Reglubundin kvörðun skipatækja er nauðsynleg til að tryggja áframhaldandi frammistöðu og virkni vinnsluílátsins. Röng kvörðun tækjabúnaðar eykur oft lélega hönnun vinnsluhylkja, sem leiðir til ófullnægjandi virkni skilju og lítillar skilvirkni. Í sumum tilfellum getur staðsetning tækisins einnig valdið röngum mælingum. Þessi grein lýsir því hvernig ferliskilyrði geta valdið röngum eða misskilnum stiglestri.
Iðnaðurinn hefur lagt mikla vinnu í að bæta hönnun og uppsetningu skilju- og hreinsiskipa. Hins vegar hefur lítið verið fjallað um val og uppsetningu tengdra hljóðfæra. Venjulega er tækið stillt fyrir upphafleg rekstrarskilyrði, en eftir þetta tímabil breytast rekstrarfæribreytur, eða fleiri mengunarefni eru kynnt, upphafskvörðunin hentar ekki lengur og þarf að breyta. Þrátt fyrir að heildarmat á stigi tækjavals ætti að vera yfirgripsmikið, fer ferlið við að viðhalda stöðugu mati á rekstrarsviði og allar breytingar á viðeigandi endurkvörðun og endurstillingu tengdra tækja eftir þörfum allan lífsferil vinnsluílátsins. hefur sýnt fram á að í samanburði við óeðlilega innri uppsetningu ílátsins er bilun í skilju sem stafar af röngum tækisgögnum miklu meiri.
Ein af lykilbreytum ferlistýringar er vökvastig. Algengar aðferðir til að mæla vökvastig eru meðal annars sjóngleraugu/stigglervísar og mismunaþrýstingsskynjarar (DP). Sjónglerið er aðferð til að mæla vökvastigið beint og getur haft valkosti eins og segulmagnaðan fylgi og/eða stigsendi sem er tengdur við breytt vökvastigsgler. Stigmælar sem nota flot sem aðal mæliskynjara eru einnig taldir vera bein aðferð til að mæla vökvastig í vinnsluílátinu. DP skynjarinn er óbein aðferð þar sem stiglestur er byggður á vatnsstöðuþrýstingnum sem vökvinn hefur og krefst nákvæmrar þekkingar á vökvaþéttleika.
Uppsetning ofangreinds búnaðar krefst venjulega notkunar á tveimur flansstútstengingum fyrir hvert tæki, efri stút og neðri stút. Til þess að ná nauðsynlegri mælingu er staðsetning stútsins nauðsynleg. Hönnunin verður að tryggja að stúturinn sé alltaf í snertingu við viðeigandi vökva, svo sem vatns- og olíufasa fyrir tengi og olíu og gufu fyrir magn vökvastigs.
Vökvaeiginleikar við raunverulegar notkunaraðstæður geta verið frábrugðnar vökvaeiginleikum sem notaðir eru við kvörðun, sem leiðir til rangra mælinga. Að auki getur staðsetning hæðarmælisins einnig valdið röngum eða misskilnum hæðarmælingum. Þessi grein gefur nokkur dæmi um lexíur sem dreginn er af við að leysa tækistengd skiljuvandamál.
Flestar mælingaraðferðir krefjast þess að nota nákvæma og áreiðanlega eiginleika vökvans sem verið er að mæla til að kvarða tækið. Eðlisfræðilegar upplýsingar og skilyrði vökvans (fleyti, olía og vatns) í ílátinu eru mikilvæg fyrir heilleika og áreiðanleika beittrar mælitækni. Þess vegna, ef kvörðun skyldra tækja á að vera lokið á réttan hátt til að hámarka nákvæmni og lágmarka frávik vökvastigsmælinga, er mjög mikilvægt að meta nákvæmlega forskriftir unnar vökva. Til þess að koma í veg fyrir hvers kyns frávik í aflestri vökvastigs verður því að afla áreiðanlegra gagna með því að taka reglulega sýnatöku og greina mældan vökva, þar með talið bein sýnatöku úr ílátinu.
Breytist með tímanum. Eðli vinnsluvökvans er blanda af olíu, vatni og gasi. Vinnsluvökvinn getur haft mismunandi eðlisþyngd á mismunandi stigum innan vinnsluílátsins; það er að segja að fara inn í ílátið sem vökvablöndu eða ýrulausn vökva, en skilja ílátið eftir sem sérstakan fasa. Að auki, í mörgum vettvangsnotkun, kemur vinnsluvökvinn úr mismunandi geymum, hver með mismunandi eiginleika. Þetta mun leiða til þess að blanda af mismunandi þéttleika er unnin í gegnum skiljuna. Þess vegna mun stöðug breyting á vökvaeiginleikum hafa áhrif á nákvæmni mælingar vökvastigs í ílátinu. Þó að skekkjumörkin séu ef til vill ekki næg til að hafa áhrif á örugga rekstur skipsins mun það hafa áhrif á skilvirkni og virkni alls tækisins. Það fer eftir aðskilnaðarskilyrðum, þéttleikabreyting um 5-15% getur verið eðlileg. Því nær sem tækið er inntaksrörinu, því meira er frávikið, sem stafar af eðli fleytisins nálægt inntaki ílátsins.
Á sama hátt, eftir því sem selta vatnsins breytist, mun hæðarmælirinn einnig hafa áhrif. Þegar um olíuvinnslu er að ræða mun selta vatns breytast vegna ýmissa þátta eins og breytinga á myndunarvatni eða gegnumbrots í dældum sjó. Á flestum olíusvæðum getur seltubreytingin verið minni en 10-20%, en í sumum tilfellum getur breytingin orðið allt að 50%, sérstaklega í þéttigaskerfum og undirsaltlónum. Þessar breytingar geta haft veruleg áhrif á áreiðanleika stigmælinga; því er nauðsynlegt að uppfæra vökvaefnafræði (olía, þéttivatn og vatn) til að viðhalda kvörðun tækisins.
Með því að nota upplýsingar sem fengnar eru úr ferlihermilíkönum og vökvagreiningu og rauntíma sýnatöku er einnig hægt að bæta kvörðunargögn stigmæla. Fræðilega séð er þetta besta aðferðin og er nú notuð sem hefðbundin aðferð. Hins vegar, til að halda tækinu nákvæmu með tímanum, ætti að uppfæra vökvagreiningargögn reglulega til að forðast hugsanlegar villur sem gætu stafað af notkunaraðstæðum, vatnsinnihaldi, aukningu á olíu-lofthlutfalli og breytingum á vökvaeiginleikum.
Athugið: Reglulegt og rétt viðhald er grundvöllur þess að fá áreiðanlegar upplýsingar um tækið. Staðlar og tíðni viðhalds eru að miklu leyti háð tengdum forvarnarstarfi og daglegri verksmiðjustarfsemi. Í sumum tilfellum, ef ástæða þykir til, ætti að endurskipuleggja frávik frá fyrirhugaðri starfsemi.
Athugið: Auk þess að nota nýjustu vökvaeiginleikana til að kvarða mælinn reglulega, er aðeins hægt að nota viðeigandi reiknirit eða gervigreindarverkfæri til að leiðrétta daglegar sveiflur vinnsluvökvans til að taka tillit til rekstrarsveiflna innan 24 klukkustunda.
Athugið: Eftirlitsgögn og rannsóknarstofugreining á framleiðsluvökvanum mun hjálpa til við að skilja hugsanlegar óeðlilegar mælingar á stigi aflestrar af völdum olíufleytisins í framleiðsluvökvanum.
Samkvæmt mismunandi inntaksbúnaði og innri íhlutum hefur reynslan sýnt að gasflæði og loftbólur við inntak skilgreina (aðallega lóðrétta gasþéttiskiljur og hreinsiefni) mun hafa veruleg áhrif á mælingar á vökvastigi og geta leitt til lélegrar stjórnunar og . Minnkun á þéttleika vökvafasans vegna gasinnihaldsins leiðir til falskt lágs vökvastigs, sem getur leitt til vökvaflæðis í gasfasanum og haft áhrif á samþjöppunareininguna eftir strauminn.
Þrátt fyrir að gasflæði og froðumyndun hafi verið í olíu- og gas-/þéttiolíukerfinu er tækið kvarðað vegna sveiflunnar á þéttleika þéttiolíu sem stafar af dreifðu og uppleystu gasi í þéttiefnisfasanum meðan á gasflæðinu eða gasblásinu stendur. með ferli. Skekkjan verður hærri en olíukerfið.
Stigmælar í mörgum lóðréttum hreinsitækjum og skiljum geta verið erfiðar að kvarða rétt vegna þess að það er mismikið af vatni og þétti í vökvafasanum og í flestum tilfellum hafa fasarnir tveir sameiginlegt vökvaúttak eða vatnsúttakslína Óþarfur vegna lélegrar vatnsskilnaður. Þess vegna eru stöðugar sveiflur í rekstrarþéttleika. Meðan á notkun stendur verður botnfasinn (aðallega vatn) losaður og skilur eftir sig hærra þéttilag á toppnum, þannig að vökvaþéttleiki er öðruvísi, sem veldur því að vökvastigsmælingin breytist með breytingu á hæðarhlutfalli vökvalagsins. Þessar sveiflur geta verið mikilvægar í smærri ílátum, hætta á að tapa ákjósanlegu vinnslustigi og í mörgum tilfellum, stjórna fallpípunni á réttan hátt (fallpípa úðabrúsans sem notaður er til að losa vökvann) Nauðsynlegt vökvaþétti.
Vökvastigið er ákvarðað með því að mæla þéttleikamuninn á milli vökvanna tveggja í jafnvægisástandi í skilju. Hins vegar getur hvers kyns innri þrýstingsmunur valdið breytingu á mældu vökvastigi og þar með gefið aðra vísbendingu um vökvastig vegna þrýstingsfallsins. Til dæmis, þrýstingsbreyting á milli 100 til 500 mbar (1,45 til 7,25 psi) á milli ílátshólfanna vegna yfirfalls á skífunni eða samrunapúðanum mun valda tapi á jöfnu vökvastigi, sem leiðir til viðmótsstigs í skilju. mæling tapast, sem leiðir til lárétts halla; það er rétt vökvamagn í framenda ílátsins fyrir neðan viðmiðunarpunktinn og afturenda skiljunnar innan viðmiðunarmarksins. Að auki, ef það er ákveðin fjarlægð á milli vökvastigsins og stútsins á efri vökvastigsmælinum, getur gassúlan sem myndast enn frekar valdið villum í mælingar á vökvastigi í nærveru froðu.
Óháð uppsetningu vinnsluílátsins er algengt vandamál sem getur valdið frávikum í mælingu á vökvastigi vökvaþétting. Þegar tækisrörið og ílátið eru kæld getur hitafallið valdið því að gasið sem framleiðir vökva í tækisrörinu þéttist, sem veldur því að vökvastigsmælingin víkur frá raunverulegum aðstæðum í ílátinu. Þetta fyrirbæri er ekki einstakt fyrir kalt ytra umhverfi. Það gerist í eyðimerkurumhverfi þar sem ytri hitastig á nóttunni er lægra en ferlishitastigið.
Hitamæling fyrir stigmæla er algeng leið til að koma í veg fyrir þéttingu; Hins vegar er hitastigið mikilvægt vegna þess að það getur valdið vandamálinu sem það er að reyna að leysa. Með því að stilla hitastigið of hátt geta rokgjarnari efnisþættirnir gufað upp og valdið því að þéttleiki vökvans eykst. Frá viðhaldssjónarmiði getur hitaspor einnig verið vandamál vegna þess að það skemmist auðveldlega. Ódýrari valkostur er einangrun (einangrun) tækisrörsins, sem getur í raun haldið ferli hitastigi og ytra umhverfishita á ákveðnu stigi í mörgum forritum. Það skal tekið fram að frá viðhaldssjónarmiði getur seinkun tækjaleiðslunnar einnig verið vandamál.
Athugið: Viðhaldsskref sem oft er gleymt er að skola tækið og taumana. Það fer eftir þjónustunni, slíkar úrbætur kunna að vera nauðsynlegar vikulega eða jafnvel daglega, allt eftir rekstraraðstæðum.
Það eru nokkrir flæðitryggingarþættir sem geta haft neikvæð áhrif á vökvastigsmælingartæki. allt þetta eru:
Athugið: Á hönnunarstigi skiljunnar, þegar valið er viðeigandi hæðartæki og þegar hæðarmælingin er óeðlileg, ætti að íhuga réttan flæðihraðatryggingarvandamál.
Margir þættir hafa áhrif á þéttleika vökvans nálægt stútnum á stigsendi. Staðbundnar breytingar á þrýstingi og hitastigi munu hafa áhrif á vökvajafnvægið og hafa þar með áhrif á hæðarmælingar og stöðugleika alls kerfisins.
Staðbundnar breytingar á vökvaþéttleika og fleytibreytingar komu fram í skilju, þar sem losunarpunktur fall-/rennslispípunnar á hreinsiefni er staðsett nálægt stút vökvastigssendisins. Vökvinn sem úðahreinsirinn fangar blandast miklu magni af vökva, sem veldur staðbundnum breytingum á þéttleika. Þéttleikasveiflur eru algengari í lágþéttni vökva. Þetta getur haft í för með sér stöðugar sveiflur í olíu- eða þéttistigsmælingum, sem aftur hefur áhrif á rekstur skipsins og eftirlit með niðurstraumsbúnaði.
Athugið: Stútur vökvastigssendisins ætti ekki að vera nálægt losunarpunkti niðurfallsins vegna þess að hætta er á að valda breytingum á þéttleika með hléum, sem mun hafa áhrif á vökvastigsmælingu.
Dæmið sem sýnt er á mynd 2 er algeng lagnauppsetning fyrir stigmæli, en hún getur valdið vandræðum. Þegar vandamál eru á vettvangi er niðurstaða yfirferðar á gögnum vökvastigssendar að vökvastig viðmótsins tapist vegna lélegrar aðskilnaðar. Hins vegar er staðreyndin sú að eftir því sem meira vatn er skilið frá opnast úttaksstýriventillinn smám saman og myndast Venturi áhrif nálægt stútnum undir hæðarsendi, sem er innan við 0,5 m (20 tommu) frá vatnsborðinu. Vatnsstútur. Þetta veldur innra þrýstingsfalli, sem veldur því að aflestur tengistigs í sendinum er lægri en lestur tengistigs í ílátinu.
Svipaðar athuganir hafa einnig verið tilkynntar í hreinsivélinni þar sem vökvaúttaksstúturinn er staðsettur nálægt stútnum undir vökvastigsendi.
Almenn staðsetning stútanna mun einnig hafa áhrif á rétta virkni, það er að erfiðara er að stífla eða stífla stútana á lóðrétta skiljuhúsinu en stútana sem eru staðsettir í neðri haus skilju. Svipað hugtak á við um lárétt ílát, þar sem því lægra sem stúturinn er, því nær er hann öllum föstum efnum sem setjast, sem gerir það líklegra að hann stíflist. Þessa þætti ætti að hafa í huga á hönnunarstigi skipsins.
Athugið: Stútur vökvastigssendisins ætti ekki að vera nálægt inntakstútnum, vökva- eða gasúttaksstútnum, vegna þess að hætta er á innra þrýstingsfalli sem mun hafa áhrif á vökvastigsmælingu.
Mismunandi innri uppbygging ílátsins hefur áhrif á aðskilnað vökva á mismunandi vegu, eins og sýnt er á mynd 3, þar á meðal hugsanlega þróun vökvastigshalla af völdum yfirflæðis skífunnar, sem leiðir til þrýstingsfalls. Þetta fyrirbæri hefur komið fram margoft við úrræðaleit og ferligreiningarrannsóknir.
Fjöllaga skífan er venjulega sett upp í ílátinu fremst á skilju og auðvelt er að sökkva henni í kafi vegna vandræða flæðisdreifingar í inntakshlutanum. Yfirfallið veldur síðan þrýstingsfalli yfir ílátið, sem skapar stighalla. Þetta leiðir til lægra vökvastigs framan á ílátinu, eins og sýnt er á mynd 3. Hins vegar, þegar vökvastigi er stjórnað af vökvastigsmælinum aftan á ílátinu, verða frávik í mælingunni sem framkvæmd er. Stighallinn getur einnig valdið slæmum aðskilnaðarskilyrðum í vinnsluílátinu vegna þess að stighallinn tapar að minnsta kosti 50% af vökvamagni. Auk þess má hugsa sér að viðkomandi háhraðasvæði af völdum þrýstifallsins skapi hringrásarsvæði sem leiðir til taps á skilrúmmáli.
Svipað ástand getur komið upp í fljótandi framleiðslustöðvum, eins og FPSO, þar sem margir gljúpir púðar eru notaðir í vinnsluílátinu til að koma á stöðugleika vökvahreyfingarinnar í skipinu.
Að auki mun alvarlegt gasflæði í lárétta ílátinu, við vissar aðstæður, vegna lítillar gasdreifingar, framleiða hærri vökvastigshalla í framendanum. Þetta mun einnig hafa slæm áhrif á stigstýringu aftari enda gámsins, sem leiðir til fráviks mælinga, sem leiðir til lélegrar frammistöðu gáms.
Athugið: Hallistigið í mismunandi gerðum vinnsluíláta er raunhæft og ætti að lágmarka þessar aðstæður þar sem þær munu valda því að skilvirkni minnkar. Bættu innri uppbyggingu ílátsins og minnkaðu óþarfa plötur og/eða gataðar plötur, ásamt góðum vinnubrögðum og meðvitund, til að forðast vandamál með halla vökvastigs í ílátinu.
Þessi grein fjallar um nokkra mikilvæga þætti sem hafa áhrif á vökvastigsmælingu skilju. Rangar eða misskildar mælingar geta valdið slæmri starfsemi skipsins. Nokkrar tillögur hafa verið settar fram til að koma í veg fyrir þessi vandamál. Þó að þetta sé alls ekki tæmandi listi, hjálpar það að skilja nokkur hugsanleg vandamál og hjálpar þar með rekstrarteymið að skilja hugsanleg mælingar- og rekstrarvandamál.
Ef mögulegt er skaltu koma á bestu starfsvenjum byggða á lærdómi. Hins vegar er enginn sérstakur iðnaðarstaðall sem hægt er að beita á þessu sviði. Til að lágmarka áhættu sem fylgir frávikum í mælingum og óeðlilegum eftirliti ætti að huga að eftirfarandi atriðum í framtíðarhönnunar- og rekstraraðferðum.
Ég vil þakka Christopher Kalli (aðjunkt við University of Western Australia í Perth, Ástralíu, Chevron/BP eftirlaunaþegi); Lawrence Coughlan (Lol Co Ltd. Aberdeen ráðgjafi, Shell eftirlaun) og Paul Georgie (Glasgow Geo Geo ráðgjafi, Glasgow, Bretlandi) fyrir stuðninginn. Erindi eru ritrýnd og gagnrýnd. Ég vil líka þakka meðlimum SPE Separation Technology Technical Sub Committee fyrir að auðvelda birtingu þessarar greinar. Sérstakar þakkir til félagsmanna sem fóru yfir blaðið fyrir lokablaðið.
Wally Georgie hefur meira en 4 ára reynslu í olíu- og gasiðnaði, þ.e. í olíu- og gasrekstri, vinnslu, aðskilnaði, vökvameðhöndlun og kerfisheilleika, rekstrarbilanaleit, útrýmingu flöskuhálsa, olíu/vatns aðskilnað, vinnslustaðfestingu og tækni. sérfræðiþekking Æfðu mat, tæringarstýringu, kerfiseftirlit, vatnsdælingu og aukna olíuvinnslumeðferð, og öll önnur vökva- og gasmeðhöndlunarmál, þar með talið sand- og föst framleiðslu, framleiðsluefnafræði, flæðistrygging og heilleikastjórnun í meðhöndlunarferliskerfinu.
Frá 1979 til 1987 starfaði hann fyrst í þjónustugeiranum í Bandaríkjunum, Bretlandi, mismunandi hlutum Evrópu og Miðausturlöndum. Í kjölfarið starfaði hann hjá Statoil (Equinor) í Noregi á árunum 1987 til 1999, með áherslu á daglegan rekstur, þróun nýrra olíuvallaverkefna tengdum olíu-vatnsskilnaði, gashreinsunar- og afvötnunarkerfi, framleiðslu vatnsstjórnunar og meðhöndlunar á föstu framleiðsluvandamálum. framleiðslukerfi. Síðan í mars 1999 hefur hann starfað sem sjálfstæður ráðgjafi við svipaða olíu- og gasvinnslu um allan heim. Að auki hefur Georgie starfað sem sérfræðingur í löglegum olíu- og gasmálum í Bretlandi og Ástralíu. Hann starfaði sem SPE Distinguished Lektor frá 2016 til 2017.
Hann er með meistaragráðu. Master of Polymer Technology, Loughborough University, Bretlandi. Fékk BS gráðu í öryggisverkfræði frá háskólanum í Aberdeen, Skotlandi, og doktorsgráðu í efnatækni frá háskólanum í Strathclyde, Glasgow, Skotlandi. Þú getur haft samband við hann á wgeorgie@maxoilconsultancy.com.
Georgie stóð fyrir vefnámskeiði þann 9. júní „Að aðskilja hönnunar- og rekstrarþætti og áhrif þeirra á frammistöðu framleiddra vatnskerfa í stöðvum á landi og á sjó“. Fáanlegt á eftirspurn hér (ókeypis fyrir SPE meðlimi).
Journal of Petroleum Technology er flaggskip tímarit Félags jarðolíuverkfræðinga, sem veitir opinbera kynningarfundi og efni um framfarir í rannsóknar- og framleiðslutækni, málefni olíu- og gasiðnaðar og fréttir um SPE og meðlimi þess.
Birtingartími: 17. júní 2021
