一种可移动式海上油田注水水质在线监测装置及其监测方法与流程

1.本发明涉及水质监测技术领域，更具体地说涉及一种可移动式海上油田注水水质在线监测装置及其监测方法。


背景技术：

2.随着油田油气开采的不断深入，地层内部的压力会逐渐降低，导致原油产量降低甚至无法开采。注水法通过向油层注入高压水，补充油气流出后造成的地下压力损失，同时使原油汇集而被采出，是国内外油田普遍采用的增产方法。油田在注水过程中，对注水的水质有一定要求，特别是对于低渗油藏来说，水质要求更为严格，因此需要经常对注水水质进行相关的分析检测，以了解注水水质的具体情况。长期以来油田注水水质监测工作主要依靠化验员完成，造成水质监测化验员工作强度大，监测频次低。同时，采样后检测所得的数据体现的是采样时的值，并不能完全真实、完整地反映水质的实时变化情况，无法满足油田对注水水质监测的要求。因此，急需一种能够对注水水质进行连续、实时监测的装置，并能实现在控制中心进行远程控制，以降低人工成本及劳动强度。
3.目前的水质在线监测装置大都针对的是地表水，其设计和功能并不能满足油田注入水的监测要求。如专利cn101839733b公开了一种一体化多参数水质在线监测装置及其控制方法，通过系统集成完成水质指标的集中测量和显示。专利cn107843704a、cn108051429a、cn1107497156a和cn109324165a等也基本类似。但以上专利针对的是供水厂的水质检测，无法胜任油田注入水的监测工作，同时大都不具备远程的传输和控制功能。
4.也有部分研究人员针对油田水质的在线监测开发了相应的装置，如：专利cn201737784u公开了一种油田注入水处理及监测装置，将注入水的处理和在线监测集中于一体，实现注入水的处理和水质的实时监测。但该装置较大，不适合单独进行水质的监测，同时也基本无法移动；专利cn108956921a公开了一种新型油田注水水质检测仪器，可对水进行均匀采样，同时对多个指标进行检测。但该装置不能实现实时监测；专利cn203502407u公开了一种采油回注水水质检测装置，该装置可以较为简便的测定水中的油含量和悬浮物含量。但该装置结构较为复杂，操作不便，不具备长期使用的条件，也不具备远程的传输与控制功能。专利cn102253176a公布了一种油田采出水在线监测系统，用于监测水质油含量，通过空气吹扫和水压清洗实现自清洁，但该装置占地面积较大且监测参数单一。
5.海上油田空间狭小，对设备尺寸要求较高，目前的监测装置基本都难以在海上进行使用。为了完善目前在线监测设备所存在的不足，同时能在注入水水质不合格时及时做出操作，及时远程向油田管理者输送油田现场水质信息，实现对海上油田注水水质的控制，根据海上油田水质监测的要求提出一种可移动式海上油田注水水质在线监测及远程控制装置。


技术实现要素：

6.本发明克服了现有技术中的不足，海上油田空间狭小，对设备尺寸要求较高，目前
的监测装置基本都难以在海上进行使用，提供了一种可移动式海上油田注水水质在线监测装置及其监测方法，该装置体积小、可移动性强，能够实现对海上油田注水井的含油量、含氧量、悬浮物含量等三个水质指标的在线监测与再处理的能力，具备远程的传输控制功能，可协助油田管理人员检查注入水水质问题，及时作出决策。
7.本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
8.一种可移动式海上油田注水水质在线监测装置，包括在线监测装置、净水装置和远程控制端，海上油田平台上设置有水处理系统，经过所述水处理系统处理后的水沿着注水管线依次流经所述在线监测装置和所述净水装置，
9.所述在线监测装置包括检测箱、测量水箱、传感器、控制器和现场控制触屏，在注水管线上分别开设进样口和出样口，所述进样口通过进样管路与所述测量水箱的进水口相连，在所述进样管路上依次安装进样阀和减压阀，所述测量水箱安装在所述检测箱内，所述传感器安装在所述测量水箱内，所述传感器分别与信号变送器电连接，所述信号变送器安装在所述测量水箱外，所述信号变送器通过所述控制器分别与继电器、所述现场控制触屏和所述远程控制端相连，所述测量水箱的出水口通过排样管路与所述注水管线的出样口相连，在所述出样管路上依次安装增压泵、压力计和出样阀；
10.所述净水装置包括原水管、净化水管、入水三通管、出水三通管和所述继电器，所述注水管线的出水口通过所述入水三通管分别与所述原水管的进水端和所述净化水管的进水端相连通，在所述原水管的进水端处安装常开式电磁阀，在所述净化水管的进水端处安装常闭式电磁阀，所述常开式电磁阀和所述常闭式电磁阀分别与所述继电器电连接，继电器用于控制常开式电磁阀和常闭式电磁阀的开启或者关闭，所述原水管的出水端和所述净化水管的出水端分别通过所述出水三通管与所述注水管线相连通，在所述净化水管上安装管式净水器。
11.所述控制器包括armcortex-m3stm32f103处理器芯片、wifi模块和信息编辑模块，所述wifi模块和所述信息编辑模块均与所述armcortex-m3stm32f103处理器芯片相连，在所述armcortex-m3stm32f103处理器芯片上设置有传感器接口、控制线路接口和数据线路接口，所述信号变送器分别与对应的传感器接口相连，所述现场控制触屏和远程控制端分别与所述控制线路接口相连，所述数据线路接口与所述继电器相连。
12.所述传感器的数量为三组，传感器分别为含油量测量探头、悬浮物含量测量探头和含氧量测量探头。
13.所述信号变送器的数量为三组，分别与所述含油量测量探头、所述悬浮物含量测量探头和所述含氧量测量探头相连。
14.所述压力计采用电子水压传感器，所述压力计与armcortex-m3stm32f103处理器芯片的传感器接口相连。
15.所述远程控制端采用连接云端的pc设备。
16.一种可移动式海上油田注水水质在线监测方法，按照下述步骤进行：
17.步骤1，测量开始时，经过水处理系统处理后的水沿着注水管线首先进入在线监测装置，打开进样阀使得让水样通过进样管路经减压阀减压到测量压力后进入测量水箱中并将测量水箱充满，开启增压泵和出水阀，让水样经过增压后通过出样管路重新输送回注水管线内，待测量水箱内的水样流动稳定后，启动传感器对水样进行含油量、悬浮物含量和含
氧量的测量，测量结束后，测量结果经由信号变送器传递到控制器上，由控制器将测量结果传输至现场控制触屏上，同时将测量结果同步传输到远程控制端，远程控制端接收到测量结果后，对测量结果进行智慧化分析处理编辑后并显示在远程控制端上，以便于检测人员的在线监控，当需要进行测量仪器的参数调整时，操作人员能够通过操作现场控制触屏或者利用远程控制端远程控制测量仪器的参数调整；
18.步骤2，当传感器检测到注入水质的含油量、悬浮物含量和含氧量数值超出设置数值时，控制器将控制继电器通电，控制原水管上的常开式电磁阀关闭，同时，控制净化水管上的常闭式电磁阀开启，以使注水管线内的注入水灌入管式净水器内进行净化，净化后的水再经由出水三通管流入注水管线内注入油田，以保证油田注入水质，实现油田注入水质的自动控制。
19.本发明的有益效果为：与现有技术相比，该在线监测装置可以实现对海上油田注水井的含油量、含氧量、悬浮物含量等三个水质指标的在线连续监测，当在线监测端检测到注入水质数值超出设置值，通过控制电子阀的开与关，净水端即可发挥作用，不合格注入水在净水端得到净化处理后注入油田，保证油田注入水质，实现油田注入水质的自动控制；同时，远程控制端经过数据接收、存储、编辑、分析、发送等一系列智慧化处理，提示油田管理人员检查注入水源水质问题，适宜推广使用。
附图说明
20.图1是本发明中在线监测装置的结构示意图；
21.图2是本发明中净水装置的结构示意图；
22.图中：1为注水管线；2为进样阀；3为减压阀；4为测量水箱；5为增压泵；6为压力计；7为出水阀；8为传感器；9为信号变送器；10为控制器；11为现场控制触屏；12为远程控制端；13为原水管；14为净化水管；15为入水三通管；16为出水三通管；17为管式净水器；18为继电器；19为常开式电磁阀；20为常闭式电磁阀；21为检测箱；
23.对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
24.下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
25.实施例一
26.一种可移动式海上油田注水水质在线监测装置，包括在线监测装置、净水装置和远程控制端12，海上油田平台上设置有水处理系统，经过水处理系统处理后的水沿着注水管线依次流经在线监测装置和净水装置，
27.在线监测装置包括检测箱21、测量水箱4、传感器8、控制器10和现场控制触屏11，在注水管线1上分别开设进样口和出样口，进样口通过进样管路与测量水箱4的进水口相连，在进样管路上依次安装进样阀2和减压阀3，测量水箱4安装在检测箱21内，传感器8安装在测量水箱4内，传感器8分别与信号变送器9电连接，信号变送器9安装在测量水箱4外，信号变送器9通过控制器10分别与继电器18、现场控制触屏11和远程控制端12相连，测量水箱4的出水口通过排样管路与注水管线1的出样口相连，在出样管路上依次安装增压泵5、压力
计6和出样阀7；
28.净水装置包括原水管13、净化水管14、入水三通管15、出水三通管16和继电器18，注水管线1的出水口通过入水三通管15分别与原水管13的进水端和净化水管14的进水端相连通，在原水管13的进水端处安装常开式电磁阀19，在净化水管14的进水端处安装常闭式电磁阀20，常开式电磁阀19和常闭式电磁阀20分别与继电器18电连接，继电器18用于控制常开式电磁阀19和常闭式电磁阀20的开启或者关闭，原水管13的出水端和净化水管14的出水端分别通过出水三通管16与注水管线1相连通，在净化水管14上安装管式净水器17。
29.实施例二
30.在实施例一的基础上，控制器10包括armcortex-m3stm32f103处理器芯片、wifi模块和信息编辑模块，wifi模块和信息编辑模块均与armcortex-m3stm32f103处理器芯片相连，在armcortex-m3stm32f103处理器芯片上设置有传感器接口、控制线路接口和数据线路接口，信号变送器9分别与对应的传感器接口相连，现场控制触屏11和远程控制端12分别与控制线路接口相连，数据线路接口与继电器18相连。
31.实施例三
32.在实施例二的基础上，传感器8的数量为三组，传感器分别为含油量测量探头、悬浮物含量测量探头和含氧量测量探头。
33.信号变送器9的数量为三组，分别与含油量测量探头、悬浮物含量测量探头和含氧量测量探头相连。
34.压力计6采用电子水压传感器，压力计6与armcortex-m3stm32f103处理器芯片的传感器接口相连。
35.远程控制端12采用连接云端的pc设备，云端包括数据接收模块、数据分析模块、监测信息储存模块、信息编辑模块和信息发送模块。
36.实施例四
37.一种可移动式海上油田注水水质在线监测方法，按照下述步骤进行：
38.步骤1，测量开始时，经过水处理系统处理后的水沿着注水管线首先进入在线监测装置，打开进样阀使得让水样通过进样管路经减压阀减压到测量压力后进入测量水箱中并将测量水箱充满，开启增压泵和出水阀，让水样经过增压后通过出样管路重新输送回注水管线内，待测量水箱内的水样流动稳定后，启动传感器对水样进行含油量、悬浮物含量和含氧量的测量，测量结束后，测量结果经由信号变送器传递到控制器上，由控制器将测量结果传输至现场控制触屏上，同时将测量结果同步传输到远程控制端，远程控制端接收到测量结果后，对测量结果进行智慧化分析处理编辑后并显示在远程控制端上，以便于检测人员的在线监控，当需要进行测量仪器的参数调整时，操作人员能够通过操作现场控制触屏或者利用远程控制端远程控制测量仪器的参数调整；
39.步骤2，当传感器检测到注入水质的含油量、悬浮物含量和含氧量数值超出设置数值时，控制器将控制继电器通电，控制原水管上的常开式电磁阀关闭，同时，控制净化水管上的常闭式电磁阀开启，以使注水管线内的注入水灌入管式净水器内进行净化，净化后的水再经由出水三通管流入注水管线内注入油田，以保证油田注入水质，实现油田注入水质的自动控制。
40.为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于
说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
41.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
42.以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。