李艳鹏 林超 雷圣凯 王小伟 文云毅

摘 要：本文介绍了某海上油田膜生产水处理设备运行控制方面的基本情况，针对日常运行控制和应急处理控制，分别从现场设备控制和中控系统流程控制两方面进行了介绍与分析，并结合多年来操作经验，较详细介绍了几种为了降低对自身和设备所在流程的影响而制定的操作方案。

关键词：膜技术;运行控制;应急处理控制;现场控制;中控控制

1 前言

膜技术是一种新型的油田生产水处理技术，具有性能高效，设备结构紧凑，运行周期长的特点。但是和传统滤料过滤相比，膜技术的设备工艺复杂度稍高，对日常运行控制的要求也较严格。目前该技术已经在海上油田拥有规模化应用先例，进行该设备相关的运行控制分析与总结，对该技术未来在海上油田的推广应用具有重要意义。

2 现場情况介绍

本文所述膜生产水处理设备位于某海上平台生产水精注处理系统，采取错流过滤模式，设备由于在启动时需自行将内部膜组件充满原水，因此自带原水罐，同时可起到缓冲作用。设备原水来自纤维球过滤器，下游产水注入精注水缓冲罐，并通过精注水泵将其注入精注水管汇，浓缩液注入污水罐。由于该平台属于中心处理平台，各系统设备数量众多，导致精注水缓冲罐体积偏小，为其液位控制带来了一定难度。

设备具有产水和浓缩液自动控制能力，可自由调节流量并保持其稳定。设备在现场设置带有触控功能的控制屏，控制屏上带有设备流程图及控制按钮，可对设备内部的泵、气动开关阀、控制阀进行单独操作，也可根据厂家编写好的自控程序对设备进行功能化一键快捷操作。设备所有可变送参数均传至平台中控系统，并在中控设备分界面内显示，在全流程界面仅显示设备原水罐的液位。设备日常操作由平台生产专业中控岗和注水岗共同进行。

3 设备日常运行控制

设备的日常运行操作主要包括：①设备的供料启动;②膜组件过滤启动;③膜组件的隔离与排液;④设备的清洗液加药;⑤膜组件清洗启动;⑥产水流量和浓缩液流量控制;⑦相关工艺泵的频率控制。操作①～⑤由于涉及的阀门众多，设计为一键快捷操作。根据工艺自身要求，操作①是②的前提，操作③是②、④和⑤的前提，错误的操作顺序会导致相应快捷操作将无法启动。另外由于设备设计结构限制，操作⑤进行后不能进行操作②，原因是会引起流程冲突。

在设备稳定产水期间，仅需由注水岗通过现场控制屏进行操作⑥和⑦，并由中控岗实时监控每组膜产水量及膜组压差情况，当膜组压差超过设定压力后，系统报警提示，中控岗通知注水岗现场切换膜组及膜组清洗工作，必要时进行设备旁通或停机操作，具体情况应根据现场流程情况而定。而在非稳态产水期间，如膜组件投入使用时，由于膜设备内的不同膜组件相互之间的连接关系，导致实施快捷操作②必然会在短时间内影响设备的产水流量稳定性（约2min），并且由于自控程序在此过程中仅控制相关的泵的启停和气动开关阀的开闭，因此注水岗的现场辅助操作对于缩短非稳态产水时长有重要作用。根据设备实际，辅助操作方案为：①手动适当增加供料泵频率，提高供料压力，加快膜组件产水速率;②适当减小膜组件顶排管道调节阀开度，其作用与①相同;③适当减小浓缩液流量，作用同理。待设备进入稳态后再将以上调整恢复稳态值。中控岗在此期间应调节供水阀开度保持对膜设备原水罐的液位监控，待设备恢复稳态后，以保持设备原水罐液位平稳。

4 设备应急处理控制

本文所述平台属于某海上大型油田群的中心平台之一，与其相互密切关联的平台众多，因此需要制定针对各平台流程异常情况下，膜设备的应急处理预案。最常见的是精注流程的急停，涉及纤维球过滤器、膜设备、精注水泵、精注管汇的应急处理。由于精注水罐体积较小，应急处理不得当会导致其液位过高甚至溢罐，造成生产事故。

纤维球滤器属于常见滤料过滤式设备，其急停与核桃壳滤器、双介质滤器类似，操作简捷。而对于膜设备，由于其内部结构复杂，具有原水罐，自成系统，单纯地停止原水供应不等于停止设备产水。而由于急停过程需要快速切断产水供应，同时兼顾整个精注系统的稳定，合适的自控程序是关键。下面对现有三种方案进行分析：①原一键急停方案，即直接将设备内部所有泵、电磁阀关闭，虽能够直接切断产水，但是也会直接关断可能正在进行的膜组件清洗操作，另外设备流程需要恢复时，仍需再次进行快捷操作①和②才能进入正常运行模式，增加了操作时间;②原产水内循环方案，即关闭产水外输总阀并将产水循环至设备原水罐，此方案虽然不会影响设备运行状态，但是膜组件实际仍在产水，仍会对膜进行污染，同时仅通过一个气动蝶阀进行隔离，具有一定风险，因此也不是一个十分完善的方案;③新一键暂停产水方案，即关闭各膜组件内部产水阀，此方案一方面分流了产水对隔离蝶阀的压力，另一方面实际切断了膜组件产水的过程，可以将急停状态保持较长时间，设备恢复产水也很便捷。中控岗在注水岗进行操作的同时，需要对精注井的注水量和供水阀的开度进行调节。

5 总结与建议

本文所述膜设备由于是首次在海上油田规模化应用的设备，在设计期间充分考虑到了其自身在运行期间所需的各种操作与应急情况，并进行了合理的快捷操作设置。经过几年来的运行，手动辅助控制操作的重要性逐渐显现，同时部分应急操作需要进行优化改进，其最终目的都是为了降低对自身和设备所在流程的影响。未来类似膜设备需要设备厂家进一步优化设备结构、减少控制复杂度、提高中控对设备的控制程度，使膜设备在海上油田生产水处理领域更具竞争力。