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1、本科毕业设计（论文）开题报告本科毕业设计（论文）开题报告题目：题目：联合站原油脱水监控系统联合站原油脱水监控系统设计设计的统的的统的学生姓名学生姓名孙亿嵬孙亿嵬学学号号1107020104教学院系教学院系电气信息学院电气信息学院专业年级专业年级自动化自动化 2011 级级指导教师指导教师青小渠青小渠职职称称副教授副教授单单位位西南石油大学西南石油大学1目录1 毕业论文题目研究的目的、意义- 21.1 研究目的与意义- 21.2 国内外研究现状- 22 设计内容及设计方案-32.1 设计任务- 32.2 工艺流程- 32.3 总体设计方案- 62.3.1 联合站监控系统的组成-62.3.2 原油
2、脱水站场监控系统硬件构成方案- 72.3.3 监控系统的软件设计-82.3.4 联合站原油脱水监控系统主要参数的控制策略-93 系统配置与选型-114 预期结果- 115 关键与难点- 116 设计进程安排-127 参考文献-12西南石油大学本科毕业论文开题报告21 前言前言1.1 研究目的与意义研究目的与意义我国投入开采的油田多数已进入高含水的中后期开发阶段， 一些老油田平均综合含水接近 80%，采出液中含水量极大。原油含水不仅增加了储存、输送、炼制过程中设备的负荷， 而且增加了升温时的燃料消耗，甚至因为水中含盐等而引起设备和管道的结垢或腐蚀。 所以在原油进入集输系统前必须对原油中的含水、含
3、盐以及杂质进行净化处理，使之成为合格的商品原油。国内油气集输、 油气采集等技术较国外处于落后阶段，大多数数据采集仍然依靠人工完成。目前，油田远程监控系统已经应用于石油行业，实时采集设备工作状态信息， 实现对现场数据的采集分析以及设备监控，从而以达到采油的自动化和可视化并及时了解设备的运行情况来提高安全水平与经济效益的目的。我国迫切需要对联合站进行自动化改造，实行集散控制系统的监控与管理。从而可以自动采集并监测生产过程的各个参数，并进行优化处理，实现节能降耗，对建成环保、节能、运行效率高、自动化管理水平高的智能化、数字化的联合站有着重要意义，它同时也是数字化油田建设的重要组成部分。1.2 国内外
4、研究现状国内外研究现状美国海湾石油公司于 1954 年 10 月， 建成世界上第一套自动监控输送系统 （LedgeAutomatic Control Transmission System,简称 LACT）装置，解决了原油的自动收集、处理、 计量和输送问题。 到 1967 年底， 美国陆地石油公司已有 75%的原油采用 LACT装置。 在 LACT 应用的同时， 一些原油处理站出现了以闭环控制为特点的就地自动化控制系统。自 20 世纪 60 年代末期以后，计算机及 PLC（Programmable Logic Controller）技术已开始应用于油田联合站内的部分生产系统中，如 Arco 油
5、气公司的 Iatan EastHoward 油田将 PLC 用于注水控制，并很快发展到报警、泵控、橇装试井装置等其它领域。但此时，联合站集输系统还是处于简单常规仪表控制时期。随着集输工艺上计量站的形成和联合站的产生， 集散控制系统 （Distribute ControlSystem,简称 DCS）开始应用于联合站集输系统中代替常规仪表。进入 20 世纪 90 年代，DCS 的功能越来越强，工作也越来越可靠。如 HONEYWELL 公司的 TDC3000系统、FISHER-ROSEMOUNT 公司的 PROVOX 系统等数十个厂商的 DCS 都在油气处理站有所应用。国外油田 DCS 的应用已经开
6、始采用一些先进控制策略。如 HONEYWELL 公司的非线性液位控制， 可以更好地适应进液的波动。美国通控公司的无模型控制器可以联合站原油脱水监控系统设计3适合大滞后、时变的温度控制。HONEYWELL 公司的气举优化软件和各种多变量控制、适应性控制、模糊控制、神经网络控制也在油气集输处理站的 DCS 上运行，实现了部分生产过优化运行。随着通信技术的发展，SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）即监控与数据采集系统越来越多地油田生产控制与管理中。 国外有些油田 SCADA 系统实现了注气、注水的优化控制运行。SCADA 能够把远程独立的单个
7、油田作业变成一个具有许多紧密相关功能的综合加工过程，SCADA 已具有为相互联系的处理作业的最优化提供定时获得操作信息的能力。国内油田联合站的自动化建设起步较晚，初期发展较为缓慢。在 1972 年世界能源危机以前， 对原油集输系统的运行控制用大冗余处理各种干扰因素， 控制方案简单。但在愈来愈重视降低投资和节能的今天，在现有的冗余条件下，原来使用的控制规律过于简单已不能保证控制效果。在我国，原油集输控制系统最先采用的是 DDZ-II 型仪表，取得了一定的经济效益但这些由常规仪表组成的控制系统具有一些局限性。上世纪九十年代，计算机控制开始应用于联合站生产过程，尤其是西部塔里木、吐哈、 准格尔三大盆
8、地的开发和建设，油田生产过程中的自动控制和管理得到了迅速的发展。1992 年 5 月，鄯善油田就使 308 口油水井、19 座计量站全部实现了由单井、单个装置，单站自动化向全油田，全线自动化的转变。随着油田开采的深入， 油田已经进入到高含水及日产量不稳定的阶段，因此对油田的自动化水平要求也越来越高， 系统的控制策略已不适合当前中转站来液量大且波动大的实际情况，监控软件中的先进控制方法以及软硬件交互的开放性应用也不够。随着 DCS 向计算机网络控制发展，集输系统生产过程不仅局限于联合站范围内的操作和控制， 还向过程控制系统和信息管理系统紧密结合方向发展，即控制和管理一体化。因此，联合站采用 DC
9、S 是最佳选择，目前绝大数联合站采用的计算机监控系统是 DCS。2 设计设计内容及内容及设计方案设计方案2.1 设计设计任务任务本项目是联合站原油脱水工艺流程自动化监控系统方案设计。设计采用 DCS 系统为联合站原油集输提供自动化监控与历史数据记录。设计内容：1、工艺流程控制方案及模型；2、系统构成方案；3、系统配置选型；4、仪表量程等参数的计算及仪表的选型；西南石油大学本科毕业论文开题报告45、阀门流通能力的计算、公称直径的选择及阀的选型；6、监控系统组态软件的编程。2.2 工艺流程工艺流程联合站集输系统是实现油水分离的重要环节， 原油的油水分离过程有自然沉降脱水、化学脱水、机械过滤脱水、电
10、脱水等多种方法。目前我国各油田普遍采用的是沉降脱水、电脱水、电化学联合脱水等方法，采用的脱水流程主要有两种，即两段式脱水流程和三段式脱水流程。（1）方案一：两段式集输系统具体的流程为：具体的流程为：来自中转站的高含水原油进入联合站后，首先进入游离水脱除器，在破乳剂的化学作用和重力沉降作用下，经合理控制，分离出大部分游离水，高含水原油变成含水在 20%30%左右的中含水原油。游离水脱除器的运行控制非常重要， 要求在容器中部安装油水界面检测仪表， 适时检测油水界面的变化，并通过控制容器下端放水出口的调节阀开度调整油水界面， 使油水界面保持在一定范围内，以保证油出口含水和水出口含油不超标。另外，多台
11、游离水脱除器的出油汇到一条汇管上，要求在汇管上安装压力检测仪表，适时检测汇管压力的变化，并通过控制安装在汇管上的调节阀开度调整汇管压力稳定在 0.20.35MPa，同时还要实现当压力超高时，快速泄压连锁保护功能。游离水脱除器的放水汇到一条汇管上，靠自压进入污水沉降罐。游离水出口原油进入脱水加热炉，加热升温至 4550，加热后的含水原油在输送管道中与一定数量的破乳剂混合，进入复合电脱水器进行油水分离。原油在电脱水器内在电场力和化学破乳剂的共同作用下，进行油水的最终分离，经过合理控制电场强度、加药量和脱水器的油水界面，使电脱水后的原油含水达到 0.5%以下，从而得到满足要求的净化原油。 电脱水器的
12、控制原理和游离水脱除器相同。脱出的污水进入污水沉降罐，进行污水处理。脱水后的净化原油进入净化油缓冲罐，再经过外输泵外输。 联合站两段式集输系统主要包括两个子系统： 自然沉降脱水系统 （一段脱水系统） 、电脱水系统（二段脱水系统） 。 （2）方案二：三段式集输系统三段式集输系统与两段式集输系统工艺原理相似， 主要的区别在于中转站的来油首先进入游离水脱除器， 进行沉降脱水， 脱水至含水 70%左右， 然后进入压力沉降罐，进行压力沉降脱水，脱水至 30%左右，再进入电脱水器进行电脱水，经电脱水后，成为净化原油。所以三段式集输系统包括三个子系统：自然沉降脱水系统、压力沉降脱水系统、电脱水系统。这种集输
13、系统虽流程复杂、设备较多、能耗较高，但是脱水效联合站原油脱水监控系统设计5果较好。油田只有极少的一部分联合站采用此种集输系统进行原油脱水。通过两种工艺流程比较， 由于目前油田绝大多数联合站都采用两段式脱水集输系统，该系统简单、节省设备、能耗低、脱水效果较好。因此本设计选用第一个工艺流程。联合站原油脱水工艺流程如图 3.1 所示。图 3.1 联合站原油脱水工艺流程简化如图 3.2：西南石油大学本科毕业论文开题报告6来自中转站的高含原油水原油游离水脱除器破乳剂脱水加热炉破乳剂复合电脱水器净化油缓冲罐外输含水率达到0.5%以下的原油污水沉降罐图 3.2 联合站原油脱水工艺流程由图 3.2 可知，联合站原油脱水自动化监控涉及含水率、压力、液位等参
