覃麗++鄔群輝++李言章
[摘要]該系統(tǒng)是為新疆油田采氣一廠盆5采氣作業(yè)區(qū)專門設計開發(fā)的,利用傳感器技術檢測含水率,由此判斷油水界面位置,然后根據(jù)油水界面檢測達到自動排水功能的目的。現(xiàn)場運行3年多來,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,完全滿足了生產(chǎn)需要。
[關鍵詞]儲油大罐;油水界面監(jiān)測;自動排水
[DOI]1013939/jcnkizgsc201623072
1概述
油水界面檢測的方法很多,但是針對油田儲油大罐的油水界面的檢測有其特殊性。[1-3]該系統(tǒng)是為新疆油田采氣一廠盆5采氣作業(yè)區(qū)專門設計開發(fā)的,具有油水界面檢測、自動排水功能。主要由以下4個部分組成,即傳感器、數(shù)據(jù)采集與通信(變送器)、RTU控制系統(tǒng)、執(zhí)行器等。傳感器負責油水界面感知、識別;數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)負責對傳感器參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集,并把采集的數(shù)據(jù)以串行通信協(xié)議格式發(fā)送到上位機(RTU)處理、顯示和控制等;RTU控制系統(tǒng)負責對下位機(數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng))進行控制和輪詢,數(shù)據(jù)處理、顯示、手動控制、系統(tǒng)設置和操作控制等,并實現(xiàn)對執(zhí)行器(電動開關閥門)的控制??刂朴袔追N方式可選:自動和手動。
2工作原理及實現(xiàn)方法
該系統(tǒng)油水界面?zhèn)鞲衅髟谧兯推鞯目刂葡?,?0節(jié)(不同高度)AD轉換器將罐體內不同高度的油水液體的含水率信息轉換為數(shù)字信號與變送器通信。
傳感器以數(shù)字電路為基礎,由若干個相互獨立的發(fā)射極、外電極組成,測量時由二次表發(fā)出可中斷脈沖作為步進指令信號,在步進脈沖信號作用下,使傳感器發(fā)射極依次逐級選通,由此實現(xiàn)了測量的垂直分層;選通的發(fā)射極與外公共電極構成液體取樣空間(取樣室),并組成耦合電場,耦合電場存在的液體,油、水和空氣阻抗介電系數(shù)不同,由此引起發(fā)射級吸收能量(AD值)發(fā)生變化,根據(jù)此變化設定含水率曲線函數(shù)。因此達到了垂直分層原油含水率測定的目的。含水率傳感器結構示意如圖1所示。圖1傳感器結構
油水界面變送器將傳感器的采集數(shù)字整理變換,按油水界面儀的通信協(xié)議與控制儀交換信息。
油水界面控制儀在投入運行前按0~100%分為10段對傳感器進行標定,即分別將傳感器置于含油率0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,100%標準液,這里一定要注意的就是,水質必須是油水源的“水”。對于大罐油水界面檢測,由于油水分界線較明顯,檢測的傳感器數(shù)據(jù)變化很大,根據(jù)上下2段檢測值即可認定油水界面的存在。
大罐內裝的傳感器具有30節(jié)AD轉換,每節(jié)相距6cm,可以檢測180cm高度的含油率。根據(jù)油輕水重原理,認為含水率(100%-含油率,下同)變化增大方向由上至下,將用戶的目標含水率從下至上與各點的含水率比較,最接近目標含水率的即視為“油水界面”,從上述原理分析,這個“油水界面”的高度誤差+/-3cm。
根據(jù)“油水界面”對應的AD轉換的節(jié)點高度和傳感器安裝時里罐底的固有距離,可以計算出“油水界面”距罐底的高度。排水控制時,在傳感器安裝部分,可以任意設定控制水柱高度,也可以根據(jù)設定的附加排水時間(可根據(jù)經(jīng)驗認為設定),徹底排放傳感器底部的所有水。
3現(xiàn)場試驗
在現(xiàn)場設備安裝完成后,系統(tǒng)應用前需要做系統(tǒng)標定,廠家提供了默認的0%~100%含水率AD參數(shù),沒有標定條件的用戶可以按此錄入使用,儀表系統(tǒng)也固化有此參數(shù)。建議有條件的用戶在該儀器投入運行前,可以配置相應的標準液,分別檢測含水率為0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%標準液下的AD值,然后錄入RTU控制器中。對傳感器進行標定,因為各個聯(lián)合站的非含油水的礦化度有區(qū)別,因而對應同一含水率的液體的檢測AD值也就不一樣。
其他參數(shù)的獲取,主要是傳感器安裝位置,即傳感器底部距大罐底部的距離(默認70 cm);系統(tǒng)采樣輪詢時間(默認300 Sec);附件放水時間(默認0 Sec);基本放水單元(默認60 Sec);油水界面控制位置,即控制界面(默認200 cm);手動放水時間;閥門開關動作時間(默認30 Sec);油水界面判斷方式,即含水率%、AD值與AD偏差值,并設定門限值。
如圖2所示,主要顯示油水界面位置,大罐底部距油水界面的高度,有以m為單位的,也有以cm為單位的。同時有輔助顯示功能,左則為圖示方式顯示,排水閥門符號在閃動時表示正在排水。表示正在數(shù)據(jù)采集,采集字節(jié)數(shù),新疆油田某采氣作業(yè)區(qū)安裝的是30節(jié)傳感器,顯示數(shù)據(jù)為8×30=240字節(jié),由此可以判斷儀表是否工作正常。圖3是手動操作模式界面。
通過屏幕點擊ON/OFF,可以切換手動閥門控制方式,顯示“ON…”時表示正在開閥放水,顯示“OFF…”時,表示正在關閥過程中或閥門已關閉。手動設定放水時間,建議采取“少量多次”的方式設定時間(秒),以防止判斷誤算放水時間發(fā)生。圖3手動放水操作界面
當傳感器變送器與RTU通信故障時,該標志閃動;指數(shù)據(jù)丟碼或失真時顯示閃動;指油水界面計算錯誤,或控制失靈。
4結論
利用本文技術設計的儲油大罐油水界面檢測和自動排水系統(tǒng),已經(jīng)在油田系統(tǒng)應用多年,取得較好的應用效果。該系統(tǒng)具有安全可靠、操作便利、性能穩(wěn)定的特點,非常適合類似場所的推廣應用。
參考文獻:
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