Periodična kalibracija instrumenata za posude je neophodna da bi se osigurao kontinuirani učinak i funkcija procesne posude. Neispravna kalibracija instrumenta često pogoršava loš dizajn procesne posude, što rezultira nezadovoljavajućim radom separatora i niskom efikasnošću. U nekim slučajevima, položaj instrumenta također može uzrokovati pogrešna mjerenja. Ovaj članak opisuje kako uvjeti procesa mogu uzrokovati pogrešna ili pogrešno shvaćena očitanja nivoa.
Industrija je uložila mnogo napora da poboljša dizajn i konfiguraciju posuda separatora i skrubera. Međutim, odabiru i konfiguraciji srodnih instrumenata posvećeno je malo pažnje. Obično je instrument konfigurisan za početne uslove rada, ali nakon tog perioda, radni parametri se menjaju ili se unose dodatni zagađivači, početna kalibracija više nije prikladna i treba je promeniti. Iako bi cjelokupna procjena u fazi odabira instrumenata na nivou trebala biti sveobuhvatna, proces održavanja kontinuirane procjene radnog opsega i svih promjena u odgovarajućoj rekalibraciji i rekonfiguraciji povezanih instrumenata prema potrebi tokom životnog ciklusa procesne posude Stoga, iskustvo je pokazao da je, u poređenju sa nenormalnom unutrašnjom konfiguracijom kontejnera, kvar separatora uzrokovan netačnim podacima instrumenta mnogo veći.
Jedna od ključnih varijabli kontrole procesa je nivo tekućine. Uobičajene metode mjerenja nivoa tekućine uključuju naočale/indikatore stakla i senzore diferencijalnog tlaka (DP). Kontrolno staklo je metoda direktnog mjerenja nivoa tečnosti i može imati opcije kao što su magnetni pratilac i/ili predajnik nivoa povezan sa modifikovanim staklom za nivo tečnosti. Nivomjeri koji koriste plovke kao glavni mjerni senzor također se smatraju direktnim sredstvom za mjerenje nivoa tečnosti u procesnoj posudi. DP senzor je indirektna metoda čije očitavanje nivoa se zasniva na hidrostatičkom pritisku koji vrši fluid i zahteva tačno poznavanje gustine fluida.
Konfiguracija gornje opreme obično zahtijeva korištenje dvije prirubničke mlaznice za svaki instrument, gornje mlaznice i donje mlaznice. Kako bi se postiglo potrebno mjerenje, pozicioniranje mlaznice je bitno. Dizajn mora osigurati da mlaznica uvijek bude u kontaktu s odgovarajućom tekućinom, kao što su vodena i uljna faza za međuprostor i ulje i para za nivo tečnosti u rasutom stanju.
Karakteristike tečnosti u stvarnim radnim uslovima mogu se razlikovati od karakteristika tečnosti koje se koriste za kalibraciju, što dovodi do pogrešnih očitavanja nivoa. Osim toga, lokacija mjerača nivoa može uzrokovati lažna ili pogrešno shvaćena očitanja nivoa. Ovaj članak daje neke primjere naučenih lekcija u rješavanju problema separatora povezanih s instrumentima.
Većina tehnika mjerenja zahtijeva korištenje tačnih i pouzdanih karakteristika tekućine koja se mjeri za kalibraciju instrumenta. Fizičke specifikacije i uslovi tečnosti (emulzije, ulja i vode) u posudi su kritični za integritet i pouzdanost primenjene tehnologije merenja. Stoga, ako se kalibracija srodnih instrumenata treba izvršiti ispravno kako bi se maksimizirala preciznost i minimizirala devijacija očitavanja nivoa tečnosti, vrlo je važno precizno procijeniti specifikacije obrađene tekućine. Stoga, kako bi se izbjeglo bilo kakvo odstupanje u očitavanju nivoa tečnosti, pouzdani podaci se moraju dobiti redovnim uzorkovanjem i analizom izmjerenog fluida, uključujući direktno uzorkovanje iz posude.
Promjena s vremenom. Priroda procesnog fluida je mješavina nafte, vode i plina. Procesna tekućina može imati različite specifične težine u različitim fazama unutar procesne posude; odnosno ući u posudu kao tečna mješavina ili emulgirana tekućina, ali napustiti posudu kao posebnu fazu. Osim toga, u mnogim primjenama na terenu, procesni fluid dolazi iz različitih rezervoara, od kojih svaki ima različite karakteristike. To će rezultirati mješavinom različitih gustoća koja se obrađuje kroz separator. Stoga će kontinuirana promjena karakteristika fluida uticati na tačnost mjerenja nivoa tečnosti u posudi. Iako granica greške možda neće biti dovoljna da utječe na siguran rad broda, to će utjecati na efikasnost razdvajanja i operativnost cijelog uređaja. U zavisnosti od uslova odvajanja, promena gustine od 5-15% može biti normalna. Što je instrument bliže ulaznoj cijevi, to je veće odstupanje, što je zbog prirode emulzije blizu ulaza u posudu.
Slično tome, kako se mijenja salinitet vode, to će utjecati i na mjerač nivoa. U slučaju proizvodnje nafte, salinitet vode će se promijeniti zbog različitih faktora kao što su promjene u formacijskoj vodi ili probijanje ubrizgane morske vode. U većini naftnih polja, promjena saliniteta može biti manja od 10-20%, ali u nekim slučajevima promjena može biti i do 50%, posebno u sistemima kondenzatnog plina i sistemima rezervoara pod-soli. Ove promjene mogu imati značajan uticaj na pouzdanost mjerenja nivoa; stoga je ažuriranje hemije tečnosti (ulje, kondenzat i voda) neophodno za održavanje kalibracije instrumenta.
Korišćenjem informacija dobijenih iz simulacionih modela procesa i analize fluida i uzorkovanja u realnom vremenu, podaci o kalibraciji merača nivoa takođe se mogu poboljšati. U teoriji, ovo je najbolja metoda i sada se koristi kao standardna praksa. Međutim, kako bi instrument bio tačan tokom vremena, podatke analize fluida treba redovno ažurirati kako bi se izbjegle potencijalne greške koje mogu biti uzrokovane radnim uvjetima, sadržajem vode, povećanjem omjera ulja i zraka i promjenama karakteristika fluida.
Napomena: Redovno i pravilno održavanje je osnova za dobijanje pouzdanih podataka o instrumentu. Standardi i učestalost održavanja u velikoj mjeri zavise od povezanih preventivnih i svakodnevnih fabričkih aktivnosti. U nekim slučajevima, ako se smatra neophodnim, odstupanja od planiranih aktivnosti treba preurediti.
Napomena: Osim korištenja najnovijih karakteristika fluida za periodično kalibriranje mjerača, samo relevantni algoritmi ili alati umjetne inteligencije mogu se koristiti za ispravljanje dnevnih fluktuacija procesne tekućine kako bi se uzele u obzir radne fluktuacije unutar 24 sata.
Napomena: Podaci praćenja i laboratorijske analize proizvodnog fluida će pomoći da se razumeju potencijalne abnormalnosti u očitavanju nivoa uzrokovane emulzijom ulja u proizvodnom fluidu.
Prema različitim ulaznim uređajima i unutrašnjim komponentama, iskustvo je pokazalo da će uvlačenje plina i stvaranje mjehurića na ulazu u separatore (uglavnom vertikalni separatori plinskog kondenzata i prečistači) imati značajan utjecaj na očitavanja nivoa tekućine i može dovesti do loše kontrole i koja je izvođena. . Smanjenje gustine tečne faze zbog sadržaja gasa dovodi do lažnog niskog nivoa tečnosti, što može dovesti do uvlačenja tečnosti u gasnu fazu i uticati na kompresijsku jedinicu nizvodnog procesa.
Iako je došlo do uvlačenja i stvaranja pjene u sistemu nafte i plina/kondenzata, instrument je kalibriran zbog fluktuacije gustine kondenzatnog ulja uzrokovane dispergiranim i otopljenim plinom u fazi kondenzata tokom uvlačenja plina ili izduvavanja plina. po procesu. Greška će biti veća od uljnog sistema.
Mere nivoa u mnogim vertikalnim skruberima i separatorima može biti teško ispravno kalibrirati jer postoje različite količine vode i kondenzata u tečnoj fazi, a u većini slučajeva dve faze imaju zajednički izlaz tečnosti ili izlaz vode. Suvišno zbog lošeg odvajanje vode. Zbog toga postoji kontinuirana fluktuacija radne gustine. Tokom rada, donja faza (uglavnom voda) će se isprazniti, ostavljajući viši sloj kondenzata na vrhu, tako da je gustina fluida različita, što će uzrokovati da se merenje nivoa tečnosti promeni sa promenom odnosa visine sloja tečnosti. Ove fluktuacije mogu biti kritične u manjim posudama, rizikuju gubitak optimalnog radnog nivoa, iu mnogim slučajevima, pravilno rukovati silaznim ventilom (odvodni otvor eliminatora aerosola koji se koristi za ispuštanje tečnosti). Potrebna zaptivka tečnosti.
Nivo tečnosti se određuje merenjem razlike u gustini između dva fluida u ravnotežnom stanju u separatoru. Međutim, svaka unutrašnja razlika tlaka može uzrokovati promjenu izmjerenog nivoa tečnosti, dajući na taj način drugačiju indikaciju nivoa tečnosti zbog pada pritiska. Na primjer, promjena tlaka između 100 do 500 mbar (1,45 do 7,25 psi) između odjeljaka kontejnera zbog prelijevanja pregrade ili koalescentnog jastučića će uzrokovati gubitak ujednačenog nivoa tekućine, što će rezultirati nivoom međusklopa u separatoru. mjerenje se gubi, što rezultira horizontalnim gradijentom; odnosno ispravan nivo tečnosti na prednjem kraju posude ispod zadate tačke i na zadnjem kraju separatora unutar zadate tačke. Pored toga, ako postoji određena udaljenost između nivoa tečnosti i mlaznice gornjeg merača nivoa tečnosti, rezultujući stub gasa može dalje uzrokovati greške u merenju nivoa tečnosti u prisustvu pene.
Bez obzira na konfiguraciju procesne posude, čest problem koji može uzrokovati odstupanja u mjerenju nivoa tekućine je kondenzacija tekućine. Kada se cijev instrumenta i tijelo spremnika ohlade, pad temperature može uzrokovati kondenzaciju plina koji proizvodi tekućinu u instrument cijevi, uzrokujući da očitavanje nivoa tečnosti odstupa od stvarnih uslova u posudi. Ovaj fenomen nije jedinstven za hladno spoljašnje okruženje. Javlja se u pustinjskom okruženju gdje je vanjska temperatura noću niža od temperature procesa.
Praćenje toplote za merače nivoa je uobičajen način za sprečavanje kondenzacije; međutim, postavka temperature je kritična jer može uzrokovati problem koji pokušava riješiti. Postavljanjem previsoke temperature, isparljivije komponente mogu ispariti, uzrokujući povećanje gustine tečnosti. Sa stanovišta održavanja, praćenje topline također može biti problematično jer se lako ošteti. Jeftinija opcija je izolacija (izolacija) cijevi instrumenta, koja može efikasno održati temperaturu procesa i vanjsku temperaturu okoline na određenom nivou u mnogim primjenama. Treba napomenuti da sa stanovišta održavanja, zaostajanje cevovoda instrumenta takođe može biti problem.
Napomena: Korak održavanja koji se često zanemaruje je ispiranje instrumenta i uzde. Ovisno o usluzi, takve korektivne radnje mogu biti potrebne sedmično ili čak dnevno, ovisno o uvjetima rada.
Postoji nekoliko faktora osiguranja protoka koji mogu negativno utjecati na instrumente za mjerenje nivoa tečnosti. sve ovo su:
Napomena: U fazi projektovanja separatora, kada se bira odgovarajući instrument za nivo i kada je merenje nivoa nenormalno, treba uzeti u obzir ispravan problem obezbeđenja brzine protoka.
Mnogi faktori utiču na gustinu tečnosti u blizini mlaznice transmitera nivoa. Lokalne promene pritiska i temperature će uticati na ravnotežu tečnosti, utičući na očitavanje nivoa i stabilnost celog sistema.
Lokalne promjene gustoće tečnosti i promjene emulzije uočene su u separatoru, gdje se tačka pražnjenja dovodne/odvodne cijevi demistera nalazi u blizini mlaznice transmitera nivoa tekućine. Tečnost zahvaćena eliminatorom magle se meša sa velikom količinom tečnosti, uzrokujući lokalne promene u gustini. Fluktuacije gustine su češće kod fluida niske gustine. To može rezultirati kontinuiranim fluktuacijama u mjerenju razine ulja ili kondenzata, što zauzvrat utječe na rad broda i kontrolu uređaja nizvodno.
Napomena: Mlaznica transmitera nivoa tečnosti ne bi trebalo da bude blizu tačke ispuštanja silaznog voda jer postoji rizik od izazivanja povremenih promena gustine, što će uticati na merenje nivoa tečnosti.
Primjer prikazan na slici 2 je uobičajena konfiguracija cjevovoda mjerača nivoa, ali može uzrokovati probleme. Kada postoji problem na terenu, pregled podataka transmitera nivoa tečnosti zaključuje da se nivo tečnosti na interfejsu gubi zbog lošeg odvajanja. Međutim, činjenica je da kako se više vode izdvaja, izlazni ventil za kontrolu nivoa se postepeno otvara, stvarajući Venturijev efekat u blizini mlaznice ispod davača nivoa, koja je manje od 0,5 m (20 in.) od nivoa vode. Mlaznica za vodu. Ovo uzrokuje unutrašnji pad tlaka, što uzrokuje da očitavanje nivoa sučelja u transmiteru bude niže od očitavanja nivoa interfejsa u kontejneru.
Slična zapažanja su takođe prijavljena u prečistaču gde se mlaznica za izlaz tečnosti nalazi blizu mlaznice ispod transmitera nivoa tečnosti.
Općenito pozicioniranje mlaznica također će utjecati na ispravnu funkciju, odnosno, mlaznice na kućištu vertikalnog separatora je teže blokirati ili začepiti od mlaznica smještenih u donjoj glavi separatora. Sličan koncept se primjenjuje i na horizontalne posude, gdje što je niža mlaznica, to je bliža svim čvrstim tvarima koje se talože, zbog čega je veća vjerovatnoća da će se začepiti. Ove aspekte treba uzeti u obzir u fazi projektovanja plovila.
Napomena: Mlaznica transmitera nivoa tečnosti ne bi trebalo da bude blizu ulazne mlaznice, izlazne mlaznice tečnosti ili gasa, jer postoji opasnost od unutrašnjeg pada pritiska, što će uticati na merenje nivoa tečnosti.
Različite unutrašnje strukture kontejnera utiču na odvajanje fluida na različite načine, kao što je prikazano na slici 3, uključujući potencijalni razvoj gradijenata nivoa tečnosti uzrokovanih prelivanjem pregrade, što dovodi do pada pritiska. Ovaj fenomen je uočen mnogo puta tokom istraživanja problema i dijagnostike procesa.
Višeslojna pregrada se obično ugrađuje u posudu na prednjoj strani separatora i lako se može potopiti zbog problema s raspodjelom protoka u ulaznom dijelu. Prelijevanje tada uzrokuje pad tlaka u posudi, stvarajući gradijent nivoa. Ovo rezultira nižim nivoom tečnosti na prednjoj strani posude, kao što je prikazano na slici 3. Međutim, kada se nivo tečnosti kontroliše pomoću merača nivoa tečnosti na zadnjoj strani posude, doći će do odstupanja u izvršenom merenju. Gradijent nivoa takođe može uzrokovati loše uslove odvajanja u procesnoj posudi jer gradijent nivoa gubi najmanje 50% zapremine tečnosti. Osim toga, moguće je da će relevantno područje velike brzine uzrokovano padom tlaka proizvesti područje cirkulacije koje dovodi do gubitka volumena odvajanja.
Slična situacija se može dogoditi u plutajućim proizvodnim postrojenjima, kao što je FPSO, gdje se višestruki porozni jastučići koriste u procesnoj posudi za stabilizaciju kretanja fluida u posudi.
Osim toga, ozbiljno uvlačenje plina u horizontalni spremnik, pod određenim uvjetima, zbog niske difuzije plina, će proizvesti veći gradijent nivoa tekućine na prednjem kraju. Ovo će takođe negativno uticati na kontrolu nivoa na zadnjem kraju kontejnera, što će rezultirati divergencijom merenja, što će rezultirati lošim performansama kontejnera.
Napomena: Nivo gradijenta u različitim oblicima procesnih posuda je realan, a ovu situaciju treba minimizirati jer će uzrokovati smanjenje efikasnosti separacije. Poboljšajte unutrašnju strukturu kontejnera i smanjite nepotrebne pregrade i/ili perforirane ploče, zajedno sa dobrim operativnim praksama i svešću, kako biste izbegli probleme sa gradijentom nivoa tečnosti u kontejneru.
Ovaj članak govori o nekoliko važnih faktora koji utiču na merenje nivoa tečnosti u separatoru. Netočna ili pogrešno shvaćena očitanja nivoa mogu uzrokovati loš rad posude. Dati su neki prijedlozi kako bi se izbjegli ovi problemi. Iako ovo nikako nije potpuna lista, ona pomaže da se razumiju neki potencijalni problemi, čime se pomaže operativnom timu da razumije potencijalna mjerenja i operativne probleme.
Ako je moguće, uspostavite najbolje prakse zasnovane na naučenim lekcijama. Međutim, ne postoji poseban industrijski standard koji se može primijeniti u ovoj oblasti. Kako bi se minimizirali rizici povezani sa odstupanjima mjerenja i abnormalnostima u kontroli, u budućim projektantskim i radnim praksama treba uzeti u obzir sljedeće točke.
Želeo bih da se zahvalim Christopheru Kalliju (vanredni profesor na Univerzitetu Zapadne Australije u Pertu, Australija, Chevron/BP penzioner); Lawrence Coughlan (Lol Co Ltd. Aberdeen konsultant, Shell penzioner) i Paul Georgie (Glasgow Geo Geo konsultant, Glasgow, UK) za njihovu podršku Radovi se recenziraju i kritikuju. Takođe bih želeo da se zahvalim članovima Tehničkog podkomiteta za tehnologiju razdvajanja SPE što su omogućili objavljivanje ovog članka. Posebno zahvaljujemo članovima koji su pregledali rad prije konačnog broja.
Wally Georgie ima više od 4 godine iskustva u industriji nafte i plina, naime u operacijama nafte i plina, preradi, separaciji, rukovanju fluidima i integritetu sistema, operativnom rješavanju problema, eliminaciji uskih grla, odvajanju nafte/vode, validaciji procesa i tehničkoj stručnost Ocjenjivanje prakse, kontrola korozije, nadzor sistema, ubrizgavanje vode i poboljšani tretman povrata nafte, i sva druga pitanja rukovanja fluidima i plinovima, uključujući proizvodnju pijeska i čvrste tvari, proizvodnu hemiju, osiguranje protoka i upravljanje integritetom u sistemu procesa obrade.
Od 1979. do 1987. u početku je radio u uslužnom sektoru u Sjedinjenim Državama, Ujedinjenom Kraljevstvu, različitim dijelovima Evrope i Bliskog istoka. Nakon toga, radio je u Statoilu (Equinor) u Norveškoj od 1987. do 1999. godine, fokusirajući se na svakodnevne operacije, razvoj novih projekata naftnih polja vezanih za pitanja odvajanja nafte i vode, sisteme za odsumporavanje i dehidraciju tretmana gasa, upravljanje proizvodnom vodom i rješavanje problema čvrste proizvodnje. proizvodni sistem. Od marta 1999. godine radi kao nezavisni konsultant u sličnoj proizvodnji nafte i gasa širom sveta. Osim toga, Georgie je služio kao vještak u pravnim slučajevima nafte i plina u Ujedinjenom Kraljevstvu i Australiji. Bio je istaknuti predavač SPE od 2016. do 2017. godine.
Magistrirao je. Magistar tehnologije polimera, Univerzitet Loughborough, UK. Diplomirao je sigurnosni inženjering na Univerzitetu Aberdeen, Škotska, i doktorirao hemijsku tehnologiju na Univerzitetu Strathclyde, Glasgow, Škotska. Možete ga kontaktirati na wgeorgie@maxoilconsultancy.com.
Georgie je bio domaćin webinara 9. juna „Razdvajanje faktora dizajna i rada i njihov uticaj na performanse sistema proizvedene vode u kopnenim i offshore instalacijama“. Dostupno na zahtjev ovdje (besplatno za članove SPE).
Journal of Petroleum Technology je vodeći časopis Društva naftnih inženjera, koji pruža autoritativne brifinge i teme o napretku tehnologije istraživanja i proizvodnje, pitanjima industrije nafte i plina, te vijesti o SPE i njenim članovima.
Vrijeme objave: Jun-17-2021
