Периодичното калибрација на инструментите на садот е од суштинско значење за да се обезбеди континуирана изведба и функција на процесниот сад. Неправилната калибрација на инструментот често го влошува лошиот дизајн на процесниот сад, што резултира со незадоволителна работа на сепараторот и ниска ефикасност. Во некои случаи, положбата на инструментот може да предизвика и погрешни мерења. Оваа статија опишува како условите на процесот може да предизвикаат неточни или погрешно разбрани отчитувања на нивоата.
Индустријата потроши многу напор за да го подобри дизајнот и конфигурацијата на сепараторите и садовите за чистење. Сепак, изборот и конфигурацијата на сродните инструменти доби малку внимание. Обично, инструментот е конфигуриран за почетните работни услови, но по овој период, работните параметри се менуваат или се внесуваат дополнителни загадувачи, почетната калибрација повеќе не е соодветна и треба да се смени. Иако целокупната проценка во фазата на избор на инструмент на ниво треба да биде сеопфатна, процесот на одржување континуирана проценка на опсегот на работа и какви било промени во соодветната рекалибрација и реконфигурација на сродните инструменти по потреба во текот на животниот циклус на процесниот сад. покажа дека, во споредба со абнормалната внатрешна конфигурација на контејнерот, дефектот на сепараторот предизвикан од неточни податоци за инструментот е многу поголем.
Една од клучните променливи за контрола на процесот е нивото на течноста. Вообичаените методи за мерење на нивото на течноста вклучуваат очила за вид/индикатори за ниво на стакло и сензори за диференцијален притисок (DP). Стаклото за видување е метод за директно мерење на нивото на течноста и може да има опции како што се магнетен следбеник и/или предавател за ниво поврзан со изменето стакло на ниво на течност. Мерачите на нивоа кои користат плови како главен сензор за мерење исто така се сметаат за директно средство за мерење на нивото на течноста во садот за процесирање. Сензорот DP е индиректен метод чиешто отчитување на нивото се заснова на хидростатичкиот притисок што го врши течноста и бара точно познавање на густината на течноста.
Конфигурацијата на горната опрема обично бара употреба на две прирабнички приклучоци на млазницата за секој инструмент, горната и долната млазница. За да се постигне потребното мерење, позиционирањето на млазницата е од суштинско значење. Дизајнот мора да осигури дека млазницата е секогаш во контакт со соодветната течност, како што се фазите на вода и масло за интерфејсот и масло и пареа за нивото на масовната течност.
Карактеристиките на течноста во реалните работни услови може да се разликуваат од карактеристиките на течноста што се користат за калибрација, што резултира со погрешни отчитувања на нивото. Дополнително, локацијата на мерачот на ниво може да предизвика и лажни или погрешно разбрани отчитувања на нивото. Оваа статија дава неколку примери на научени лекции за решавање на проблеми со сепараторот поврзани со инструменти.
Повеќето мерни техники бараат употреба на точни и сигурни карактеристики на течноста што се мери за да се калибрира инструментот. Физичките спецификации и услови на течноста (емулзија, масло и вода) во контејнерот се клучни за интегритетот и веродостојноста на применетата мерна технологија. Затоа, ако калибрацијата на сродните инструменти треба да се заврши правилно за да се зголеми точноста и да се минимизира отстапувањето на отчитувањата на нивото на течноста, многу е важно точно да се проценат спецификациите на преработената течност. Затоа, за да се избегне какво било отстапување во отчитувањето на нивото на течноста, мора да се добијат веродостојни податоци со редовно земање примероци и анализа на измерената течност, вклучително и директно земање примероци од контејнерот.
Променете се со времето. Природата на процесната течност е мешавина од нафта, вода и гас. Процесната течност може да има различни специфична тежина во различни фази во рамките на процесниот сад; односно, внесете го садот како течна смеса или емулгирана течност, но оставете го садот како посебна фаза. Покрај тоа, во многу теренски апликации, процесната течност доаѓа од различни резервоари, секој со различни карактеристики. Ова ќе резултира со мешавина од различни густини што се обработуваат преку сепараторот. Затоа, континуираната промена на карактеристиките на течноста ќе има влијание врз точноста на мерењето на нивото на течноста во контејнерот. Иако маргината на грешка можеби не е доволна за да влијае на безбедното функционирање на бродот, тоа ќе влијае на ефикасноста на одвојувањето и оперативноста на целиот уред. Во зависност од условите за одвојување, промената на густината од 5-15% може да биде нормална. Колку е поблиску инструментот до влезната цевка, толку е поголемо отстапувањето, што се должи на природата на емулзијата во близина на влезот на контејнерот.
Слично на тоа, како што се менува соленоста на водата, ќе влијае и мерачот на нивото. Во случај на производство на нафта, соленоста на водата ќе се промени поради различни фактори како што се промени во формациската вода или пробив на инјектираната морска вода. Во повеќето нафтени полиња, промената на соленоста може да биде помала од 10-20%, но во некои случаи, промената може да биде висока и до 50%, особено во системите за гас со кондензат и системите за резервоари под сол. Овие промени може да имаат значително влијание врз веродостојноста на мерењето на нивото; затоа, ажурирањето на хемијата на течностите (масло, кондензат и вода) е од суштинско значење за одржување на калибрацијата на инструментот.
Со користење на информациите добиени од моделите за симулација на процеси и анализа на течности и земање примероци во реално време, податоците за калибрација на мерачот на ниво може исто така да се подобрат. Во теорија, ова е најдобриот метод и сега се користи како стандардна практика. Меѓутоа, за да се одржува точен инструмент со текот на времето, податоците за анализа на течности треба редовно да се ажурираат за да се избегнат потенцијални грешки кои можат да бидат предизвикани од работните услови, содржината на вода, зголемувањето на односот масло-воздух и промените во карактеристиките на течноста.
Забелешка: Редовното и правилно одржување е основа за добивање сигурни податоци за инструментот. Стандардите и фреквенцијата на одржување во голема мера зависат од поврзаните превентивни и секојдневни фабрички активности. Во некои случаи, доколку се смета дека е потребно, отстапувањата од планираните активности треба да се преуредат.
Забелешка: Покрај користењето на најновите карактеристики на течноста за периодично калибрирање на мерачот, може да се користат само релевантни алгоритми или алатки за вештачка интелигенција за да се поправат дневните флуктуации на процесната течност за да се земат предвид работните флуктуации во рок од 24 часа.
Забелешка: Податоците од мониторингот и лабораториската анализа на производната течност ќе помогнат да се разберат потенцијалните абнормалности во отчитувањата на нивото предизвикани од маслената емулзија во производната течност.
Според различни уреди за влез и внатрешни компоненти, искуството покажа дека внесувањето на гас и клокотот на влезот на сепараторите (главно вертикални сепаратори на гасен кондензат и чистење) ќе имаат значително влијание врз отчитувањата на нивото на течноста и може да доведат до лоша контрола и што се врши . Намалувањето на густината на течната фаза поради содржината на гас резултира со лажно ниско ниво на течност, што може да доведе до внесување на течност во гасната фаза и да влијае на единицата за компресија на процесот низводно.
Иако во системот за масло и гас/кондензатно масло е забележано внесување гас и пенење, инструментот е калибриран поради флуктуацијата на густината на маслото од кондензат предизвикана од дисперзираниот и растворениот гас во фазата на кондензат за време на внесувањето гас или дувањето на гасот. по процес. Грешката ќе биде поголема од системот за масло.
Мерачите на ниво во многу вертикални чистачи и сепаратори може да биде тешко да се калибрираат правилно бидејќи има различни количини на вода и кондензат во течната фаза, а во повеќето случаи, двете фази имаат заеднички излез на течност или линија за излез на вода Излишно поради слаба одвојување на вода. Затоа, постои континуирана флуктуација во работната густина. За време на работата, долната фаза (главно вода) ќе се испушти, оставајќи повисок слој на кондензат на врвот, така што густината на течноста е различна, што ќе предизвика промена на мерењето на нивото на течноста со промената на односот на висината на течниот слој. Овие флуктуации може да бидат критични во помалите контејнери, ризикуваат да се изгуби оптималното ниво на работа и во многу случаи правилно да се ракува со спуштачот (надолу на аеросолниот елиминатор што се користи за испуштање на течноста) Потребната течна заптивка.
Нивото на течноста се одредува со мерење на разликата во густината помеѓу двете течности во рамнотежна состојба во сепараторот. Меѓутоа, секоја внатрешна разлика во притисокот може да предизвика промена во измереното ниво на течноста, со што се дава различно ниво на течност поради падот на притисокот. На пример, промената на притисокот помеѓу 100 и 500 mbar (1,45 до 7,25 psi) помеѓу преградите на контејнерот поради прелевање на преградата или подлогата за спојување ќе предизвика губење на еднообразно ниво на течност, што ќе резултира со нивото на интерфејсот во сепараторот. мерењето се губи, што резултира со хоризонтален градиент; односно точното ниво на течност на предниот крај на садот под зададената точка и задниот крај на сепараторот во зададената точка. Дополнително, ако има одредено растојание помеѓу нивото на течноста и млазницата на горниот мерач на нивото на течноста, добиената гасна колона може дополнително да предизвика грешки во мерењето на нивото на течноста во присуство на пена.
Без оглед на конфигурацијата на процесниот сад, чест проблем што може да предизвика отстапувања во мерењето на нивото на течноста е кондензацијата на течноста. Кога цевката на инструментот и телото на контејнерот се ладат, падот на температурата може да предизвика кондензирање на гасот што произведува течност во цевката за инструменти, предизвикувајќи отстапување на отчитувањето на нивото на течноста од реалните услови во контејнерот. Овој феномен не е единствен само за студената надворешна средина. Се јавува во пустинска средина каде надворешната температура ноќе е пониска од температурата на процесот.
Следење на топлина за мерачи на ниво е вообичаен начин за спречување на кондензација; сепак, поставувањето на температурата е критично бидејќи може да го предизвика проблемот што се обидува да го реши. Со поставување на температурата премногу висока, поиспарливите компоненти може да испарат, предизвикувајќи зголемување на густината на течноста. Од гледна точка на одржување, следењето на топлината исто така може да биде проблематично бидејќи лесно се оштетува. Поевтина опција е изолацијата (изолацијата) на цевката за инструменти, која може ефективно да ја одржува температурата на процесот и температурата на надворешната околина на одредено ниво во многу апликации. Треба да се забележи дека од гледна точка на одржување, проблем може да биде и заостанувањето на цевководот на инструментите.
Забелешка: Чекор за одржување што често се занемарува е испирање на инструментот и уздите. Во зависност од услугата, таквите корективни дејства може да се бараат неделно или дури и секојдневно, во зависност од условите за работа.
Постојат неколку фактори за обезбедување проток кои можат негативно да влијаат на инструментите за мерење на нивото на течноста. сите овие се:
Забелешка: Во фазата на дизајнирање на сепараторот, при изборот на соодветниот инструмент за ниво и кога мерењето на нивото е ненормално, треба да се земе предвид точниот проблем со обезбедување на брзината на проток.
Многу фактори влијаат на густината на течноста во близина на млазницата на предавателот на нивото. Локалните промени во притисокот и температурата ќе влијаат на рамнотежата на течностите, а со тоа ќе влијаат на отчитувањата на нивото и на стабилноста на целиот систем.
Локални промени во густината на течноста и промени во емулзијата беа забележани во сепараторот, каде што точката на испуштање на спуштање/одводната цевка на демистерот се наоѓа во близина на млазницата на предавателот за ниво на течност. Течноста заробена од елиминаторот за магла се меша со голема количина течност, предизвикувајќи локални промени во густината. Флуктуациите на густината се почести кај течностите со мала густина. Ова може да резултира со континуирани флуктуации во мерењето на нивото на маслото или кондензатот, што пак влијае на работата на бродот и на контролата на уредите низводно.
Забелешка: Млазницата на предавателот на нивото на течноста не треба да биде блиску до точката на испуштање на спуштањето бидејќи постои ризик да предизвика наизменична промена на густината, што ќе влијае на мерењето на нивото на течноста.
Примерот прикажан на Слика 2 е вообичаена конфигурација на цевките за мерач на ниво, но може да предизвика проблеми. Кога има проблем на терен, прегледот на податоците од предавателот на ниво на течност заклучува дека нивото на течноста на интерфејсот е изгубено поради лошо одвојување. Сепак, факт е дека како што се одвојува повеќе вода, вентилот за контрола на нивото на излезот постепено се отвора, создавајќи ефект на Вентури во близина на млазницата под предавателот на нивото, што е помалку од 0,5 m (20 инчи) од нивото на водата. Млазница за вода. Ова предизвикува внатрешен пад на притисокот, што предизвикува читањето на нивото на интерфејсот во предавателот да биде пониско од отчитувањето на нивото на интерфејсот во контејнерот.
Слични набљудувања се пријавени и во чистачот каде што млазницата за излез на течност се наоѓа во близина на млазницата под предавателот за ниво на течност.
Општото позиционирање на прскалките, исто така, ќе влијае на правилната функција, односно млазниците на вертикалното куќиште на сепараторот потешко се блокираат или затнуваат од прскалките што се наоѓаат во долната глава на сепараторот. Сличен концепт се однесува на хоризонталните контејнери, каде што колку е пониска млазницата, толку е поблиску до сите цврсти материи што се таложат, што ја прави поголема веројатност да биде затнат. Овие аспекти треба да се земат предвид во фазата на дизајнирање на садот.
Забелешка: Млазницата на предавателот за ниво на течност не треба да биде блиску до влезната млазница, млазницата за излез на течност или гас, бидејќи постои ризик од внатрешен пад на притисокот, што ќе влијае на мерењето на нивото на течноста.
Различните внатрешни структури на контејнерот влијаат на раздвојувањето на течностите на различни начини, како што е прикажано на Слика 3, вклучувајќи го потенцијалниот развој на градиенти на нивото на течноста предизвикани од прелевање на преградата, што резултира со пад на притисокот. Овој феномен е забележан многу пати за време на истражувањето за решавање проблеми и процесна дијагноза.
Повеќеслојната преграда обично се поставува во контејнерот на предниот дел на сепараторот и лесно се потопува поради проблемот со распределбата на протокот во влезниот дел. Прелевањето потоа предизвикува пад на притисокот низ садот, создавајќи градиент на ниво. Ова резултира со пониско ниво на течност на предниот дел од контејнерот, како што е прикажано на слика 3. Меѓутоа, кога нивото на течноста е контролирано од мерачот на нивото на течноста на задниот дел од контејнерот, ќе се појават отстапувања во извршеното мерење. Градиентот на нивото може исто така да предизвика лоши услови за одвојување во садот за процесирање бидејќи градиентот на ниво губи најмалку 50% од волуменот на течноста. Дополнително, може да се замисли дека релевантната област со голема брзина предизвикана од падот на притисокот ќе создаде циркулациона област што доведува до губење на волуменот на одвојување.
Слична ситуација може да се случи во пловечки производствени погони, како што е FPSO, каде што се користат повеќе порозни влошки во садот за процесирање за да се стабилизира движењето на течноста во садот.
Дополнително, сериозното внесување на гас во хоризонталниот контејнер, под одредени услови, поради малата дифузија на гасот, ќе произведе градиент на повисоко ниво на течност на предниот крај. Ова, исто така, негативно ќе влијае на контролата на нивото на задниот крај на контејнерот, што ќе резултира со дивергенција во мерењето, што ќе резултира со слаби перформанси на контејнерот.
Забелешка: Нивото на градиент во различни форми на процесни садови е реалистично и оваа ситуација треба да се минимизира бидејќи тие ќе предизвикаат намалување на ефикасноста на одвојувањето. Подобрете ја внатрешната структура на контејнерот и намалете ги непотребните прегради и/или перфорирани плочи, заедно со добрите работни практики и свесноста, за да избегнете проблеми со градиентот на нивото на течноста во контејнерот.
Оваа статија разгледува неколку важни фактори кои влијаат на мерењето на нивото на течноста на сепараторот. Неточни или погрешно разбрани отчитувања на нивото може да предизвикаат слаба работа на садот. Дадени се некои предлози за да се избегнат овие проблеми. Иако ова во никој случај не е исцрпна листа, помага да се разберат некои потенцијални проблеми, а со тоа му помага на оперативниот тим да ги разбере потенцијалните мерни и оперативни проблеми.
Ако е можно, воспоставете најдобри практики врз основа на научените лекции. Сепак, не постои специфичен индустриски стандард што може да се примени на ова поле. Со цел да се минимизираат ризиците поврзани со отстапувањата во мерењето и абнормалностите на контролата, следните точки треба да се земат предвид во идните практики за дизајн и работа.
Би сакал да му се заблагодарам на Кристофер Кали (дополнителен професор на Универзитетот на Западна Австралија во Перт, Австралија, пензионер на Шеврон/БП); Лоренс Кофлан (Lol Co Ltd. консултант во Абердин, пензионер на Шел) и Пол Џорџи (Глазгов Гео Гео консултант, Глазгов, ОК) за нивната поддршка Трудовите се рецензирани и критикувани. Исто така, би сакал да им се заблагодарам на членовите на Техничкиот подкомитет за технологија за сепарација на SPE за олеснување на објавувањето на овој напис. Посебна благодарност до членовите кои го разгледаа трудот пред последното издание.
Воли Џорџи има повеќе од 4 години искуство во индустријата за нафта и гас, имено во операции на нафта и гас, преработка, сепарација, ракување со течности и интегритет на системот, оперативно решавање проблеми, елиминација на тесни грла, сепарација нафта/вода, валидација на процесите и технички експертиза Практикување на евалуација, контрола на корозија, следење на системот, вбризгување вода и подобрена обработка на обновување на маслото, и сите други проблеми со ракување со течности и гасови, вклучително и производство на песок и цврсти материи, хемија на производството, обезбедување проток и управување со интегритетот во системот на процесот на третман.
Од 1979 до 1987 година првично работел во услужниот сектор во САД, Обединетото Кралство, различни делови од Европа и Блискиот Исток. Потоа, тој работеше во Statoil (Equinor) во Норвешка од 1987 до 1999 година, фокусирајќи се на секојдневните операции, развој на нови проекти на нафтени полиња поврзани со прашања за одвојување нафта од вода, системи за десулфуризација и дехидрација со третман на гас, управување со произведена вода и справување со проблеми со цврстото производство и производствен систем. Од март 1999 година работи како независен консултант за слично производство на нафта и гас низ светот. Дополнително, Џорџи служеше како вештак во правни случаи за нафта и гас во Обединетото Кралство и Австралија. Беше истакнат предавач на СВП од 2016 до 2017 година.
Магистрирал. Магистер по полимерна технологија, Универзитетот Лафборо, Велика Британија. Доби диплома по безбедносен инженеринг на Универзитетот во Абердин, Шкотска, и докторирал по хемиска технологија на Универзитетот во Стратклајд, Глазгов, Шкотска. Можете да го контактирате на wgeorgie@maxoilconsultancy.com.
Џорџи беше домаќин на вебинар на 9 јуни „Одвојување на факторите на дизајнот и работењето и нивното влијание врз перформансите на произведените водни системи во копнени и офшор инсталации“. Достапно на барање овде (бесплатно за членовите на SPE).
Journal of Petroleum Technology е водечки магазин на Друштвото на нафтени инженери, кој обезбедува авторитативни брифинзи и теми за унапредувањето на технологијата за истражување и производство, прашања од индустријата за нафта и гас и вести за SPE и нејзините членови.
Време на објавување: 17.06.2021
