Anuma instrumentide perioodiline kalibreerimine on protsessianuma jätkuva jõudluse ja funktsiooni tagamiseks hädavajalik. Instrumendi vale kalibreerimine halvendab sageli protsessianuma halba konstruktsiooni, mille tulemuseks on separaatori ebarahuldav töö ja madal efektiivsus. Mõnel juhul võib mõõtmisvigu põhjustada ka instrumendi asend. Selles artiklis kirjeldatakse, kuidas protsessitingimused võivad põhjustada valesid või valesti mõistetavaid tasemenäite.
Tööstusharu on kulutanud palju jõupingutusi, et täiustada separaatori- ja puhastusanumate disaini ja konfiguratsiooni. Samas on seotud instrumentide valikule ja seadistamisele vähe tähelepanu pööratud. Tavaliselt on seade konfigureeritud esialgsete töötingimuste jaoks, kuid pärast seda perioodi tööparameetrid muutuvad või lisatakse täiendavaid saasteaineid, esialgne kalibreerimine ei sobi enam ja seda tuleb muuta. Kuigi üldhinnang taseme instrumendi valimise etapis peaks olema kõikehõlmav, peab töövahemiku pidev hindamine ja mis tahes muudatused seotud instrumentide asjakohases ümberkalibreerimises ja ümberkonfigureerimises vastavalt vajadusele kogu protsessianuma elutsükli jooksul olema. on näidanud, et võrreldes mahuti ebanormaalse sisemise konfiguratsiooniga on valedest seadmeandmetest põhjustatud separaatori rike palju suurem.
Üks peamisi protsessi juhtimise muutujaid on vedeliku tase. Levinud vedelikutaseme mõõtmise meetodid hõlmavad vaateklaase/tasemeklaasi indikaatoreid ja diferentsiaalrõhu (DP) andureid. Vaateklaas on meetod vedeliku taseme otseseks mõõtmiseks ja sellel võib olla selliseid valikuid nagu magnetiline jälgija ja/või tasemeandur, mis on ühendatud modifitseeritud vedelikutaseme klaasiga. Tasememõõtureid, mis kasutavad peamise mõõteandurina ujukeid, peetakse ka otseseks vahendiks vedeliku taseme mõõtmisel protsessianumas. DP-andur on kaudne meetod, mille taseme näit põhineb vedeliku poolt avaldataval hüdrostaatilisel rõhul ja nõuab vedeliku tiheduse täpset tundmist.
Ülaltoodud seadmete konfiguratsioon eeldab tavaliselt kahe äärikdüüsi ühenduse kasutamist iga instrumendi jaoks, ülemist otsikut ja alumist otsikut. Nõutava mõõtmise saavutamiseks on otsiku asend hädavajalik. Konstruktsioon peab tagama, et düüs on alati kontaktis sobiva vedelikuga, näiteks liidese vee- ja õlifaasiga ning lahtise vedelikutaseme õli ja auruga.
Vedeliku omadused tegelikes töötingimustes võivad erineda kalibreerimiseks kasutatud vedeliku omadustest, mille tulemuseks on ekslikud tasemenäidud. Lisaks võib tasememõõturi asukoht põhjustada valesid või valesti mõistetud tasemenäidud. Selles artiklis on toodud mõned näited õppetundidest, mis on saadud instrumentidega seotud eraldajaprobleemide lahendamisel.
Enamik mõõtmistehnikaid nõuavad mõõdetava vedeliku täpsete ja usaldusväärsete omaduste kasutamist instrumendi kalibreerimiseks. Anumas oleva vedeliku (emulsioon, õli ja vesi) füüsikalised näitajad ja tingimused on kasutatava mõõtmistehnoloogia terviklikkuse ja usaldusväärsuse seisukohast kriitilised. Seega, kui seotud mõõteriistade kalibreerimine tuleb õigesti lõpule viia, et maksimeerida täpsust ja minimeerida vedeliku taseme näitude kõrvalekaldeid, on väga oluline hinnata töödeldava vedeliku spetsifikatsioone täpselt. Seetõttu tuleb vedeliku taseme näidu kõrvalekalde vältimiseks saada usaldusväärseid andmeid mõõdetud vedelikust korrapärase proovivõtmise ja analüüsimise teel, sealhulgas proovide võtmisel otse mahutist.
Muutke ajaga. Protsessivedelik on oma olemuselt õli, vee ja gaasi segu. Protsessivedelikul võib protsessianuma erinevates etappides olla erinev erikaal; st siseneda anumasse vedela segu või emulgeeritud vedelikuna, kuid lahkuda anumast eraldiseisva faasina. Lisaks pärineb paljudes välirakendustes protsessivedelik erinevatest reservuaaridest, millest igaühel on erinevad omadused. Selle tulemusena töödeldakse läbi separaatori erineva tihedusega segu. Seetõttu mõjutab vedeliku omaduste pidev muutumine mahutis vedeliku taseme mõõtmise täpsust. Kuigi veapiir ei pruugi olla piisav, et mõjutada laeva ohutut käitamist, mõjutab see kogu seadme eraldamise efektiivsust ja töövõimet. Sõltuvalt eraldamistingimustest võib tiheduse muutus 5-15% olla normaalne. Mida lähemal on instrument sisselasketorule, seda suurem on kõrvalekalle, mis tuleneb mahuti sisselaskeava lähedal oleva emulsiooni olemusest.
Samamoodi mõjutab vee soolsuse muutumine ka taseme mõõturit. Naftatootmise puhul muutub vee soolsus erinevate tegurite tõttu, nagu muutused kihistu vees või sissepritsetud merevee läbimurre. Enamikel naftaväljadel võib soolsuse muutus olla alla 10-20%, kuid mõnel juhul võib muutus ulatuda kuni 50%ni, eriti kondensaatgaasisüsteemides ja alamsoola reservuaarisüsteemides. Need muutused võivad oluliselt mõjutada taseme mõõtmise usaldusväärsust; seetõttu on vedeliku keemia (õli, kondensaat ja vesi) värskendamine instrumendi kalibreerimise säilitamiseks hädavajalik.
Kasutades protsessi simulatsioonimudelitest ja vedelikuanalüüsist saadud teavet ja reaalajas proovivõttu, saab täiustada ka tasememõõturi kalibreerimisandmeid. Teoreetiliselt on see parim meetod ja seda kasutatakse nüüd tavapraktikana. Kuid selleks, et seade oleks aja jooksul täpne, tuleks vedeliku analüüsi andmeid regulaarselt uuendada, et vältida võimalikke vigu, mis võivad olla põhjustatud töötingimustest, veesisaldusest, õli-õhu suhte suurenemisest ja vedeliku omaduste muutustest.
Märkus: Regulaarne ja nõuetekohane hooldus on usaldusväärsete instrumendiandmete saamise aluseks. Hoolduse standardid ja sagedus sõltuvad suurel määral sellega seotud ennetus- ja igapäevasest tehasetegevusest. Mõnel juhul, kui seda peetakse vajalikuks, tuleks kavandatud tegevustest kõrvalekalded ümber korraldada.
Märkus. Lisaks uusimate vedeliku omaduste kasutamisele arvesti perioodiliseks kalibreerimiseks saab protsessivedeliku igapäevaste kõikumiste korrigeerimiseks kasutada ainult asjakohaseid algoritme või tehisintellekti tööriistu, et võtta arvesse töökõikumisi 24 tunni jooksul.
Märkus. Tootmisvedeliku seireandmed ja laboratoorsed analüüsid aitavad mõista võimalikke kõrvalekaldeid tasemenäitudes, mis on põhjustatud tootmisvedelikus olevast õliemulsioonist.
Erinevate sisselaskeseadmete ja sisemiste komponentide põhjal on kogemused näidanud, et gaasi kaasahaaramine ja mullitamine separaatorite (peamiselt vertikaalsete gaasikondensaadi eraldajate ja gaasipesurite) sisselaskeava juures mõjutab oluliselt vedeliku taseme näitu ning võib põhjustada halva kontrolli ja mis toimis. . Vedelfaasi tiheduse vähenemine gaasisisalduse tõttu põhjustab vale madala vedelikutaseme, mis võib kaasa tuua vedeliku kaasahaaramise gaasifaasi ja mõjutada protsessi järgnevat kompressiooniseadet.
Kuigi õli ja gaasi/kondensaatõli süsteemis on esinenud gaasi kaasahaaramist ja vahutamist, kalibreeritakse seade õli kondensaadi tiheduse kõikumise tõttu, mis on põhjustatud kondensaadifaasis hajutatud ja lahustunud gaasist gaasi kaasahaaramise või gaasi puhumise ajal. protsessi järgi. Viga on suurem kui õlisüsteemis.
Paljude vertikaalsete pesurite ja separaatorite tasememõõtureid võib olla keeruline õigesti kalibreerida, kuna vedelas faasis on erinev kogus vett ja kondensaati ning enamikul juhtudel on kahel faasil ühine vedeliku väljalaskeava või vee väljalasketoru. Üleliigne halva oleku tõttu. vee eraldamine. Seetõttu on töötiheduse pidev kõikumine. Töötamise ajal tühjeneb alumine faas (peamiselt vesi), jättes ülaosale kõrgema kondensaadikihi, mistõttu vedeliku tihedus on erinev, mis põhjustab vedeliku taseme mõõtmise muutumise koos vedelikukihi kõrguse suhte muutumisega. Need kõikumised võivad väiksemates mahutites olla kriitilised, ohustades optimaalse töötaseme kaotamist ja paljudel juhtudel õigesti töötama allavoolu (vedeliku väljastamiseks kasutatava aerosooli eemaldaja laskumistoru). Nõutav vedeliku tihend.
Vedeliku tase määratakse, mõõtes separaatoris kahe tasakaaluolekus oleva vedeliku tiheduse erinevust. Kuid mis tahes sisemine rõhuerinevus võib põhjustada mõõdetud vedeliku taseme muutust, andes seeläbi rõhu languse tõttu erineva vedeliku taseme näidu. Näiteks rõhumuutus vahemikus 100 kuni 500 mbar (1,45 kuni 7,25 psi) mahutisektsioonide vahel deflektori või koalestseerimispadja ülevoolu tõttu põhjustab ühtlase vedelikutaseme kaotuse, mille tulemuseks on separaatori liidese tase. mõõtmine kaob, mille tulemuseks on horisontaalne gradient; st õige vedelikutase anuma esiotsas alla seadistuspunkti ja separaatori tagumises otsas seadistuspunkti piires. Lisaks, kui vedeliku taseme ja ülemise vedelikutaseme näidiku otsiku vahel on teatud vahemaa, võib tekkiv gaasisammas vahu olemasolul põhjustada vedeliku taseme mõõtmise vigu.
Olenemata protsessianuma konfiguratsioonist on vedeliku kondenseerumine tavaline probleem, mis võib põhjustada kõrvalekaldeid vedeliku taseme mõõtmisel. Kui instrumenditoru ja anuma korpus on jahutatud, võib temperatuuri langus põhjustada instrumenditorus vedelikku tekitava gaasi kondenseerumist, mistõttu vedeliku taseme näit erineb mahuti tegelikest tingimustest. See nähtus ei ole ainulaadne külma väliskeskkonna jaoks. See esineb kõrbekeskkonnas, kus öine välistemperatuur on protsessi temperatuurist madalam.
Tasememõõturite kuumuse jälgimine on tavaline viis kondenseerumise vältimiseks; temperatuuri seadistus on siiski kriitiline, kuna see võib põhjustada probleemi, mida see lahendada püüab. Seades temperatuuri liiga kõrgeks, võivad lenduvamad komponendid aurustuda, mis põhjustab vedeliku tiheduse suurenemist. Hoolduse seisukohast võib kuumuse jälgimine olla problemaatiline, kuna see on kergesti kahjustatav. Odavam variant on instrumenditoru isolatsioon (isolatsioon), mis suudab paljudes rakendustes tõhusalt hoida protsessi temperatuuri ja väliskeskkonna temperatuuri teatud tasemel. Tuleb märkida, et hoolduse seisukohast võib probleemiks olla ka instrumendi torujuhtme mahajäämus.
Märkus. Sageli tähelepanuta jäetud hooldusetapp on instrumendi ja ohjade loputamine. Olenevalt teenusest võib selliseid parandusmeetmeid nõuda iga nädal või isegi iga päev, olenevalt töötingimustest.
On mitmeid voolu tagamise tegureid, mis võivad vedelikutaseme mõõtevahendeid negatiivselt mõjutada. kõik need on:
Märkus. Separaatori projekteerimisetapis, sobiva tasemeinstrumendi valimisel ja kui taseme mõõtmine on ebanormaalne, tuleks kaaluda õige voolukiiruse tagamise probleemi.
Vedeliku tihedust tasemeanduri düüsi lähedal mõjutavad paljud tegurid. Kohalikud rõhu ja temperatuuri muutused mõjutavad vedeliku tasakaalu, mõjutades seeläbi taseme näitu ja kogu süsteemi stabiilsust.
Vedeliku tiheduse lokaalseid muutusi ja emulsioonimuutusi täheldati separaatoris, kus udueemaldaja laskumistoru/äravoolutoru väljalaskepunkt asub vedeliku tasemeanduri otsiku läheduses. Udueemaldi poolt püütud vedelik seguneb suure koguse vedelikuga, põhjustades lokaalseid tiheduse muutusi. Tiheduse kõikumised on tavalisemad madala tihedusega vedelikes. Selle tulemuseks võivad olla pidevad kõikumised õli- või kondensaaditaseme mõõtmises, mis omakorda mõjutab laeva tööd ja allavoolu seadmete juhtimist.
Märkus. Vedeliku taseme anduri otsik ei tohiks olla laskuvtoru väljalaskepunkti lähedal, kuna on oht põhjustada vahelduvaid tiheduse muutusi, mis mõjutavad vedeliku taseme mõõtmist.
Joonisel 2 näidatud näide on tavaline tasememõõturi torustiku konfiguratsioon, kuid see võib põhjustada probleeme. Kui põllul on probleem, jõutakse vedelikutaseme saatja andmete ülevaatamisele järeldusele, et liidese vedelikutase on halva eraldatuse tõttu kadunud. Fakt on aga see, et kui eraldatakse rohkem vett, avaneb järk-järgult väljalaske taseme reguleerimisventiil, luues Venturi efekti tasemeanduri all oleva düüsi lähedal, mis on veetasemest vähem kui 0,5 m (20 tolli) kaugusel. Veeotsik. See põhjustab sisemise rõhu languse, mille tõttu liidese taseme näit saatjas on madalam kui liidese taseme näit konteineris.
Sarnastest tähelepanekutest on teatatud ka pesuris, kus vedeliku väljalaskeotsik asub vedeliku tasemeanduri all oleva düüsi lähedal.
Düüside üldine asend mõjutab ka õiget funktsiooni, st vertikaalse separaatori korpuse otsikuid on keerulisem blokeerida või ummistuda kui separaatori alumises peas asuvaid otsikuid. Sarnane kontseptsioon kehtib ka horisontaalsete mahutite kohta, kus mida madalam on otsik, seda lähemal on see tahketele ainetele, mis settivad, mistõttu on see tõenäolisem, et see ummistub. Neid aspekte tuleks kaaluda laeva projekteerimisetapis.
Märkus. Vedeliku taseme anduri otsik ei tohiks olla sisselaskeotsaku, vedeliku või gaasi väljalaskeotsiku lähedal, kuna on olemas siserõhu languse oht, mis mõjutab vedeliku taseme mõõtmist.
Mahuti erinevad sisestruktuurid mõjutavad vedelike eraldamist erineval viisil, nagu on näidatud joonisel 3, sealhulgas deflektori ülevoolust põhjustatud vedeliku taseme gradientide võimalik areng, mille tulemuseks on rõhulangused. Seda nähtust on tõrkeotsingu ja protsessidiagnostika uurimise käigus korduvalt täheldatud.
Mitmekihiline deflektor paigaldatakse tavaliselt separaatori esiosasse anumasse ja seda on lihtne vee alla sattuda, kuna sisselaskeosas on voolujaotusprobleem. Ülevool põhjustab seejärel rõhu languse kogu anumas, luues taseme gradiendi. Selle tulemuseks on madalam vedeliku tase mahuti esiosas, nagu on näidatud joonisel 3. Kui aga vedeliku taset kontrollib mahuti tagaosas olev vedelikutaseme mõõtur, ilmnevad tehtud mõõtmisel kõrvalekalded. Tasemegradient võib põhjustada ka halbu eraldustingimusi töötlemisanumas, kuna taseme gradient kaotab vähemalt 50% vedeliku mahust. Lisaks on mõeldav, et rõhulangusest põhjustatud asjakohane suure kiirusega ala tekitab tsirkulatsiooniala, mis viib eraldusmahu vähenemiseni.
Sarnane olukord võib tekkida ujuvates tootmistehastes, nagu FPSO, kus protsessianumas kasutatakse vedeliku liikumise stabiliseerimiseks anumas mitut poorset padjakest.
Lisaks põhjustab tõsine gaasi kaasahaaramine horisontaalses mahutis teatud tingimustel madala gaasi difusiooni tõttu esiotsas kõrgema vedelikutaseme gradiendi. See mõjutab negatiivselt ka mahuti tagumise otsa taseme reguleerimist, mille tulemuseks on mõõtmiste lahknevus, mille tulemuseks on mahuti halb jõudlus.
Märkus. Erinevat tüüpi töötlemisanumate gradiendi tase on realistlik ja seda olukorda tuleks minimeerida, kuna see põhjustab eraldamise efektiivsuse vähenemise. Parandage mahuti sisemist struktuuri ja vähendage tarbetuid deflektoreid ja/või perforeeritud plaate koos heade töötavade ja teadlikkusega, et vältida vedeliku taseme gradiendi probleeme anumas.
Selles artiklis käsitletakse mitmeid olulisi tegureid, mis mõjutavad separaatori vedelikutaseme mõõtmist. Valed või valesti mõistetud tasemenäidud võivad põhjustada laeva halva töö. Nende probleemide vältimiseks on tehtud mõned soovitused. Kuigi see loetelu pole kaugeltki ammendav, aitab see mõista mõningaid võimalikke probleeme, aidates seeläbi operatiivmeeskonnal mõista võimalikke mõõtmis- ja tööprobleeme.
Võimaluse korral kehtestage saadud õppetundide põhjal parimad tavad. Siiski ei ole konkreetset tööstusstandardit, mida saaks selles valdkonnas rakendada. Mõõtmiste kõrvalekallete ja juhtimishäiretega seotud riskide minimeerimiseks tuleks tulevaste projekteerimis- ja töötavade puhul arvestada järgmiste punktidega.
Tänan Christopher Kallit (Austraalia Perthi Lääne-Austraalia ülikooli dotsent, Chevron/BP pensionär); Lawrence Coughlan (Lol Co Ltd. Aberdeeni konsultant, Shelli pensionär) ja Paul Georgie (Glasgow Geo Geo konsultant, Glasgow, Ühendkuningriik) nende toetuse eest Dokumente hinnatakse ja kritiseeritakse. Samuti tahaksin tänada SPE eraldamistehnoloogia tehnilise allkomitee liikmeid selle artikli avaldamise hõlbustamise eest. Eriline tänu liikmetele, kes paberi enne viimast numbrit üle vaatasid.
Wally Georgie'l on rohkem kui 4-aastane kogemus nafta- ja gaasitööstuses, nimelt nafta- ja gaasioperatsioonide, töötlemise, eraldamise, vedelike käitlemise ja süsteemi terviklikkuse, talitluse tõrkeotsingu, kitsaskohtade kõrvaldamise, õli/vee eraldamise, protsesside valideerimise ja tehnilise alal. eksperditeadmised Praktika hindamine, korrosioonikontroll, süsteemi jälgimine, vee sissepritse ja tõhustatud õlitagastustöötlus ning kõik muud vedelike ja gaaside käitlemisega seotud probleemid, sealhulgas liiva ja tahke aine tootmine, tootmiskeemia, vooluhulga tagamine ja puhastusprotsessi süsteemi terviklikkuse juhtimine.
Aastatel 1979–1987 töötas ta esialgu teenindussektoris Ameerika Ühendriikides, Ühendkuningriigis, Euroopa erinevates piirkondades ja Lähis-Idas. Seejärel töötas ta aastatel 1987–1999 Norras Statoilis (Equinor), keskendudes igapäevasele tegevusele, uute naftaväljade projektide arendamisele, mis on seotud nafta-vee eraldamise probleemidega, gaasitöötluse väävlitustamise ja veetustamise süsteemidega, tootnud veemajandust ja tegeledes tahkete tootmisprobleemidega. tootmissüsteem. Alates 1999. aasta märtsist on ta töötanud sõltumatu konsultandina sarnase nafta- ja gaasitootmise alal üle maailma. Lisaks on Georgie olnud eksperdi tunnistaja juriidilistes nafta- ja gaasiasjades Ühendkuningriigis ja Austraalias. Ta töötas aastatel 2016–2017 SPE austatud lektorina.
Tal on magistrikraad. Polümeeritehnoloogia magister, Loughborough ülikool, Ühendkuningriik. Sai Šotimaal Aberdeeni ülikoolis bakalaureusekraadi ohutustehnika alal ja Šotimaal Glasgow's Strathclyde'i ülikoolis keemiatehnoloogia doktorikraadi. Saate temaga ühendust võtta aadressil wgeorgie@maxoilconsultancy.com.
Georgie korraldas 9. juunil veebiseminari “Disain- ja töötegurite eraldamine ning nende mõju toodetavate veesüsteemide toimimisele maismaal ja avamerel”. Saadaval nõudmisel siin (SPE liikmetele tasuta).
Journal of Petroleum Technology on naftainseneride ühingu lipulaev, mis pakub autoriteetseid infotunde ja teemasid uurimis- ja tootmistehnoloogia edenemise, nafta- ja gaasitööstuse probleemide ning uudiste kohta SPE ja selle liikmete kohta.
Postitusaeg: 17. juuni 2021
