Periodična kalibracija instrumenata posude ključna je kako bi se osigurala kontinuirana učinkovitost i funkcija procesne posude. Netočna kalibracija instrumenta često pogoršava loš dizajn procesne posude, što rezultira nezadovoljavajućim radom separatora i niskom učinkovitošću. U nekim slučajevima, položaj instrumenta također može uzrokovati pogrešna mjerenja. Ovaj članak opisuje kako uvjeti procesa mogu uzrokovati netočna ili pogrešno shvaćena očitanja razine.
Industrija je uložila mnogo truda u poboljšanje dizajna i konfiguracije separatora i posuda za pročišćavanje. Međutim, izboru i konfiguraciji povezanih instrumenata pridavalo se malo pozornosti. Obično je instrument konfiguriran za početne radne uvjete, ali nakon tog razdoblja, radni parametri se promijene ili se uvedu dodatni kontaminanti, početna kalibracija više nije prikladna i treba je promijeniti. Iako bi ukupna procjena u fazi odabira instrumenta razine trebala biti sveobuhvatna, postupak održavanja kontinuirane procjene radnog raspona i bilo kakvih promjena u odgovarajuću ponovnu kalibraciju i rekonfiguraciju povezanih instrumenata prema potrebi tijekom životnog ciklusa procesne posude Stoga, iskustvo pokazalo je da je, u usporedbi s nenormalnom unutarnjom konfiguracijom spremnika, kvar separatora uzrokovan netočnim podacima instrumenta puno veći.
Jedna od ključnih varijabli upravljanja procesom je razina tekućine. Uobičajene metode mjerenja razine tekućine uključuju kontrolna stakla/indikatore stakala razine i senzore diferencijalnog tlaka (DP). Kontrolno staklo je metoda izravnog mjerenja razine tekućine i može imati opcije kao što su magnetski pratilac i/ili transmiter razine spojen na modificirano staklo za mjerenje razine tekućine. Mjerači razine koji koriste plovak kao glavni mjerni senzor također se smatraju izravnim sredstvom za mjerenje razine tekućine u procesnoj posudi. DP senzor je neizravna metoda čije se očitavanje razine temelji na hidrostatskom tlaku tekućine i zahtijeva točno poznavanje gustoće tekućine.
Konfiguracija gore navedene opreme obično zahtijeva korištenje dva priključka mlaznice s prirubnicom za svaki instrument, gornje mlaznice i donje mlaznice. Kako bi se postiglo potrebno mjerenje, pozicioniranje mlaznice je bitno. Dizajn mora osigurati da je mlaznica uvijek u kontaktu s odgovarajućom tekućinom, kao što su vodena i uljna faza za međupovršinu te ulje i para za razinu tekuće tekućine.
Karakteristike tekućine u stvarnim radnim uvjetima mogu se razlikovati od karakteristika tekućine korištenih za kalibraciju, što dovodi do pogrešnih očitanja razine. Osim toga, položaj mjerača razine također može uzrokovati lažna ili pogrešno shvaćena očitanja razine. Ovaj članak pruža neke primjere naučenih lekcija u rješavanju problema separatora povezanih s instrumentima.
Većina mjernih tehnika zahtijeva korištenje točnih i pouzdanih karakteristika tekućine koja se mjeri za kalibraciju instrumenta. Fizičke specifikacije i uvjeti tekućine (emulzija, ulje i voda) u spremniku ključni su za integritet i pouzdanost primijenjene tehnologije mjerenja. Stoga, ako se kalibracija povezanih instrumenata treba izvršiti ispravno kako bi se povećala točnost i smanjilo odstupanje očitanja razine tekućine, vrlo je važno točno procijeniti specifikacije obrađene tekućine. Stoga, kako bi se izbjegla bilo kakva odstupanja u očitanju razine tekućine, pouzdani podaci moraju se dobiti redovitim uzorkovanjem i analizom izmjerene tekućine, uključujući izravno uzorkovanje iz spremnika.
Promjena s vremenom. Priroda procesnog fluida je mješavina ulja, vode i plina. Procesna tekućina može imati različite specifične težine u različitim fazama unutar procesne posude; to jest, ući u posudu kao tekuća smjesa ili emulgirana tekućina, ali napustiti posudu kao posebna faza. Osim toga, u mnogim primjenama na terenu, procesna tekućina dolazi iz različitih rezervoara, svaki s različitim karakteristikama. To će rezultirati mješavinom različitih gustoća koja se obrađuje kroz separator. Stoga će kontinuirana promjena karakteristika tekućine utjecati na točnost mjerenja razine tekućine u spremniku. Iako granica pogreške možda neće biti dovoljna da utječe na siguran rad broda, ona će utjecati na učinkovitost odvajanja i operativnost cijelog uređaja. Ovisno o uvjetima odvajanja, promjena gustoće od 5-15% može biti normalna. Što je instrument bliže ulaznoj cijevi, to je veće odstupanje, što je posljedica prirode emulzije u blizini ulaza u spremnik.
Slično tome, kako se mijenja salinitet vode, to će utjecati i na mjerač razine. U slučaju proizvodnje nafte, salinitet vode će se promijeniti zbog različitih čimbenika kao što su promjene u formacijskoj vodi ili prodor 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 sustavima kondenzatnog plina i sustavima ležišta ispod soli. Ove promjene mogu imati značajan utjecaj na pouzdanost mjerenja razine; stoga je ažuriranje kemije tekućine (ulje, kondenzat i voda) bitno za održavanje kalibracije instrumenta.
Korištenjem informacija dobivenih iz modela simulacije procesa i analize fluida te uzorkovanja u stvarnom vremenu, podaci kalibracije mjerača razine također se mogu poboljšati. U teoriji, ovo je najbolja metoda i sada se koristi kao standardna praksa. Međutim, kako bi instrument tijekom vremena ostao točan, podatke o analizi tekućine treba redovito ažurirati kako bi se izbjegle potencijalne pogreške koje mogu biti uzrokovane radnim uvjetima, sadržajem vode, povećanjem omjera ulja i zraka i promjenama karakteristika tekućine.
Napomena: Redovito i pravilno održavanje temelj je za dobivanje pouzdanih podataka instrumenta. Standardi i učestalost održavanja u velikoj mjeri ovise o povezanim preventivnim i dnevnim tvorničkim aktivnostima. U nekim slučajevima, ako je potrebno, potrebno je preurediti odstupanja od planiranih aktivnosti.
Napomena: Osim korištenja najnovijih karakteristika tekućine za povremeno kalibriranje mjerača, mogu se koristiti samo relevantni algoritmi ili alati umjetne inteligencije za ispravljanje dnevnih fluktuacija procesne tekućine kako bi se uzele u obzir radne fluktuacije unutar 24 sata.
Napomena: Podaci praćenja i laboratorijske analize proizvodne tekućine pomoći će razumjeti potencijalne abnormalnosti u očitanjima razine uzrokovane uljnom emulzijom u proizvodnoj tekućini.
Prema različitim ulaznim uređajima i unutarnjim komponentama, iskustvo je pokazalo da će uvlačenje plina i stvaranje mjehurića na ulazu u separatore (uglavnom vertikalne separatore plinskog kondenzata i pročišćivače) imati značajan utjecaj na očitanja razine tekućine i može dovesti do loše kontrole i izvršenja . Smanjenje gustoće tekuće faze zbog sadržaja plina rezultira lažno niskom razinom tekućine, što može dovesti do uvlačenja tekućine u plinsku fazu i utjecati na kompresijsku jedinicu nizvodnog procesa.
Iako je došlo do uvlačenja plina i pjenjenja u sustavu nafta i plin/kondenzat ulje, instrument je kalibriran zbog fluktuacije gustoće kondenzatnog ulja uzrokovane raspršenim i otopljenim plinom u fazi kondenzata tijekom uvlačenja plina ili ispuhivanja plina. procesom. Pogreška će biti veća od uljnog sustava.
Mjerače razine u mnogim vertikalnim skruberima i separatorima može biti teško pravilno kalibrirati jer postoje različite količine vode i kondenzata u tekućoj fazi, au većini slučajeva dvije faze imaju zajednički izlaz tekućine ili izlaznu liniju za vodu Suvišno zbog lošeg odvajanje vode. Stoga postoji stalna fluktuacija u radnoj gustoći. Tijekom rada, donja faza (uglavnom voda) će se ispuštati, ostavljajući viši sloj kondenzata na vrhu, tako da je gustoća tekućine drugačija, što će uzrokovati promjenu mjerenja razine tekućine s promjenom omjera visine sloja tekućine. Ove fluktuacije mogu biti kritične u manjim spremnicima, riskiraju gubitak optimalne radne razine, iu mnogim slučajevima, ispravno rukovanje dovodom (dovodom eliminatora aerosola koji se koristi za ispuštanje tekućine) Potrebna tekućinska brtva.
Razina tekućine se određuje mjerenjem razlike gustoće između dvije tekućine u ravnotežnom stanju u separatoru. Međutim, svaka unutarnja razlika u tlaku može uzrokovati promjenu u izmjerenoj razini tekućine, čime se daje drugačija indikacija razine tekućine zbog pada tlaka. Na primjer, promjena tlaka između 100 do 500 mbara (1,45 do 7,25 psi) između odjeljaka spremnika zbog prelijevanja pregrade ili koalescentne ploče uzrokovat će gubitak jednolike razine tekućine, što će rezultirati razinom sučelja u separatoru. mjerenje se gubi, što rezultira horizontalnim gradijentom; to jest, ispravna razina tekućine na prednjem kraju posude ispod zadane točke i stražnji kraj separatora unutar zadane točke. Osim toga, ako postoji određena udaljenost između razine tekućine i mlaznice gornjeg mjerača razine tekućine, rezultirajući stupac plina može dodatno uzrokovati pogreške u mjerenju razine tekućine u prisutnosti pjene.
Bez obzira na konfiguraciju procesne posude, čest problem koji može uzrokovati odstupanja u mjerenju razine tekućine je kondenzacija tekućine. Kada se cijev instrumenta i tijelo spremnika ohlade, pad temperature može uzrokovati kondenzaciju plina koji proizvodi tekućinu u cijevi instrumenta, uzrokujući odstupanje očitanja razine tekućine od stvarnih uvjeta u spremniku. Ovaj fenomen nije jedinstven za hladno vanjsko okruženje. Javlja se u pustinjskom okruženju gdje je vanjska temperatura noću niža od temperature procesa.
Praćenje topline za mjerače razine uobičajen je način sprječavanja kondenzacije; međutim, postavka temperature je kritična jer može uzrokovati problem koji pokušava riješiti. Postavljanjem previsoke temperature, hlapljivije komponente mogu ispariti, uzrokujući povećanje gustoće tekućine. Sa stajališta održavanja, grijanje također može biti problematično jer se lako može oštetiti. Jeftinija opcija je izolacija (izolacija) cijevi instrumenta, koja može učinkovito održavati temperaturu procesa i vanjsku temperaturu okoline na određenoj razini u mnogim primjenama. Treba napomenuti da sa stajališta održavanja, zaostajanje cjevovoda instrumenata također može biti problem.
Napomena: Korak održavanja koji se često zanemaruje je ispiranje instrumenta i uzdi. Ovisno o usluzi, takve korektivne radnje mogu biti potrebne tjedno ili čak dnevno, ovisno o uvjetima rada.
Postoji nekoliko čimbenika osiguranja protoka koji mogu negativno utjecati na instrumente za mjerenje razine tekućine. sve ovo su:
Napomena: U fazi projektiranja separatora, prilikom odabira odgovarajućeg instrumenta za razinu i kada je mjerenje razine nenormalno, treba razmotriti problem osiguranja ispravne brzine protoka.
Mnogi čimbenici utječu na gustoću tekućine u blizini mlaznice transmitera razine. Lokalne promjene tlaka i temperature utjecat će na ravnotežu tekućine, čime će utjecati na očitanja razine i stabilnost cijelog sustava.
Lokalne promjene u gustoći tekućine i promjene emulzije primijećene su u separatoru, gdje se točka pražnjenja dovodne/odvodne cijevi odmagljivača nalazi blizu mlaznice transmitera razine tekućine. Tekućina koju uhvati eliminator magle miješa se s velikom količinom tekućine, uzrokujući lokalne promjene u gustoći. Fluktuacije gustoće češće su u tekućinama niske gustoće. To može rezultirati stalnim fluktuacijama u mjerenju razine ulja ili kondenzata, što zauzvrat utječe na rad broda i kontrolu nizvodnih uređaja.
Napomena: Mlaznica odašiljača razine tekućine ne bi trebala biti blizu točke pražnjenja silaznog voda jer postoji rizik od izazivanja povremenih promjena gustoće, što će utjecati na mjerenje razine tekućine.
Primjer prikazan na slici 2 je uobičajena konfiguracija cjevovoda mjerača razine, ali može uzrokovati probleme. Kada postoji problem na terenu, pregled podataka transmitera razine tekućine zaključuje da je razina tekućine na sučelju izgubljena zbog lošeg odvajanja. Međutim, činjenica je da kako se više vode odvaja, izlazni regulacijski ventil razine postupno se otvara, stvarajući Venturi efekt u blizini mlaznice ispod transmitera razine, koji je manje od 0,5 m (20 in.) od razine vode. Mlaznica za vodu. To uzrokuje unutarnji pad tlaka, što uzrokuje da očitanje razine sučelja u transmiteru bude niže od očitanja razine sučelja u spremniku.
Slična zapažanja također su zabilježena u pročišćivaču gdje se izlazna mlaznica za tekućinu nalazi blizu mlaznice ispod transmitera razine tekućine.
Opći položaj mlaznica također će utjecati na ispravnu funkciju, odnosno mlaznice na kućištu vertikalnog separatora je teže blokirati ili začepiti nego mlaznice smještene u donjoj glavi separatora. Sličan koncept vrijedi i za vodoravne spremnike, gdje što je mlaznica niža, to je bliža krutim tvarima koje se talože, što povećava vjerojatnost začepljenja. Ove aspekte treba uzeti u obzir tijekom faze projektiranja plovila.
Napomena: Mlaznica transmitera razine tekućine ne smije biti blizu ulazne mlaznice, izlazne mlaznice tekućine ili plina, jer postoji rizik od unutarnjeg pada tlaka, što će utjecati na mjerenje razine tekućine.
Različite unutarnje strukture spremnika utječu na odvajanje tekućina na različite načine, kao što je prikazano na slici 3, uključujući potencijalni razvoj gradijenata razine tekućine uzrokovanih preljevom pregrade, što rezultira padom tlaka. Ovaj je fenomen primijećen mnogo puta tijekom istraživanja problema i dijagnoze procesa.
Višeslojna pregrada obično se postavlja u spremnik na prednjoj strani separatora i lako ju je potopiti zbog problema raspodjele protoka u ulaznom dijelu. Prelijevanje zatim uzrokuje pad tlaka u posudi, stvarajući gradijent razine. To rezultira nižom razinom tekućine na prednjem dijelu spremnika, kao što je prikazano na slici 3. Međutim, kada se razina tekućine kontrolira pomoću mjerača razine tekućine na stražnjoj strani spremnika, doći će do odstupanja u izvršenom mjerenju. Gradijent razine također može uzrokovati loše uvjete odvajanja u procesnoj posudi jer se gradijentom razine gubi najmanje 50% volumena tekućine. Osim toga, moguće je da će relevantno područje velike brzine uzrokovano padom tlaka proizvesti područje cirkulacije koje dovodi do gubitka volumena odvajanja.
Slična situacija može se dogoditi u plutajućim proizvodnim postrojenjima, kao što je FPSO, gdje se višestruki porozni jastučići koriste u procesnoj posudi za stabilizaciju kretanja tekućine u posudi.
Osim toga, snažno uvlačenje plina u vodoravni spremnik, pod određenim uvjetima, zbog niske difuzije plina, proizvest će veći gradijent razine tekućine na prednjem kraju. To će također nepovoljno utjecati na kontrolu razine na stražnjem kraju spremnika, što će rezultirati odstupanjem mjerenja, što će rezultirati lošim performansama spremnika.
Napomena: Razina gradijenta u različitim oblicima procesnih posuda je realna, a ovu situaciju treba svesti na minimum jer će uzrokovati smanjenje učinkovitosti odvajanja. Poboljšajte unutarnju strukturu spremnika i smanjite nepotrebne pregrade i/ili perforirane ploče, zajedno s dobrom radnom praksom i svjesnošću, kako biste izbjegli probleme s gradijentom razine tekućine u spremniku.
Ovaj članak govori o nekoliko važnih čimbenika koji utječu na mjerenje razine tekućine u separatoru. Netočna ili pogrešno shvaćena očitanja razine mogu uzrokovati loš rad posude. Napravljeni su neki prijedlozi koji pomažu u izbjegavanju ovih problema. Iako ovo nipošto nije iscrpan popis, pomaže u razumijevanju nekih potencijalnih problema, čime pomaže operativnom timu da razumije potencijalna mjerenja i operativne probleme.
Ako je moguće, uspostavite najbolju praksu na temelju naučenih lekcija. Međutim, ne postoji poseban industrijski standard koji se može primijeniti u ovom području. Kako bi se rizici povezani s odstupanjima mjerenja i nepravilnostima upravljanja sveli na najmanju moguću mjeru, u budućim projektima i praksi rada treba uzeti u obzir sljedeće točke.
Želio bih zahvaliti Christopheru Kalliju (dodatni profesor na Sveučilištu Zapadne Australije u Perthu, Australija, Chevron/BP umirovljenik); Lawrenceu Coughlanu (konzultant Lol Co Ltd. Aberdeen, Shellov umirovljenik) i Paulu Georgieju (Glasgow Geo Geo konzultant, Glasgow, Ujedinjeno Kraljevstvo) na podršci Radovi su recenzirani i kritizirani. Također bih želio zahvaliti članovima Tehničkog pododbora za tehnologiju odvajanja SPE na omogućavanju objavljivanja ovog članka. Posebno zahvaljujemo članovima koji su pregledali rad prije konačnog broja.
Wally Georgie ima više od 4 godine iskustva u naftnoj i plinskoj industriji, naime u naftnim i plinskim operacijama, obradi, odvajanju, rukovanju tekućinama i cjelovitosti sustava, rješavanju operativnih problema, uklanjanju uskih grla, odvajanju ulja/vode, validaciji procesa i tehničkoj stručnost Procjena prakse, kontrola korozije, nadzor sustava, ubrizgavanje vode i poboljšana obrada iskorištenja nafte, te sva druga pitanja rukovanja tekućinama i plinovima, uključujući proizvodnju pijeska i krutine, proizvodnu kemiju, osiguranje protoka i upravljanje integritetom u sustavu procesa obrade.
Od 1979. do 1987. isprva je radio u uslužnom sektoru u Sjedinjenim Državama, Ujedinjenom Kraljevstvu, različitim dijelovima Europe i Bliskog istoka. Nakon toga radio je u Statoilu (Equinor) u Norveškoj od 1987. do 1999., fokusirajući se na svakodnevne operacije, razvoj novih projekata naftnih polja povezanih s pitanjima odvajanja nafte i vode, sustavima za obradu plina, odsumporavanje i dehidraciju, upravljanje proizvedenom vodom i rješavanje pitanja proizvodnje krutih tvari. sustav proizvodnje. Od ožujka 1999. godine radi kao neovisni konzultant u sličnim poslovima proizvodnje nafte i plina diljem svijeta. Uz to, Georgie je služio kao vještak u pravnim slučajevima nafte i plina u Ujedinjenom Kraljevstvu i Australiji. Bio je istaknuti predavač SPE-a od 2016. do 2017. godine.
Magistrirao je. Magistar polimerne tehnologije, Sveučilište Loughborough, UK. Diplomirao je sigurnosni inženjering na Sveučilištu Aberdeen, Škotska, i doktorirao kemijsku tehnologiju na Sveučilištu Strathclyde, Glasgow, Škotska. Možete ga kontaktirati na wgeorgie@maxoilconsultancy.com.
Georgie je 9. lipnja bio domaćin webinara “Razdvajanje čimbenika dizajna i rada i njihov utjecaj na performanse sustava proizvedene vode u kopnenim i offshore instalacijama”. Dostupno na zahtjev ovdje (besplatno za članove SPE).
Journal of Petroleum Technology vodeći je 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-u i njegovim članovima.
Vrijeme objave: 17. lipnja 2021
