Kalibrasi instrumen bejana secara berkala sangat penting untuk memastikan kelanjutan kinerja dan fungsi bejana proses. Kalibrasi instrumen yang salah sering kali memperburuk desain bejana proses yang buruk, sehingga mengakibatkan pengoperasian separator yang tidak memuaskan dan efisiensi yang rendah. Dalam beberapa kasus, posisi instrumen juga dapat menyebabkan kesalahan pengukuran. Artikel ini menjelaskan bagaimana kondisi proses dapat menyebabkan pembacaan level yang salah atau disalahpahami.
Industri telah mengeluarkan banyak upaya untuk meningkatkan desain dan konfigurasi bejana separator dan scrubber. Namun pemilihan dan konfigurasi instrumen terkait kurang mendapat perhatian. Biasanya, instrumen dikonfigurasikan untuk kondisi pengoperasian awal, tetapi setelah periode ini, parameter pengoperasian berubah, atau kontaminan tambahan masuk, kalibrasi awal tidak lagi sesuai dan perlu diubah. Meskipun penilaian keseluruhan pada tahap pemilihan instrumen level harus komprehensif, proses mempertahankan penilaian berkelanjutan terhadap rentang operasi dan perubahan apa pun ke dalam kalibrasi ulang dan konfigurasi ulang instrumen terkait sesuai kebutuhan sepanjang siklus hidup bejana proses Oleh karena itu, pengalaman telah menunjukkan bahwa, dibandingkan dengan konfigurasi internal wadah yang tidak normal, kegagalan pemisah yang disebabkan oleh data instrumen yang salah jauh lebih besar.
Salah satu variabel kontrol proses utama adalah level cairan. Metode umum untuk mengukur ketinggian cairan meliputi kaca penglihatan/indikator kaca pengukur dan sensor tekanan diferensial (DP). Kaca penglihatan adalah metode untuk mengukur ketinggian cairan secara langsung, dan mungkin memiliki opsi seperti pengikut magnetis dan/atau pemancar level yang dihubungkan ke kaca ketinggian cairan yang dimodifikasi. Pengukur level yang menggunakan pelampung sebagai sensor pengukuran utama juga dianggap sebagai alat langsung untuk mengukur level cairan dalam bejana proses. Sensor DP adalah metode tidak langsung yang pembacaan levelnya didasarkan pada tekanan hidrostatis yang diberikan oleh fluida dan memerlukan pengetahuan akurat tentang kepadatan fluida.
Konfigurasi peralatan di atas biasanya memerlukan penggunaan dua sambungan nosel flensa untuk setiap instrumen, nosel atas dan nosel bawah. Untuk mencapai pengukuran yang diperlukan, posisi nosel sangat penting. Desain harus memastikan bahwa nosel selalu bersentuhan dengan fluida yang sesuai, seperti fase air dan minyak untuk antarmuka serta minyak dan uap untuk ketinggian cairan curah.
Karakteristik fluida pada kondisi pengoperasian sebenarnya mungkin berbeda dari karakteristik fluida yang digunakan untuk kalibrasi, sehingga menghasilkan pembacaan level yang salah. Selain itu, lokasi pengukur level juga dapat menyebabkan pembacaan level yang salah atau salah dipahami. Artikel ini memberikan beberapa contoh pembelajaran dalam memecahkan masalah pemisah terkait instrumen.
Sebagian besar teknik pengukuran memerlukan penggunaan karakteristik cairan yang diukur secara akurat dan andal untuk mengkalibrasi instrumen. Spesifikasi fisik dan kondisi cairan (emulsi, minyak, dan air) dalam wadah sangat penting untuk integritas dan keandalan teknologi pengukuran yang diterapkan. Oleh karena itu, jika kalibrasi instrumen terkait ingin diselesaikan dengan benar untuk memaksimalkan akurasi dan meminimalkan penyimpangan pembacaan ketinggian cairan, sangat penting untuk mengevaluasi spesifikasi cairan yang diproses secara akurat. Oleh karena itu, untuk menghindari penyimpangan dalam pembacaan ketinggian cairan, data yang dapat diandalkan harus diperoleh dengan pengambilan sampel dan analisis cairan yang diukur secara teratur, termasuk pengambilan sampel langsung dari wadah.
Berubah seiring waktu. Sifat fluida proses adalah campuran minyak, air dan gas. Fluida proses dapat memiliki gravitasi spesifik yang berbeda pada tahapan berbeda di dalam bejana proses; yaitu, masuk ke dalam bejana sebagai campuran fluida atau cairan teremulsi, tetapi keluar dari bejana sebagai fase yang berbeda. Selain itu, dalam banyak aplikasi lapangan, fluida proses berasal dari reservoir berbeda, masing-masing memiliki karakteristik berbeda. Hal ini akan menghasilkan campuran dengan kepadatan berbeda yang diproses melalui pemisah. Oleh karena itu, perubahan karakteristik fluida yang terus menerus akan berdampak pada keakuratan pengukuran ketinggian cairan dalam wadah. Meskipun margin kesalahan mungkin tidak cukup untuk mempengaruhi keselamatan pengoperasian kapal, hal ini akan mempengaruhi efisiensi pemisahan dan pengoperasian seluruh perangkat. Tergantung pada kondisi pemisahan, perubahan kepadatan sebesar 5-15% mungkin normal. Semakin dekat instrumen ke tabung saluran masuk, semakin besar deviasinya, hal ini disebabkan oleh sifat emulsi di dekat saluran masuk wadah.
Demikian pula, seiring dengan perubahan salinitas air, pengukur level juga akan terpengaruh. Dalam hal produksi minyak, salinitas air akan berubah karena berbagai faktor seperti perubahan air formasi atau terobosan air laut yang disuntikkan. Di sebagian besar ladang minyak, perubahan salinitas mungkin kurang dari 10-20%, namun dalam beberapa kasus, perubahannya mungkin mencapai 50%, terutama pada sistem gas kondensat dan sistem reservoir sub-garam. Perubahan-perubahan ini dapat mempunyai dampak yang signifikan terhadap keandalan pengukuran tingkat; oleh karena itu, memperbarui kimia fluida (minyak, kondensat, dan air) sangat penting untuk menjaga kalibrasi instrumen.
Dengan menggunakan informasi yang diperoleh dari model simulasi proses dan analisis fluida serta pengambilan sampel waktu nyata, data kalibrasi level meter juga dapat ditingkatkan. Secara teori, ini adalah metode terbaik dan sekarang digunakan sebagai praktik standar. Namun, untuk menjaga keakuratan instrumen dari waktu ke waktu, data analisis fluida harus diperbarui secara berkala untuk menghindari potensi kesalahan yang mungkin disebabkan oleh kondisi pengoperasian, kadar air, peningkatan rasio minyak terhadap udara, dan perubahan karakteristik fluida.
Catatan: Perawatan yang teratur dan tepat merupakan dasar untuk memperoleh data instrumen yang andal. Standar dan frekuensi pemeliharaan sangat bergantung pada tindakan pencegahan dan aktivitas pabrik sehari-hari. Dalam beberapa kasus, jika dianggap perlu, penyimpangan dari kegiatan yang direncanakan harus diatur ulang.
Catatan: Selain menggunakan karakteristik fluida terbaru untuk mengkalibrasi meteran secara berkala, hanya algoritme atau alat kecerdasan buatan yang relevan yang dapat digunakan untuk mengoreksi fluktuasi harian fluida proses untuk memperhitungkan fluktuasi pengoperasian dalam waktu 24 jam.
Catatan: Data pemantauan dan analisis laboratorium terhadap cairan produksi akan membantu memahami potensi kelainan pada pembacaan level yang disebabkan oleh emulsi minyak dalam cairan produksi.
Menurut perangkat saluran masuk dan komponen internal yang berbeda, pengalaman menunjukkan bahwa masuknya gas dan penggelembungan pada saluran masuk separator (terutama pemisah dan scrubber kondensat gas vertikal) akan berdampak signifikan pada pembacaan level cairan, dan dapat menyebabkan kontrol yang buruk dan yang dilakukan . Penurunan densitas fase cair karena kandungan gas mengakibatkan tingkat cairan rendah palsu, yang dapat menyebabkan masuknya cairan dalam fase gas dan mempengaruhi unit kompresi proses hilir.
Meskipun gas entrainment dan pembusaan telah dialami dalam sistem minyak dan gas/minyak kondensat, instrumen ini dikalibrasi karena fluktuasi densitas minyak kondensat yang disebabkan oleh gas terdispersi dan terlarut dalam fase kondensat selama entrainment gas atau gas blow- berdasarkan proses. Kesalahannya akan lebih tinggi daripada sistem oli.
Pengukur level di banyak scrubber dan separator vertikal mungkin sulit dikalibrasi dengan benar karena terdapat perbedaan jumlah air dan kondensat dalam fase cair, dan dalam banyak kasus, kedua fase memiliki saluran keluar cairan atau saluran keluar air yang sama. Berlebihan karena buruk pemisahan air. Oleh karena itu, terdapat fluktuasi terus menerus dalam kepadatan operasi. Selama operasi, fase bawah (terutama air) akan dibuang, meninggalkan lapisan kondensat yang lebih tinggi di bagian atas, sehingga kepadatan fluida berbeda, yang akan menyebabkan pengukuran ketinggian cairan berubah seiring dengan perubahan rasio tinggi lapisan cairan. Fluktuasi ini dapat menjadi sangat penting dalam wadah yang lebih kecil, berisiko kehilangan tingkat pengoperasian optimal, dan dalam banyak kasus, mengoperasikan downcomer (downcomer dari penghilang aerosol yang digunakan untuk mengeluarkan cairan) dengan benar segel cairan yang diperlukan.
Ketinggian cairan ditentukan dengan mengukur perbedaan densitas antara dua cairan dalam keadaan setimbang di separator. Namun, perbedaan tekanan internal apa pun dapat menyebabkan perubahan ketinggian cairan yang diukur, sehingga memberikan indikasi ketinggian cairan yang berbeda karena penurunan tekanan. Misalnya, perubahan tekanan antara 100 hingga 500 mbar (1,45 hingga 7,25 psi) antar kompartemen kontainer akibat meluapnya baffle atau bantalan penggabungan akan menyebabkan hilangnya level cairan yang seragam, yang mengakibatkan level antarmuka pada separator. pengukuran hilang, mengakibatkan gradien horizontal; yaitu, ketinggian cairan yang benar di ujung depan bejana di bawah titik setel dan ujung belakang pemisah dalam titik setel. Selain itu, jika terdapat jarak tertentu antara ketinggian cairan dan nosel pengukur ketinggian cairan atas, kolom gas yang dihasilkan selanjutnya dapat menyebabkan kesalahan pengukuran ketinggian cairan dengan adanya busa.
Terlepas dari konfigurasi bejana proses, masalah umum yang dapat menyebabkan penyimpangan dalam pengukuran ketinggian cairan adalah kondensasi cairan. Ketika pipa instrumen dan badan wadah didinginkan, penurunan suhu dapat menyebabkan gas yang menghasilkan cairan di dalam pipa instrumen mengembun, sehingga menyebabkan pembacaan ketinggian cairan menyimpang dari kondisi sebenarnya di dalam wadah. Fenomena ini tidak hanya terjadi pada lingkungan luar yang dingin. Hal ini terjadi di lingkungan gurun dimana suhu eksternal pada malam hari lebih rendah dari suhu proses.
Penelusuran panas untuk pengukur level adalah cara umum untuk mencegah kondensasi; namun, pengaturan suhu sangat penting karena dapat menyebabkan masalah yang ingin dipecahkan. Jika suhu diatur terlalu tinggi, komponen-komponen yang lebih mudah menguap dapat menguap sehingga menyebabkan kepadatan cairan meningkat. Dari sudut pandang pemeliharaan, penelusuran panas juga mungkin bermasalah karena mudah rusak. Pilihan yang lebih murah adalah isolasi (isolasi) tabung instrumen, yang secara efektif dapat menjaga suhu proses dan suhu lingkungan eksternal pada tingkat tertentu dalam banyak aplikasi. Perlu dicatat bahwa dari sudut pandang pemeliharaan, kelambatan pada pipa instrumen juga dapat menjadi masalah.
Catatan: Langkah perawatan yang sering diabaikan adalah membilas instrumen dan kendali. Tergantung pada layanannya, tindakan perbaikan tersebut mungkin diperlukan setiap minggu atau bahkan setiap hari, tergantung pada kondisi pengoperasian.
Ada beberapa faktor jaminan aliran yang dapat berdampak negatif pada alat ukur ketinggian cairan. semua ini adalah:
Catatan: Pada tahap desain separator, ketika memilih instrumen level yang sesuai dan ketika pengukuran level tidak normal, masalah jaminan laju aliran yang benar harus dipertimbangkan.
Banyak faktor yang mempengaruhi kepadatan cairan di dekat nosel pemancar level. Perubahan lokal pada tekanan dan suhu akan mempengaruhi keseimbangan cairan, sehingga mempengaruhi pembacaan level dan stabilitas seluruh sistem.
Perubahan lokal pada densitas cairan dan perubahan emulsi diamati pada separator, dimana titik pembuangan downcomer/pipa pembuangan demister terletak di dekat nosel pemancar level cairan. Cairan yang ditangkap oleh penghilang kabut bercampur dengan sejumlah besar cairan, menyebabkan perubahan kepadatan lokal. Fluktuasi massa jenis lebih sering terjadi pada fluida dengan massa jenis rendah. Hal ini dapat mengakibatkan fluktuasi terus menerus pada pengukuran tingkat minyak atau kondensat, yang pada gilirannya mempengaruhi pengoperasian kapal dan pengendalian perangkat hilir.
Catatan: Nozel pemancar ketinggian cairan tidak boleh berada di dekat titik pelepasan downcomer karena terdapat risiko menyebabkan perubahan kepadatan yang terputus-putus, yang akan mempengaruhi pengukuran ketinggian cairan.
Contoh yang ditunjukkan pada Gambar 2 adalah konfigurasi perpipaan pengukur ketinggian yang umum, namun dapat menimbulkan masalah. Ketika ada masalah di lapangan, tinjauan data pemancar level cairan menyimpulkan bahwa level cairan antarmuka hilang karena pemisahan yang buruk. Namun, faktanya adalah semakin banyak air yang dipisahkan, katup pengatur ketinggian saluran keluar secara bertahap terbuka, menciptakan efek Venturi di dekat nosel di bawah pemancar ketinggian, yang berjarak kurang dari 0,5 m (20 inci) dari permukaan air. Nosel air. Hal ini menyebabkan penurunan tekanan internal, yang menyebabkan pembacaan level antarmuka di pemancar menjadi lebih rendah daripada pembacaan level antarmuka di wadah.
Pengamatan serupa juga telah dilaporkan pada scrubber dimana nosel saluran keluar cairan terletak di dekat nosel di bawah pemancar level cairan.
Penempatan nozel secara umum juga akan mempengaruhi fungsi yang benar, yaitu nosel pada rumah pemisah vertikal lebih sulit untuk diblokir atau tersumbat dibandingkan nosel yang terletak di kepala bawah pemisah. Konsep serupa berlaku untuk wadah horizontal, di mana semakin rendah nosel, semakin dekat wadah tersebut dengan padatan yang mengendap, sehingga semakin besar kemungkinan tersumbat. Aspek-aspek ini harus dipertimbangkan pada tahap desain kapal.
Catatan: Nosel pemancar level cairan tidak boleh dekat dengan nosel saluran masuk, nosel saluran keluar cairan atau gas, karena terdapat risiko penurunan tekanan internal, yang akan mempengaruhi pengukuran level cairan.
Struktur internal wadah yang berbeda mempengaruhi pemisahan cairan dengan cara yang berbeda, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, termasuk potensi pengembangan gradien tingkat cairan yang disebabkan oleh baffle overflow, yang mengakibatkan penurunan tekanan. Fenomena ini telah diamati berkali-kali selama penelitian pemecahan masalah dan diagnosis proses.
Penyekat multi lapis biasanya dipasang pada wadah di bagian depan separator, dan mudah terendam karena masalah distribusi aliran di bagian saluran masuk. Luapan tersebut kemudian menyebabkan penurunan tekanan di seluruh bejana, menciptakan gradien level. Hal ini mengakibatkan ketinggian cairan di bagian depan wadah menjadi lebih rendah, seperti terlihat pada Gambar 3. Namun, jika ketinggian cairan dikontrol oleh pengukur ketinggian cairan di bagian belakang wadah, akan terjadi penyimpangan pada pengukuran yang dilakukan. Gradien level juga dapat menyebabkan kondisi pemisahan yang buruk pada bejana proses karena gradien level kehilangan setidaknya 50% volume cairan. Selain itu, dapat dibayangkan bahwa area kecepatan tinggi terkait yang disebabkan oleh penurunan tekanan akan menghasilkan area sirkulasi yang menyebabkan hilangnya volume pemisahan.
Situasi serupa dapat terjadi di pabrik produksi terapung, seperti FPSO, di mana beberapa bantalan berpori digunakan dalam bejana proses untuk menstabilkan pergerakan fluida di dalam bejana.
Selain itu, masuknya gas yang parah dalam wadah horizontal, dalam kondisi tertentu, akibat difusi gas yang rendah, akan menghasilkan gradien level cairan yang lebih tinggi di ujung depan. Hal ini juga akan berdampak buruk pada kontrol ketinggian di bagian belakang wadah, yang mengakibatkan perbedaan pengukuran, yang mengakibatkan buruknya kinerja wadah.
Catatan: Tingkat gradien dalam berbagai bentuk bejana proses adalah realistis, dan situasi ini harus diminimalkan karena akan menyebabkan efisiensi pemisahan menurun. Memperbaiki struktur internal wadah dan mengurangi sekat dan/atau pelat berlubang yang tidak perlu, disertai dengan praktik pengoperasian yang baik dan kesadaran, untuk menghindari masalah gradien ketinggian cairan dalam wadah.
Artikel ini membahas beberapa faktor penting yang mempengaruhi pengukuran level cairan separator. Pembacaan level yang salah atau disalahpahami dapat menyebabkan pengoperasian kapal yang buruk. Beberapa saran telah diberikan untuk membantu menghindari masalah ini. Meskipun daftar ini bukanlah daftar yang lengkap, hal ini membantu untuk memahami beberapa potensi masalah, sehingga membantu tim operasi memahami potensi masalah pengukuran dan operasional.
Jika memungkinkan, tetapkan praktik terbaik berdasarkan pembelajaran. Namun, belum ada standar industri khusus yang dapat diterapkan di bidang ini. Untuk meminimalkan risiko yang terkait dengan penyimpangan pengukuran dan kelainan kontrol, hal-hal berikut harus dipertimbangkan dalam praktik desain dan operasi di masa depan.
Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada Christopher Kalli (asisten profesor di University of Western Australia di Perth, Australia, pensiunan Chevron/BP); Lawrence Coughlan (konsultan Lol Co Ltd. Aberdeen, pensiunan Shell) dan Paul Georgie (konsultan Geo Geo Glasgow, Glasgow, Inggris) atas dukungan mereka. Makalah ditinjau dan dikritik oleh rekan sejawat. Saya juga mengucapkan terima kasih kepada anggota Subkomite Teknis Teknologi Pemisahan SPE yang telah memfasilitasi publikasi artikel ini. Terima kasih khusus kepada anggota yang meninjau makalah ini sebelum edisi terakhir.
Wally Georgie memiliki pengalaman lebih dari 4 tahun di industri minyak dan gas, yaitu dalam operasi minyak dan gas, pengolahan, pemisahan, penanganan fluida dan integritas sistem, pemecahan masalah operasional, penghapusan kemacetan, pemisahan minyak/air, validasi proses, dan teknis. keahlian Evaluasi praktik, pengendalian korosi, pemantauan sistem, injeksi air dan perawatan pemulihan minyak yang ditingkatkan, dan semua masalah penanganan cairan dan gas lainnya, termasuk produksi pasir dan padat, kimia produksi, jaminan aliran, dan manajemen integritas dalam sistem proses perawatan.
Dari tahun 1979 hingga 1987, ia awalnya bekerja di sektor jasa di Amerika Serikat, Inggris, berbagai belahan Eropa, dan Timur Tengah. Selanjutnya, ia bekerja di Statoil (Equinor) di Norwegia dari tahun 1987 hingga 1999, dengan fokus pada operasi sehari-hari, pengembangan proyek ladang minyak baru yang berkaitan dengan masalah pemisahan minyak-air, sistem desulfurisasi dan dehidrasi pengolahan gas, pengelolaan air terproduksi dan penanganan masalah produksi padat. sistem produksi. Sejak Maret 1999, beliau bekerja sebagai konsultan independen dalam produksi minyak dan gas serupa di seluruh dunia. Selain itu, Georgie juga pernah menjadi saksi ahli dalam kasus hukum migas di Inggris dan Australia. Beliau menjabat sebagai Dosen Terhormat SPE pada tahun 2016 hingga 2017.
Dia memiliki gelar master. Magister Teknologi Polimer, Loughborough University, Inggris. Mendapat gelar sarjana di bidang teknik keselamatan dari Universitas Aberdeen, Skotlandia, dan gelar PhD di bidang teknologi kimia dari Universitas Strathclyde, Glasgow, Skotlandia. Anda dapat menghubunginya di wgeorgie@maxoilconsultancy.com.
Georgie mengadakan webinar pada tanggal 9 Juni “Memisahkan faktor desain dan pengoperasian serta dampaknya terhadap kinerja sistem air terproduksi di instalasi darat dan lepas pantai”. Tersedia sesuai permintaan di sini (gratis untuk anggota SPE).
Journal of Petroleum Technology adalah majalah andalan Society of Petroleum Engineers, yang memberikan pengarahan dan topik resmi tentang kemajuan teknologi eksplorasi dan produksi, isu-isu industri minyak dan gas, dan berita tentang SPE dan anggotanya.
Waktu posting: 17 Juni 2021
