勝利油田污水處理系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控

覃艷 四川科技職工大學(xué)

勝利油田污水處理系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控

覃艷 四川科技職工大學(xué)

污水處理計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件主要由6大部分組成，分別是系統(tǒng)核心89C51單片機(jī)、通訊單元、數(shù)據(jù)擴(kuò)展接口、A/D與D/A、以及數(shù)字I/O與模擬I/O等。模擬信號采集通道主要是由一次表、信號隔離單元、處理單元、A/D以及89C51單片機(jī)微處理器構(gòu)成，能夠?qū)㈦娏骰蛘唠妷盒盘栠M(jìn)行調(diào)理轉(zhuǎn)換輸入微處理器進(jìn)行處理。勝利油田污水處理系統(tǒng)采用自動化控制技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控油田污水處理作業(yè)，而且使所有的監(jiān)控項(xiàng)目長期、穩(wěn)定保持在最佳狀態(tài)，減少了人工勞動和人為操作失誤，降低了事故風(fēng)險。

勝利油田；污水處理；數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；結(jié)構(gòu)

勝利油田位于山東省東營市，環(huán)抱黃河入?？冢瑸l臨渤海和京津地區(qū)。作為全國第二大油田，勝利油田歷史悠久、規(guī)模巨大，目前油田開發(fā)進(jìn)入中后期，注水開發(fā)成為油田提高產(chǎn)量的重要手段。但是，在注水開發(fā)的同時，油田產(chǎn)水量也開始增加，污水處理和回注成為解決油田產(chǎn)水和環(huán)境保護(hù)問題的主要措施。污水處理的質(zhì)量直接影響油田注水開發(fā)的效果和油田的經(jīng)濟(jì)效益[1-2]，因此，改善油田污水處理能力，提升計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控水平刻不容緩。

1 油田污水處理

1.1 污水處理現(xiàn)狀

目前，勝利油田產(chǎn)水量為76.4×104m3/d，污水回注量為55.7×104m3/d，每天仍有大量污水得不到有效處理。一方面設(shè)備工藝欠缺，導(dǎo)致部分污水處理達(dá)不到回注要求，被迫外排，造成環(huán)境污染；另一方面由于回注量不足，需要以清水作為補(bǔ)充，造成資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。

1.2 油田污水處理工藝

傳統(tǒng)的污水處理工藝包括去油、除菌、沉淀、過濾等。去油工藝主要有重力壓力絮凝沉淀、氣浮、旋流、改變水質(zhì)性質(zhì)；除菌工藝主要是通過制造不利于細(xì)菌生存繁殖環(huán)境來達(dá)到滅菌目的，如加入殺菌劑等；沉淀和過濾工藝主要是指加入絮凝劑、混凝劑等先使雜質(zhì)析出，然后通過多級過濾系統(tǒng)，分步濾清雜。污水處理流程如圖1所示。

該污水處理工藝已經(jīng)在勝利油田使用多年，隨著開發(fā)進(jìn)入中后期，油田水質(zhì)變化和油藏間水質(zhì)的特異性逐漸顯露出來，傳統(tǒng)的污水處理工藝越來越難以適應(yīng)多變的水質(zhì)環(huán)境，導(dǎo)致目前勝利油田污水處理水質(zhì)一直不理想甚至不達(dá)標(biāo)。

圖1 勝利油田污水處理流程

2 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)

勝利油田污水處理系統(tǒng)是一個復(fù)雜的工作系統(tǒng)，傳統(tǒng)的處理方式依靠相關(guān)作業(yè)人員根據(jù)設(shè)備原始參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)試，確定最終的作業(yè)參數(shù)和流程。例如，去油罐的操作需要工作人員定期測量除油效果，當(dāng)去油作業(yè)出現(xiàn)波動或工作人員操作失誤造成去油不合格時，就會直接影響后續(xù)的處理流程和處理效果。傳統(tǒng)作業(yè)方式運(yùn)行狀況見如表1。

表1 傳統(tǒng)作業(yè)方式運(yùn)行狀況

采用自動化控制技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控油田污水處理作業(yè)，而且使所有的監(jiān)控項(xiàng)目長期、穩(wěn)定保持在最佳狀態(tài)，減少了人工勞動和人為操作失誤，降低了事故風(fēng)險。

2.1 數(shù)據(jù)收集

數(shù)據(jù)采集儀器是數(shù)據(jù)收集的工具。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過在作業(yè)油罐等位置安裝傳感器等數(shù)據(jù)采集設(shè)備，如PLC（可編程控制器）、DCS（分布式控制系統(tǒng)）等，全天候監(jiān)控油罐、計量設(shè)備等的工作狀況，并及時對所收集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、編輯，上載數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有綜合分析實(shí)際作業(yè)狀態(tài)、及時調(diào)控、危險報警等諸多功能。

勝利油田目前大力推廣采用數(shù)據(jù)收集設(shè)備以輔助生產(chǎn)，主要包括壓力溫度變送器、電磁流量計、熱電阻熱電偶、危險警報器等。這些高性能的變送器及傳感器等適應(yīng)性很強(qiáng)，經(jīng)過改裝可很好地適應(yīng)勝利油田的自然及生產(chǎn)環(huán)境，為油田污水處理工作提供了重要支持。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)根據(jù)油田實(shí)際和油田自動化控制的需求，以基于IEEE802.3的強(qiáng)大工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用有線、無線傳輸方式相結(jié)合的方法，將Intranet（內(nèi)網(wǎng)）、Extranet（外網(wǎng)）、Internet（國際互聯(lián)網(wǎng)）相連接。對于網(wǎng)絡(luò)線路鋪設(shè)較完善的區(qū)域，采用傳統(tǒng)的有線傳輸模式，保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定、完整的傳輸；對于網(wǎng)絡(luò)線路鋪設(shè)欠完備、設(shè)備不宜引線的區(qū)域，采用無線傳輸模式。

2.3 數(shù)據(jù)分析處理

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的核心，其在油田工作現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的審核、處理、上載等工作。Origin數(shù)據(jù)處理軟件可滿足該系統(tǒng)工作的需要，該軟件的優(yōu)點(diǎn)是安裝文件所占硬盤資源少，與漢字兼容性較好，而且Origin軟件提供了豐富的菜單和工具欄，便于學(xué)習(xí)和掌握。數(shù)據(jù)收集的精確性直接關(guān)系到后續(xù)綜合分析的可靠性。在完成數(shù)據(jù)上載之后，計算機(jī)系統(tǒng)自動對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析和處理，及時發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)并發(fā)出指令進(jìn)行調(diào)整，使生產(chǎn)作業(yè)長期保持安全穩(wěn)定和最優(yōu)狀態(tài)。另外，各個作業(yè)單位還可根據(jù)實(shí)際需要，對中樞計算機(jī)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總，生成生產(chǎn)報表，輔助污水處理管理人員掌握即時的生產(chǎn)信息，以便對整個污水處理作業(yè)做出最優(yōu)決策[3]。

3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬、軟件結(jié)構(gòu)

污水處理計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件主要由6大部分組成，分別是系統(tǒng)核心89C51單片機(jī)、通訊單元、數(shù)據(jù)擴(kuò)展接口A/D與D/A、以及數(shù)字I/ O與模擬I/O等。模擬信號采集通道主要是由一次表、信號隔離單元、處理單元、A/D以及89C51單片機(jī)微處理器構(gòu)成，能夠?qū)㈦娏骰蛘唠妷盒盘栠M(jìn)行調(diào)理轉(zhuǎn)換輸入微處理器進(jìn)行處理。模擬控制輸出通道將采集到的信號通過微處理器處理后，再由D/A轉(zhuǎn)換，信號調(diào)理單元以及隔離單元處理，最后進(jìn)行不同變頻器處理后可以指導(dǎo)調(diào)節(jié)加藥泵和提升泵的液排量模擬信號采集與輸出結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示。

圖2 信號采集與輸出結(jié)構(gòu)

軟件設(shè)計主要由生產(chǎn)過程監(jiān)測、數(shù)據(jù)管理及報表、人機(jī)交互和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布組成。VB6.0版的生產(chǎn)管理軟件的核心是實(shí)時數(shù)據(jù)庫，它主要是對傳輸各模塊間的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享。在污水處理網(wǎng)站主頁，將HTML語言與ASP語言結(jié)合編寫程序，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)報表網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。在人機(jī)交互界面上，可以對污水處理系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)操作，包括關(guān)閉排污閥、手動打開閥門、生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢以及歷史記錄查詢、加藥參數(shù)設(shè)置等。計算機(jī)自動控制系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)指令完成該項(xiàng)操作。

4 結(jié)語

油田污水處理系統(tǒng)是一個集多種工藝于一體的復(fù)雜綜合系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在勝利油田的實(shí)際使用中表現(xiàn)優(yōu)異，油田工作人員可以通過該系統(tǒng)的流程面板提高自己的業(yè)務(wù)操作水平，及時掌握生產(chǎn)動態(tài)。該系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行是油田能夠科學(xué)、可持續(xù)開發(fā)的基本保障。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，不僅解放了生產(chǎn)力、減輕了工人勞動強(qiáng)度，而且提高了生產(chǎn)效率。

[1]陳軍，陳小飛．對勝利油田回注水處理工作的幾點(diǎn)認(rèn)識[J]．油氣田地面工程，2006，25（3）：4-5．

[2]李嘉光．采油污水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]．油氣田環(huán)境保護(hù)，2007，17（3）：45-48．

[3]田軍慶，高輝．淺談“數(shù)字油田”的建立[J]．油氣田地面工程，2002，21（4）：133-134．

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.013