)測是否達標是保障油田可持續(xù)開發(fā)、提高油田的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益的一個重要途徑。目前，國內(nèi)實現(xiàn)對采出水自動監(jiān)測的采油廠大多采用的是進口監(jiān)測設(shè)備，或把進口監(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現(xiàn)對采出水的自動監(jiān)測，設(shè)備及工程造價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，存在嚴重的“水土不服”，已安裝的監(jiān)測設(shè)備不僅維護成本高、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，如此現(xiàn)狀導致回注水自動監(jiān)測工作無法大面積推進，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)保共同成立項目組經(jīng)過半年的研究，成功試制出了一種維護量小，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，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)字中心實時通訊，在監(jiān)控中心可以實時查看注水水質(zhì)狀況。裝置在研究中重點需要解決三個方面的問題：1、是監(jiān)測方法的簡單、易維護、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)測總站認可的監(jiān)測方法：紫外熒光法。當光線以一個特定的波長射出（激發(fā)態(tài)）透過某些化學物質(zhì)時，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)測裝置即利用化學物質(zhì)這種特性而設(shè)計。紫外熒光法作為最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、維護量低、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)明專利201430019349.X）。懸浮固體物感測器則使用高感度紅外線(IR)光學系統(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)測總站認可的標準方法，測量精度高，可應(yīng)用范圍廣，維護量小。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)測面臨最大的問題是，水質(zhì)成分復雜，監(jiān)測環(huán)境惡劣。而大多采油廠希望監(jiān)測裝置能夠自動運行，盡量少的人工干預，無人值守。因此，在項目研究中這一問題成為項目成功的瓶頸。項目組人員通過大量調(diào)研，聽取專家意見，最終研制了一種簡單易行，設(shè)計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（專利號：ZL201320645567.5）。該裝置配合適用原油的專用清洗劑，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，裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮到極端惡劣的水質(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，有效的解決了這一問題。保證設(shè)備可以委托非專業(yè)人員進行維護，并恢復出廠狀態(tài)。該設(shè)計大大提高了現(xiàn)場適應(yīng)性，減少了維護量及使用成本，得到了采油廠管理人員的認可。三、現(xiàn)場取樣、監(jiān)測、清洗中的防爆問題采油廠安全是第一位，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)計中必須考慮防爆的同時，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，項目組對監(jiān)測裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計中采取了隔離防爆，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，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，項目組對油氣問題做了專門設(shè)計，確保測量池中油氣可以及時排空擴散，保證了測量的準確性及安全性。結(jié)論：該項目的研究，最大程度的降低的監(jiān)測設(shè)備的成本，降低了設(shè)備的維護費用、運行費用，做到了安裝簡單，占地小，維護量小，一般一臺監(jiān)測設(shè)備可能兩天時間安裝完成。為油田采出水水質(zhì)監(jiān)管提供了適應(yīng)性強、可靠耐用的解決方案。為后期提升管理水平