Norint užtikrinti nuolatinį proceso indo veikimą ir veikimą, būtina periodiškai kalibruoti indo prietaisus. Neteisingas prietaiso kalibravimas dažnai apsunkina prastą proceso indo konstrukciją, todėl separatorius veikia netinkamai ir efektyvumas yra mažas. Kai kuriais atvejais prietaiso padėtis taip pat gali sukelti klaidingus matavimus. Šiame straipsnyje aprašoma, kaip proceso sąlygos gali sukelti neteisingus arba neteisingai suprantamus lygio rodmenis.
Pramonė įdėjo daug pastangų, kad pagerintų separatorių ir plovimo indų dizainą ir konfigūraciją. Tačiau susijusių instrumentų parinkimui ir konfigūravimui buvo skiriama mažai dėmesio. Paprastai prietaisas sukonfigūruojamas pradinėms eksploatavimo sąlygoms, tačiau praėjus šiam laikotarpiui pasikeičia veikimo parametrai arba atsiranda papildomų teršalų, pradinis kalibravimas nebetinkamas ir jį reikia keisti. Nors bendras įvertinimas lygių instrumentų parinkimo etape turėtų būti išsamus, nuolatinio veikimo diapazono įvertinimo ir bet kokių pakeitimų, susijusių su atitinkamų prietaisų perkalibravimu ir perkonfigūravimu, prireikus per visą proceso indo gyvavimo ciklą, procesas turėtų būti išsamus. parodė, kad, palyginti su nenormalia vidine konteinerio konfigūracija, separatoriaus gedimas dėl neteisingų prietaiso duomenų yra daug didesnis.
Vienas iš pagrindinių proceso valdymo kintamųjų yra skysčio lygis. Įprasti skysčio lygio matavimo metodai apima stebėjimo stiklus / lygio stiklo indikatorius ir diferencinio slėgio (DP) jutiklius. Žiūrėjimo stiklas yra tiesioginio skysčio lygio matavimo metodas ir gali turėti tokias parinktis kaip magnetinis sekiklis ir (arba) lygio siųstuvas, prijungtas prie modifikuoto skysčio lygio stiklo. Lygio matuokliai, kuriuose kaip pagrindinis matavimo jutiklis naudojamos plūdės, taip pat laikomi tiesiogine skysčio lygio matavimo proceso inde priemone. DP jutiklis yra netiesioginis metodas, kurio lygio rodmuo pagrįstas skysčio daromu hidrostatiniu slėgiu ir reikalauja tiksliai žinoti skysčio tankį.
Aukščiau nurodytos įrangos konfigūracijai paprastai reikia naudoti dvi flanšinių purkštukų jungtis kiekvienam instrumentui – viršutinį antgalį ir apatinį antgalį. Norint pasiekti reikiamą matavimą, būtina nustatyti purkštuko padėtį. Konstrukcija turi užtikrinti, kad antgalis visada liestųsi su atitinkamu skysčiu, pvz., vandens ir alyvos fazėmis, skirtomis sąsajai, ir alyva bei garais, kad būtų užtikrintas skysčio lygis.
Skysčio charakteristikos tikromis eksploatavimo sąlygomis gali skirtis nuo kalibravimui naudojamų skysčio charakteristikų, todėl gali būti klaidingai parodytas lygis. Be to, lygio matuoklio vieta taip pat gali sukelti klaidingus arba neteisingai suprastus lygio rodmenis. Šiame straipsnyje pateikiami keli pamokų, įgytų sprendžiant su instrumentais susijusias separatoriaus problemas, pavyzdžiai.
Daugumoje matavimo metodų prietaisui kalibruoti reikia naudoti tikslias ir patikimas matuojamo skysčio charakteristikas. Skysčio (emulsijos, aliejaus ir vandens) talpykloje fizinės specifikacijos ir sąlygos yra labai svarbios taikomos matavimo technologijos vientisumui ir patikimumui. Todėl, norint teisingai atlikti susijusių prietaisų kalibravimą, kad būtų padidintas tikslumas ir sumažintas skysčio lygio rodmenų nuokrypis, labai svarbu tiksliai įvertinti apdorojamo skysčio specifikacijas. Todėl, siekiant išvengti bet kokių skysčio lygio rodmenų nukrypimų, reguliariai imant ir analizuojant išmatuotą skystį, įskaitant tiesioginį mėginių ėmimą iš talpyklos, reikia gauti patikimus duomenis.
Keistis su laiku. Proceso skysčio prigimtis yra naftos, vandens ir dujų mišinys. Proceso skystis gali turėti skirtingą savitąjį svorį įvairiuose proceso indo etapuose; ty į indą patenka kaip skystas mišinys arba emulsuotas skystis, bet palieka indą kaip atskirą fazę. Be to, daugelyje lauko pritaikymų proceso skystis gaunamas iš skirtingų rezervuarų, kurių kiekvienas turi skirtingas charakteristikas. Dėl to per separatorių bus apdorojamas skirtingo tankio mišinys. Todėl nuolatinis skysčio charakteristikų pasikeitimas turės įtakos skysčio lygio matavimo talpoje tikslumui. Nors paklaidos ribos gali nepakakti saugiam laivo eksploatavimui, ji turės įtakos atskyrimo efektyvumui ir viso įrenginio veikimui. Priklausomai nuo atskyrimo sąlygų, 5-15% tankio pokytis gali būti normalus. Kuo arčiau prietaisas yra įleidimo vamzdžio, tuo didesnis nuokrypis, kuris atsiranda dėl emulsijos pobūdžio šalia talpyklos įleidimo angos.
Panašiai, pasikeitus vandens druskingumui, bus paveiktas ir lygio matuoklis. Naftos gavybos atveju vandens druskingumas pasikeis dėl įvairių veiksnių, tokių kaip formacijos vandens pasikeitimas arba suleidžiamo jūros vandens proveržis. Daugumoje naftos telkinių druskingumo pokytis gali būti mažesnis nei 10-20 %, tačiau kai kuriais atvejais pokytis gali siekti net 50 %, ypač kondensato dujų sistemose ir subdruskos rezervuarų sistemose. Šie pokyčiai gali turėti didelės įtakos lygio matavimo patikimumui; todėl norint palaikyti prietaiso kalibravimą, būtina atnaujinti skysčio chemiją (alyvos, kondensato ir vandens).
Naudojant informaciją, gautą iš proceso modeliavimo modelių ir skysčių analizės bei mėginių ėmimo realiuoju laiku, taip pat galima pagerinti lygio matuoklio kalibravimo duomenis. Teoriškai tai yra geriausias metodas ir dabar naudojamas kaip įprasta praktika. Tačiau norint, kad prietaisas laikui bėgant išliktų tikslus, skysčių analizės duomenys turi būti reguliariai atnaujinami, kad būtų išvengta galimų klaidų, kurias gali sukelti darbo sąlygos, vandens kiekis, alyvos ir oro santykio padidėjimas bei skysčio charakteristikų pokyčiai.
Pastaba: Patikimų prietaiso duomenų gavimo pagrindas yra reguliari ir tinkama priežiūra. Techninės priežiūros standartai ir dažnumas labai priklauso nuo susijusios prevencinės ir kasdienės gamyklos veiklos. Kai kuriais atvejais, jei manoma, kad tai būtina, nukrypimai nuo suplanuotos veiklos turėtų būti pertvarkyti.
Pastaba: Be naujausių skysčio charakteristikų naudojimo periodiškai kalibruojant matuoklį, kasdieniams proceso skysčio svyravimams koreguoti galima naudoti tik atitinkamus algoritmus arba dirbtinio intelekto priemones, kad būtų atsižvelgta į veikimo svyravimus per 24 valandas.
Pastaba: Stebėjimo duomenys ir laboratorinė gamybos skysčio analizė padės suprasti galimus lygio rodmenų nukrypimus, kuriuos sukelia alyvos emulsija gamybos skystyje.
Remiantis skirtingais įleidimo įtaisais ir vidiniais komponentais, patirtis parodė, kad dujų įsiurbimas ir burbuliavimas separatorių (daugiausia vertikalių dujų kondensato separatorių ir skruberių) įleidimo angoje turės didelę įtaką skysčio lygio rodmenims ir gali lemti prastą kontrolę ir . Skystos fazės tankio sumažėjimas dėl dujų kiekio sukelia klaidingai žemą skysčio lygį, dėl kurio skystis gali patekti į dujų fazę ir paveikti tolesnio proceso suspaudimo įrenginį.
Nors alyvos ir dujų / kondensato alyvos sistemoje buvo pastebėtas dujų įsiskverbimas ir putojimas, prietaisas kalibruojamas dėl alyvos kondensato tankio svyravimų, kuriuos sukelia kondensato fazėje išsisklaidžiusios ir ištirpusios dujos dujų įsiurbimo ar dujų pūtimo metu. pagal procesą. Klaida bus didesnė nei alyvos sistemos.
Daugelio vertikalių skruberių ir separatorių lygio matuoklius gali būti sunku teisingai kalibruoti, nes skystoje fazėje yra skirtingi vandens ir kondensato kiekiai, o daugeliu atvejų abi fazės turi bendrą skysčio išleidimo angą arba vandens išleidimo liniją. Nereikalinga dėl prastos kokybės. vandens atskyrimas. Todėl yra nuolatinis veikimo tankio svyravimas. Eksploatacijos metu apatinė fazė (daugiausia vandens) bus išleidžiama, o viršuje lieka didesnis kondensato sluoksnis, todėl skysčio tankis skiriasi, todėl skysčio lygio matavimas pasikeis keičiantis skysčio sluoksnio aukščio santykiui. Šie svyravimai gali būti kritiniai mažesnėse talpyklose, rizikuojant prarasti optimalų veikimo lygį, o daugeliu atvejų tinkamai eksploatuoti nuleidžiamąjį vamzdį (skysčiui išleisti naudojamo aerozolio šalinimo vamzdį) Reikalingą skysčio sandariklį.
Skysčio lygis nustatomas išmatuojant tankio skirtumą tarp dviejų pusiausvyros būsenos skysčių separatoriuje. Tačiau dėl bet kokio vidinio slėgio skirtumo gali pasikeisti išmatuotas skysčio lygis, todėl dėl slėgio kritimo rodomas kitoks skysčio lygio indikatorius. Pavyzdžiui, slėgio pokytis tarp talpyklos skyrių nuo 100 iki 500 mbar (1,45–7,25 psi) dėl pertvaros arba sujungimo trinkelės perpildymo praras vienodą skysčio lygį, todėl separatoriaus sąsajos lygis. matavimas prarandamas, todėl susidaro horizontalus gradientas; tai yra, teisingas skysčio lygis priekiniame indo gale žemiau nustatyto taško ir užpakaliniame separatoriaus gale nustatytame taške. Be to, jei tarp skysčio lygio ir viršutinio skysčio lygio matuoklio antgalio yra tam tikras atstumas, susidaręs dujų stulpelis gali dar labiau sukelti skysčio lygio matavimo paklaidas, kai yra putų.
Nepriklausomai nuo proceso indo konfigūracijos, dažna problema, galinti sukelti skysčio lygio matavimo nukrypimus, yra skysčio kondensacija. Kai prietaiso vamzdis ir talpyklos korpusas yra aušinami, dėl temperatūros kritimo gali kondensuotis dujos, gaminančios skystį prietaiso vamzdyje, todėl skysčio lygio rodmuo nukryps nuo faktinių talpyklos sąlygų. Šis reiškinys būdingas ne tik šaltai išorinei aplinkai. Tai atsiranda dykumos aplinkoje, kur išorinė temperatūra naktį yra žemesnė už proceso temperatūrą.
Lygio matuoklių šilumos sekimas yra įprastas būdas išvengti kondensacijos; tačiau temperatūros nustatymas yra labai svarbus, nes tai gali sukelti problemą, kurią bandoma išspręsti. Nustačius per aukštą temperatūrą, labiau lakūs komponentai gali išgaruoti, todėl skysčio tankis padidės. Techninės priežiūros požiūriu šilumos atsekimas taip pat gali būti problemiškas, nes jis lengvai pažeidžiamas. Pigesnis pasirinkimas yra prietaiso vamzdžio izoliacija (izoliacija), kuri daugeliu atvejų gali veiksmingai palaikyti tam tikrą proceso temperatūrą ir išorinę aplinkos temperatūrą. Reikėtų pažymėti, kad techninės priežiūros požiūriu problemų gali kilti ir prietaiso vamzdyno atsilikimas.
Pastaba: Priežiūros etapas, kuris dažnai nepastebimas, yra instrumento ir vadelių nuplovimas. Priklausomai nuo paslaugos, tokių korekcinių veiksmų gali prireikti kas savaitę ar net kasdien, priklausomai nuo eksploatavimo sąlygų.
Yra keletas srauto užtikrinimo veiksnių, kurie gali neigiamai paveikti skysčio lygio matavimo prietaisus. visa tai yra:
Pastaba: Separatoriaus projektavimo etape, renkantis atitinkamą lygio prietaisą ir kai lygio matavimas yra nenormalus, reikia atsižvelgti į teisingo srauto užtikrinimo problemą.
Skysčio tankiui šalia lygio siųstuvo purkštuko turi įtakos daugelis veiksnių. Vietiniai slėgio ir temperatūros pokyčiai turės įtakos skysčių balansui, taip paveikdami lygio rodmenis ir visos sistemos stabilumą.
Vietiniai skysčio tankio pokyčiai ir emulsijos pokyčiai buvo stebimi separatoriuje, kur aprasojimą šalinančiojo nuleidimo vamzdžio/nuleidimo vamzdžio išleidimo taškas yra šalia skysčio lygio siųstuvo antgalio. Rūko šalintuvo sugautas skystis susimaišo su dideliu kiekiu skysčio, sukeldamas vietinius tankio pokyčius. Tankio svyravimai dažniau pasitaiko mažo tankio skysčiuose. Dėl to gali nuolat svyruoti alyvos arba kondensato lygio matavimas, o tai savo ruožtu turi įtakos laivo veikimui ir pasroviui esančių įrenginių valdymui.
Pastaba: Skysčio lygio siųstuvo antgalis neturi būti šalia nuleidimo vamzdžio išleidimo taško, nes kyla pavojus, kad gali pasikeisti tankis, o tai turės įtakos skysčio lygio matavimui.
2 paveiksle pateiktas pavyzdys yra įprasta lygio matuoklio vamzdynų konfigūracija, tačiau tai gali sukelti problemų. Kai lauke iškyla problema, skysčio lygio siųstuvo duomenų peržiūra daroma išvada, kad sąsajos skysčio lygis prarandamas dėl prasto atskyrimo. Tačiau faktas yra tas, kad atskiriant daugiau vandens, išleidimo angos lygio reguliavimo vožtuvas palaipsniui atsidaro ir sukuria Venturi efektą šalia purkštuko po lygio siųstuvu, kuris yra mažesnis nei 0,5 m (20 colių) nuo vandens lygio. Vandens antgalis. Tai sukelia vidinio slėgio kritimą, dėl kurio sąsajos lygio rodmuo siųstuve yra mažesnis nei sąsajos lygio rodmuo talpykloje.
Taip pat buvo pranešta apie panašius pastebėjimus skruberyje, kur skysčio išleidimo antgalis yra šalia purkštuko po skysčio lygio siųstuvu.
Bendra purkštukų padėtis taip pat turės įtakos teisingai funkcijai, ty vertikaliojo separatoriaus korpuso purkštukus sunkiau užblokuoti arba užsikimšti nei purkštukus, esančius apatinėje separatoriaus galvutėje. Panaši koncepcija taikoma ir horizontalioms talpykloms, kur antgalis kuo žemiau, tuo arčiau bet kokių nusėdančių kietųjų dalelių, todėl didesnė tikimybė, kad jis užsikimš. Į šiuos aspektus reikėtų atsižvelgti projektuojant indą.
Pastaba: Skysčio lygio siųstuvo antgalis neturi būti arti įleidimo antgalio, skysčio ar dujų išleidimo antgalio, nes kyla vidinio slėgio kritimo pavojus, o tai turės įtakos skysčio lygio matavimui.
Skirtingos vidinės talpyklos struktūros skirtingai veikia skysčių atskyrimą, kaip parodyta 3 paveiksle, įskaitant galimą skysčio lygio gradientų atsiradimą dėl pertvaros perpildymo, dėl kurio sumažėja slėgis. Šis reiškinys ne kartą buvo pastebėtas trikčių šalinimo ir proceso diagnostikos tyrimų metu.
Daugiasluoksnė pertvara paprastai montuojama konteineryje separatoriaus priekyje, todėl jį lengva panardinti dėl srauto paskirstymo problemos įleidimo dalyje. Tada perpildymas sukelia slėgio kritimą inde ir sukuria lygio gradientą. Dėl to skysčio lygis konteinerio priekyje yra mažesnis, kaip parodyta 3 paveiksle. Tačiau kai skysčio lygį kontroliuoja skysčio lygio matuoklis, esantis talpyklos gale, atliekami matavimai nukryps. Lygio gradientas taip pat gali sukelti blogas atskyrimo sąlygas proceso inde, nes lygio gradientas praranda mažiausiai 50 % skysčio tūrio. Be to, gali būti, kad atitinkama didelio greičio sritis, kurią sukelia slėgio kritimas, sukurs cirkuliacijos sritį, dėl kurios sumažės atskyrimo tūris.
Panaši situacija gali susidaryti plūduriuojančiose gamybos įmonėse, tokiose kaip FPSO, kur proceso inde naudojamos kelios porėtos trinkelės, kad stabilizuotų skysčio judėjimą inde.
Be to, stiprus dujų įsiskverbimas į horizontalią talpyklą tam tikromis sąlygomis dėl mažos dujų difuzijos sukels didesnį skysčio lygio gradientą priekiniame gale. Tai taip pat neigiamai paveiks lygio valdymą galinėje talpyklos dalyje, dėl ko gali skirtis matavimai, o tai blogai veikia.
Pastaba: gradiento lygis skirtingų formų proceso induose yra realus, todėl šią situaciją reikia sumažinti iki minimumo, nes dėl to sumažės atskyrimo efektyvumas. Pagerinkite vidinę talpyklos struktūrą ir sumažinkite nereikalingų pertvarų ir (arba) perforuotų plokščių skaičių, kartu su gera eksploatavimo praktika ir supratimu, kad išvengtumėte skysčio lygio gradiento talpykloje problemų.
Šiame straipsnyje aptariami keli svarbūs veiksniai, turintys įtakos skysčio lygio matavimui separatoriuje. Neteisingi arba neteisingai suprasti lygio rodmenys gali sukelti blogą laivo veikimą. Buvo pateikti keli pasiūlymai, padedantys išvengti šių problemų. Nors tai jokiu būdu nėra baigtinis sąrašas, jis padeda suprasti kai kurias galimas problemas ir taip padėti operacijų komandai suprasti galimas matavimo ir veiklos problemas.
Jei įmanoma, remdamiesi įgytomis pamokomis sukurkite geriausią praktiką. Tačiau nėra konkretaus pramonės standarto, kurį būtų galima taikyti šioje srityje. Siekiant sumažinti riziką, susijusią su matavimo nuokrypiais ir valdymo sutrikimais, ateityje projektuojant ir eksploatuojant reikia atsižvelgti į šiuos dalykus.
Norėčiau padėkoti Christopher Kalli (Vakarų Australijos universiteto Perte, Australija, docentas, Chevron/BP pensininkas); Lawrence'as Coughlanas (Lol Co Ltd. „Aberdeen“ konsultantas, „Shell“ pensininkas) ir Paulas Georgie (Glasgow Geo Geo konsultantas, Glazgas, JK) už paramą Dokumentai yra peržiūrimi ir kritikuojami. Taip pat norėčiau padėkoti SPE atskyrimo technologijų techninio pakomitečio nariams, kurie padėjo paskelbti šį straipsnį. Ypatingas ačiū nariams, kurie peržiūrėjo dokumentą prieš išleidžiant galutinį numerį.
Wally Georgie turi daugiau nei 4 metų patirtį naftos ir dujų pramonėje, būtent naftos ir dujų operacijų, perdirbimo, atskyrimo, skysčių tvarkymo ir sistemos vientisumo, veikimo trikčių šalinimo, kliūčių šalinimo, alyvos ir vandens atskyrimo, procesų patvirtinimo ir techninių srityse. kompetencija Praktikos įvertinimas, korozijos kontrolė, sistemos stebėjimas, vandens įpurškimas ir patobulintas alyvos regeneravimo apdorojimas bei visi kiti skysčių ir dujų tvarkymo klausimai, įskaitant smėlio ir kietų medžiagų gamybą, gamybos chemiją, srauto užtikrinimą ir vientisumo valdymą valymo proceso sistemoje.
1979–1987 m. iš pradžių dirbo paslaugų sektoriuje JAV, Jungtinėje Karalystėje, įvairiose Europos dalyse ir Artimuosiuose Rytuose. Vėliau 1987–1999 m. jis dirbo „Statoil“ („Equinor“) Norvegijoje, daugiausia dėmesio skirdamas kasdienei veiklai, naujų naftos telkinių projektų, susijusių su naftos ir vandens atskyrimo problemomis, dujų valymo desulfuravimo ir dehidratacijos sistemomis, kūrimu, vandens tvarkymo ir kietų gamybos problemų tvarkymu. gamybos sistema. Nuo 1999 m. kovo jis dirba nepriklausomu konsultantu panašios naftos ir dujų gavybos srityje visame pasaulyje. Be to, Georgie dirbo ekspertu liudytoju teisinėse naftos ir dujų bylose Jungtinėje Karalystėje ir Australijoje. 2016–2017 m. dirbo SPE nusipelniusiu dėstytoju.
Jis turi magistro laipsnį. Polimerų technologijos magistras, Loughborough universitetas, JK. Įgijo saugos inžinerijos bakalauro laipsnį Aberdyno universitete (Škotija), o chemijos technologijos mokslų daktaro laipsnį – Strathclyde universitete Glazge, Škotijoje. Galite susisiekti su juo adresu wgeorgie@maxoilconsultancy.com.
Birželio 9 d. Georgie surengė internetinį seminarą „Projektavimo ir veikimo veiksnių atskyrimas ir jų įtaka gaminamų vandens sistemų veikimui sausumoje ir jūroje“. Galima čia pagal poreikį (SPE nariams nemokama).
„Journal of Petroleum Technology“ yra pagrindinis Naftos inžinierių draugijos žurnalas, teikiantis autoritetingus pranešimus ir temas apie žvalgybos ir gavybos technologijų pažangą, naftos ir dujų pramonės problemas bei naujienas apie SPE ir jos narius.
Paskelbimo laikas: 2021-06-17
