采油回注水自动监测装置课题研究

【资料简介】

　　采油回注水自动监测装置课题研究
　　
　　陕西正大环保科技有限公司
　　
　　采油厂采出原油经脱水处理后，水中含有一定量的油、硫化物、有机酚、氰、细菌、固体颗粒以及所投加的破乳剂、絮乳剂和杀菌剂等化学药剂。随着油田开发进入中、后期以后，油层压力下降很大，通过注水采油是维持油层压力的重要手段。而无论是对采出水处理后外排或是回注，若水质不达标就会造成地表水系或地下水系的污染，打破水系本身的平衡，造成不可修复的水质污染事件。因此，对采出水水质实时自动监测是否达标是保障油田可持续开发、提高油田的经济效益、环境效益的一个重要途径。
　　
　　目前，国内实现对采出水自动监测的采油厂大多采用的是进口监测设备，或把进口监测设备安装在正压式防爆分析小屋中，用一个大型的分析小屋实现对采出水的自动监测，设备及工程造价50万至120万不等，如此高昂的成本，是众多采油厂无法接受的。从现场使用情况来看，国外的监测设备无法适应国内的水质环境，存在严重的“水土不服”，已安装的监测设备不仅维护成本高、故障率高，而且一旦设备监测装置受到污染就会造成监测装置瘫痪，非专业技术人员无法维护，如此现状导致回注水自动监测工作无法大面积推进，大多采油厂的回注水水质监管处于空白状态。
　　
　　长庆油田超低渗透油藏研究中心与正大环保共同成立项目组经过半年的研究，成功试制出了一种维护量小，安装使用成本低的采油回注水自动监测装置，该装置专为自动监测回注水中的原油类含量、温度、悬浮物而设计，传感器是利用油类物质中多环芳香烃的荧光效应来进行检测的，监测仪采用特定波长的高性能UVLED激发水样油类物质中的多环芳香烃，多环芳香烃会相应的发出荧光，分析仪中的高灵敏度光电传感器会捕捉微弱的荧光信号从而转化为油类浓度数值，设备再将监测值与油田数字中心实时通讯，在监控中心可以实时查看注水水质状况。装置在研究中重点需要解决三个方面的问题：1、是监测方法的简单、易维护、易安装问题；2、监测设备的清洗与对恶劣水质的适应性问题；3、现场取样及监测、清洗中的防爆问题。
　　
　　一、监测方法及传感器选择：
　　
　　在传感器选择中我们选择了国家环境监测总站认可的监测方法：紫外荧光法。当光线以一个特定的波长射出（激发态）透过某些化学物质时，这些物质会再反射出一种波长更长的荧光（发射态）。而高精密的光电倍增器可以检测到这种荧光，水中油自动监测装置即利用化学物质这种特性而设计。紫外荧光法作为zui快速且具有良好选择性的方法，它可以检测到非常低浓度的水中油，是一种可靠性强、维护量低、测量稳定的监测方法。选择这种传感器不仅适用于回注水监测，也可用于工业生产中低浓度含油废水、炼油厂、化工厂含油水的自动监测。大大提高了装置的使用范围及精度（发明201430019349.X）。
　　
　　悬浮固体物感测器则使用高感度红外线(IR)光学系统(使用波长范围是860mm)穿透悬浮粒子并感测散射（900折射）回来光线强度，以测定水中的粒子浓度。该方法也是国家环境监测总站认可的标准方法，测量精度高，可应用范围广，维护量小。
　　
　　二、监测设备的清洗及对恶劣水质的适应性问题
　　
　　采油废水监测面临zui大的问题是，水质成分复杂，监测环境恶劣。而大多采油厂希望监测装置能够自动运行，尽量少的人工干预，无人值守。因此，在项目研究中这一问题成为项目成功的瓶颈。
　　
　　项目组人员通过大量调研，听取专家意见，zui终研制了一种简单易行，设计巧妙的自动清洗装置，射流与清洁涮两种方式结合的自动清洗装置（号：ZL201320645567.5）。该装置配合适用原油的清洗剂，再结合自动清洁涮，保证了监测探头在恶劣的监测环境下保持清洁。同时，装置结构设计必须考虑到恶劣的水质对监测设备可能带来的影响，因此，监测部分必须是可以通过简单的方法拆除，并在做简单的人工处理后可恢复出厂检测状态，继续正常使用。课题组通过结构的巧妙设计，有效的解决了这一问题。保证设备可以委托非专业人员进行维护，并恢复出厂状态。该设计大大提高了现场适应性，减少了维护量及使用成本，得到了采油厂管理人员的认可。
　　
　　三、现场取样、监测、清洗中的防爆问题
　　
　　采油厂安全是*位，而采油废水中不仅含油类物质，更多是的油气混合物质，因此，在监测装置设计中必须考虑防爆的同时，考虑到油气的排放，避免油气集聚带来安全防患。但监测设备由于其特殊工作原理，有时很难满足防爆要求，而大多采用的分析小屋式防爆，成本高，施工难度大，占地大，无法满足大量推广使用。此次，项目组对监测装置在结构设计中采取了隔离防爆，监测部分、控制部分、射流清洗装置、电器部分均采取分离设计，隔离防爆，采样管路也使用防爆控制阀，所有电器采用低压供电，满足防爆要求。同时，项目组对油气问题做了专门设计，确保测量池中油气可以及时排空扩散，保证了测量的准确性及安全性。
　　
　　结论：该项目的研究，zui大程度的降低的监测设备的成本，降低了设备的维护费用、运行费用，做到了安装简单，占地小，维护量小，一般一台监测设备可能两天时间安装完成。为油田采出水水质监管提供了适应性强、可靠耐用的解决方案。为后期提升管理水平奠定了基础。目前，该监测设备除传感器光源及核心部件使用进口产品外，其它配件均实现了国产化。相信随着使用量越来越大，我们的设计会更加优化，成本会更低，运行会更稳定。该装置也会成为油田生产管理、环境管理中*的装置。