采出水在线监测系统效果评价

采出水在线监测系统效果评价

随着油田开发时间的延长，原油含水率不断上升。目前国内各油田均进入了高含水开采期，原油综合含水率一般都在80%以上，为保证原油合格(含水率<0．5%)外输，必须脱水，也就意味着每生产1 t原油就有近4 t采出水。

可见，采出水处理是否得当是油田能否持续发展的重要保证，采出水外排会造成环境污染，回注可以解决这一问题，同时也解决了与地层水配伍的问题，而实时监测采出水处理水质，是保证注入水水质是否达标的一双眼睛，也可以及时调整生产模式，为生产提供指导方针。

一、油田采出水特性

采油污水是一种含有固体杂质、液体杂质、溶解气体和溶解盐类等较为复杂的多相体系，细小杂质大概可分为5大类：悬浮固体、胶体、分散油、乳化油及一些溶解物质。其中悬浮固体(颗粒直径1—100 μm)主要包括：泥砂、各种腐蚀产物及垢、硫酸盐还原菌、腐生菌和重质油类等；胶体(1×10-3—1.0 μm)主要由泥砂、腐蚀结垢产物和细菌有机物构成。采出水中一般含有1—5g/L 的原油，其中90%左右为分散油(10—100 μm)和浮上油(大于100 μm)，约有10%乳化油(1×10 —10μm)。溶解物质主要包括溶解盐类(1×10-3μm以下，如Ca2+、Mg2+、Cl-)和溶解气体(3×10-4—5×10μm如溶解氧、硫化氢)。由于各油田地质条件、原油特性、集输及分离条件等的差异，各地油田采出水的水质不尽相同，但有共性，一般具有以下特点：含油量高、成分复杂、矿化度高、水温较高、具有放射性。

采油污水处理既要处理水中的大量油类，同时兼顾去除水中溶解的有机物、悬浮物与硫化物等。如果这些杂质处理不当，再回注过程中会堵塞地层、腐蚀管线、结垢，还会加快微生物繁殖，外排则会造成更大的污染。不同类型的采油污水要采用不同的处理方法，目前国内外含油污水的处理技术按处理原理可分为4种：物理法、化学法、物理化学法和生物化学法。

庆一注水站应用的是生物化学法，生化处理法是利用微生物的生物化学作用，将复杂的有机物分解为简单物质，将有毒物质转化为无毒物质，使采油污水得到净化。微生物可将有机物作为营养物质，使其一部分被吸收转化成为微生物体内的有机成分或增殖成新的微生物；其余部分可被微生物氧化分解成简单的有机或无机物质，如甲烷、二氧化碳和水等。

二、采出水在线监测系统

庆一注水站是通过假斯维斯酵母菌的自然生长除去采出水中的油质组分，采出水处理水质会受到沉降时间，自然除油罐的液位，一联来水水质，反应池温度以及系统运行工况等影响，为保证水质达标，处理水质稳定的要求，在2012年6月，陕西睿海丽君环境科技有限公司为庆一注水站安装采出水在线监测系统一套，有效的对微生物处理前、后以及回注前水质进行了监测，提供水质处理前后数据，我们可以进行对比，以及及时作出生产及制度的调整。

这是集多点采样，同时监测水中油、悬浮物、浊度、瞬时流量及水处理设施的运行状态等关键参数的集成设备，并通过以太网实现监测数据的远程传送和网络监控。

（一）采出水在线监测方法-光谱分析技术

目前在石油化工领域水质在线监测方法大多采用光学原理，以光的

吸收原理占据多数，实现手段采用光的透射和散射，测得含油、悬浮物浓度。通过对比分析，我们选择国内外应用较多且较为成熟的近红外分光光度法，进行采出水在线监测，光谱范围为： 780-2526nm 。 基于

原理 特点

备注

近红

外分

光光度法 1、很多物质在近红外区域的

吸收系数小，待测溶液甚至无

需稀释，便于实时测定；

2、光程长，测试处管径可较

大，清洗方便； 3、近红外区波长短，因而不被玻璃或石英介质所吸收，所用光窗可用玻璃或石英制成，仪器小型化，价格较低，使用

方便；

4、灵敏度较高、测试范围较

广，实时性好。

1、近年来近红外光吸收测试技术在石油化工领域得到迅速发展；

2、波长范围：780-2526nm ；

3、光程可达1～l00mm ，甚至更长。

由于油滴与悬浮物颗粒结构、形状的不同，通过测量透射光及散射光的强度，再经过一种合理的流程安排及算法处理，从而可以得出水中的含油量和悬浮物含量。

(二)系统构成与各单元图解

1.）采样预处理单元；

2.）检测分析单元；

3.）数据处理单元；

4.）智能控制单元；

5.）站控平台；

6.）气动控制与正压保护单元；

1）.采样预处理单元：

该单元用来实现污水、净化水的自动采样、过滤和压力调节，以满足监测系统对水样压力、单位流量、水中杂质粒径的技术要求。采样预处理单元由4路 UPVC管路（污水、净化水、清洗水、外排水）、一组10mm 不锈钢管路、4组Y型过滤器、2路减压阀、3路球阀、1路针阀等管路组件组成。

该单元是在线监测系统必不可少的预处理部分，关系到测量系统能否连续、稳定地工作，也反映出在线监测系统方案设计的科学性。

2）检测分析单元

在线系统的核心单元，用于被测水样的水质分析（油份浓度、悬浮物浓度、浊度）、流量计量和水处理设施的运行状态记录。由一套光学原理的水中油分析仪、2台超声波流量计、2路电流中继器等组成。

检测分析单元的主设备选型与分项设备的技术对接是该套在线系统的核心技术所在。

3）数据处理单元

该单元用来采集、显示、记录、存储、输出数据，量程设定、报警设定。由油份仪主机、流量计主机、PLC模块组件、数据电缆等组成。

油份仪主机显示屏超声波流量计PLC模块触摸屏

4）智能控制单元：

该单元是在线系统的控制中枢，用于采样水路的自动切换、泵阀的开启、频率设定、动作指令、数据采集、处理、上传等。由西门子S7200PLC 控制柜、真彩触摸屏、数据转换器等组成。也是连接数据处理单元与站控平台进行数据汇集与远程传输的神经中枢