Tvertņu instrumentu periodiska kalibrēšana ir būtiska, lai nodrošinātu procesa tvertnes nepārtrauktu darbību un darbību. Nepareiza instrumenta kalibrēšana bieži pasliktina procesa tvertnes konstrukciju, kā rezultātā atdalītājs darbojas neapmierinoši un efektivitāte ir zema. Dažos gadījumos arī instrumenta novietojums var izraisīt kļūdainus mērījumus. Šajā rakstā ir aprakstīts, kā procesa apstākļi var izraisīt nepareizus vai pārprastus līmeņa rādījumus.
Nozare ir veltījusi daudz pūļu, lai uzlabotu separatoru un skrubera tvertņu konstrukciju un konfigurāciju. Tomēr saistīto instrumentu izvēlei un konfigurēšanai ir pievērsta maz uzmanības. Parasti instruments tiek konfigurēts sākotnējiem darbības apstākļiem, bet pēc šī perioda darbības parametri mainās vai tiek ievadīti papildu piesārņotāji, sākotnējā kalibrēšana vairs nav piemērota un ir jāmaina. Lai gan vispārējam novērtējumam līmeņa instrumentu atlases posmā ir jābūt visaptverošam, nepārtraukta darbības diapazona novērtējuma uzturēšanas procesam un jebkādām izmaiņām saistīto instrumentu atbilstošā pārkalibrēšanā un pārkonfigurācijā pēc vajadzības visā procesa tvertnes dzīves cikla laikā. ir parādījis, ka, salīdzinot ar neparasto konteinera iekšējo konfigurāciju, separatora kļūme, ko izraisa nepareizi instrumenta dati, ir daudz lielāka.
Viens no galvenajiem procesa kontroles mainīgajiem lielumiem ir šķidruma līmenis. Parastās šķidruma līmeņa mērīšanas metodes ietver skata stiklus/līmeņa stikla indikatorus un diferenciālā spiediena (DP) sensorus. Skata stikls ir metode tieši šķidruma līmeņa mērīšanai, un tai var būt tādas iespējas kā magnētiskais sekotājs un/vai līmeņa raidītājs, kas savienots ar modificētu šķidruma līmeņa stiklu. Līmeņa mērītāji, kas izmanto pludiņus kā galveno mērīšanas sensoru, arī tiek uzskatīti par tiešu līdzekli šķidruma līmeņa mērīšanai procesa traukā. DP sensors ir netieša metode, kuras līmeņa nolasīšana ir balstīta uz šķidruma radīto hidrostatisko spiedienu un prasa precīzas zināšanas par šķidruma blīvumu.
Iepriekš minētā aprīkojuma konfigurācijai parasti ir jāizmanto divi atloka sprauslu savienojumi katram instrumentam, augšējai sprauslai un apakšējai sprauslai. Lai sasniegtu nepieciešamo mērījumu, sprauslas novietojums ir būtisks. Konstrukcijai jānodrošina, lai sprausla vienmēr būtu saskarē ar atbilstošo šķidrumu, piemēram, ūdens un eļļas fāzēm saskarnei un eļļu un tvaiku lielapjoma šķidruma līmenim.
Šķidruma raksturlielumi faktiskajos darbības apstākļos var atšķirties no kalibrēšanai izmantotajiem šķidruma raksturlielumiem, kā rezultātā tiek iegūti kļūdaini līmeņa rādījumi. Turklāt līmeņa mērītāja atrašanās vieta var izraisīt arī nepareizus vai pārprastus līmeņa rādījumus. Šajā rakstā ir sniegti daži pieredzes piemēri, risinot ar instrumentiem saistītu atdalītāju problēmas.
Lielākajai daļai mērīšanas metožu instrumenta kalibrēšanai ir jāizmanto precīzi un uzticami mērītā šķidruma raksturlielumi. Tvertnē esošā šķidruma (emulsijas, eļļas un ūdens) fizikālās specifikācijas un apstākļi ir ļoti svarīgi izmantotās mērīšanas tehnoloģijas integritātei un uzticamībai. Tāpēc, ja saistīto instrumentu kalibrēšana ir jāpabeidz pareizi, lai palielinātu precizitāti un samazinātu šķidruma līmeņa rādījumu novirzes, ir ļoti svarīgi precīzi novērtēt apstrādātā šķidruma specifikācijas. Tāpēc, lai izvairītos no novirzēm šķidruma līmeņa nolasījumā, ir jāiegūst ticami dati, regulāri ņemot un analizējot izmērītā šķidruma paraugus, tostarp tiešu paraugu ņemšanu no tvertnes.
Mainiet ar laiku. Procesa šķidruma būtība ir eļļas, ūdens un gāzes maisījums. Procesa šķidrumam var būt atšķirīgs īpatnējais svars dažādos procesa trauka posmos; tas ir, ievadiet traukā kā šķidru maisījumu vai emulģētu šķidrumu, bet atstājiet trauku kā atsevišķu fāzi. Turklāt daudzos lauka lietojumos procesa šķidrums nāk no dažādiem rezervuāriem, kuriem katram ir atšķirīgas īpašības. Tā rezultātā caur separatoru tiks apstrādāts dažādu blīvumu maisījums. Tāpēc nepārtraukta šķidruma raksturlielumu maiņa ietekmēs šķidruma līmeņa mērīšanas precizitāti tvertnē. Lai gan kļūdas robeža var nebūt pietiekama, lai ietekmētu drošu kuģa darbību, tā ietekmēs atdalīšanas efektivitāti un visas ierīces darbību. Atkarībā no atdalīšanas apstākļiem blīvuma izmaiņas par 5-15% var būt normālas. Jo tuvāk instruments atrodas ieplūdes caurulei, jo lielāka ir novirze, kas ir saistīta ar emulsijas īpašībām netālu no tvertnes ieplūdes.
Tāpat, mainoties ūdens sāļumam, tiks ietekmēts arī līmeņa mērītājs. Naftas ieguves gadījumā ūdens sāļums mainīsies dažādu faktoru dēļ, piemēram, izmaiņu veidošanās ūdenī vai ievadītā jūras ūdens izplūdes dēļ. Lielākajā daļā naftas atradņu sāļuma izmaiņas var būt mazākas par 10-20%, bet dažos gadījumos izmaiņas var sasniegt pat 50%, īpaši kondensāta gāzes sistēmās un zemsāls rezervuāru sistēmās. Šīs izmaiņas var būtiski ietekmēt līmeņa mērījumu ticamību; tādēļ, lai saglabātu instrumenta kalibrēšanu, ir svarīgi atjaunināt šķidruma ķīmisko sastāvu (eļļa, kondensāts un ūdens).
Izmantojot informāciju, kas iegūta no procesa simulācijas modeļiem un šķidruma analīzes un reāllaika paraugu ņemšanas, var uzlabot arī līmeņa mērītāja kalibrēšanas datus. Teorētiski šī ir labākā metode, un tagad to izmanto kā standarta praksi. Tomēr, lai instruments būtu precīzs laika gaitā, šķidruma analīzes dati ir regulāri jāatjaunina, lai izvairītos no iespējamām kļūdām, ko var izraisīt darbības apstākļi, ūdens saturs, eļļas un gaisa attiecības palielināšanās un šķidruma īpašību izmaiņas.
Piezīme: Regulāra un pareiza apkope ir pamats uzticamu instrumentu datu iegūšanai. Apkopes standarti un biežums lielā mērā ir atkarīgi no saistītajām profilaktiskajām un ikdienas rūpnīcas darbībām. Dažos gadījumos, ja tas tiek uzskatīts par nepieciešamu, novirzes no plānotajām darbībām ir jāpārkārto.
Piezīme. Papildus jaunāko šķidruma raksturlielumu izmantošanai skaitītāja periodiskai kalibrēšanai, procesa šķidruma ikdienas svārstību koriģēšanai var izmantot tikai atbilstošus algoritmus vai mākslīgā intelekta rīkus, lai ņemtu vērā darbības svārstības 24 stundu laikā.
Piezīme: Uzraudzības dati un ražošanas šķidruma laboratorijas analīze palīdzēs izprast iespējamās novirzes līmeņa rādījumos, ko izraisa eļļas emulsija ražošanas šķidrumā.
Saskaņā ar dažādām ieplūdes ierīcēm un iekšējiem komponentiem pieredze liecina, ka gāzes iesūkšanās un burbuļošana pie separatoru (galvenokārt vertikālajiem gāzes kondensāta separatoriem un skruberiem) ieplūdes atverēs būtiski ietekmēs šķidruma līmeņa rādījumus un var izraisīt sliktu kontroli, un . Šķidrās fāzes blīvuma samazināšanās gāzes satura dēļ rada kļūdaini zemu šķidruma līmeni, kas var izraisīt šķidruma iesūkšanos gāzes fāzē un ietekmēt pakārtotā procesa saspiešanas bloku.
Lai gan naftas un gāzes/kondensāta eļļas sistēmā ir novērota gāzes iesūkšanās un putošana, instruments ir kalibrēts kondensāta eļļas blīvuma svārstību dēļ, ko izraisa izkliedētā un izšķīdinātā gāze kondensāta fāzē gāzes aizvadīšanas vai gāzes izpūšanas laikā. pēc procesa. Kļūda būs lielāka par eļļas sistēmu.
Daudzu vertikālo skruberu un separatoru līmeņa mērītājus var būt grūti pareizi kalibrēt, jo šķidrajā fāzē ir atšķirīgs ūdens un kondensāta daudzums, un vairumā gadījumu abām fāzēm ir kopēja šķidruma izplūdes atvere vai ūdens izplūdes līnija. Lieki sliktas kvalitātes dēļ. ūdens atdalīšana. Tāpēc pastāv nepārtrauktas darbības blīvuma svārstības. Darbības laikā apakšējā fāze (galvenokārt ūdens) tiks izvadīta, atstājot augstāku kondensāta slāni augšpusē, tāpēc šķidruma blīvums ir atšķirīgs, kā rezultātā šķidruma līmeņa mērījums mainīsies, mainoties šķidruma slāņa augstuma attiecībai. Šīs svārstības var būt kritiskas mazākās tvertnēs, riskējot zaudēt optimālo darbības līmeni, un daudzos gadījumos pareizi darbināt nolaižamo cauruli (aerosola izvadītāja leju, ko izmanto šķidruma izvadīšanai). Nepieciešamais šķidruma blīvējums.
Šķidruma līmeni nosaka, mērot blīvuma starpību starp diviem šķidrumiem līdzsvara stāvoklī separatorā. Tomēr jebkura iekšējā spiediena starpība var izraisīt izmērītā šķidruma līmeņa izmaiņas, tādējādi radot atšķirīgu šķidruma līmeņa indikāciju spiediena krituma dēļ. Piemēram, spiediena maiņa no 100 līdz 500 mbar (1,45 līdz 7,25 psi) starp tvertnes nodalījumiem deflektora vai saplūšanas paliktņa pārplūdes dēļ izraisīs vienmērīga šķidruma līmeņa zudumu, kā rezultātā saskarnes līmenis separatorā. mērījums tiek zaudēts, kā rezultātā veidojas horizontāls gradients; tas ir, pareizais šķidruma līmenis tvertnes priekšpusē zem iestatītā punkta un separatora aizmugurējā galā iestatītajā punktā. Turklāt, ja starp šķidruma līmeni un augšējā šķidruma līmeņa mērītāja sprauslu ir noteikts attālums, iegūtā gāzes kolonna var vēl vairāk izraisīt šķidruma līmeņa mērīšanas kļūdas putu klātbūtnē.
Neatkarīgi no procesa tvertnes konfigurācijas izplatīta problēma, kas var izraisīt novirzes šķidruma līmeņa mērījumos, ir šķidruma kondensācija. Kad instrumenta caurule un tvertnes korpuss ir atdzesēti, temperatūras kritums var izraisīt gāzes, kas rada šķidrumu instrumenta caurulē, kondensāciju, izraisot šķidruma līmeņa rādījuma novirzi no faktiskajiem apstākļiem tvertnē. Šī parādība nav raksturīga tikai aukstajai ārējai videi. Tas notiek tuksneša vidē, kur ārējā temperatūra naktī ir zemāka par procesa temperatūru.
Līmeņa mērītāju siltuma izsekošana ir izplatīts veids, kā novērst kondensāciju; tomēr temperatūras iestatījums ir ļoti svarīgs, jo tas var izraisīt problēmu, ko tā mēģina atrisināt. Iestatot pārāk augstu temperatūru, gaistošākie komponenti var iztvaikot, izraisot šķidruma blīvuma palielināšanos. No apkopes viedokļa siltuma izsekošana var būt arī problemātiska, jo to var viegli sabojāt. Lētāka iespēja ir instrumenta caurules izolācija (izolācija), kas daudzos lietojumos var efektīvi uzturēt procesa temperatūru un ārējās vides temperatūru noteiktā līmenī. Jāņem vērā, ka no apkopes viedokļa problēma var būt arī instrumentu cauruļvada atpalicība.
Piezīme. Apkopes posms, kas bieži tiek ignorēts, ir instrumenta un vadības grožu skalošana. Atkarībā no pakalpojuma, šādas koriģējošas darbības var būt nepieciešamas katru nedēļu vai pat katru dienu, atkarībā no ekspluatācijas apstākļiem.
Ir vairāki plūsmas nodrošināšanas faktori, kas var negatīvi ietekmēt šķidruma līmeņa mērīšanas instrumentus. tie visi ir:
Piezīme. Atdalītāja projektēšanas stadijā, izvēloties atbilstošu līmeņa instrumentu un ja līmeņa mērījums ir neparasts, jāapsver pareiza plūsmas ātruma nodrošināšanas problēma.
Daudzi faktori ietekmē šķidruma blīvumu pie līmeņa raidītāja sprauslas. Vietējās spiediena un temperatūras izmaiņas ietekmēs šķidruma līdzsvaru, tādējādi ietekmējot līmeņa rādījumus un visas sistēmas stabilitāti.
Lokālas šķidruma blīvuma izmaiņas un emulsijas izmaiņas tika novērotas separatorā, kur atsvīdinātāja novadcaurules/notekcaurules izplūdes punkts atrodas netālu no šķidruma līmeņa devēja sprauslas. Miglas likvidētāja uztvertais šķidrums sajaucas ar lielu šķidruma daudzumu, izraisot lokālas blīvuma izmaiņas. Blīvuma svārstības biežāk novērojamas zema blīvuma šķidrumos. Tas var izraisīt nepārtrauktas eļļas vai kondensāta līmeņa mērījumu svārstības, kas savukārt ietekmē kuģa darbību un pakārtoto ierīču vadību.
Piezīme: Šķidruma līmeņa raidītāja sprausla nedrīkst atrasties lejupejošās caurules izplūdes punkta tuvumā, jo pastāv risks, ka var izraisīt periodiskas blīvuma izmaiņas, kas ietekmēs šķidruma līmeņa mērījumus.
2. attēlā parādītais piemērs ir izplatīta līmeņa mērierīces cauruļvadu konfigurācija, taču tas var radīt problēmas. Ja laukā rodas problēma, šķidruma līmeņa raidītāja datu pārskatā secināts, ka saskarnes šķidruma līmenis ir zaudēts sliktas atdalīšanas dēļ. Tomēr fakts ir tāds, ka, atdalot vairāk ūdens, izplūdes līmeņa regulēšanas vārsts pakāpeniski atveras, radot Venturi efektu netālu no sprauslas zem līmeņa raidītāja, kas atrodas mazāk nekā 0,5 m (20 collas) no ūdens līmeņa. Ūdens sprausla. Tas izraisa iekšējā spiediena kritumu, kā rezultātā interfeisa līmeņa rādījums raidītājā ir zemāks par interfeisa līmeņa rādījumu konteinerā.
Par līdzīgiem novērojumiem ziņots arī skruberī, kur šķidruma izplūdes sprausla atrodas netālu no sprauslas zem šķidruma līmeņa raidītāja.
Pareizo darbību ietekmēs arī vispārējais sprauslu novietojums, proti, uz vertikālā separatora korpusa esošās sprauslas ir grūtāk nobloķēt vai aizsprostot nekā sprauslas, kas atrodas separatora apakšējā galviņā. Līdzīgs jēdziens attiecas uz horizontāliem konteineriem, kur, jo zemāk ir sprausla, jo tuvāk tā atrodas jebkādām cietām vielām, kas nosēžas, tādējādi palielinot tās aizsērēšanas iespējamību. Šie aspekti jāņem vērā kuģa projektēšanas posmā.
Piezīme: Šķidruma līmeņa raidītāja sprausla nedrīkst atrasties tuvu ieplūdes sprauslai, šķidruma vai gāzes izplūdes sprauslai, jo pastāv iekšējā spiediena krituma risks, kas ietekmēs šķidruma līmeņa mērījumus.
Dažādas tvertnes iekšējās struktūras dažādos veidos ietekmē šķidrumu atdalīšanu, kā parādīts 3. attēlā, ieskaitot iespējamo šķidruma līmeņa gradientu attīstību, ko izraisa deflektora pārplūde, kā rezultātā rodas spiediena kritumi. Šī parādība ir daudzkārt novērota problēmu novēršanas un procesa diagnostikas pētījumos.
Daudzslāņu deflektors parasti tiek uzstādīts tvertnē separatora priekšpusē, un to ir viegli iegremdēt, jo plūsmas sadales problēma ieplūdes daļā. Pēc tam pārplūde izraisa spiediena kritumu visā traukā, radot līmeņa gradientu. Tā rezultātā tvertnes priekšpusē ir zemāks šķidruma līmenis, kā parādīts 3. attēlā. Tomēr, ja šķidruma līmeni kontrolē šķidruma līmeņa mērītājs tvertnes aizmugurē, veiktajos mērījumos būs novirzes. Līmeņa gradients var izraisīt arī sliktus atdalīšanas apstākļus procesa traukā, jo līmeņa gradients zaudē vismaz 50% no šķidruma tilpuma. Turklāt ir iespējams, ka attiecīgā ātrgaitas zona, ko izraisa spiediena kritums, radīs cirkulācijas zonu, kas novedīs pie atdalīšanas tilpuma zuduma.
Līdzīga situācija var rasties peldošās ražotnēs, piemēram, FPSO, kur procesa traukā tiek izmantoti vairāki poraini spilventiņi, lai stabilizētu šķidruma kustību traukā.
Turklāt spēcīga gāzes iesūkšanās horizontālajā tvertnē noteiktos apstākļos zemās gāzes difūzijas dēļ radīs augstāku šķidruma līmeņa gradientu priekšējā galā. Tas arī negatīvi ietekmēs līmeņa kontroli tvertnes aizmugurē, kā rezultātā radīsies mērījumu atšķirības, kā rezultātā samazināsies tvertnes veiktspēja.
Piezīme. Gradienta līmenis dažāda veida apstrādes tvertnēs ir reāls, un šī situācija ir jāsamazina līdz minimumam, jo tas izraisīs atdalīšanas efektivitātes samazināšanos. Uzlabojiet tvertnes iekšējo struktūru un samaziniet nevajadzīgas deflektorus un/vai perforētas plāksnes, kā arī ar labu darbības praksi un izpratni, lai izvairītos no šķidruma līmeņa gradienta problēmām tvertnē.
Šajā rakstā ir apskatīti vairāki svarīgi faktori, kas ietekmē separatora šķidruma līmeņa mērīšanu. Nepareizi vai pārprasti līmeņa rādījumi var izraisīt sliktu kuģa darbību. Ir sniegti daži ieteikumi, lai palīdzētu izvairīties no šīm problēmām. Lai gan tas nebūt nav pilnīgs saraksts, tas palīdz izprast dažas iespējamās problēmas, tādējādi palīdzot operāciju komandai izprast iespējamās mērījumu un darbības problēmas.
Ja iespējams, izveidojiet labāko praksi, pamatojoties uz gūtajām atziņām. Tomēr nav konkrēta nozares standarta, ko varētu piemērot šajā jomā. Lai samazinātu riskus, kas saistīti ar mērījumu novirzēm un kontroles novirzēm, turpmākajā projektēšanas un darbības praksē jāņem vērā šādi punkti.
Es vēlos pateikties Christopher Kalli (asociētais profesors Rietumaustrālijas Universitātē Pērtā, Austrālijā, Chevron/BP pensionārs); Lawrence Coughlan (Lol Co Ltd. Aberdeen konsultants, Shell pensionārs) un Pols Džordži (Glasgow Geo Geo konsultants, Glāzgova, Apvienotā Karaliste) par viņu atbalstu Dokumenti tiek pārskatīti un kritizēti. Vēlos pateikties arī SPE atdalīšanas tehnoloģiju tehniskās apakškomitejas locekļiem par šī raksta publicēšanas veicināšanu. Īpašs paldies dalībniekiem, kuri pārskatīja rakstu pirms pēdējā izdevuma.
Vollijam Džordžijam ir vairāk nekā 4 gadu pieredze naftas un gāzes nozarē, proti, naftas un gāzes operācijās, apstrādē, atdalīšanā, šķidruma apstrādē un sistēmas integritātē, darbības traucējummeklēšanā, sastrēgumu novēršanā, eļļas/ūdens atdalīšanā, procesa validācijā un tehniskajā jomā. ekspertīze Prakses novērtējums, korozijas kontrole, sistēmas uzraudzība, ūdens iesmidzināšana un uzlabota eļļas reģenerācijas apstrāde, kā arī visi citi šķidrumu un gāzes apstrādes jautājumi, tostarp smilšu un cieto vielu ražošana, ražošanas ķīmija, plūsmas nodrošināšana un integritātes pārvaldība attīrīšanas procesa sistēmā.
No 1979. līdz 1987. gadam viņš sākotnēji strādāja pakalpojumu sektorā ASV, Apvienotajā Karalistē, dažādās Eiropas daļās un Tuvajos Austrumos. Pēc tam viņš strādāja Statoil (Equinor) Norvēģijā no 1987. līdz 1999. gadam, koncentrējoties uz ikdienas darbību, jaunu naftas atradņu projektu izstrādi saistībā ar naftas un ūdens atdalīšanas jautājumiem, gāzes attīrīšanas desulfurizācijas un dehidratācijas sistēmām, ražoja ūdens apsaimniekošanu un risināja cietās ražošanas problēmas. ražošanas sistēma. Kopš 1999. gada marta viņš strādā kā neatkarīgs konsultants līdzīgās naftas un gāzes ieguves jomā visā pasaulē. Turklāt Džordžija ir bijusi eksperta lieciniece juridiskās naftas un gāzes lietās Apvienotajā Karalistē un Austrālijā. Viņš strādāja par SPE izcilo pasniedzēju no 2016. līdz 2017. gadam.
Viņam ir maģistra grāds. Polimēru tehnoloģiju maģistrs, Loughborough University, Lielbritānija. Ieguvis bakalaura grādu drošības inženierijā Aberdīnas Universitātē, Skotijā, un doktora grādu ķīmiskajā tehnoloģijā Stratklaida universitātē, Glāzgovā, Skotijā. Jūs varat sazināties ar viņu pa e-pastu wgeorgie@maxoilconsultancy.com.
Džordžija 9. jūnijā rīkoja vebināru “Dizaina un darbības faktoru atdalīšana un to ietekme uz saražoto ūdens sistēmu veiktspēju sauszemes un jūras iekārtās”. Pieejams pēc pieprasījuma šeit (SPE biedriem bez maksas).
Journal of Petroleum Technology ir Naftas inženieru biedrības vadošais žurnāls, kas sniedz autoritatīvus informatīvus ziņojumus un tēmas par izpētes un ražošanas tehnoloģiju attīstību, naftas un gāzes nozares jautājumiem, kā arī ziņas par SPE un tās dalībniekiem.
Izlikšanas laiks: 17. jūnijs 2021
