CN105649600A - 原油处理远程控制智能加药系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原油处理远程控制智能加药系统及工艺，包括加药罐、储水罐、储水罐磁悬浮液位计、储药罐、储药罐磁悬浮液位计、加液泵进口压力变送控制器、加液主泵、加液副泵、涡轮流量计、补液主管、补液副管、搅拌泵以及各阀门和外部撬装设备；储药罐和储水罐通过管线连接加药罐，加药罐通过管线输送药剂到原油处理设备，在管线中设置压力变送控制器、泵、各阀门和各液位计等，特别是通过控制两个电动三通阀实现液流换向，改变加药工艺。本发明能实现自动化智能加药，减少工人劳动量，降低长期接触化学产品的风险，药剂搅拌均匀，增设备用线路提高系统安全系数，通过阀门的设置减少泵数，实现整个流程的真正的自动、智能和远程控制的要求。

Description

原油处理远程控制智能加药系统及工艺

技术领域

本发明涉及一种油田集输工艺，特别是一种用于原油处理远程控制智能加药系统及工艺。

背景技术

在油气田开发过程中，加药是原油处理工艺流程的重要步骤。为提高油水分离效果，通常需要按照一定量浓度添加破乳剂等药品，以达到促进油水分离的目的。目前，在联合站、接转站或者增压计量站中，通常是将加药罐中稀释后的药水混合液，通过小型柱塞泵驱动到管道中来实现加药作业，在工艺流程上按照“加药罐-加药泵-单流阀-生产总机关”的模式。

目前国内外对原油的加药系统也进行了一些研究，如申请号为201510219136.6的《油田集输站内智能加药装置》、申请号为201310189199.2的《用于油田废水处理的配药加药装置及配药加药方法》、申请号为201120263961.3的《一种油田注水加药装置》等。但上述装置和工艺以及其他在现场生产中常用的工艺普遍存在如下问题：1、加药泵为柱塞泵，难以控制和监控排量，加药时间与规定时间存在一定误差；2、加药罐的设计不合理，其保温效果差，在冬季常发生药水混合液冻堵的情况，影响加药的正常进行；3、无自动化补水补药的功能，药和水基本全部由人工的方式添加，由于所添加的药品均为化学药品，工人长期接触容易影响健康；4、无备用加药泵，一旦出现故障将导致系统无法继续运转；5、加药的压力、液位等数据大都采用人工记录方式，容易发生错误和遗漏；6、导改流程普遍采用人工的方式，增加工人的工作量。如何克服上述问题，研发一种满足需求的用于原油处理的智能加药系统及工艺，是当前亟待解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于原油处理的智能加药系统及工艺，根据现场存在的问题，结合自动控制技术，对原油处理加药系统工艺流程进行重新设计，同时对加药罐的结构进行优化，以确保现场的加药工作能够高效地运行，同时降低工人的工作量。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于原油处理的智能加药系统，包括加药罐、热水循环闸门、储水罐、储水罐磁悬浮液位计、储药罐、储药罐磁悬浮液位计、储水罐出口电动阀、储药罐出口电动阀、加液泵进口压力变送控制器、加液泵进口控制闸门一、加液泵进口控制闸门二、加液主泵、加液副泵、加液主泵出口控制闸门、加液副泵出口控制闸门、单向流动阀一、单向流动阀二、防故障闸门一、防故障闸门二、电动三通阀一、电动三通阀二、涡轮流量计、流量计单向控制阀、总机关控制闸门、上泵加药控制电动阀一、上泵加药控制电动阀二、加药罐出口控制闸门、补液主管、补液副管、搅拌泵；

所述热水循环闸门连接储水罐和储药罐，储水罐和储药罐分别设置储水罐磁悬浮液位计和储药罐磁悬浮液位计；所述储水罐出口连接的储水罐出口电动阀和储药罐出口连接的储药罐出口电动阀出口端并联至加液泵进口压力变送控制器；所述加液泵进口压力变送控制器出口端分别依次连接加液泵进口控制闸门一、加液主泵、加液主泵出口控制闸门、单向流动阀二、防故障闸门一、电动三通阀二和加液泵进口控制闸门二、加液副泵、加液副泵出口控制闸门、单向流动阀一、防故障闸门二、电动三通阀一；

所述加药罐上端设置搅拌泵，加药罐分别通过补液主管和补液副管连接电动三通阀一和电动三通阀二，然后并连至涡轮流量计，再依次连接流量计单向控制阀和总机关控制闸门；

所述控制中心通过电路连接热水循环闸门、储水罐磁悬浮液位计、储药罐磁悬浮液位计、储水罐出口电动阀、储药罐出口电动阀、加液泵进口压力变送控制器、加液泵进口控制闸门一、加液泵进口控制闸门二、加液主泵、加液副泵、加液主泵出口控制闸门、加液副泵出口控制闸门、单向流动阀一、单向流动阀二、防故障闸门一、防故障闸门二、电动三通阀一、电动三通阀二、涡轮流量计、流量计单向控制阀、总机关控制闸门、上泵加药控制电动阀一、上泵加药控制电动阀二、加药罐出口控制闸门、搅拌泵，各元件均在控制中心设有控制点位，用于开启和管壁各元件，下送控制中心的指令，同时采集并上传各元件的数据。

优选的，所述加药罐包括热水循环进口、热水循环出口、补药口、补水口、搅拌泵连接端、搅拌泵传动轴、搅拌叶轮、液位计、热水循环管、液位计浮球、罐体；所述热水循环管沿罐体内壁分布，两端分别连接罐体侧面底部的热水循环进口和热水循环出口；罐体另一侧设有液位计，液位计内设有液位计浮球；罐体上端两侧设有补药口和补水口，分别连接补液副管和补液主管；罐体上端中部设有搅拌泵连接端，搅拌泵传动轴穿过搅拌泵连接端，上端连接搅拌泵，下端设有搅拌叶轮；

所述控制中心通过电路连接加药罐内的热水循环进口、热水循环出口、补药口、补水口、搅拌泵连接端、搅拌泵传动轴、搅拌叶轮、液位计；各元件均在控制中心设有控制点位，用于开启和管壁各元件，下送控制中心的指令，同时采集并上传各元件的数据。

优选的，所述搅拌叶轮的数量为2组。

优选的，所述加药罐为1.5立方米的正方体罐，热水循环管采用20#60×3.5无缝钢管和整个供暖系统连接；热水循环管采用双盘管，热水循环进口从罐低绕一周，延伸至1/2罐高处再沿罐体内壁环绕一圈，然后返回至热水循环出口；搅拌泵通过搅拌泵传动轴带动搅拌叶轮运转，使纯药品能够被均匀稀释；加药罐的补药口、补水口和搅拌泵连接端均采用橡胶圈密封；加药罐内侧采用HCC加强级内防腐，外侧采用岩棉板加锌皮实现保温。

优选的，所述储水罐和储药罐尺寸均为1m×1m×1m，两罐内侧均采用HCC加强级内防腐，外侧采用岩棉板加锌皮实现保温。

优选的，所述一种用于原油处理的智能加药系统还包括外部撬装设备，智能加药系统集成于撬装设备中，储药罐和储水罐放置于一端，加药罐1放置于另一端，以此保证重力分布均衡；系统集成于一个撬中，便于转场运输和现场摆放，减少连接设备所需的场地和时间。

本发明还提供一种使用本智能加药系统的工艺，其操作流程如下：

1)操作人员在控制中心设定所需药、水液位，设定系统工作步骤和各步骤中需要消耗及补充的药品和水；

2)通过开启阀门和加液泵，选择补液主管和补液副管，开启对应的电动三通阀一或电动三通阀二，将药品和水分别加入储药罐和储水罐中；

3)打开储水罐到加药罐中的所有阀门，向加药罐加水，完成加水后关闭储水罐出口电动阀并打开储药罐出口电动阀，向加药罐加药，完成加药后，开启搅拌泵进行搅拌，达到所需液位和浓度后停止搅拌；

4)将配置好的药剂泵向总机关控制闸门，对原油进行处理。

以上操作均采用控制中心完成，无需人员到现场进行处理。

本发明的优点是：1.通过小型变频控制泵的转速，能够有效地控制加药泵出口的排量，确保加药量保持稳定；2.加药罐的保温采用热水循环管线贴壁的方式，确保保温效果；3.加药罐的搅拌采用串联两个叶轮的方式，能够搅拌均匀；4.工艺流程采用了电动阀，实现完全自动控制；5.加药罐补水补药口以及搅拌泵连接端均采用密封装置，药品全程未接触空气，无安全隐患；6.工艺流程中，实现了自动加水加药，减少工人负担；7.加药相关参数实现远传控制；8.加药泵既向加药罐中添加水和药品又向原油流程中加药，在使用备用泵的情况下，没增加更多的泵数，节约了成本和空间。

附图说明

图1为本发明流程示意图；

图2为本发明的加药罐结构示意图。

图中，1-加药罐，101-热水循环进口，102-热水循环出口，103-补药口，104搅拌泵连接端，105-搅拌泵传动轴，106-补水口，107-搅拌叶轮，108-液位计，109-热水循环管，110-液位计浮球，111-罐体，2-热水循环闸门，3-储水罐，4-储水罐磁悬浮液位计，5-储药罐，6-储药罐磁悬浮液位计，7-储水罐出口电动阀，8-储药罐出口电动阀，9-加液泵进口压力变送控制器，10-加液泵进口控制闸门一，11-加液泵进口控制闸门二，12-加液主泵，13-加液副泵，14-加液主泵出口控制闸门，15-加液副泵出口控制闸门，16-单向流动阀一，17-单向流动阀二，18-防故障闸门一，19-防故障闸门二，20-电动三通阀一，21-电动三通阀二，22-涡轮流量计，23-流量计单向控制阀，24-总机关控制闸门，25-上泵加药控制电动阀一，26-上泵加药控制电动阀二，27-加药罐出口控制闸门，28-补液主管，29-补液副管，30-搅拌泵。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

如图1～图2所示，一种用于原油处理的智能加药系统，包括加药罐1、热水循环闸门2、储水罐3、储水罐磁悬浮液位计4、储药罐5、储药罐磁悬浮液位计6、储水罐出口电动阀7、储药罐出口电动阀8、加液泵进口压力变送控制器9、加液泵进口控制闸门一10、加液泵进口控制闸门二11、加液主泵12、加液副泵13、加液主泵出口控制闸门14、加液副泵出口控制闸门15、单向流动阀一16、单向流动阀二17、防故障闸门一18、防故障闸门二19、电动三通阀一20、电动三通阀二21、涡轮流量计22、流量计单向控制阀23、总机关控制闸门24、上泵加药控制电动阀一25、上泵加药控制电动阀二26、加药罐出口控制闸门27、补液主管28、补液副管29、搅拌泵30；

所述热水循环闸门2连接储水罐3和储药罐5，储水罐3和储药罐5分别设置储水罐磁悬浮液位计4和储药罐磁悬浮液位计6；所述储水罐3出口连接的储水罐出口电动阀7和储药罐5出口连接的储药罐出口电动阀8出口端并联至加液泵进口压力变送控制器9；所述加液泵进口压力变送控制器9出口端分别依次连接加液泵进口控制闸门一10、加液主泵12、加液主泵出口控制闸门14、单向流动阀二17、防故障闸门一18、电动三通阀二21和加液泵进口控制闸门二11、加液副泵13、加液副泵出口控制闸门15、单向流动阀一16、防故障闸门二19、电动三通阀一20；

所述加药罐1上端设置搅拌泵30，加药罐1分别通过补液主管28和补液副管29连接电动三通阀一20和电动三通阀二21，然后并连至涡轮流量计22，再依次连接流量计单向控制阀23和总机关控制闸门24；

所述控制中心通过电路连接各执行机构，如电动三通阀、防故障闸门、加液泵等，各元件均在控制中心设有控制点位，用于开启和管壁各元件，下送控制中心的指令；同时通过电路连接各监测元件，如液位计、流量计等，采集并上传各元件所检测到的数据。

所述加药罐1包括热水循环进口101、热水循环出口102、补药口103、补水口106、搅拌泵连接端104、搅拌泵传动轴105、搅拌叶轮107、液位计108、热水循环管109、液位计浮球110、罐体111及配套装置；所述热水循环管109沿罐体111内壁分布，两端分别连接罐体111侧面底部的热水循环进口101和热水循环出口102；罐体111另一侧设有液位计108，液位计108内设有液位计浮球110；罐体111上端两侧设有补药口103和补水口106，分别连接补液副管29和补液主管28；罐体111上端中部设有搅拌泵连接端104，搅拌泵传动轴105穿过搅拌泵连接端104，上端连接搅拌泵30，下端设有搅拌叶轮107。

分别焊接1m×1m×1m的储水罐3和储药罐5，铺设热水循环管线和进水管线，安装进出口闸门1，安装储水罐磁悬浮液位计4和储药罐磁悬浮液位计6，两个液位计均为磁翻板液位计，用于提供罐内液位数据，同时对两具罐采用HCC加强级内防腐，外面采用岩棉板+锌皮保温。

根据加药罐1的液位计108的液位，控制储水罐3和储药罐5出口处的储水罐出口电动阀7和储药罐出口电动阀8的先后关闭顺序。

采用DN15的无缝钢管连接加液泵进口压力变送控制器9，后面分别与加液主泵线路和加液副泵线路相连，设置加液主泵线路和加液副泵线路的作用是“一用一备”，保证在加液主泵线路出现问题时，加液副泵线路能替代加液主泵线路作业，并配套安装相关电缆，同时采用小型的变频装置控制加液主泵12和加液副泵13的启停，并将压力数据和泵的运行状态接到监控系统中，以达到对加药量的控制。

加液主泵线路和加液副泵线路的出口管线为DN10，并设置单向流动阀和防故障阀门，为实现正常加药和补水补药流程的正常切换，安装电动三通阀一20和电动三通阀二21来进行换向，同时安装带有RS485远传装置的涡轮流量计22、流量计单向控制阀23以及总机关控制闸门24，最终达到三相分离器进口处，使药剂能在原油生产过程中加入。

电动三通阀一20和电动三通阀二21分别连接补液主管28和补液副管29，同时连接加药罐1，设置加药罐出口控制闸门27，并安装上泵加药控制电动阀一25和上泵加药控制电动阀二26到加药泵进口，以及安装配套的DN15管线、弯头等。鉴于PVC塑料罐后期维护不方便，为延长其寿命，以上管线均采用管内设有HCC加强级内防腐，管外添加岩棉板和锌皮保温无缝钢管。

通过电缆将热水循环闸门2、储水罐磁悬浮液位计4、储药罐磁悬浮液位计6、储水罐出口电动阀7、储药罐出口电动阀8、加液泵进口压力变送控制器9、加液泵进口控制闸门一10、加液泵进口控制闸门二11、加液主泵12、加液副泵13、加液主泵出口控制闸门14、加液副泵出口控制闸门15、单向流动阀一16、单向流动阀二17、防故障闸门一18、防故障闸门二19、电动三通阀一20、电动三通阀二21、涡轮流量计22、流量计单向控制阀23、总机关控制闸门24、上泵加药控制电动阀一25、上泵加药控制电动阀二26、加药罐出口控制闸门27、补液主管28、补液副管29、搅拌泵30以及变频器、PLC控制系统等连接，在站点监控系统中建立相应的控制界面，便于对整个工艺流程进行控制。

所述一种用于原油处理的智能加药系统均集成在撬装设备中，储药罐5和储水罐3放置于一端，加药罐1放置于另一端，中间部分用于放置管线、流量计、阀门和泵等装置，以此保证重力分布均衡；系统集成于一个撬中，便于转场运输和现场摆放，减少连接设备所需的场地和时间；所述撬体为20尺标准集装箱。

实施例：

将40桶25公斤/桶的药品加入到储药罐5中，启动加水流程，补满储水罐3。计算添加至24小时需要的水量和药品量以及单次加药和加水量，在控制系统输入加药罐1需要添加的单次水位高度，以及需要添加药品的单次液位高度，这些液位数据在后续的往复次数保持不变，流程实现自动转换。往加药罐1添加水量。打开储水罐出口电动阀7，保持储药罐出口电动阀8关闭，若选用加液主泵线路，则保持加液泵进口控制闸门一10、加液主泵出口控制闸门14、防故障闸门一18处于开启状态，加液副泵线路备用，电动三通阀二21通向补液主管29，变频器自动调节加液主泵12的排量，在一定的时间内补充到加药罐1设定的液位。往加药罐添加的药量通过液位计108将液位信号反馈给PLC，达规定的液位后立即停泵，关闭储水罐出口电动阀7，打开储药罐出口电动阀8，再次启动加液主泵12开始输送药品，同时开启搅拌泵30。加药罐1中的水和药品加入到位之后，关闭加液主泵线路，搅拌泵30保持转动，电动三通阀一20转向涡轮流量计22，电动三通阀二21保持原状，上泵加药控制电动阀二26打开，开启通往三相分离器的总机关控制闸门24，加液副泵13启动，开始对原油进行加药。采集涡轮流量计22数据，控制电机的转速，确保加药时间。加药罐1液位降至距离底端10cm的时候停泵，电动三通阀一20恢复原来方向，朝向加药罐1，重复前述加药操作，为了保证设备的运转，可以交替使用加液主泵线路和加液副泵线路。

在上述生产过程中，只需要工人输入相关参数，设定报警值，其他工艺均可由系统自动完成，工人在室内进行监控即可，无需接触药品，减少安全隐患，减轻人员负担，实现加药过程远程操控，无人值守。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，本发明并不局限于上述方式，在不脱离本发明原理的前提下，还能进一步改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种原油处理远程控制智能加药系统，其特征在于，包括控制中心、加药罐、热水循环闸门、储水罐、储水罐磁悬浮液位计、储药罐、储药罐磁悬浮液位计、储水罐出口电动阀、储药罐出口电动阀、加液泵进口压力变送控制器、加液泵进口控制闸门一、加液泵进口控制闸门二、加液主泵、加液副泵、加液主泵出口控制闸门、加液副泵出口控制闸门、单向流动阀一、单向流动阀二、防故障闸门一、防故障闸门二、电动三通阀一、电动三通阀二、涡轮流量计、流量计单向控制阀、总机关控制闸门、上泵加药控制电动阀一、上泵加药控制电动阀二、加药罐出口控制闸门、补液主管、补液副管、搅拌泵；

所述热水循环闸门连接储水罐和储药罐，储水罐和储药罐分别设置储水罐磁悬浮液位计和储药罐磁悬浮液位计；所述储水罐出口连接的储水罐出口电动阀和储药罐出口连接的储药罐出口电动阀出口端并联至加液泵进口压力变送控制器；所述加液泵进口压力变送控制器出口端分别依次连接加液泵进口控制闸门一、加液主泵、加液主泵出口控制闸门、单向流动阀二、防故障闸门一、电动三通阀二和加液泵进口控制闸门二、加液副泵、加液副泵出口控制闸门、单向流动阀一、防故障闸门二、电动三通阀一；

所述加药罐上端设置搅拌泵，加药罐分别通过补液主管和补液副管连接电动三通阀一和电动三通阀二，然后并连至涡轮流量计，再依次连接流量计单向控制阀和总机关控制闸门；

所述控制中心通过电路连接热水循环闸门、储水罐磁悬浮液位计、储药罐磁悬浮液位计、储水罐出口电动阀、储药罐出口电动阀、加液泵进口压力变送控制器、加液泵进口控制闸门一、加液泵进口控制闸门二、加液主泵、加液副泵、加液主泵出口控制闸门、加液副泵出口控制闸门、单向流动阀一、单向流动阀二、防故障闸门一、防故障闸门二、电动三通阀一、电动三通阀二、涡轮流量计、流量计单向控制阀、总机关控制闸门、上泵加药控制电动阀一、上泵加药控制电动阀二、加药罐出口控制闸门、搅拌泵，各元件均在控制中心设有控制点位，用于开启和管壁各元件，下送控制中心的指令，同时采集并上传各元件的数据。

2.根据权利要求1所述的原油处理远程控制智能加药系统，其特征在于，所述加药罐包括热水循环进口、热水循环出口、补药口、补水口、搅拌泵连接端、搅拌泵传动轴、搅拌叶轮、液位计、热水循环管、液位计浮球、罐体；所述热水循环管沿罐体内壁分布，两端分别连接罐体侧面底部的热水循环进口和热水循环出口；罐体另一侧设有液位计，液位计内设有液位计浮球；罐体上端两侧设有补药口和补水口，分别连接补液副管和补液主管；罐体上端中部设有搅拌泵连接端，搅拌泵传动轴穿过搅拌泵连接端，上端连接搅拌泵，下端设有搅拌叶轮；

所述控制中心通过电路连接加药罐内的热水循环进口、热水循环出口、补药口、补水口、搅拌泵连接端、搅拌泵传动轴、搅拌叶轮、液位计；各元件均在控制中心设有控制点位，用于开启和管壁各元件，下送控制中心的指令，同时采集并上传各元件的数据。

3.根据权利要求2所述的原油处理远程控制智能加药系统，其特征在于，所述搅拌叶轮的数量为2组。

4.根据权利要求2所述的原油处理远程控制智能加药系统，其特征在于，所述加药罐为1.5立方米的正方体罐，热水循环管采用20#60×3.5无缝钢管和整个供暖系统连接；热水循环管采用双盘管，热水循环进口从罐低绕一周，延伸至1/2罐高处再沿罐体内壁环绕一圈，然后返回至热水循环出口；搅拌泵通过搅拌泵传动轴带动搅拌叶轮运转，使纯药品能够被均匀稀释；加药罐的补药口、补水口和搅拌泵连接端均采用橡胶圈密封；加药罐内侧采用HCC加强级内防腐，外侧采用岩棉板加锌皮实现保温。

5.根据权利要求1所述的原油处理远程控制智能加药系统，其特征在于，所述储水罐和储药罐尺寸均为1m×1m×1m，两罐内侧均采用HCC加强级内防腐，外侧采用岩棉板加锌皮实现保温。

6.根据权利要求1所述的原油处理远程控制智能加药系统，其特征在于，所述一种用于原油处理的智能加药系统还包括外部撬装设备，智能加药系统集成于撬装设备中，储药罐和储水罐放置于一端，加药罐1放置于另一端，以此保证重力分布均衡；系统集成于一个撬中，便于转场运输和现场摆放，减少连接设备所需的场地和时间。

7.根据权利要求1所述的原油处理远程控制智能加药系统，其特征在于，本发明还提供一种使用本系统的工艺，其操作流程如下：

1)操作人员在控制中心设定所需药、水液位，设定系统工作步骤和各步骤中需要消耗及补充的药品和水；

2)通过开启阀门和加液泵，选择补液主管和补液副管，开启对应的电动三通阀一或电动三通阀二，将药品和水分别加入储药罐和储水罐中；

3)打开储水罐到加药罐中的所有阀门，向加药罐加水，完成加水后关闭储水罐出口电动阀并打开储药罐出口电动阀，向加药罐加药，完成加药后，开启搅拌泵进行搅拌，达到所需液位和浓度后停止搅拌；

4)将配置好的药剂泵向总机关控制闸门，对原油进行处理。