Az edények rendszeres kalibrálása elengedhetetlen a folyamattartály folyamatos teljesítményének és működésének biztosításához. A műszer helytelen kalibrálása gyakran súlyosbítja a folyamattartály rossz kialakítását, ami a szeparátor nem megfelelő működését és alacsony hatékonyságát eredményezi. Egyes esetekben a műszer helyzete is okozhat hibás méréseket. Ez a cikk leírja, hogy a folyamatfeltételek hogyan okozhatnak helytelen vagy félreértett szintleolvasásokat.
Az ipar sok erőfeszítést fordított az elválasztó- és gázmosó edények kialakításának és konfigurációjának javítására. A kapcsolódó műszerek kiválasztása és konfigurálása azonban kevés figyelmet kapott. Általában a műszert a kezdeti működési feltételekre konfigurálják, de ezen időszak után az üzemi paraméterek megváltoznak, vagy további szennyeződések kerülnek be, a kezdeti kalibráció már nem megfelelő és módosítani kell. Bár az átfogó értékelésnek a szintű műszerek kiválasztásának szakaszában átfogónak kell lennie, a működési tartomány folyamatos értékelésének fenntartása és a kapcsolódó műszerek megfelelő újrakalibrálása és újrakonfigurálása során szükséges változtatások a folyamattartály teljes életciklusa során. kimutatta, hogy a tartály abnormális belső konfigurációjához képest a hibás műszeradatok által okozott szeparátor meghibásodás sokkal nagyobb.
Az egyik legfontosabb folyamatszabályozási változó a folyadékszint. A folyadékszint mérésének általános módszerei közé tartoznak a kémlelőüvegek/szintjelző üvegek és a nyomáskülönbség (DP) érzékelők. A kémlelőablak a folyadékszint közvetlen mérésére szolgáló módszer, és olyan opciókkal is rendelkezhet, mint a mágneses követő és/vagy a módosított folyadékszint-üveghez csatlakoztatott szinttávadó. A fő mérőérzékelőként úszót használó szintmérők szintén a folyamattartályban lévő folyadékszint mérésének közvetlen eszközei. A DP érzékelő egy közvetett módszer, amelynek szintleolvasása a folyadék által kifejtett hidrosztatikus nyomáson alapul, és a folyadék sűrűségének pontos ismeretét igényli.
A fenti berendezések konfigurációja általában minden műszerhez két karimás fúvóka csatlakozást igényel, egy felső és egy alsó fúvókát. A kívánt mérés eléréséhez elengedhetetlen a fúvóka elhelyezése. A kialakításnak biztosítania kell, hogy a fúvóka mindig érintkezzen a megfelelő folyadékkal, például a felület víz- és olajfázisával, valamint az ömlesztett folyadékszinthez az olajjal és gőzzel.
A folyadék jellemzői a tényleges üzemi körülmények között eltérhetnek a kalibráláshoz használt folyadékkarakterisztikától, ami hibás szintleolvasásokat eredményezhet. Ezenkívül a szintmérő helye téves vagy félreértett szintállást is okozhat. Ez a cikk néhány példát mutat be a műszerekkel kapcsolatos elválasztó problémák megoldása során levont tanulságokra.
A legtöbb mérési technika megköveteli a mért folyadék pontos és megbízható jellemzőinek használatát a műszer kalibrálásához. A tartályban lévő folyadék (emulzió, olaj és víz) fizikai jellemzői és körülményei kritikusak az alkalmazott mérési technológia integritása és megbízhatósága szempontjából. Ezért, ha a kapcsolódó műszerek kalibrálását megfelelően kell elvégezni a pontosság maximalizálása és a folyadékszint-leolvasások eltérésének minimalizálása érdekében, nagyon fontos a feldolgozott folyadék specifikációinak pontos értékelése. Ezért a folyadékszint-leolvasás eltéréseinek elkerülése érdekében megbízható adatokat kell szerezni a mért folyadék rendszeres mintavételével és elemzésével, beleértve a tartályból történő közvetlen mintavételt is.
Változás idővel. A folyamatfolyadék természete olaj, víz és gáz keveréke. A technológiai folyadék különböző fajsúlyú lehet a technológiai edény különböző szakaszaiban; azaz folyékony keverékként vagy emulgeált folyadékként lép be az edénybe, de külön fázisként hagyja el az edényt. Ezenkívül számos helyszíni alkalmazásban a technológiai folyadék különböző tartályokból származik, amelyek mindegyike eltérő tulajdonságokkal rendelkezik. Ennek eredményeként különböző sűrűségű anyagok keveréke kerül feldolgozásra a szeparátoron keresztül. Ezért a folyadék jellemzőinek folyamatos változása hatással lesz a tartályban lévő folyadékszint mérés pontosságára. Bár a hibahatár nem biztos, hogy elegendő ahhoz, hogy befolyásolja a hajó biztonságos működését, de hatással lesz az egész eszköz szétválasztási hatékonyságára és működőképességére. Az elválasztás körülményeitől függően 5-15%-os sűrűségváltozás normális lehet. Minél közelebb van a műszer a bemeneti csőhöz, annál nagyobb az eltérés, ami a tartály bemeneti nyílása közelében lévő emulzió természetéből adódik.
Hasonlóképpen, a víz sótartalmának változása a szintmérőt is érinti. Olajtermelés esetén a víz sótartalma különböző tényezők, például a formációvíz változása vagy a befecskendezett tengervíz áttörése miatt megváltozik. A legtöbb olajmezőben a sótartalom változása 10-20% alatti is lehet, de egyes esetekben akár 50% is lehet, különösen a kondenzátum gázrendszerekben és az al-sótározó rendszerekben. Ezek a változások jelentős hatással lehetnek a szintmérés megbízhatóságára; ezért a folyadékkémia (olaj, kondenzátum és víz) frissítése elengedhetetlen a műszer kalibrációjának fenntartásához.
A folyamatszimulációs modellekből és a folyadékanalízisből és a valós idejű mintavételből nyert információk felhasználásával a szintmérő kalibrációs adatai is javíthatók. Elméletileg ez a legjobb módszer, és ma már szokásos gyakorlatként használják. Azonban annak érdekében, hogy a műszer pontos maradjon az idő múlásával, a folyadékelemzési adatokat rendszeresen frissíteni kell, hogy elkerüljük az esetleges hibákat, amelyeket a működési feltételek, a víztartalom, az olaj-levegő arány növekedése és a folyadék jellemzőinek változásai okozhatnak.
Megjegyzés: A rendszeres és megfelelő karbantartás az alapja a megbízható műszeradatok megszerzésének. A karbantartások színvonala és gyakorisága nagymértékben függ a kapcsolódó megelőző és napi gyári tevékenységektől. Egyes esetekben, ha szükségesnek ítélik, a tervezett tevékenységektől való eltérést át kell rendezni.
Megjegyzés: A mérő rendszeres kalibrálásához a legfrissebb folyadékkarakterisztikák használata mellett csak releváns algoritmusok vagy mesterséges intelligencia eszközök használhatók a folyamatfolyadék napi ingadozásainak korrigálására, hogy figyelembe vegyék a 24 órán belüli üzemi ingadozásokat.
Megjegyzés: A megfigyelési adatok és a gyártási folyadék laboratóriumi elemzése segít megérteni a termelési folyadékban lévő olajemulzió által okozott lehetséges eltéréseket a szintleolvasásokban.
A különböző bemeneti eszközök és belső alkatrészek szerint a tapasztalatok azt mutatják, hogy a leválasztók (főleg a függőleges gázkondenzátum-leválasztók és gázmosók) bemeneténél a gáz felszívódása és buborékolása jelentős hatással lesz a folyadékszint leolvasására, és rossz szabályozáshoz vezethet . A folyadékfázis sűrűségének a gáztartalom miatti csökkenése ál-alacsony folyadékszintet eredményez, ami folyadék felszívódásához vezethet a gázfázisban, és hatással lehet a downstream technológiai kompressziós egységre.
Bár az olaj- és gáz-/kondenzátumolaj-rendszerben tapasztaltak gázelszívódást és habzást, a műszer kalibrálása a kondenzátumolaj sűrűségének ingadozása miatt történik, amelyet a kondenzátumfázisban diszpergált és oldott gáz okoz a gázelszívás vagy gázfúvás során. folyamat szerint. A hiba nagyobb lesz, mint az olajrendszeré.
Sok függőleges mosó és szeparátor szintmérőit nehéz lehet helyesen kalibrálni, mivel a folyadékfázisban különböző mennyiségű víz és kondenzátum van, és a legtöbb esetben a két fázisnak közös folyadék- vagy vízkivezető vezetéke van. Felesleges a rossz állapot miatt. vízelválasztás. Ezért a működési sűrűség folyamatos ingadozást mutat. Működés közben az alsó fázis (főleg víz) kiürül, a tetején magasabb kondenzátumréteg marad, így a folyadék sűrűsége eltérő, ami a folyadékréteg magassági arányának változásával a folyadékszintmérés változását okozza. Ezek az ingadozások kisebb tartályokban kritikusak lehetnek, ami az optimális működési szint elvesztését kockáztatja, és sok esetben a lefolyócső (a folyadék kiürítésére szolgáló aeroszolleválasztó leszorítója) megfelelő működését. A szükséges folyadékzár.
A folyadékszintet úgy határozzuk meg, hogy megmérjük a két egyensúlyi állapotban lévő folyadék közötti sűrűségkülönbséget a szeparátorban. Bármilyen belső nyomáskülönbség azonban változást okozhat a mért folyadékszintben, ezáltal a nyomásesés miatt eltérő folyadékszint jelzést ad. Például egy 100 és 500 mbar (1,45 és 7,25 psi) közötti nyomásváltozás a tartályrekeszek között a terelőlemez vagy az egyesítő betét túlcsordulása miatt egyenletes folyadékszint elvesztését okozza, ami az interfész szintet eredményezi a szeparátorban. a mérés elvész, ami vízszintes gradienst eredményez; azaz a megfelelő folyadékszint az edény elülső végén az alapérték alatt, és a szeparátor hátsó végén az alapértéken belül. Ezen túlmenően, ha bizonyos távolság van a folyadékszint és a felső folyadékszintmérő fúvókája között, a keletkező gázoszlop további folyadékszint mérési hibákat okozhat hab jelenlétében.
A technológiai edény konfigurációjától függetlenül gyakori probléma, amely eltéréseket okozhat a folyadékszint mérésében, a folyadékkondenzáció. Amikor a műszercsövet és a tartálytestet lehűtik, a hőmérséklet csökkenése a műszercsőben folyadékot termelő gáz lecsapódását okozhatja, aminek következtében a folyadékszint leolvasott értéke eltér a tartályban lévő tényleges állapottól. Ez a jelenség nem csak a hideg külső környezetre jellemző. Sivatagi környezetben fordul elő, ahol a külső hőmérséklet éjszaka alacsonyabb, mint a folyamat hőmérséklete.
A szintmérők hőkövetése a páralecsapódás megelőzésének általános módja; azonban a hőmérséklet beállítása kritikus, mert ez okozhatja a megoldani kívánt problémát. A hőmérséklet túl magas beállításával az illékonyabb komponensek elpárologhatnak, ami a folyadék sűrűségének növekedését okozza. Karbantartási szempontból a hőkövetés is problémás lehet, mert könnyen megsérül. Olcsóbb megoldás a műszercső szigetelése (szigetelése), amely számos alkalmazásnál hatékonyan tudja egy bizonyos szinten tartani a folyamat hőmérsékletét és a külső környezeti hőmérsékletet. Megjegyzendő, hogy karbantartási szempontból a műszercsővezeték lemaradása is gondot okozhat.
Megjegyzés: A gyakran figyelmen kívül hagyott karbantartási lépés a műszer és a gyeplő átöblítése. A szolgáltatástól függően ilyen korrekciós intézkedésekre hetente vagy akár naponta is szükség lehet, az üzemeltetési feltételektől függően.
Számos áramlásbiztosítási tényező is negatívan befolyásolhatja a folyadékszintmérő műszereket. ezek mind a következők:
Megjegyzés: A leválasztó tervezési szakaszában, a megfelelő szintmérő műszer kiválasztásakor, és ha a szintmérés abnormális, mérlegelni kell a megfelelő áramlási sebesség biztosításának problémáját.
Számos tényező befolyásolja a folyadék sűrűségét a szinttávadó fúvókája közelében. A nyomás és a hőmérséklet helyi változásai befolyásolják a folyadékegyensúlyt, ezáltal befolyásolják a szintértékeket és a teljes rendszer stabilitását.
A folyadéksűrűség lokális változásait és az emulzióváltozásokat a szeparátorban figyelték meg, ahol a páramentesítő leszorító/lefolyócsövének kivezető pontja a folyadékszint távadó fúvókája közelében található. A páramentesítő által felfogott folyadék nagy mennyiségű folyadékkal keveredik, helyi sűrűségváltozást okozva. A sűrűségingadozások gyakoribbak az alacsony sűrűségű folyadékokban. Ez folyamatos ingadozásokat eredményezhet az olaj- vagy kondenzvízszint-mérésben, ami viszont befolyásolja a hajó működését és a lefelé irányuló eszközök vezérlését.
Megjegyzés: A folyadékszint távadó fúvókája nem lehet a lefolyó kiömlési pontja közelében, mert fennáll annak a veszélye, hogy időszakos sűrűségváltozást okoz, ami befolyásolja a folyadékszint mérést.
A 2. ábrán látható példa egy általános szintmérő csőrendszer, de problémákat okozhat. Ha probléma adódik a terepen, a folyadékszint távadó adatainak áttekintése arra a következtetésre jut, hogy az interfész folyadékszintje a rossz elválasztás miatt elveszett. A tény azonban az, hogy ahogy több vizet választanak le, a kimeneti szintszabályozó szelep fokozatosan kinyílik, és Venturi-effektust hoz létre a szinttávadó alatti fúvóka közelében, amely kevesebb, mint 0,5 m (20 hüvelyk) van a vízszinttől. Vízfúvóka. Ez belső nyomásesést okoz, aminek következtében az interfész szintje a távadóban alacsonyabb lesz, mint a tartály interfészszintje.
Hasonló megfigyelésekről számoltak be a gázmosóban is, ahol a folyadékkivezető fúvóka a folyadékszint-távadó alatti fúvóka közelében található.
A fúvókák általános elhelyezése is befolyásolja a megfelelő működést, vagyis a függőleges leválasztóházon lévő fúvókákat nehezebb elzárni vagy eltömíteni, mint a leválasztó alsó fejében található fúvókákat. Hasonló koncepció vonatkozik a vízszintes tartályokra is, ahol minél alacsonyabb a fúvóka, annál közelebb van a leülepedő szilárd anyagokhoz, így nagyobb az eltömődés valószínűsége. Ezeket a szempontokat figyelembe kell venni a hajó tervezési szakaszában.
Megjegyzés: A folyadékszint távadó fúvókája ne legyen közel a bemeneti fúvókához, folyadék- vagy gázkimeneti fúvókához, mert fennáll a belső nyomásesés veszélye, ami befolyásolja a folyadékszint mérést.
A 3. ábrán látható módon a tartály különböző belső szerkezetei eltérő módon befolyásolják a folyadékok szétválasztását, beleértve a terelőlemez túlcsordulása által okozott folyadékszint-gradiensek lehetséges kialakulását, ami nyomásesést eredményez. Ezt a jelenséget a hibaelhárítás és a folyamatdiagnosztikai kutatások során többször is megfigyelték.
A többrétegű terelőlemezt általában a leválasztó elején lévő tartályba szerelik be, és könnyen elmerülhet a bemeneti rész áramláselosztási problémája miatt. A túlcsordulás ezután nyomásesést okoz az edényben, és szintgradiens jön létre. Ez alacsonyabb folyadékszintet eredményez a tartály elején, amint az a 3. ábrán látható. Ha azonban a folyadékszintet a tartály hátulján lévő folyadékszintmérő szabályozza, eltérések lépnek fel az elvégzett mérésben. A szintgradiens rossz elválasztási feltételeket is okozhat a technológiai edényben, mivel a szintgradiens a folyadék térfogatának legalább 50%-át elveszíti. Ezen túlmenően elképzelhető, hogy a nyomásesés által okozott megfelelő nagy sebességű terület olyan keringési területet hoz létre, amely az elválasztási térfogat elvesztéséhez vezet.
Hasonló helyzet fordulhat elő lebegő gyártóüzemekben, például az FPSO-ban, ahol több porózus betétet használnak a folyamattartályban a folyadék mozgásának stabilizálására az edényben.
Ezen túlmenően a vízszintes tartályban lévő erős gázelszívás bizonyos körülmények között az alacsony gázdiffúzió miatt magasabb folyadékszint gradienst eredményez az elülső végén. Ez szintén hátrányosan befolyásolja a szintszabályozást a tartály hátsó végén, ami mérési eltérést eredményez, ami a tartály gyenge teljesítményét eredményezi.
Megjegyzés: A különböző formájú technológiai edényekben a gradiens szintje reális, és ezt a helyzetet minimálisra kell csökkenteni, mivel ez az elválasztási hatékonyság csökkenését okozza. Javítsa a tartály belső szerkezetét, és csökkentse a szükségtelen terelőlemezeket és/vagy perforált lemezeket, jó működési gyakorlattal és tudatossággal párosulva, hogy elkerülje a folyadékszint gradiens problémáit a tartályban.
Ez a cikk számos fontos tényezőt tárgyal, amelyek befolyásolják a szeparátor folyadékszint-mérését. A hibás vagy félreértett szintértékek az edény rossz működését okozhatják. Néhány javaslatot tettek a problémák elkerülésére. Bár ez egyáltalán nem kimerítő lista, segít megérteni néhány lehetséges problémát, ezáltal segít az operatív csapatnak megérteni a lehetséges mérési és üzemeltetési problémákat.
Ha lehetséges, alakítson ki bevált gyakorlatokat a tanulságok alapján. Nincs azonban olyan speciális iparági szabvány, amelyet ezen a területen lehetne alkalmazni. A mérési eltérésekkel és szabályozási rendellenességekkel kapcsolatos kockázatok minimalizálása érdekében a következő szempontokat kell figyelembe venni a jövőbeli tervezési és üzemeltetési gyakorlatok során.
Szeretnék köszönetet mondani Christopher Kallinak (a Perth-i Nyugat-ausztrál Egyetem adjunktusa, Chevron/BP nyugdíjas); Lawrence Coughlan (Lol Co Ltd. aberdeeni tanácsadó, Shell nyugdíjas) és Paul Georgie (Glasgow Geo Geo tanácsadó, Glasgow, Egyesült Királyság) támogatásukért A dokumentumokat szakértői értékelések és kritikák érik. Ezúton is szeretnék köszönetet mondani az SPE Elválasztástechnikai Technikai Albizottság tagjainak, hogy elősegítették e cikk megjelenését. Külön köszönet azoknak a tagoknak, akik az utolsó szám előtt átnézték a lapot.
Wally Georgie több mint 4 éves tapasztalattal rendelkezik az olaj- és gáziparban, nevezetesen olaj- és gázipari műveletek, feldolgozás, leválasztás, folyadékkezelés és rendszerintegritás, működési hibaelhárítás, szűk keresztmetszetek kiküszöbölése, olaj/víz szétválasztás, folyamatérvényesítés és műszaki területen. szakértelem Gyakorlatértékelés, korrózióellenőrzés, rendszerfelügyelet, vízbefecskendezés és fokozott olajvisszanyerő kezelés, valamint minden egyéb folyadék- és gázkezelési probléma, beleértve a homok- és szilárdanyag-termelést, a gyártási kémiát, az áramlásbiztosítást és a kezelési folyamatrendszer integritásának kezelését.
1979 és 1987 között kezdetben a szolgáltatási szektorban dolgozott az Egyesült Államokban, az Egyesült Királyságban, Európa különböző részein és a Közel-Keleten. Ezt követően 1987 és 1999 között a norvég Statoilnál (Equinor) dolgozott, ahol a napi működésre, az olaj-víz leválasztási problémákkal kapcsolatos új olajmező-projektek fejlesztésére, a gázkezelő kéntelenítési és víztelenítő rendszereire összpontosított, vízgazdálkodással és szilárd termelési problémák kezelésével foglalkozott. gyártó rendszer. 1999 márciusa óta független tanácsadóként dolgozik hasonló olaj- és gázkitermelésben világszerte. Ezenkívül Georgie szakértőként szolgált az Egyesült Királyságban és Ausztráliában folytatott jogi olaj- és gázügyekben. 2016 és 2017 között az SPE kitüntetett oktatója volt.
Mesterdiplomája van. Polimer technológia mestere, Loughborough Egyetem, Egyesült Királyság. A skóciai Aberdeeni Egyetemen szerzett biztonsági mérnöki diplomát, a skóciai Glasgow-i Strathclyde Egyetemen pedig PhD fokozatot vegyésztechnológiából. Felveheti vele a kapcsolatot a wgeorgie@maxoilconsultancy.com címen.
Georgie június 9-én webináriumot tartott „A tervezési és működési tényezők szétválasztása, valamint azok hatása a szárazföldi és tengeri létesítményekben előállított vízrendszerek teljesítményére”. Igény szerint elérhető itt (SPE tagoknak ingyenes).
A Journal of Petroleum Technology a Petroleum Engineers Társaság zászlóshajója, amely hiteles tájékoztatókat és témákat nyújt a kutatási és termelési technológia fejlődéséről, az olaj- és gázipar kérdéseiről, valamint az SPE-vel és tagjaival kapcsolatos hírekről.
Feladás időpontja: 2021. június 17
