油氣集輸注水站污水調(diào)控模式探討

鄭亞文

摘 要：注水工作是集輸注水站的基礎(chǔ)管理內(nèi)容，注足水、注好水、保持原油開采所需的地層能量，是注水工作的主要目標。通過對集輸系統(tǒng)中污水的產(chǎn)生與去向，以及各注水站污水調(diào)節(jié)原理與機制等的探討，改變了傳統(tǒng)的思維模式，將以往粗放式回注多余污水的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒€(wěn)注水、精細注水管理模式，并在此基礎(chǔ)上對多余污水進行回注，減少了日常注水調(diào)節(jié)的肓目性，使基層生產(chǎn)單位的日常管理水平得到切實有效的提升。

關(guān)鍵詞：集輸注水站;污水調(diào)節(jié);流程控制;模式探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.073

1 前言

某油氣集輸生產(chǎn)單位，下轄污水站、聯(lián)合站、注水站，是集輸、注水、污水處理為一體的綜合管理泵站，“點多、面廣、線長”是該站的顯著特點。其中某注水站是其中一個下轄班組，擔(dān)負著區(qū)塊注水任務(wù)。結(jié)合生產(chǎn)實際，探尋注水異常波動影響因素，以節(jié)點控制為手段、以平穩(wěn)注水為目標，實施積極的找水、注水策略，以期在時間和空間上確保注水生產(chǎn)的平穩(wěn)。

2 影響注水站調(diào)控因素分析

對污水站污水來源、去向及其關(guān)系進行剖析，掌握系統(tǒng)調(diào)控方式，對污水站污水控制模式、調(diào)控目標有正確的理解和判斷，避免判斷失誤導(dǎo)致的方向性錯誤。

2.1 污水系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1.1 污水來源

某站污水站污水流程工藝如下圖1所示：

該站的污水工藝流程分可為3個節(jié)點：節(jié)點一是三相分離器分離出的污水進入一次除油罐，通過信息化數(shù)據(jù)可實時監(jiān)控水量;節(jié)點二是由分離器分離出的污水與一次除油罐的污水混合后進入二次除油罐再分離，目前暫無法進行監(jiān)控;節(jié)點三是經(jīng)過三相分離器、一次、二次除油罐三級處理后進入污水外輸罐，可通過網(wǎng)絡(luò)進行實時監(jiān)控。其中只有節(jié)點二水量不可直接采集，為了有效計量污水量，對節(jié)點二進行流程改造，變不可控為可控，改造思路如下圖2所示：

改造后，變被動管理為主動管理，通過已有網(wǎng)絡(luò)對所有污水來源進行監(jiān)控，實時掌握水量，為下步準確把握污水去向打下基礎(chǔ)。

2.1.2污水去向

經(jīng)過三次處理的污水通過污水泵打壓，輸送到5個用水基層站，工藝流程見圖3：

上述流程可分為三個節(jié)點。節(jié)點一是通過觀察污水外輸泵房外輸干壓的變化，實現(xiàn)對污水外輸量的間接控制;節(jié)點二是各注水站的外輸污水量，由流量計和各站計量的實際情況進行監(jiān)控;節(jié)點三是經(jīng)注水泵增壓后的精細注水，并對其流量進行瞬時計量。

2.1.3 污水調(diào)控情況

污水控制的總體原則是：污水來液量等于污水外供量。但由于污水在時間、空間上的不均勻性，決定了不可能完全實現(xiàn)污水控制原則，因此通過系統(tǒng)調(diào)節(jié)，盡可能做到污水外供平穩(wěn)，避免末端注水站頻繁調(diào)頻或啟、停泵操作。主要是運用各注水站污水罐液位高低進行外輸液量空間調(diào)節(jié)，以及運用站內(nèi)事故罐進行緩沖調(diào)節(jié)這兩種方法。

在外供污水量不足情況下，要求每2小時人工錄入一次數(shù)據(jù)，按照注水站規(guī)定控制液位，對液位異常的注水站進行控制，避免因空間分布不均而產(chǎn)生的缺水或余水，保持正常的來水與外輸平穩(wěn)，此為空間上的污水液量調(diào)節(jié)。

當用水水量飽和、污水供水量較大時，需要對污水進行內(nèi)部調(diào)節(jié)。通過污水站的增壓污水流程回流至事故罐，將多余污水暫時儲存;反之，當系統(tǒng)中污水量不足時，可將事故罐中的存量污水向系統(tǒng)中供給，從而在時間上維持污水外輸?shù)钠椒€(wěn)運行。

2.2 影響注水調(diào)控因素

目前，除XX注水站和XXX注水站外，其余注水站、摻水泵均實現(xiàn)了每2小時一次的人工網(wǎng)上數(shù)據(jù)錄入，為集輸注水站污水調(diào)配、變化趨勢分析提供了數(shù)據(jù)支持。

2.2.1 單線注水系統(tǒng)對污水系統(tǒng)的影響

由于地理位置和投產(chǎn)成本等方面的原因，各站供水外輸狀況各異。其中1#、2#、7#站都是單管外輸（單線），配注、摻水量固定，已實施精細化注水、摻水。如果按規(guī)范保持罐液位平穩(wěn)，則XXX污水站對此類泵站外輸液量較為平穩(wěn)。因此，只要了解其日常注水、摻水參數(shù)變化，便能判斷罐液位變化趨勢。具體流程如下圖4、5、6所示：

另外，整個系統(tǒng)受1#、2#、3#、4#、7#注水站關(guān)聯(lián)性較大，容易對整個污水系統(tǒng)及處在污水外輸線末端的注水站造成一定的影響。

2.2.2 污水外輸共線對末端注水站的影響

5#注水站與6#注水站共用一條污水管線（共線），相互之間存在較大影響。特別是5#站注水罐進水量大或不進水的情況下，致使末端注水站無法保證正常來水或來水過多，導(dǎo)致末端6#站注水罐液位波動過大，如果6#注水站僅依據(jù)本站罐液位變化分析，容易產(chǎn)生判斷和對策失誤，如下圖7所示：

經(jīng)過分析查找，影響末端6#注水站注水罐液位變化的因素主要有以下幾個方面：一是污水站來水變化大;二是5#注水站進水量變化大;三是污水外輸泵泵壓變化。

其中，引起末端6#站液位增加的原因主要是：（1）污水站來水增大;（2）5#注水站進水量減少;（3）外輸泵泵壓升高。同理，引起末端站液位減少的原因與上述相反。

在日常運行時，如果同時出現(xiàn)幾種異常情況疊加，末端6#注水站液位波動更加明顯，必須由專業(yè)人員及時采取對策;當出現(xiàn)一種或兩種情況時，影響可能相互抵消，因此需要再觀察積累，提高判斷能力。

3 6#注水站污水調(diào)控模式的建立

3.1 優(yōu)化前污水調(diào)控管理現(xiàn)狀

注水模式調(diào)整前，調(diào)水模式是以注水罐液位平穩(wěn)為原則，其中，末端注水站站內(nèi)注水流程如下圖8所示：

在6#注水站，基本流程是污水站來水進入注水罐，經(jīng)喂水泵、注水泵、配水間后注入地層?？刂乒?jié)點包括：控制來水量，保持進站水量平穩(wěn);調(diào)控注水量，保持注水罐液位平穩(wěn);調(diào)控注水泵壓力，進一步調(diào)節(jié)水量，如下圖9所示：

這種以罐液位平穩(wěn)為落腳點的模式，能夠全面消耗多余來水量，但實際過程中，隨著進液量的變化，注水量隨之也發(fā)生變化，注水泵頻繁啟停，注水干壓波動幅度大，除回注水量外，其余污水未能得到有效配注，影響水驅(qū)效果。

3.2 改變調(diào)控方法，由粗放向精細化轉(zhuǎn)變

結(jié)合實踐，積極調(diào)整思路，轉(zhuǎn)變注水模式，建立了以注水干壓平穩(wěn)為主，兼顧注水罐液位平穩(wěn)的調(diào)節(jié)方式，如下圖10所示。

這種注水模式，優(yōu)先保障有效配注，再結(jié)合實際情況將多余污水進行回注;通過污水回注井調(diào)節(jié)注水壓力及注水量。有效避免了注水泵頻繁啟停，防止干壓波動。結(jié)合注水罐液位變化，微調(diào)注水泵頻率，當遇到必須啟停注水泵時，則依據(jù)預(yù)警機制，做好回注井調(diào)控，以保證注水干壓平穩(wěn)。

3.3 平穩(wěn)控制單線注水，降低末端6#注水站所受的關(guān)聯(lián)影響

根據(jù)注采平衡關(guān)系，整個注水系統(tǒng)水總量相對平穩(wěn)，而污水系統(tǒng)可分為單線及共線運行，污水消耗主要用于1#、2#、4#、5#、7#及末端6#注水站注水和3#系統(tǒng)摻水。因此，單線污水系統(tǒng)的不平穩(wěn)，易導(dǎo)致共線污水系統(tǒng)的紊亂，間接的影響到了末端注水站污水調(diào)控。

因此，提出了平穩(wěn)控制單線污水系統(tǒng)的管理思路，主要做法是根據(jù)1#、2#、4#、5#、7#注水站注水井及3#摻水站系統(tǒng)所需污水量，在滿足用水的同時，平穩(wěn)控制供水量、儲水量，要求單線供水泵站污水儲罐液位，保持液位波動在上下1米范圍。確定供需平衡點，降低對末端注水站污水系統(tǒng)的影響。

3.4 依托網(wǎng)絡(luò)化管理，提高污水調(diào)配質(zhì)量

網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)為新模式奠定了基礎(chǔ)，提高了工作效率。目前，各基層用水單位的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)覆蓋率達到80%。通過分析信息化數(shù)據(jù)，可分析除末端注水站外的總水量、注入量，各注水站進水量數(shù)據(jù)，由此提出注水站調(diào)控方案，避免判斷失誤，確保注水干壓平穩(wěn)。

通過以上工作，建立合理的調(diào)水模式，如：合理確定注水量上下限，減少干壓波動;依據(jù)注水泵排量區(qū)間來確定注水泵運行組合，實現(xiàn)平穩(wěn)調(diào)水、精細注水。

4 結(jié)論

在油氣集輸系統(tǒng)中，必須對污水進行合理分配與調(diào)控，使污水外輸罐、注水罐和事故罐液位保持在合理范圍，確保水驅(qū)效果和摻水伴輸。明確污水來源、去向及其關(guān)系，建立合理的調(diào)控方式，對污水站調(diào)控進行正確判斷，可以避免污水調(diào)節(jié)失誤。對各注水站和摻水泵均實行每2小時一次的網(wǎng)上數(shù)據(jù)錄入，可為注水站污水調(diào)配方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。在日常運行中，建立水罐液位預(yù)警機制，防止注水站罐液位波動過大，不斷提升注水站的管理水平和運行質(zhì)量，實現(xiàn)污水系統(tǒng)平穩(wěn)、高效運行，從而使基層生產(chǎn)單位的日常管理水平得到切實有效的提升。