Periodično umerjanje posodnih instrumentov je bistvenega pomena za zagotovitev neprekinjenega delovanja in delovanja procesne posode. Nepravilna kalibracija instrumenta pogosto poslabša slabo zasnovo procesne posode, kar ima za posledico nezadovoljivo delovanje separatorja in nizko učinkovitost. V nekaterih primerih lahko tudi položaj instrumenta povzroči napačne meritve. Ta članek opisuje, kako lahko pogoji postopka povzročijo nepravilne ali napačno razumljene odčitke nivoja.
Industrija je vložila veliko truda v izboljšanje zasnove in konfiguracije separatorjev in čistilnih posod. Vendar je bila izbira in konfiguracija sorodnih instrumentov deležna le malo pozornosti. Običajno je instrument konfiguriran za začetne pogoje delovanja, vendar se po tem obdobju spremenijo parametri delovanja ali se vnesejo dodatni onesnaževalci, zato začetna kalibracija ni več primerna in jo je treba spremeniti. Čeprav bi morala biti splošna ocena na stopnji izbire nivojskega instrumenta celovita, je postopek vzdrževanja neprekinjenega ocenjevanja delovnega območja in morebitnih sprememb v ustrezno ponovno kalibracijo in rekonfiguracijo povezanih instrumentov po potrebi v celotnem življenjskem ciklu procesne posode. Zato izkušnje je pokazala, da je v primerjavi z nenormalno notranjo konfiguracijo vsebnika napaka separatorja, ki jo povzročijo nepravilni podatki instrumenta, veliko večja.
Ena od ključnih spremenljivk za nadzor procesa je raven tekočine. Običajne metode merjenja nivoja tekočine vključujejo kontrolna stekla/indikatorje nivojskega stekla in senzorje diferenčnega tlaka (DP). Merilno steklo je metoda neposrednega merjenja nivoja tekočine in ima lahko možnosti, kot sta magnetni sledilnik in/ali oddajnik nivoja, povezan s spremenjenim nivojskim steklom. Merilniki nivoja, ki uporabljajo plovce kot glavni merilni senzor, se prav tako štejejo za neposredno sredstvo za merjenje nivoja tekočine v procesni posodi. Senzor DP je posredna metoda, katere odčitavanje nivoja temelji na hidrostatičnem tlaku, ki ga povzroča tekočina, in zahteva natančno poznavanje gostote tekočine.
Konfiguracija zgornje opreme običajno zahteva uporabo dveh priključkov šob s prirobnico za vsak instrument, zgornje šobe in spodnje šobe. Da bi dosegli zahtevano meritev, je pozicioniranje šobe bistvenega pomena. Zasnova mora zagotoviti, da je šoba vedno v stiku z ustrezno tekočino, kot sta vodna in oljna faza za vmesnik ter olje in para za tekoči nivo.
Lastnosti tekočine v dejanskih delovnih pogojih se lahko razlikujejo od lastnosti tekočine, uporabljene za kalibracijo, kar povzroči napačne odčitke nivoja. Poleg tega lahko lokacija merilnika nivoja povzroči napačne ali napačno razumljene odčitke nivoja. Ta članek ponuja nekaj primerov pridobljenih izkušenj pri reševanju težav z ločevalniki, povezanih z instrumenti.
Večina merilnih tehnik zahteva uporabo natančnih in zanesljivih značilnosti tekočine, ki se meri, za kalibracijo instrumenta. Fizikalne specifikacije in pogoji tekočine (emulzija, olje in voda) v posodi so ključni za celovitost in zanesljivost uporabljene merilne tehnologije. Zato je zelo pomembno natančno ovrednotiti specifikacije obdelane tekočine, če naj bo kalibracija sorodnih instrumentov izvedena pravilno, da se poveča natančnost in zmanjša odstopanje odčitkov nivoja tekočine. Zato je treba z rednim vzorčenjem in analizo izmerjene tekočine, vključno z neposrednim vzorčenjem iz posode, pridobiti zanesljive podatke, da bi se izognili kakršnim koli odstopanjem pri odčitku nivoja tekočine.
Spremeni se s časom. Narava procesne tekočine je mešanica olja, vode in plina. Procesna tekočina ima lahko različne specifične teže na različnih stopnjah znotraj procesne posode; to pomeni, da vstopite v posodo kot tekoča mešanica ali emulgirana tekočina, vendar zapustite posodo kot posebna faza. Poleg tega v številnih aplikacijah na terenu procesna tekočina prihaja iz različnih rezervoarjev, od katerih ima vsak drugačne značilnosti. Posledica tega bo mešanica različnih gostot, ki se obdeluje skozi separator. Zato bo nenehno spreminjanje lastnosti tekočine vplivalo na točnost merjenja nivoja tekočine v posodi. Čeprav meja napake morda ne bo zadostovala, da bi vplivala na varno delovanje ladje, bo vplivala na učinkovitost ločevanja in delovanje celotne naprave. Odvisno od pogojev ločevanja je lahko normalna sprememba gostote za 5-15 %. Bližje ko je instrument vstopni cevi, večje je odstopanje, ki je posledica narave emulzije v bližini vstopne odprtine posode.
Podobno, ko se spremeni slanost vode, bo to vplivalo tudi na merilnik nivoja. V primeru pridobivanja nafte se bo slanost vode spremenila zaradi različnih dejavnikov, kot so spremembe v formacijski vodi ali preboj vbrizgane morske vode. Na večini naftnih polj je lahko sprememba slanosti manjša od 10-20 %, v nekaterih primerih pa je lahko sprememba celo do 50 %, zlasti v sistemih kondenzatnega plina in sistemih podsolnih rezervoarjev. Te spremembe lahko pomembno vplivajo na zanesljivost merjenja nivoja; zato je posodabljanje kemije tekočine (olje, kondenzat in voda) bistveno za vzdrževanje kalibracije instrumenta.
Z uporabo informacij, pridobljenih iz modelov simulacije procesov in analize tekočin ter vzorčenja v realnem času, je mogoče izboljšati tudi kalibracijske podatke merilnika nivoja. V teoriji je to najboljša metoda in se zdaj uporablja kot standardna praksa. Vendar pa je treba podatke o analizi tekočine redno posodabljati, da bi instrument ohranil točnost skozi čas, da se izognemo morebitnim napakam, ki jih lahko povzročijo delovni pogoji, vsebnost vode, povečanje razmerja olje/zrak in spremembe lastnosti tekočine.
Opomba: redno in pravilno vzdrževanje je osnova za pridobivanje zanesljivih podatkov instrumenta. Standardi in pogostost vzdrževanja so v veliki meri odvisni od s tem povezanih preventivnih in dnevnih tovarniških aktivnosti. V nekaterih primerih, če je potrebno, je treba odstopanja od načrtovanih aktivnosti preurediti.
Opomba: Poleg uporabe najnovejših karakteristik tekočine za periodično umerjanje merilnika je mogoče uporabiti le ustrezne algoritme ali orodja umetne inteligence za popravljanje dnevnih nihanj procesne tekočine, da se upoštevajo nihanja delovanja v 24 urah.
Opomba: Podatki spremljanja in laboratorijske analize proizvodne tekočine bodo pomagali razumeti morebitne nepravilnosti v odčitkih nivoja, ki jih povzroča oljna emulzija v proizvodni tekočini.
Glede na različne dovodne naprave in notranje komponente so izkušnje pokazale, da bo vnos plina in mehurčenje na vstopu v separatorje (predvsem navpične separatorje plinskega kondenzata in pralnike) pomembno vplivalo na odčitke nivoja tekočine in lahko vodi do slabega nadzora in ki se izvaja . Zmanjšanje gostote tekoče faze zaradi vsebnosti plina ima za posledico lažno nizko raven tekočine, kar lahko privede do vnosa tekočine v plinsko fazo in vpliva na kompresijsko enoto za proces na koncu.
Čeprav je prišlo do vnosa plina in penjenja v sistemu nafta in plin/kondenzat olje, je instrument umerjen zaradi nihanja gostote kondenzata olja, ki ga povzročata razpršen in raztopljen plin v fazi kondenzata med vnosom plina ali vpihovanjem plina. po postopku. Napaka bo višja od oljnega sistema.
Merilnike nivoja v mnogih navpičnih pralnikih in separatorjih je težko pravilno umeriti, ker so v tekoči fazi različne količine vode in kondenzata, v večini primerov pa imata obe fazi skupni izhod za tekočino ali izhod za vodo. Odveč zaradi slabega ločevanje vode. Zato prihaja do stalnih nihanj v delovni gostoti. Med delovanjem se bo spodnja faza (večinoma voda) izpraznila, pri čemer bo na vrhu ostala višja plast kondenzata, zato je gostota tekočine drugačna, kar bo povzročilo spremembo meritve nivoja tekočine s spremembo razmerja višine plasti tekočine. Ta nihanja so lahko kritična v manjših posodah, tvegajo izgubo optimalne ravni delovanja in v mnogih primerih pravilno delovanje odvodne cevi (odvodne cevi eliminatorja aerosolov, ki se uporablja za izpust tekočine). Zahtevano tekoče tesnilo.
Nivo tekočine se določi z merjenjem razlike gostote med obema tekočinama v ravnotežnem stanju v separatorju. Vendar lahko kakršna koli notranja razlika v tlaku povzroči spremembo izmerjene ravni tekočine, kar povzroči drugačno indikacijo ravni tekočine zaradi padca tlaka. Na primer, sprememba tlaka med 100 in 500 mbar (1,45 do 7,25 psi) med predelki posode zaradi prelivanja lopute ali koalescentne blazine bo povzročila izgubo enakomerne ravni tekočine, kar povzroči mejno raven v separatorju meritev se izgubi, kar povzroči vodoravni gradient; to je pravilna raven tekočine na sprednjem koncu posode pod nastavljeno točko in na zadnjem koncu separatorja znotraj nastavljene točke. Poleg tega, če obstaja določena razdalja med nivojem tekočine in šobo zgornjega merilnika nivoja tekočine, lahko nastali stolpec plina dodatno povzroči napake pri merjenju nivoja tekočine v prisotnosti pene.
Ne glede na konfiguracijo procesne posode je pogosta težava, ki lahko povzroči odstopanja pri merjenju nivoja tekočine, kondenzacija tekočine. Ko se cev instrumenta in ohišje posode ohladita, lahko padec temperature povzroči kondenzacijo plina, ki proizvaja tekočino v cevi instrumenta, zaradi česar odčitek nivoja tekočine odstopa od dejanskih pogojev v posodi. Ta pojav ni edinstven za hladno zunanje okolje. Pojavi se v puščavskem okolju, kjer je zunanja temperatura ponoči nižja od temperature procesa.
Sledenje toplote za merilnike nivoja je običajen način za preprečevanje kondenzacije; vendar je nastavitev temperature kritična, ker lahko povzroči težavo, ki jo poskuša rešiti. Če nastavite previsoko temperaturo, lahko bolj hlapne komponente izhlapijo, kar povzroči povečanje gostote tekočine. Z vidika vzdrževanja je lahko tudi sledenje toplote problematično, ker se zlahka poškoduje. Cenejša možnost je izolacija (izolacija) instrumentalne cevi, ki lahko učinkovito ohranja procesno temperaturo in zunanjo temperaturo okolja na določeni ravni v številnih aplikacijah. Opozoriti je treba, da je z vidika vzdrževanja lahko težava tudi zaostajanje instrumentalnega cevovoda.
Opomba: Faza vzdrževanja, ki je pogosto spregledana, je izpiranje instrumenta in vajeti. Odvisno od storitve so lahko takšni korektivni ukrepi potrebni tedensko ali celo dnevno, odvisno od delovnih pogojev.
Obstaja več dejavnikov zagotavljanja pretoka, ki lahko negativno vplivajo na instrumente za merjenje nivoja tekočine. vse to so:
Opomba: V fazi načrtovanja separatorja, pri izbiri ustreznega nivojskega instrumenta in ko je meritev nivoja nenormalna, je treba upoštevati problem zagotavljanja pravilnega pretoka.
Številni dejavniki vplivajo na gostoto tekočine v bližini šobe oddajnika nivoja. Lokalne spremembe tlaka in temperature bodo vplivale na ravnotežje tekočine, s čimer bodo vplivale na odčitke nivoja in stabilnost celotnega sistema.
Lokalne spremembe v gostoti tekočine in spremembe emulzije so bile opažene v separatorju, kjer je točka praznjenja odvodne/odtočne cevi odstranjevalnika megle blizu šobe oddajnika nivoja tekočine. Tekočina, ki jo zajame odstranjevalec megle, se pomeša z veliko količino tekočine, kar povzroči lokalne spremembe v gostoti. Nihanja gostote so pogostejša pri tekočinah z nizko gostoto. To lahko povzroči nenehna nihanja pri meritvah nivoja olja ali kondenzata, kar posledično vpliva na delovanje ladje in nadzor naprav za njo.
Opomba: šoba oddajnika nivoja tekočine ne sme biti blizu točke praznjenja odvodne cevi, ker obstaja nevarnost povzročitve občasnih sprememb gostote, kar bo vplivalo na merjenje nivoja tekočine.
Primer, prikazan na sliki 2, je običajna konfiguracija cevi merilnika nivoja, vendar lahko povzroči težave. Ko pride do težave na terenu, se pri pregledu podatkov oddajnika nivoja tekočine ugotovi, da je nivo tekočine na vmesniku izgubljen zaradi slabega ločevanja. Vendar pa je dejstvo, da ko se izloči več vode, se izstopni ventil za regulacijo nivoja postopoma odpre in ustvari Venturijev učinek v bližini šobe pod oddajnikom nivoja, ki je manj kot 0,5 m (20 in.) od nivoja vode. Vodna šoba. To povzroči notranji padec tlaka, zaradi česar je odčitek nivoja vmesnika v oddajniku nižji od odčitka nivoja vmesnika v posodi.
O podobnih opažanjih so poročali tudi v pralniku, kjer je šoba za izpust tekočine blizu šobe pod oddajnikom nivoja tekočine.
Splošna postavitev šob bo prav tako vplivala na pravilno delovanje, to pomeni, da je šobe na ohišju navpičnega separatorja težje blokirati ali zamašiti kot šobe, ki se nahajajo v spodnji glavi separatorja. Podoben koncept velja za vodoravne posode, kjer nižja kot je šoba, bližje je kakršnim koli trdnim delcem, ki se usedejo, zaradi česar je večja verjetnost zamašitve. Te vidike je treba upoštevati v fazi načrtovanja plovila.
Opomba: Šoba merilnika nivoja tekočine ne sme biti blizu vstopne šobe, izhodne šobe za tekočino ali plin, ker obstaja nevarnost padca notranjega tlaka, kar bo vplivalo na merjenje nivoja tekočine.
Različne notranje strukture posode vplivajo na ločevanje tekočin na različne načine, kot je prikazano na sliki 3, vključno z morebitnim razvojem gradientov nivoja tekočine, ki jih povzroča prelivanje lopute, kar povzroči padce tlaka. Ta pojav so večkrat opazili med raziskavami odpravljanja težav in diagnostike procesov.
Večplastna pregrada je običajno nameščena v posodi na sprednji strani separatorja in jo je enostavno potopiti zaradi težave s porazdelitvijo toka v vstopnem delu. Prelivanje nato povzroči padec tlaka v posodi, kar ustvari gradient nivoja. Posledica tega je nižja raven tekočine na sprednji strani posode, kot je prikazano na sliki 3. Če pa nivo tekočine nadzira merilnik nivoja tekočine na zadnji strani posode, pride do odstopanj pri izvedenih meritvah. Gradient nivoja lahko povzroči tudi slabe pogoje ločevanja v procesni posodi, ker gradient nivoja izgubi vsaj 50 % volumna tekočine. Poleg tega je možno, da bo ustrezno območje visoke hitrosti, ki ga povzroči padec tlaka, povzročilo območje kroženja, ki vodi do izgube ločevalnega volumna.
Podobna situacija se lahko zgodi v plavajočih proizvodnih obratih, kot je FPSO, kjer se v procesni posodi uporablja več poroznih blazinic za stabilizacijo gibanja tekočine v posodi.
Poleg tega bo močan vnos plina v vodoravno posodo pod določenimi pogoji zaradi nizke difuzije plina povzročil višji gradient nivoja tekočine na sprednjem koncu. To bo tudi negativno vplivalo na nadzor nivoja na zadnjem koncu posode, kar bo povzročilo odstopanje meritev, kar bo povzročilo slabo delovanje posode.
Opomba: Raven gradienta v različnih oblikah procesnih posod je realna in to situacijo je treba čim bolj zmanjšati, saj bo povzročilo zmanjšanje učinkovitosti ločevanja. Izboljšajte notranjo strukturo posode in zmanjšajte nepotrebne pregrade in/ali perforirane plošče, skupaj z dobrimi operativnimi praksami in ozaveščenostjo, da se izognete težavam z gradientom nivoja tekočine v posodi.
Ta članek obravnava več pomembnih dejavnikov, ki vplivajo na merjenje nivoja tekočine v separatorju. Nepravilni ali napačno razumljeni odčitki nivoja lahko povzročijo slabo delovanje posode. Podanih je bilo nekaj predlogov za pomoč pri izogibanju tem težavam. Čeprav to nikakor ni izčrpen seznam, pomaga razumeti nekatere morebitne težave, s čimer operacijski skupini pomaga razumeti morebitne težave pri merjenju in delovanju.
Če je mogoče, vzpostavite najboljše prakse na podlagi pridobljenih izkušenj. Vendar pa ni posebnega industrijskega standarda, ki bi ga bilo mogoče uporabiti na tem področju. Da bi čim bolj zmanjšali tveganja, povezana z odstopanji meritev in nenormalnostmi krmiljenja, je treba pri prihodnjem načrtovanju in delovanju upoštevati naslednje točke.
Rad bi se zahvalil Christopherju Kalliju (izredni profesor na Univerzi Zahodne Avstralije v Perthu, Avstralija, upokojenec Chevron/BP); Lawrence Coughlan (svetovalec Lol Co Ltd. Aberdeen, Shellov upokojenec) in Paul Georgie (Glasgow Geo Geo svetovalec, Glasgow, Združeno kraljestvo) za njuno podporo. Dokumenti so strokovno pregledani in kritizirani. Prav tako bi se rad zahvalil članom tehničnega pododbora za tehnologijo ločevanja SPE, da so omogočili objavo tega članka. Posebna zahvala članom, ki so prispevek pregledali pred zadnjo številko.
Wally Georgie ima več kot 4 leta izkušenj v naftni in plinski industriji, in sicer pri naftnih in plinskih operacijah, predelavi, ločevanju, ravnanju s tekočinami in celovitosti sistema, odpravljanju operativnih težav, odpravljanju ozkih grl, ločevanju nafte/vode, validaciji procesov in tehničnih strokovnost Ocenjevanje prakse, nadzor korozije, spremljanje sistema, vbrizgavanje vode in obdelava izboljšanega pridobivanja olja ter vsa druga vprašanja pri ravnanju s tekočinami in plini, vključno s proizvodnjo peska in trdnih snovi, proizvodno kemijo, zagotavljanjem pretoka in upravljanjem integritete v sistemu postopka obdelave.
Od leta 1979 do 1987 je sprva delal v storitvenem sektorju v ZDA, Združenem kraljestvu, različnih delih Evrope in na Bližnjem vzhodu. Nato je med letoma 1987 in 1999 delal pri Statoilu (Equinor) na Norveškem, pri čemer se je osredotočal na vsakodnevne operacije, razvoj novih projektov naftnih polj, povezanih z vprašanji ločevanja nafte in vode, sistemi za razžveplanje in dehidracijo obdelave plina, upravljanje proizvedene vode in reševanje težav pri proizvodnji trdnih snovi. proizvodni sistem. Od marca 1999 deluje kot neodvisni svetovalec pri podobni proizvodnji nafte in plina po svetu. Poleg tega je Georgie sodeloval kot izvedenec v pravnih zadevah glede nafte in plina v Združenem kraljestvu in Avstraliji. Od leta 2016 do 2017 je bil zaslužni predavatelj SPE.
Ima magisterij. Magister tehnologije polimerov, Univerza Loughborough, Združeno kraljestvo. Diplomiral iz varnostnega inženirstva na Univerzi v Aberdeenu na Škotskem in doktoriral iz kemijske tehnologije na Univerzi Strathclyde v Glasgowu na Škotskem. Lahko ga kontaktirate na wgeorgie@maxoilconsultancy.com.
Georgie je 9. junija gostil spletni seminar »Ločevanje dejavnikov načrtovanja in delovanja ter njihov vpliv na delovanje sistemov proizvedene vode v napravah na kopnem in na morju«. Na voljo na zahtevo tukaj (brezplačno za člane SPE).
Journal of Petroleum Technology je vodilna revija Društva naftnih inženirjev, ki ponuja verodostojne informacije in teme o napredku tehnologije raziskovanja in proizvodnje, vprašanjih naftne in plinske industrije ter novice o SPE in njenih članih.
Čas objave: 17. junij 2021
