油田聚合物配置控制系统方案
日期：2008-11-18 0:04:48 来源：中国自动化网
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1 引言
油田实现第三次采油的重要手段是通过聚合物注入的采油方式，其过程就是在配置站将聚合物与水按一定的比例混合，并经过一定时间的熟化后，通过外输泵输往各个注入站，在注入站加清水稀释，然后注入井里。目前推广的“集中配置、分散注入”式聚合物配置系统即一个聚合物配置站对应多个注入站。
目前，配置与注入的控制相对独立，没有建立联系配置和注入的控制系统，由于油田地域广阔，要想实现稳定有效的集中控制有很大的困难。而且各站之间距离遥远采用常规的控制是不可能实现的，通过采用力控软件的内置控制算法利用电台远程通讯组件来建立起了配置站和注入站协调统一的控制系统。
2 聚合物配置
聚合物配置图如图1所示。
2.1 工艺要求
油田根据三次采油的需要，在采油各作业区大量采用了胶联聚合物配置系统。该系统可以分为2个环节，即聚合物的分散和聚合物溶液的熟化。分散装置在整个系统中占有重要的地位，其作用是将干粉状的聚合物与水通过配比，搅拌，使其混合成均匀的满足浓度要求的溶液。因为聚合物溶液的配置浓度精度要求较高，聚合物遇水又易产生“鱼珠”“粘团”，所以，这部分要由计算机实现全部的自动化控制。并且，装置还可做成可移动的车载形式。而熟化系统主要是在现场熟化罐中完成的，这部分的控制形式可以是人工的也可以是计算机的。
(1) 分散部分:其工艺流程简图如图2所示:
控制流程如下:在供给压力水0.4-0.5Mpa、干粉、电力(220V、380V)后。该部分可按照要求的配液浓度进行自动生产配液(浓度可调)，误差小于±5% 。清水由清水泵打入，聚合物由聚合物罐经过鼓风机射流器送入，清水和聚合物在混配器中混合，进入混合罐，经搅拌，使其生成所要的溶液，再由转液泵打去当地的熟化罐。至此完成了整个配置的分散过程。
(2) 熟化部分:
控制流程简述如下:
如图3所示，由分散装置配置完成的聚合物溶液经过转液泵打入3个熟化罐，在熟化罐里，搅拌120min以上形成的溶液即可满足使用标准，经过外输泵打出，去各注入站。
2.2 控制方案
本方案的逻辑及顺序控制部分采用PLC来完成，整个控制过程的画面监测，由力控监控软件来完成。整个控制系统分为2个部分，分散和熟化，在PLC里可以形成2个子程序，按需调用。画面监测也可以分成2个部分，分别显示。
3 控制画面功能
画面监测:包括流程监控画面、工艺参数显示、报警画面、趋势画面和报表画面。流程监控画面如图4所示。
手/自动切换:任何一部分可以进行手动控制，且不影响其他部分的自动过程。
输入提示:支持触摸屏的工作方式，凡有输入的地方均出现软键盘。可进行配方管理，根据需要，操作人员可以调整溶液的配比。
熟化过程画面如图5所示
4 注入站远程控制
通常，油田聚合物配置站可以带2个注入站，每个注入站有19台注聚泵和1个储罐，每个注聚泵出口与清水汇入处的母液管线上有压力变送器1台，电磁流量计1台，清水管线上有流量变送器1台。控制站配置图如图6所示。
本次计算机监控系统的控制方案是使用工业计算机代替原手动控制系统。注入站和配置站达到联动控制，注入站完全达到监视控制计算机化，控制功能如下:
(1) 控制算法
因为1#注入站19个泵的注入量和泵的效率直接影响1#注入站储罐液位变化,需要通过调整配置站的变频器的转速来控制注入量,来保持1#储罐的液位,2#注入站原理相同.不同的是2#注入站不是直接控制变频器而是直接控制调节阀,
当控制阀的流量达不到要求时,微调变频器,控制算法采用先进控制算法。
目标量:1#和2#注入站储罐的液位;
控制量:配置站变频器转速和通往2#注入站的调节量;
扰动量:各注入站的流量变化。
根据目前的实际情况采用常规PID控制算法是无法实现2个储罐液位稳定,需采用先进控制算法,来达到2个液位状态稳定.
(2) 监控操作软件
a) 用户流程画面功能
将工艺流程真实地在流程画面上反映出来，该画面具有实时、立体、动态的效果。该画面不但具有直接显示每一个罐区的液位、体积、重量功能，还具有动态介质流程走向和各种报警功能。
b) 小组画面功能
每个小组画面可以直接显示8个仪表回路的工艺状态，并以棒型图形式直观表示。
c) 趋势画面
每一个液位都具有历史趋势和实时趋势功能，历史趋势最长可达350小时，操作工可根据要求随时进行查找。
d) 语音报警
对重要生产数据都具有语音报警功能，当参数达到高限报警或低限报警时，由语音直接输出、提醒操作工注意。
e) 工艺记录打印
根据工艺车间要求，可打印各种所需的报表和记录。
f) 数据库开放功能
g) 具备WWW网络访问功能，在科室可用浏览器。
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油田实现第三次采油的重要手段是通过聚合物注入的采油方式，其过程就是在配置站将聚合物与水按一定的比例混合，并经过一定时间的熟化后，通过外输泵输往各个注入站，在注入站加清水稀释，然后注入井里。目前推广的“集中配置、分散注入”式聚合物配置系统即一个聚合物配置站对应多个注入站。
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目前，配置与注入的控制相对独立，没有建立联系配置和注入的控制系统，由于油田地域广阔，要想实现稳定有效的集中控制有很大的困难。而且各站之间距离遥远采用常规的控制是不可能实现的，通过采用力控软件的内置控制算法利用电台远程通讯组件来建立起了配置站和注入站协调统一的控制系统。
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2 聚合物配置
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聚合物配置图如图1所示。
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2.1 工艺要求
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
油田根据三次采油的需要，在采油各作业区大量采用了胶联聚合物配置系统。该系统可以分为2个环节，即聚合物的分散和聚合物溶液的熟化。分散装置在整个系统中占有重要的地位，其作用是将干粉状的聚合物与水通过配比，搅拌，使其混合成均匀的满足浓度要求的溶液。因为聚合物溶液的配置浓度精度要求较高，聚合物遇水又易产生“鱼珠”“粘团”，所以，这部分要由计算机实现全部的自动化控制。并且，装置还可做成可移动的车载形式。而熟化系统主要是在现场熟化罐中完成的，这部分的控制形式可以是人工的也可以是计算机的。
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(1) 分散部分:其工艺流程简图如图2所示:
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控制流程如下:在供给压力水0.4-0.5Mpa、干粉、电力(220V、380V)后。该部分可按照要求的配液浓度进行自动生产配液(浓度可调)，误差小于±5% 。清水由清水泵打入，聚合物由聚合物罐经过鼓风机射流器送入，清水和聚合物在混配器中混合，进入混合罐，经搅拌，使其生成所要的溶液，再由转液泵打去当地的熟化罐。至此完成了整个配置的分散过程。
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(2) 熟化部分:
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
控制流程简述如下:
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如图3所示，由分散装置配置完成的聚合物溶液经过转液泵打入3个熟化罐，在熟化罐里，搅拌120min以上形成的溶液即可满足使用标准，经过外输泵打出，去各注入站。
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2.2 控制方案
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本方案的逻辑及顺序控制部分采用PLC来完成，整个控制过程的画面监测，由力控监控软件来完成。整个控制系统分为2个部分，分散和熟化，在PLC里可以形成2个子程序，按需调用。画面监测也可以分成2个部分，分别显示。
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3 控制画面功能
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画面监测:包括流程监控画面、工艺参数显示、报警画面、趋势画面和报表画面。流程监控画面如图4所示。
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手/自动切换:任何一部分可以进行手动控制，且不影响其他部分的自动过程。
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4 注入站远程控制
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通常，油田聚合物配置站可以带2个注入站，每个注入站有19台注聚泵和1个储罐，每个注聚泵出口与清水汇入处的母液管线上有压力变送器1台，电磁流量计1台，清水管线上有流量变送器1台。控制站配置图如图6所示。
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(1) 控制算法
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因为1#注入站19个泵的注入量和泵的效率直接影响1#注入站储罐液位变化,需要通过调整配置站的变频器的转速来控制注入量,来保持1#储罐的液位,2#注入站原理相同.不同的是2#注入站不是直接控制变频器而是直接控制调节阀,
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当控制阀的流量达不到要求时,微调变频器,控制算法采用先进控制算法。
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目标量:1#和2#注入站储罐的液位;
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(2) 监控操作软件
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a) 用户流程画面功能
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将工艺流程真实地在流程画面上反映出来，该画面具有实时、立体、动态的效果。该画面不但具有直接显示每一个罐区的液位、体积、重量功能，还具有动态介质流程走向和各种报警功能。
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b) 小组画面功能
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每个小组画面可以直接显示8个仪表回路的工艺状态，并以棒型图形式直观表示。
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c) 趋势画面
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d) 语音报警
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