Penentukuran berkala instrumen vesel adalah penting untuk memastikan prestasi dan fungsi vesel proses berterusan. Penentukuran instrumen yang salah sering memburukkan lagi reka bentuk vesel proses yang lemah, mengakibatkan operasi pemisah yang tidak memuaskan dan kecekapan yang rendah. Dalam sesetengah kes, kedudukan instrumen juga boleh menyebabkan pengukuran yang salah. Artikel ini menerangkan cara keadaan proses boleh menyebabkan bacaan tahap yang salah atau salah faham.
Industri telah mengeluarkan banyak usaha untuk menambah baik reka bentuk dan konfigurasi kapal pemisah dan penyental. Walau bagaimanapun, pemilihan dan konfigurasi instrumen berkaitan kurang mendapat perhatian. Biasanya, instrumen dikonfigurasikan untuk keadaan operasi awal, tetapi selepas tempoh ini, parameter operasi berubah, atau bahan cemar tambahan diperkenalkan, penentukuran awal tidak lagi sesuai dan perlu diubah. Walaupun penilaian keseluruhan pada peringkat pemilihan instrumen tahap harus menyeluruh, proses mengekalkan penilaian berterusan julat operasi dan sebarang perubahan ke dalam penentukuran semula dan konfigurasi semula yang sesuai bagi instrumen berkaitan seperti yang diperlukan sepanjang kitaran hayat kapal proses Oleh itu, pengalaman telah menunjukkan bahawa, berbanding dengan konfigurasi dalaman bekas yang tidak normal, kegagalan pemisah yang disebabkan oleh data instrumen yang salah adalah lebih banyak lagi.
Salah satu pembolehubah kawalan proses utama ialah paras cecair. Kaedah biasa untuk mengukur paras cecair termasuk cermin mata/penunjuk kaca aras dan penderia tekanan pembezaan (DP). Kaca penglihatan ialah kaedah mengukur paras cecair secara terus, dan mungkin mempunyai pilihan seperti pengikut magnetik dan/atau pemancar aras yang disambungkan kepada kaca aras cecair yang diubah suai. Tolok aras yang menggunakan apungan sebagai penderia ukuran utama juga dianggap sebagai cara langsung untuk mengukur paras cecair dalam bekas proses. Sensor DP ialah kaedah tidak langsung yang bacaan arasnya adalah berdasarkan tekanan hidrostatik yang dikenakan oleh bendalir dan memerlukan pengetahuan yang tepat tentang ketumpatan bendalir.
Konfigurasi peralatan di atas biasanya memerlukan penggunaan dua sambungan muncung bebibir untuk setiap instrumen, muncung atas dan muncung bawah. Untuk mencapai ukuran yang diperlukan, kedudukan muncung adalah penting. Reka bentuk mesti memastikan muncung sentiasa bersentuhan dengan cecair yang sesuai, seperti fasa air dan minyak untuk antara muka dan minyak dan stim untuk paras cecair pukal.
Ciri bendalir di bawah keadaan operasi sebenar mungkin berbeza daripada ciri bendalir yang digunakan untuk penentukuran, mengakibatkan bacaan aras yang salah. Selain itu, lokasi tolok aras juga boleh menyebabkan bacaan aras yang salah atau salah faham. Artikel ini menyediakan beberapa contoh pengajaran yang dipelajari dalam menyelesaikan masalah pemisah berkaitan instrumen.
Kebanyakan teknik pengukuran memerlukan penggunaan ciri yang tepat dan boleh dipercayai bagi bendalir yang diukur untuk menentukur instrumen. Spesifikasi fizikal dan keadaan cecair (emulsi, minyak dan air) dalam bekas adalah penting untuk keutuhan dan kebolehpercayaan teknologi pengukuran yang digunakan. Oleh itu, jika penentukuran instrumen berkaitan hendak dilengkapkan dengan betul untuk memaksimumkan ketepatan dan meminimumkan sisihan bacaan aras cecair, adalah sangat penting untuk menilai dengan tepat spesifikasi cecair yang diproses. Oleh itu, untuk mengelakkan sebarang penyelewengan dalam bacaan paras cecair, data yang boleh dipercayai mesti diperolehi dengan kerap mengambil sampel dan menganalisis cecair yang diukur, termasuk pensampelan langsung dari bekas.
Berubah mengikut masa. Sifat cecair proses ialah campuran minyak, air dan gas. Cecair proses boleh mempunyai graviti tentu yang berbeza pada peringkat yang berbeza dalam kapal proses; iaitu, masukkan bekas sebagai campuran cecair atau cecair emulsi, tetapi biarkan bekas itu sebagai fasa yang berbeza. Di samping itu, dalam banyak aplikasi lapangan, cecair proses berasal dari takungan yang berbeza, masing-masing mempunyai ciri yang berbeza. Ini akan mengakibatkan campuran ketumpatan yang berbeza diproses melalui pemisah. Oleh itu, perubahan berterusan ciri bendalir akan memberi kesan kepada ketepatan pengukuran aras cecair dalam bekas. Walaupun margin ralat mungkin tidak mencukupi untuk menjejaskan operasi selamat kapal, ia akan menjejaskan kecekapan pengasingan dan kebolehkendalian keseluruhan peranti. Bergantung pada keadaan pemisahan, perubahan ketumpatan 5-15% mungkin normal. Semakin dekat instrumen dengan tiub masuk, semakin besar sisihan, yang disebabkan oleh sifat emulsi berhampiran salur masuk bekas.
Begitu juga, apabila kemasinan air berubah, tolok aras juga akan terjejas. Dalam kes pengeluaran minyak, kemasinan air akan berubah disebabkan oleh pelbagai faktor seperti perubahan air pembentukan atau penembusan air laut yang disuntik. Dalam kebanyakan medan minyak, perubahan kemasinan mungkin kurang daripada 10-20%, tetapi dalam beberapa kes, perubahan mungkin setinggi 50%, terutamanya dalam sistem gas kondensat dan sistem takungan sub-garam. Perubahan ini boleh memberi kesan yang ketara ke atas kebolehpercayaan pengukuran aras; oleh itu, mengemas kini kimia bendalir (minyak, kondensat, dan air) adalah penting untuk mengekalkan penentukuran instrumen.
Dengan menggunakan maklumat yang diperoleh daripada model simulasi proses dan analisis bendalir dan pensampelan masa nyata, data penentukuran meter aras juga boleh dipertingkatkan. Secara teori, ini adalah kaedah terbaik dan kini digunakan sebagai amalan standard. Walau bagaimanapun, untuk memastikan instrumen tepat dari semasa ke semasa, data analisis bendalir harus dikemas kini secara kerap untuk mengelakkan kemungkinan ralat yang mungkin disebabkan oleh keadaan operasi, kandungan air, peningkatan nisbah minyak-ke-udara dan perubahan dalam ciri bendalir.
Nota: Penyelenggaraan tetap dan betul adalah asas untuk mendapatkan data instrumen yang boleh dipercayai. Piawaian dan kekerapan penyelenggaraan bergantung kepada sebahagian besar aktiviti pencegahan dan harian kilang yang berkaitan. Dalam sesetengah kes, jika dianggap perlu, penyelewengan daripada aktiviti yang dirancang harus disusun semula.
Nota: Selain menggunakan ciri bendalir terkini untuk menentukur meter secara berkala, hanya algoritma atau alat kecerdasan buatan yang berkaitan boleh digunakan untuk membetulkan turun naik harian bendalir proses untuk mengambil kira turun naik operasi dalam masa 24 jam.
Nota: Data pemantauan dan analisis makmal cecair pengeluaran akan membantu memahami potensi keabnormalan dalam bacaan aras yang disebabkan oleh emulsi minyak dalam cecair pengeluaran.
Mengikut peranti salur masuk dan komponen dalaman yang berbeza, pengalaman telah menunjukkan bahawa pemerangkapan gas dan menggelegak pada salur masuk pemisah (terutamanya pemisah kondensat gas menegak dan penyental) akan memberi kesan yang ketara pada bacaan paras cecair, dan boleh menyebabkan kawalan yang lemah dan yang dilakukan. . Penurunan ketumpatan fasa cecair disebabkan kandungan gas menghasilkan paras cecair rendah palsu, yang boleh membawa kepada pemerangkapan cecair dalam fasa gas dan menjejaskan unit mampatan proses hiliran.
Walaupun pemerangkapan gas dan pembuih telah dialami dalam sistem minyak dan gas/minyak kondensat, instrumen ini ditentukur disebabkan oleh turun naik ketumpatan minyak kondensat yang disebabkan oleh gas yang tersebar dan terlarut dalam fasa kondensat semasa pemerangkapan gas atau tiupan gas- mengikut proses. Ralat akan lebih tinggi daripada sistem minyak.
Tolok aras dalam banyak penyental menegak dan pemisah boleh menjadi sukar untuk ditentukur dengan betul kerana terdapat jumlah air dan kondensat yang berbeza dalam fasa cecair, dan dalam kebanyakan kes, kedua-dua fasa mempunyai saluran keluar cecair atau saluran keluar air Berlebihan kerana lemah. pengasingan air. Oleh itu, terdapat turun naik berterusan dalam ketumpatan operasi. Semasa operasi, fasa bawah (terutamanya air) akan dilepaskan, meninggalkan lapisan kondensat yang lebih tinggi di bahagian atas, jadi ketumpatan bendalir berbeza, yang akan menyebabkan pengukuran paras cecair berubah dengan perubahan nisbah ketinggian lapisan cecair . Turun naik ini boleh menjadi kritikal dalam bekas yang lebih kecil, berisiko kehilangan tahap operasi optimum, dan dalam banyak kes, mengendalikan dengan betul downcomer (penurunan penghapus aerosol yang digunakan untuk menyahcas cecair) Pengedap cecair yang diperlukan.
Paras cecair ditentukan dengan mengukur perbezaan ketumpatan antara dua cecair dalam keadaan keseimbangan dalam pemisah. Walau bagaimanapun, sebarang perbezaan tekanan dalaman boleh menyebabkan perubahan dalam paras cecair yang diukur, dengan itu memberikan petunjuk paras cecair yang berbeza disebabkan oleh penurunan tekanan. Sebagai contoh, perubahan tekanan antara 100 hingga 500 mbar (1.45 hingga 7.25 psi) antara petak bekas akibat limpahan penyekat atau pad penggabung akan menyebabkan kehilangan paras cecair yang seragam, mengakibatkan paras antara muka dalam pemisah. pengukuran hilang, mengakibatkan kecerunan mendatar; iaitu, paras cecair yang betul di hujung hadapan kapal di bawah titik set dan hujung belakang pemisah dalam titik set. Di samping itu, jika terdapat jarak tertentu antara paras cecair dan muncung tolok aras cecair atas, lajur gas yang terhasil seterusnya boleh menyebabkan ralat pengukuran paras cecair dengan kehadiran buih.
Tanpa mengira konfigurasi kapal proses, masalah biasa yang boleh menyebabkan penyelewengan dalam pengukuran aras cecair ialah pemeluwapan cecair. Apabila paip instrumen dan badan bekas disejukkan, penurunan suhu boleh menyebabkan gas yang menghasilkan cecair dalam paip instrumen terpeluwap, menyebabkan bacaan paras cecair menyimpang daripada keadaan sebenar dalam bekas. Fenomena ini tidak unik kepada persekitaran luaran yang sejuk. Ia berlaku di persekitaran padang pasir di mana suhu luaran pada waktu malam lebih rendah daripada suhu proses.
Pengesanan haba untuk tolok aras adalah cara biasa untuk mengelakkan pemeluwapan; bagaimanapun, tetapan suhu adalah kritikal kerana ia boleh menyebabkan masalah yang cuba diselesaikan. Dengan menetapkan suhu terlalu tinggi, komponen yang lebih meruap mungkin tersejat, menyebabkan ketumpatan cecair meningkat. Dari sudut penyelenggaraan, pengesanan haba juga mungkin bermasalah kerana ia mudah rosak. Pilihan yang lebih murah ialah penebat (penebat) tiub instrumen, yang boleh mengekalkan suhu proses dan suhu ambien luaran secara berkesan pada tahap tertentu dalam banyak aplikasi. Perlu diingatkan bahawa dari sudut pandangan penyelenggaraan, ketinggalan saluran paip instrumen juga mungkin menjadi masalah.
Nota: Langkah penyelenggaraan yang sering diabaikan ialah membilas instrumen dan tampuk. Bergantung pada perkhidmatan, tindakan pembetulan sedemikian mungkin diperlukan setiap minggu atau bahkan setiap hari, bergantung pada keadaan operasi.
Terdapat beberapa faktor jaminan aliran yang boleh menjejaskan alat pengukur aras cecair secara negatif. semua ini adalah:
Nota: Dalam peringkat reka bentuk pemisah, apabila memilih instrumen aras yang sesuai dan apabila pengukuran aras tidak normal, masalah jaminan kadar aliran yang betul harus dipertimbangkan.
Banyak faktor mempengaruhi ketumpatan cecair berhampiran muncung pemancar tahap. Perubahan tempatan dalam tekanan dan suhu akan menjejaskan keseimbangan bendalir, seterusnya menjejaskan bacaan aras dan kestabilan keseluruhan sistem.
Perubahan setempat dalam ketumpatan cecair dan perubahan emulsi diperhatikan dalam pemisah, di mana titik nyahcas paip turun/longkang demister terletak berhampiran muncung penghantar aras cecair. Cecair yang ditangkap oleh penghapus kabus bercampur dengan sejumlah besar cecair, menyebabkan perubahan setempat dalam ketumpatan. Turun naik ketumpatan adalah lebih biasa dalam cecair berketumpatan rendah. Ini boleh mengakibatkan turun naik berterusan dalam pengukuran paras minyak atau kondensat, yang seterusnya menjejaskan operasi kapal dan kawalan peranti hiliran.
Nota: Muncung pemancar aras cecair tidak seharusnya berada berhampiran titik pelepasan penurunan kerana terdapat risiko menyebabkan perubahan ketumpatan terputus-putus, yang akan menjejaskan pengukuran aras cecair.
Contoh yang ditunjukkan dalam Rajah 2 ialah konfigurasi paip tolok aras biasa, tetapi ia boleh menyebabkan masalah. Apabila terdapat masalah di lapangan, semakan data pemancar paras cecair menyimpulkan bahawa paras cecair antara muka hilang disebabkan pemisahan yang lemah. Walau bagaimanapun, hakikatnya ialah apabila lebih banyak air diasingkan, injap kawalan aras alur keluar dibuka secara beransur-ansur, mewujudkan kesan Venturi berhampiran muncung di bawah pemancar aras, iaitu kurang daripada 0.5 m (20 in.) dari aras air. muncung air. Ini menyebabkan penurunan tekanan dalaman, yang menyebabkan bacaan aras antara muka dalam pemancar menjadi lebih rendah daripada bacaan aras antara muka dalam bekas.
Pemerhatian yang sama juga telah dilaporkan dalam penyental di mana muncung keluar cecair terletak berhampiran muncung di bawah pemancar paras cecair.
Kedudukan umum muncung juga akan mempengaruhi fungsi yang betul, iaitu muncung pada perumah pemisah menegak lebih sukar untuk disekat atau tersumbat daripada muncung yang terletak di bahagian bawah kepala pemisah. Konsep yang sama digunakan untuk bekas mendatar, di mana semakin rendah muncung, semakin dekat dengan mana-mana pepejal yang mendap, menjadikannya lebih cenderung untuk tersumbat. Aspek-aspek ini harus dipertimbangkan semasa peringkat reka bentuk kapal.
Nota: Muncung pemancar paras cecair tidak boleh dekat dengan muncung masuk, muncung keluar cecair atau gas, kerana terdapat risiko penurunan tekanan dalaman, yang akan menjejaskan pengukuran paras cecair.
Struktur dalaman bekas yang berbeza mempengaruhi pemisahan cecair dengan cara yang berbeza, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, termasuk potensi pembangunan kecerunan paras cecair yang disebabkan oleh limpahan penyekat, mengakibatkan penurunan tekanan. Fenomena ini telah diperhatikan berkali-kali semasa penyelesaian masalah dan penyelidikan diagnosis proses.
Penyekat berbilang lapisan biasanya dipasang di dalam bekas di bahagian hadapan pemisah, dan ia mudah ditenggelami kerana masalah pengagihan aliran di bahagian masuk. Limpahan itu kemudian menyebabkan penurunan tekanan merentasi kapal, mewujudkan kecerunan tahap. Ini menghasilkan paras cecair yang lebih rendah di bahagian hadapan bekas, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. Walau bagaimanapun, apabila paras cecair dikawal oleh meter paras cecair di bahagian belakang bekas, sisihan akan berlaku dalam pengukuran yang dilakukan. Kecerunan aras juga boleh menyebabkan keadaan pemisahan yang lemah dalam bekas proses kerana kecerunan aras kehilangan sekurang-kurangnya 50% daripada isipadu cecair. Di samping itu, boleh dibayangkan bahawa kawasan berkelajuan tinggi yang berkaitan yang disebabkan oleh penurunan tekanan akan menghasilkan kawasan edaran yang membawa kepada kehilangan isipadu pemisahan.
Situasi yang sama boleh berlaku dalam loji pengeluaran terapung, seperti FPSO, di mana pad berliang berbilang digunakan dalam kapal proses untuk menstabilkan pergerakan bendalir dalam kapal.
Di samping itu, entrainment gas yang teruk dalam bekas mendatar, dalam keadaan tertentu, disebabkan oleh resapan gas yang rendah, akan menghasilkan kecerunan paras cecair yang lebih tinggi di hujung hadapan. Ini juga akan menjejaskan kawalan aras di hujung belakang bekas, mengakibatkan perbezaan ukuran, mengakibatkan prestasi kontena yang lemah.
Nota: Tahap kecerunan dalam pelbagai bentuk kapal proses adalah realistik, dan keadaan ini harus diminimumkan kerana ia akan menyebabkan kecekapan pemisahan berkurangan. Perbaik struktur dalaman bekas dan kurangkan penyekat dan/atau plat berlubang yang tidak perlu, ditambah dengan amalan dan kesedaran pengendalian yang baik, untuk mengelakkan masalah kecerunan paras cecair dalam bekas.
Artikel ini membincangkan beberapa faktor penting yang mempengaruhi pengukuran aras cecair pemisah. Bacaan aras yang tidak betul atau salah faham boleh menyebabkan operasi vesel yang lemah. Beberapa cadangan telah dibuat untuk membantu mengelakkan masalah ini. Walaupun ini bukanlah senarai yang lengkap, ia membantu untuk memahami beberapa masalah yang berpotensi, dengan itu membantu pasukan operasi memahami potensi pengukuran dan isu operasi.
Jika boleh, wujudkan amalan terbaik berdasarkan pelajaran yang dipelajari. Walau bagaimanapun, tiada piawaian industri khusus yang boleh digunakan dalam bidang ini. Untuk meminimumkan risiko yang berkaitan dengan penyimpangan pengukuran dan keabnormalan kawalan, perkara berikut harus dipertimbangkan dalam reka bentuk dan amalan operasi masa hadapan.
Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada Christopher Kalli (profesor tambahan di Universiti Australia Barat di Perth, Australia, pesara Chevron/BP); Lawrence Coughlan (perunding Lol Co Ltd. Aberdeen, pesara Shell) dan Paul Georgie (perunding Geo Geo Glasgow, Glasgow, UK) atas sokongan Kertas kerja mereka disemak dan dikritik. Saya juga ingin mengucapkan terima kasih kepada ahli-ahli Jawatankuasa Kecil Teknikal Teknologi Pemisahan SPE kerana memudahkan penerbitan artikel ini. Terima kasih khas kepada ahli yang menyemak kertas kerja sebelum keluaran akhir.
Wally Georgie mempunyai lebih daripada 4 tahun pengalaman dalam industri minyak dan gas, iaitu dalam operasi minyak dan gas, pemprosesan, pengasingan, pengendalian bendalir dan integriti sistem, penyelesaian masalah operasi, penghapusan kesesakan, pemisahan minyak/air, pengesahan proses dan teknikal. kepakaran Penilaian amalan, kawalan kakisan, pemantauan sistem, suntikan air dan rawatan pemulihan minyak yang dipertingkatkan, dan semua isu pengendalian cecair dan gas lain, termasuk pengeluaran pasir dan pepejal, kimia pengeluaran, jaminan aliran dan pengurusan integriti dalam sistem proses rawatan.
Dari 1979 hingga 1987, beliau pada mulanya bekerja dalam sektor perkhidmatan di Amerika Syarikat, United Kingdom, bahagian yang berlainan di Eropah dan Timur Tengah. Selepas itu, beliau bekerja di Statoil (Equinor) di Norway dari 1987 hingga 1999, memberi tumpuan kepada operasi harian, pembangunan projek medan minyak baharu yang berkaitan dengan isu pengasingan minyak-air, sistem penyahsulfuran dan penyahhidratan rawatan gas, pengurusan air yang dihasilkan dan pengendalian isu pengeluaran pepejal Dan sistem pengeluaran. Sejak Mac 1999, beliau telah bekerja sebagai perunding bebas dalam pengeluaran minyak dan gas yang serupa di seluruh dunia. Selain itu, Georgie telah berkhidmat sebagai saksi pakar dalam kes perundangan minyak dan gas di United Kingdom dan Australia. Beliau berkhidmat sebagai Pensyarah Cemerlang SPE dari 2016 hingga 2017.
Dia mempunyai ijazah sarjana. Sarjana Teknologi Polimer, Universiti Loughborough, UK. Menerima ijazah sarjana muda dalam kejuruteraan keselamatan dari University of Aberdeen, Scotland, dan PhD dalam teknologi kimia dari University of Strathclyde, Glasgow, Scotland. Anda boleh menghubunginya di wgeorgie@maxoilconsultancy.com.
Georgie menganjurkan webinar pada 9 Jun "Memisahkan faktor reka bentuk dan operasi serta kesannya terhadap prestasi sistem air yang dihasilkan dalam pemasangan di darat dan di luar pesisir". Tersedia atas permintaan di sini (percuma untuk ahli SPE).
Jurnal Teknologi Petroleum ialah majalah utama Persatuan Jurutera Petroleum, menyediakan taklimat dan topik yang berwibawa tentang kemajuan teknologi penerokaan dan pengeluaran, isu industri minyak dan gas serta berita tentang SPE dan ahlinya.
Masa siaran: Jun-17-2021
