CN119503914B - 稠油高温净化污水多介质分级处理装置与检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及撬装化装置及自动化联锁技术领域，是一种稠油高温净化污水多介质分级处理装置与检测方法，前者包括硅含量检测仪表、硬度检测仪表、矿化度检测仪表、含氧量检测仪表、氯离子检测仪表、含油检测仪表等；后者检测方法中，待分析样液经一级冷却后，两路直接对冷却后样液进行含油、悬浮物检测，另外一路经三级过滤和二级冷却后，三路进行矿化度、氧、氯离子检测，另外一路经过滤后，进行硅含量以及硬度检测。本发明所述分级处理装置运用两级水冷降温、三级滤芯过滤的5段式样液预处理技术，针对不同检测仪表的检测要求，对样液进行分流，解决样液中各组分相互干扰的问题，提高仪表检测准确性，实现稠油高温净化污水在线检测。

Description

稠油高温净化污水多介质分级处理装置与检测方法

技术领域

本发明涉及撬装化装置及自动化联锁技术领域，是一种稠油高温净化污水多介质分级处理装置与检测方法。

背景技术

使用锅炉将水加热为高温高压水蒸汽，注入地层使稠油粘度降低，是目前稠油开发的核心手段。为了降低环境污染，提高水的利用率，稠油开发单位将采出液油水分离，分离出的污水进行净化处理后回用锅炉，净化污水水质直接影响锅炉的稳定运行，进而影响稠油开发。

风城油田作业区稠油净化污水处理工艺有21个节点需人工化验检测水质，检测内容包括含油、悬浮、硅、硬度、矿化度、氯离子、氧含量7项，检测内容对仪表检测需求见表1。目前净化污水水质由人工取样化验监测，取样周期4小时至6小时，检测结果受人为因素影响较大，且净化污水中的有害物质易对取样人员身体健康造成影响，同时稠油净化污水温度高、成分复杂，是一种高温多介质污水，无法直接使用仪表分析检测。

发明内容

本发明提供了一种稠油高温净化污水多介质分级处理装置与检测方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有高温多介质污水在线监测仪表工况适应难的技术难题，实现高温多介质污水水质在线监测，可实时反映水质波动、查询水质历史数据。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种稠油高温净化污水多介质分级处理装置，包括一级冷却器、三级过滤装置、二级冷却器、过滤器二、硅含量检测仪表、硬度检测仪表、矿化度检测仪表、含氧量检测仪表、氯离子检测仪表、含油检测仪表、悬浮物检测仪表、样液管线和一级冷却管线，一级冷却器有两台，两台一级冷却器并联设置，样液管线与两台一级冷却器的进液端分别固定连通，两台一级冷却器的出液端分别与一级冷却管线固定连通，一级冷却管线与含油检测仪表、悬浮物检测仪表分别通过进样支管固定连通，三级过滤装置有两组，两组三级过滤装置并联设置，每组三级过滤装置包括一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器，一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器依次串联设置，一级冷却管线与每组三级过滤装置的一级过滤器进液端通过进液支管固定连通，每组三级过滤装置的三级过滤器出液端均与二级冷却器的进液端固定连通，二级冷却器的出液端分别与矿化度检测仪表、含氧量检测仪表、氯离子检测仪表通过进样支管固定连通，二级冷却器的出液端与过滤器二的进液端固定连通，过滤器二的出液端分别与硅含量检测仪表、硬度检测仪表通过进样支管固定连通。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述一级冷却器、二级冷却器均采用列管冷却器。

上述一级过滤器采用250目不锈钢滤芯的过滤器，二级过滤器采用100目不锈钢滤芯的过滤器，三级过滤器采用60目绕线滤芯的过滤器。

上述过滤器二采用250目陶瓷滤芯的过滤器。

上述硅含量检测仪表选用比色法硅含量检测仪表、硬度检测仪表选用电极法硬度检测仪表、矿化度检测仪表选用电极法矿化度检测仪表、含氧量检测仪表选用电流法含氧量检测仪表、氯离子检测仪表选用电极法氯离子检测仪表、含油检测仪表选用紫外荧光法含油检测仪表、悬浮物检测仪表选用透光法悬浮物检测仪表。

上述稠油高温净化污水多介质分级处理装置还包括冷却水总管，冷却水总管与每台一级冷却器的进水端、二级冷却器的进水端固定连通，每台一级冷却器、二级冷却器的出水端均固定连通有回水管线，二级冷却器对应的回水管线与过滤器二的进液端之间固定连通有清洗管线。

上述硅含量检测仪表进液端连通的进样支管处固定安装有电磁阀，硅含量检测仪表出液端处固定安装有电磁阀，硬度检测仪表进液端连通的进样支管处固定安装有电磁阀。

上述样液管线上固定安装有压力表和温度变送器。

通过样液管线等管线上设置的压力表和温度变送器采集流体压力和温度数据，并可发送至PLC控制器。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种稠油高温净化污水多介质分级处理装置的检测方法，按下述方法进行：

待分析样液经一级冷却器冷却后分为三路，两路直接对冷却后样液采用紫外荧光法含油检测仪表、透光法悬浮物检测仪表分别进行含油以及悬浮物检测，另外一路依序经过三级过滤装置的三级过滤和二级冷却器的二级冷却后，分为四路，三路分别经电极法矿化度检测仪表、电流法含氧量检测仪表、电极法氯离子检测仪表进行矿化度、氧、氯离子检测，另外一路经过过滤器二过滤后，分为两路分别经比色法硅含量检测仪表、电极法硬度检测仪表进行硅含量以及硬度检测。

本发明所述分级处理装置运用两级水冷降温、三级滤芯过滤的5段式样液预处理技术，针对不同检测仪表的检测要求，对样液进行分流，解决样液中各组分相互干扰的问题，提高仪表检测准确性，实现稠油高温净化污水在线检测。

附图说明

附图1为本发明所述稠油高温净化污水多介质分级处理装置的工艺流程示意图。

附图中的编码分别为：1为一级冷却器，2为二级冷却器，3为过滤器二，4为一级过滤器，5为二级过滤器，6为三级过滤器，7为硅含量检测仪表，8为硬度检测仪表，9为矿化度检测仪表，10为含氧量检测仪表，11为氯离子检测仪表，12为含油检测仪表，13为悬浮物检测仪表，14为样液管线，15为一级冷却管线，16为进液支管，17为进样支管，18为冷却水总管，19为回水管线，20为清洗管线，21为电磁阀。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

本发明中，如无特别说明，所用设备、仪器均为现有公知公用的设备、仪器。

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1所示，该稠油高温净化污水多介质分级处理装置，包括一级冷却器1、三级过滤装置、二级冷却器2、过滤器二3、硅含量检测仪表7、硬度检测仪表8、矿化度检测仪表9、含氧量检测仪表10、氯离子检测仪表11、含油检测仪表12、悬浮物检测仪表13、样液管线14和一级冷却管线15，一级冷却器1有两台，两台一级冷却器1并联设置，样液管线14与两台一级冷却器1的进液端分别固定连通，两台一级冷却器1的出液端分别与一级冷却管线15固定连通，一级冷却管线15与含油检测仪表12、悬浮物检测仪表13分别通过进样支管17固定连通，三级过滤装置有两组，两组三级过滤装置并联设置，每组三级过滤装置包括一级过滤器4、二级过滤器5和三级过滤器6，一级过滤器4、二级过滤器5和三级过滤器6依次串联设置，一级冷却管线15与每组三级过滤装置的一级过滤器4进液端通过进液支管16固定连通，每组三级过滤装置的三级过滤器6出液端均与二级冷却器2的进液端固定连通，二级冷却器2的出液端分别与矿化度检测仪表9、含氧量检测仪表10、氯离子检测仪表11通过进样支管17固定连通，二级冷却器2的出液端与过滤器二3的进液端固定连通，过滤器二3的出液端分别与硅含量检测仪表7、硬度检测仪表8通过进样支管17固定连通。

基于高温多介质污水的温度、压力、流速的特点以及检测仪表对高温多介质污水的温度、压力、流速有一定要求，所述高温多介质污水的压力、流速基本符合检测仪表要求，而温度过高，需要冷却。因此，对样液经一级冷却器1冷却，冷却造成的温度变化对7项参数的浓度影响不大，样液的含油以及悬浮物两项参数可经一级冷却后分别经含油检测仪表12、悬浮物检测仪表13检测；其余五项参数需过滤排除油、悬浮的干扰，因此，经一级冷却后的样液继续进行三级过滤以及二级冷却，再经矿化度检测仪表9、含氧量检测仪表10、氯离子检测仪表11检测；硅含量检测仪表7、硬度检测仪表8在检测工作前，需要对二级冷却后的样液继续过滤，以达到仪硅含量检测仪表7、硬度检测仪表8的检测要求。

选用列管式冷却器，可就近使用现场除氧器进口管线生水作为冷源，分两级对样液进行冷却。

本申请与同类现有技术对比见表2。

如表2所示，关于水处理技术：

本申请与现有技术的共同点是：1）均采用过滤装置；2）部分预处理装置采用多级过滤处理；

本申请与现有技术的不同点是：1）检测水体样本不同：现有技术针对普通水质（河水、自来水、盐水等）；本申请技术针对稠油多介质净化污水；2）装置设计不同：同类现有技术大多过滤常温液体中悬浮杂质；本申请技术针对高温多介质液体，可溶、不溶物混杂进行分级处理。

关于水质在线监测技术：

本申请技术与现有技术的共同点是：1)均使用仪表进行检测；2）都具备检测前处理、控制逻辑功能；

本申请与现有技术的不同点是：1）应用场景不同：同类现有技术针应用与水厂、水库、生活水等常规水处理单位等；本申请技术针对高温多介质污水领域；2）同类现有技术普遍针对细菌、PH、氨氮等常用指标进行处理，工艺改进，控制取样，阀门开关等，数据远传等；本申请技术针对高温多介质（7项）污水检测仪表，设计冷却、分级过滤系统，检测指标不同，并可根据适用情况随意增减模块，增减检测项目。

实施例2：作为上述实施例的优化，一级冷却器1、二级冷却器2均采用列管冷却器。

实施例3：作为上述实施例的优化，一级过滤器4采用250目不锈钢滤芯的过滤器，二级过滤器5采用100目不锈钢滤芯的过滤器，三级过滤器6采用60目绕线滤芯的过滤器。

所述三级过滤装置的选用试验对比见表4。通过表4可知，所述一级过滤器4、二级过滤器5以及三级过滤器6的选用可使浮油能够被不锈钢及绕线滤芯截留，延长绕线滤芯使用时间，提高过滤效果。

实施例4：作为上述实施例的优化，过滤器二3采用250目陶瓷滤芯的过滤器。

实施例5：作为上述实施例的优化，样液管线14上固定安装有压力表和温度变送器。

实施例6：作为上述实施例的优化，硅含量检测仪表7选用比色法硅含量检测仪表、硬度检测仪表8选用电极法硬度检测仪表、矿化度检测仪表9选用电极法矿化度检测仪表、含氧量检测仪表10选用电流法含氧量检测仪表、氯离子检测仪表11选用电极法氯离子检测仪表、含油检测仪表12选用紫外荧光法含油检测仪表、悬浮物检测仪表13选用透光法悬浮物检测仪表。

本申请发明人研究比对比色法、电极法等12种水质检测方法的技术原理，确立了水质在线检测指标与适用于高温多介质污水的水质在线检测技术，即选用所述比色法硅含量检测仪表、电极法硬度检测仪表、电极法矿化度检测仪表、电流法含氧量检测仪表、电极法氯离子检测仪表、紫外荧光法含油检测仪表、透光法悬浮物检测仪表组合。

人工检测和采用本申请所述仪表检测技术（稠油高温净化污水多介质分级处理装置）的指标（含油、悬浮、硅、硬度、矿化度、氯离子、氧含量7项检测内容）对比表见表3。

由表3可知，采用本装置进行检测的时间更短，更加及时，误差更小。

选用所述型号的仪表，可以显著降低检测仪表成本，具体对比见表5。

比色法硅含量检测仪表可采用型号为博取GSGG-5089Pro的二氧化硅分析仪；所述二氧化硅分析仪的具体参数见表6。

电极法硬度检测仪表可采用型号为博取PFG-3085水质在线硬度计；所述水质在线硬度计的具体参数见表7。

电极法矿化度检测仪表可采用学通CON5101-GY学通感应式电极电导率仪；所述感应式电极电导率仪的具体参数见表8。

电流法含氧量检测仪表可采用型号为学通OXY5402A在线溶解氧分析仪；所述在线溶解氧分析仪的具体参数见表9。

电极法氯离子检测仪表可采用学通5903在线氯离子浓度仪；所述在线氯离子浓度仪的具体参数见表10。

紫外荧光法含油检测仪表可采用信号为学通XT-5907的水中油分析仪；所述水中油分析仪的具体参数见表11。

透光法悬浮物检测仪表可采用学通5901A MLSS的浊度仪。所述浊度仪的具体参数见表12。

实施例7：作为上述实施例的优化，稠油高温净化污水多介质分级处理装置还包括冷却水总管18，冷却水总管18与每台一级冷却器1的进水端、二级冷却器2的进水端固定连通，每台一级冷却器1、二级冷却器2的出水端均固定连通有回水管线19，二级冷却器2对应的回水管线19与过滤器二3的进液端之间固定连通有清洗管线20。

实施例8：作为上述实施例的优化，硅含量检测仪表7进液端连通的进样支管17处固定安装有电磁阀21，硅含量检测仪表7出液端处固定安装有电磁阀21，硬度检测仪表8进液端连通的进样支管17处固定安装有电磁阀21。

本装置的其他管线根据实际需要安装所述电磁阀等阀门。

硅含量检测仪表7、硬度检测仪表8、矿化度检测仪表9、含氧量检测仪表10、氯离子检测仪表11、含油检测仪表12、悬浮物检测仪表13的出液端均可固定连通有排污管线。

打开清洗管线20处的电磁阀21，经清洗管线20清洗过滤器二3以及硅含量检测仪表7进液端、硬度检测仪表8进液端连通的进样支管17，避免样液中油与悬浮物对硅含量检测仪表7管路及光学镜片的污染。

同时针对硅含量检测仪表7管路及光学镜片易被油与悬浮物污染的问题，在硅含量检测仪表7进口处安装250目陶瓷过滤器，减少水中杂质；在硅含量检测仪表7进口与外排口处各安装1个电磁阀21，实现周期采样（每2小时），可通过PLC时序控制，样液与清水2小时切换1次，延长仪表使用寿命。

运用可编程逻辑控制技术（可选用PLC控制器或现有公知的工业控制器），设计样液/清水周期切换、硅含量检测仪表7出口阻断等联锁控制功能，解决高温样液损坏仪表、管路堵塞、样液腐蚀表头等问题。

实施例9：上述实施例所述稠油高温净化污水多介质分级处理装置的检测方法，按下述方法进行：

待分析样液经一级冷却器1冷却后分为三路，两路直接对冷却后样液采用紫外荧光法含油检测仪表、透光法悬浮物检测仪表分别进行含油以及悬浮物检测，另外一路依序经过三级过滤装置的三级过滤和二级冷却器2的二级冷却后，分为四路，三路分别经电极法矿化度检测仪表、电流法含氧量检测仪表、电极法氯离子检测仪表进行矿化度、氧、氯离子检测，另外一路经过过滤器二3过滤后，分为两路分别经比色法硅含量检测仪表、电极法硬度检测仪表进行硅含量以及硬度检测。

现场试验：

项目（稠油高温净化污水多介质分级处理装置）在风城油田作业区一号稠油联合处理站软化器间现场试验6个月，检测软化器入口节点高温多介质污水水质，期间系统历经9次适应性改进，共监测到12次数据异常，经现场核实，确定有5次为水质波动，4次现场维护，3次仪表故障，其余时间水质正常。经新疆油田公司专家组现场调研，肯定本项目的技术路线与建设思路，认定实验成功。

此装置（稠油高温净化污水多介质分级处理装置）已在风城油田作业区二号稠油联合处理站20000m³/天软化器间推广应用，检测软化器入口节点高温多介质污水水质，在风城油田作业区一、二号稠油联合处理站已正式投用2年，为风城油田作业区5万方/天的稠油净化污水回用锅炉提供有效保障。

本装置投用后，通过水质在线监测，保障污水达标回用，提高水资源利用率，具有良好的社会和生态效益。水质数据由“点样、离散”转变为“连续、实时”，便于研究人员分析关键节点水质处理效果，指导稠油水处理工艺的调控，优化加药，提高水质管控能力，实现“水质波动预警、上游工艺调整、下游水质达标”，降低生产运行系统风险。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种稠油高温净化污水多介质分级处理装置，其特征在于包括一级冷却器、三级过滤装置、二级冷却器、过滤器二、硅含量检测仪表、硬度检测仪表、矿化度检测仪表、含氧量检测仪表、氯离子检测仪表、含油检测仪表、悬浮物检测仪表、样液管线和一级冷却管线，一级冷却器有两台，两台一级冷却器并联设置，样液管线与两台一级冷却器的进液端分别固定连通，两台一级冷却器的出液端分别与一级冷却管线固定连通，一级冷却管线与含油检测仪表、悬浮物检测仪表分别通过进样支管固定连通，三级过滤装置有两组，两组三级过滤装置并联设置，每组三级过滤装置包括一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器，一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器依次串联设置，一级冷却管线与每组三级过滤装置的一级过滤器进液端通过进液支管固定连通，每组三级过滤装置的三级过滤器出液端均与二级冷却器的进液端固定连通，二级冷却器的出液端分别与矿化度检测仪表、含氧量检测仪表、氯离子检测仪表通过进样支管固定连通，二级冷却器的出液端与过滤器二的进液端固定连通，过滤器二的出液端分别与硅含量检测仪表、硬度检测仪表通过进样支管固定连通。

2.根据权利要求1所述的稠油高温净化污水多介质分级处理装置，其特征在于一级冷却器、二级冷却器均采用列管冷却器。

3.根据权利要求1或2所述的稠油高温净化污水多介质分级处理装置，其特征在于一级过滤器采用250目不锈钢滤芯的过滤器，二级过滤器采用100目不锈钢滤芯的过滤器，三级过滤器采用60目绕线滤芯的过滤器；或/和，过滤器二采用250目陶瓷滤芯的过滤器。

4.根据权利要求1或2所述的稠油高温净化污水多介质分级处理装置，其特征在于硅含量检测仪表选用比色法硅含量检测仪表、硬度检测仪表选用电极法硬度检测仪表、矿化度检测仪表选用电极法矿化度检测仪表、含氧量检测仪表选用电流法含氧量检测仪表、氯离子检测仪表选用电极法氯离子检测仪表、含油检测仪表选用紫外荧光法含油检测仪表、悬浮物检测仪表选用透光法悬浮物检测仪表。

5.根据权利要求3所述的稠油高温净化污水多介质分级处理装置，其特征在于硅含量检测仪表选用比色法硅含量检测仪表、硬度检测仪表选用电极法硬度检测仪表、矿化度检测仪表选用电极法矿化度检测仪表、含氧量检测仪表选用电流法含氧量检测仪表、氯离子检测仪表选用电极法氯离子检测仪表、含油检测仪表选用紫外荧光法含油检测仪表、悬浮物检测仪表选用透光法悬浮物检测仪表。

6.根据权利要求1或2或5所述的稠油高温净化污水多介质分级处理装置，其特征在于还包括冷却水总管，冷却水总管与每台一级冷却器的进水端、二级冷却器的进水端固定连通，每台一级冷却器、二级冷却器的出水端均固定连通有回水管线，二级冷却器对应的回水管线与过滤器二的进液端之间固定连通有清洗管线。

7.根据权利要求3所述的稠油高温净化污水多介质分级处理装置，其特征在于还包括冷却水总管，冷却水总管与每台一级冷却器的进水端、二级冷却器的进水端固定连通，每台一级冷却器、二级冷却器的出水端均固定连通有回水管线，二级冷却器对应的回水管线与过滤器二的进液端之间固定连通有清洗管线。

8.根据权利要求4所述的稠油高温净化污水多介质分级处理装置，其特征在于还包括冷却水总管，冷却水总管与每台一级冷却器的进水端、二级冷却器的进水端固定连通，每台一级冷却器、二级冷却器的出水端均固定连通有回水管线，二级冷却器对应的回水管线与过滤器二的进液端之间固定连通有清洗管线。

9.根据权利要求1或2或5或7或8所述的稠油高温净化污水多介质分级处理装置，其特征在于硅含量检测仪表进液端连通的进样支管处固定安装有电磁阀，硅含量检测仪表出液端处固定安装有电磁阀，硬度检测仪表进液端连通的进样支管处固定安装有电磁阀；或/和，样液管线上固定安装有压力表和温度变送器。

10.一种根据权利要求1至9任意一项所述的稠油高温净化污水多介质分级处理装置的检测方法，其特征在于按下述方法进行：

待分析样液经一级冷却器冷却后分为三路，两路直接对冷却后样液采用紫外荧光法含油检测仪表、透光法悬浮物检测仪表分别进行含油以及悬浮物检测，另外一路依序经过三级过滤装置的三级过滤和二级冷却器的二级冷却后，分为四路，三路分别经电极法矿化度检测仪表、电流法含氧量检测仪表、电极法氯离子检测仪表进行矿化度、氧、氯离子检测，另外一路经过过滤器二过滤后，分为两路分别经比色法硅含量检测仪表、电极法硬度检测仪表进行硅含量以及硬度检测。