Proses kabının sürekli performansını ve işlevini sağlamak için kap aletlerinin periyodik kalibrasyonu esastır. Yanlış cihaz kalibrasyonu genellikle zayıf proses kabı tasarımını daha da kötüleştirir, bu da separatörün yetersiz çalışmasına ve düşük verimliliğe neden olur. Bazı durumlarda cihazın konumu da hatalı ölçümlere neden olabilir. Bu makalede, proses koşullarının nasıl yanlış veya yanlış anlaşılan seviye okumalarına neden olabileceği açıklanmaktadır.
Endüstri, ayırıcı ve temizleme kaplarının tasarımını ve konfigürasyonunu geliştirmek için çok fazla çaba harcadı. Ancak ilgili araçların seçimi ve konfigürasyonu çok az ilgi görmüştür. Genellikle cihaz başlangıç çalışma koşullarına göre yapılandırılır, ancak bu süreden sonra çalışma parametreleri değişir veya ilave kirletici maddeler eklenirse, ilk kalibrasyon artık uygun değildir ve değiştirilmesi gerekir. Seviye cihazı seçimi aşamasındaki genel değerlendirmenin kapsamlı olması gerekmesine rağmen, çalışma aralığının sürekli değerlendirilmesinin sürdürülmesi süreci ve proses kabının yaşam döngüsü boyunca ihtiyaç duyulduğunda ilgili cihazların uygun şekilde yeniden kalibre edilmesi ve yeniden yapılandırılmasında yapılan değişiklikler. kabın anormal iç konfigürasyonuyla karşılaştırıldığında, yanlış cihaz verilerinin neden olduğu ayırıcı arızasının çok daha fazla olduğunu göstermiştir.
Temel proses kontrol değişkenlerinden biri sıvı seviyesidir. Sıvı seviyesini ölçmenin yaygın yöntemleri arasında gözetleme camları/seviye camı göstergeleri ve diferansiyel basınç (DP) sensörleri bulunur. Gözetleme camı, sıvı seviyesinin doğrudan ölçülmesine yönelik bir yöntemdir ve manyetik takipçi ve/veya değiştirilmiş sıvı seviye camına bağlanan seviye vericisi gibi seçeneklere sahip olabilir. Ana ölçüm sensörü olarak şamandıraları kullanan seviye göstergelerinin aynı zamanda proses kabındaki sıvı seviyesini ölçmenin doğrudan bir yolu olduğu da kabul edilir. DP sensörü, seviye okuması sıvının uyguladığı hidrostatik basınca dayalı olan ve sıvı yoğunluğuna ilişkin doğru bilgi gerektiren dolaylı bir yöntemdir.
Yukarıdaki ekipmanın konfigürasyonu genellikle her alet için bir üst nozul ve bir alt nozul olmak üzere iki flanş nozul bağlantısının kullanılmasını gerektirir. Gerekli ölçümü elde etmek için nozulun konumlandırılması önemlidir. Tasarım, nozulun, arayüz için su ve yağ fazları ve toplu sıvı seviyesi için yağ ve buhar gibi uygun akışkanla her zaman temas halinde olmasını sağlamalıdır.
Gerçek çalışma koşulları altındaki akışkan özellikleri, kalibrasyon için kullanılan akışkan özelliklerinden farklı olabilir ve bu da hatalı seviye okumalarına neden olabilir. Ayrıca seviye göstergesinin konumu da yanlış veya yanlış seviye okumalarına neden olabilir. Bu makale, aletle ilgili ayırıcı problemlerinin çözümünde öğrenilen derslerden bazı örnekleri sunmaktadır.
Çoğu ölçüm tekniği, cihazın kalibre edilmesi için ölçülen sıvının doğru ve güvenilir özelliklerinin kullanılmasını gerektirir. Kaptaki sıvının (emülsiyon, yağ ve su) fiziksel özellikleri ve koşulları, uygulanan ölçüm teknolojisinin bütünlüğü ve güvenilirliği açısından kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, sıvı seviyesi okumalarındaki doğruluğu en üst düzeye çıkarmak ve sapmayı en aza indirmek için ilgili cihazların kalibrasyonunun doğru bir şekilde tamamlanması gerekiyorsa, işlenen sıvının özelliklerinin doğru bir şekilde değerlendirilmesi çok önemlidir. Bu nedenle, sıvı seviyesi okumasında herhangi bir sapmayı önlemek için, kaptan doğrudan numune alma da dahil olmak üzere, ölçülen sıvıdan düzenli olarak numune alınarak ve analiz edilerek güvenilir veriler elde edilmelidir.
Zamanla değiştirin. Proses akışkanının doğası yağ, su ve gaz karışımıdır. Proses akışkanı, proses kabı içindeki farklı aşamalarda farklı özgül ağırlıklara sahip olabilir; yani kaba bir sıvı karışımı veya emülsifiye edilmiş sıvı olarak girin, ancak kabı ayrı bir faz olarak bırakın. Ayrıca birçok saha uygulamasında proses akışkanı, her biri farklı özelliklere sahip farklı rezervuarlardan gelir. Bu, ayırıcı aracılığıyla farklı yoğunluklardaki bir karışımın işlenmesiyle sonuçlanacaktır. Bu nedenle, akışkan özelliklerinin sürekli değişmesi, kaptaki sıvı seviyesi ölçümünün doğruluğu üzerinde etkili olacaktır. Hata payı geminin güvenli çalışmasını etkilemeye yetmese de tüm cihazın ayırma verimliliğini ve çalışabilirliğini etkileyecektir. Ayırma koşullarına bağlı olarak %5-15 yoğunluk değişimi normal olabilir. Cihaz giriş tüpüne ne kadar yakın olursa, kabın girişine yakın emülsiyonun doğasından kaynaklanan sapma o kadar büyük olur.
Benzer şekilde suyun tuzluluğu değiştikçe seviye göstergesi de etkilenecektir. Petrol üretimi durumunda, formasyon suyundaki değişiklikler veya enjekte edilen deniz suyunun sızması gibi çeşitli faktörler nedeniyle suyun tuzluluğu değişecektir. Çoğu petrol sahasında tuzluluk değişimi %10-20'den az olabilir ancak bazı durumlarda özellikle yoğuşmalı gaz sistemleri ve alt tuz rezervuar sistemlerinde değişim %50'ye kadar çıkabilmektedir. Bu değişikliklerin seviye ölçümünün güvenilirliği üzerinde önemli bir etkisi olabilir; bu nedenle, cihazın kalibrasyonunu sürdürmek için sıvı kimyasının (yağ, yoğuşma suyu ve su) güncellenmesi önemlidir.
Proses simülasyon modellerinden, akışkan analizinden ve gerçek zamanlı örneklemeden elde edilen bilgiler kullanılarak seviye ölçer kalibrasyon verileri de geliştirilebilir. Teorik olarak bu en iyi yöntemdir ve artık standart uygulama olarak kullanılmaktadır. Ancak cihazın zaman içinde doğru kalmasını sağlamak amacıyla, çalışma koşulları, su içeriği, yağ/hava oranındaki artış ve akışkan özelliklerindeki değişikliklerden kaynaklanabilecek olası hataları önlemek amacıyla akışkan analiz verilerinin düzenli olarak güncellenmesi gerekir.
Not: Güvenilir cihaz verileri elde etmenin temeli düzenli ve uygun bakımdır. Bakım standartları ve sıklığı büyük ölçüde ilgili önleyici ve günlük fabrika faaliyetlerine bağlıdır. Bazı durumlarda gerekli görüldüğü takdirde planlanan faaliyetlerden sapmalar yeniden düzenlenmelidir.
Not: Sayacı periyodik olarak kalibre etmek için en yeni akışkan özelliklerinin kullanılmasına ek olarak, 24 saat içindeki çalışma dalgalanmalarını hesaba katmak amacıyla proses akışkanının günlük dalgalanmalarını düzeltmek için yalnızca ilgili algoritmalar veya yapay zeka araçları kullanılabilir.
Not: Üretim sıvısının izleme verileri ve laboratuvar analizi, üretim sıvısındaki yağ emülsiyonunun neden olduğu seviye okumalarındaki potansiyel anormalliklerin anlaşılmasına yardımcı olacaktır.
Farklı giriş cihazları ve dahili bileşenlere göre deneyimler, ayırıcıların (esas olarak dikey gaz yoğuşma ayırıcıları ve yıkayıcılar) girişindeki gaz sürüklenmesinin ve kabarcıklanmanın, sıvı seviyesi okumaları üzerinde önemli bir etkiye sahip olacağını ve zayıf kontrole yol açabileceğini göstermiştir. . Gaz içeriğine bağlı olarak sıvı fazın yoğunluğunun azalması, yanlış düşük sıvı seviyesine neden olur, bu da gaz fazına sıvı sürüklenmesine yol açabilir ve aşağı yöndeki proses sıkıştırma ünitesini etkileyebilir.
Petrol ve gaz/yoğuşmuş yağ sisteminde gaz sürüklenmesi ve köpüklenme yaşanmış olmasına rağmen, gaz sürüklenmesi veya gaz üflemesi sırasında kondens fazında dağılmış ve çözünmüş gazın neden olduğu kondens yağı yoğunluğunun dalgalanması nedeniyle cihaz kalibre edilir. süreç tarafından. Hata yağ sistemine göre daha yüksek olacaktır.
Birçok dikey yıkayıcı ve ayırıcıdaki seviye göstergelerinin doğru şekilde kalibre edilmesi zor olabilir çünkü sıvı fazda farklı miktarlarda su ve yoğuşma suyu vardır ve çoğu durumda iki fazın ortak bir sıvı çıkışı veya su çıkış hattı vardır. su ayrımı. Bu nedenle çalışma yoğunluğunda sürekli bir dalgalanma söz konusudur. Çalışma sırasında, alt faz (çoğunlukla su) boşaltılacak ve üstte daha yüksek bir yoğuşma tabakası bırakılacaktır, dolayısıyla akışkan yoğunluğu farklıdır, bu da sıvı seviyesi ölçümünün, sıvı tabakası yükseklik oranının değişmesiyle değişmesine neden olacaktır. Bu dalgalanmalar daha küçük kaplarda kritik olabilir, optimum çalışma seviyesini kaybetme riski taşır ve birçok durumda indiriciyi (sıvıyı boşaltmak için kullanılan aerosol gidericinin indiricisi) doğru şekilde çalıştırır. Gerekli sıvı contası.
Sıvı seviyesi, ayırıcıda denge durumundaki iki akışkan arasındaki yoğunluk farkı ölçülerek belirlenir. Ancak herhangi bir iç basınç farkı, ölçülen sıvı seviyesinin değişmesine neden olabilir ve basınç düşüşü nedeniyle farklı bir sıvı seviyesi göstergesi verebilir. Örneğin, saptırma plakasının veya birleştirici yastığın taşması nedeniyle kap bölmeleri arasında 100 ila 500 mbar (1,45 ila 7,25 psi) arasındaki bir basınç değişikliği, üniform bir sıvı seviyesinin kaybına neden olacak ve ayırıcıdaki arayüz seviyesiyle sonuçlanacaktır. ölçüm kaybolur, bu da yatay bir eğime neden olur; yani kabın ön ucunda ayar noktasının altında ve ayırıcının arka ucunda ayar noktası dahilinde doğru sıvı seviyesi. Ayrıca sıvı seviyesi ile üst sıvı seviye göstergesinin nozulu arasında belirli bir mesafe olması durumunda ortaya çıkan gaz sütunu, köpük varlığında sıvı seviyesi ölçüm hatalarına da neden olabilir.
Proses kabının konfigürasyonundan bağımsız olarak, sıvı seviyesi ölçümünde sapmalara neden olabilecek yaygın bir sorun, sıvı yoğuşmasıdır. Alet borusu ve kap gövdesi soğutulduğunda sıcaklık düşüşü, alet borusunda sıvı üreten gazın yoğunlaşmasına neden olarak sıvı seviyesi okumasının kaptaki gerçek koşullardan sapmasına neden olabilir. Bu olay soğuk dış ortama özgü değildir. Geceleri dış sıcaklığın proses sıcaklığından daha düşük olduğu çöl ortamında meydana gelir.
Seviye göstergeleri için ısı izleme, yoğuşmayı önlemenin yaygın bir yoludur; ancak sıcaklık ayarı kritiktir çünkü çözmeye çalıştığı soruna neden olabilir. Sıcaklığın çok yüksek ayarlanması, daha uçucu bileşenlerin buharlaşmasına neden olarak sıvının yoğunluğunun artmasına neden olabilir. Bakım açısından bakıldığında, heat tracing kolayca zarar görebileceğinden sorunlu olabilir. Daha ucuz bir seçenek, birçok uygulamada proses sıcaklığını ve dış ortam sıcaklığını etkili bir şekilde belirli bir seviyede tutabilen alet borusunun yalıtımıdır (yalıtım). Bakım açısından bakıldığında, alet boru hattındaki gecikmenin de bir sorun olabileceği unutulmamalıdır.
Not: Çoğunlukla gözden kaçırılan bir bakım adımı, aletin ve dizginlerin yıkanmasıdır. Hizmete bağlı olarak, çalışma koşullarına bağlı olarak bu tür düzeltici eylemlerin haftalık, hatta günlük olarak yapılması gerekebilir.
Sıvı seviyesi ölçüm cihazlarını olumsuz yönde etkileyebilecek çeşitli akış güvence faktörleri vardır. bunların hepsi:
Not: Ayırıcının tasarım aşamasında, uygun seviye cihazı seçilirken ve seviye ölçümü anormal olduğunda, doğru akış hızı güvence sorunu dikkate alınmalıdır.
Seviye vericisinin nozulunun yakınındaki sıvının yoğunluğunu birçok faktör etkiler. Basınç ve sıcaklıktaki yerel değişiklikler sıvı dengesini etkileyerek seviye okumalarını ve tüm sistemin stabilitesini etkileyecektir.
Buğu çözücünün iniş/tahliye borusunun boşaltma noktasının, sıvı seviye vericisinin nozulunun yakınında bulunduğu ayırıcıda, sıvı yoğunluğunda yerel değişiklikler ve emülsiyon değişiklikleri gözlemlendi. Buğu gidericinin yakaladığı sıvı büyük miktarda sıvıyla karışarak yoğunlukta lokal değişikliklere neden olur. Yoğunluk dalgalanmaları düşük yoğunluklu akışkanlarda daha yaygındır. Bu, yağ veya yoğuşma suyu seviyesi ölçümünde sürekli dalgalanmalara neden olabilir ve bu da geminin çalışmasını ve akış yönündeki cihazların kontrolünü etkileyebilir.
Not: Sıvı seviye ölçümünü etkileyecek aralıklı yoğunluk değişikliklerine neden olma riski bulunduğundan, sıvı seviye vericisinin nozulu, aşağı inen boşaltma noktasının yakınında olmamalıdır.
Şekil 2'de gösterilen örnek, ortak seviye ölçümlü boru konfigürasyonudur ancak sorunlara neden olabilir. Sahada bir sorun olduğunda, sıvı seviyesi verici verilerinin incelenmesi, zayıf ayırma nedeniyle arayüz sıvı seviyesinin kaybolduğu sonucuna varır. Ancak gerçek şu ki, daha fazla su ayrıldıkça, çıkış seviyesi kontrol vanası kademeli olarak açılır ve su seviyesinden 0,5 m'den (20 inç) daha az olan seviye vericisinin altındaki nozülün yakınında bir Venturi etkisi yaratır. Su nozulu. Bu, vericideki arayüz seviyesi okumasının kaptaki arayüz seviyesi okumasından daha düşük olmasına neden olan dahili bir basınç düşüşüne neden olur.
Benzer gözlemler, sıvı çıkış nozülünün, sıvı seviye vericisinin altındaki nozülün yakınında konumlandırıldığı temizleyicide de rapor edilmiştir.
Nozulların genel konumu da doğru çalışmayı etkileyecektir, yani dikey ayırıcı mahfazasındaki nozüllerin bloke edilmesi veya tıkanması, ayırıcının alt kafasında bulunan nozüllere göre daha zordur. Benzer bir konsept yatay kaplar için de geçerlidir; nozul ne kadar alçak olursa, çöken katı maddelere o kadar yakın olur ve tıkanma olasılığı artar. Geminin tasarım aşamasında bu hususlar dikkate alınmalıdır.
Not: Sıvı seviye ölçümünü etkileyecek dahili basınç düşüşü riski olduğundan, sıvı seviye vericisinin nozulu giriş nozuluna, sıvı veya gaz çıkış nozuluna yakın olmamalıdır.
Kabın farklı iç yapıları, Şekil 3'te gösterildiği gibi sıvıların ayrılmasını farklı şekillerde etkiler; buna saptırma plakası taşmasından kaynaklanan sıvı seviyesi gradyanlarının basınç düşüşleriyle sonuçlanan potansiyel gelişimi de dahildir. Bu olgu, sorun giderme ve süreç teşhisi araştırmaları sırasında birçok kez gözlemlenmiştir.
Çok katmanlı saptırma plakası genellikle ayırıcının ön tarafındaki kaba monte edilir ve giriş kısmındaki akış dağıtım sorunu nedeniyle suya daldırılması kolaydır. Taşma daha sonra kap boyunca bir basınç düşüşüne neden olarak bir seviye gradyanı yaratır. Bu, Şekil 3'te gösterildiği gibi kabın ön kısmındaki sıvı seviyesinin daha düşük olmasına neden olur. Ancak sıvı seviyesi, kabın arka tarafındaki sıvı seviye ölçer ile kontrol edildiğinde yapılan ölçümde sapmalar meydana gelecektir. Seviye gradyanı aynı zamanda proses kabında kötü ayırma koşullarına da neden olabilir çünkü seviye gradyanı sıvı hacminin en az %50'sini kaybeder. Ek olarak, basınç düşüşünün neden olduğu ilgili yüksek hızlı alanın, ayırma hacmi kaybına yol açan bir sirkülasyon alanı oluşturacağı da düşünülebilir.
Benzer bir durum, kap içindeki sıvı hareketini stabilize etmek için proses kabında çok sayıda gözenekli yastığın kullanıldığı FPSO gibi yüzen üretim tesislerinde de ortaya çıkabilir.
Ek olarak, belirli koşullar altında, düşük gaz difüzyonu nedeniyle yatay kaptaki şiddetli gaz sürüklenmesi, ön uçta daha yüksek bir sıvı seviyesi eğimi üretecektir. Bu aynı zamanda konteynerin arka ucundaki seviye kontrolünü de olumsuz etkileyerek ölçüm farklılaşmasına ve dolayısıyla konteyner performansının düşmesine neden olacaktır.
Not: Proses kaplarının farklı formlarındaki gradyan seviyesi gerçekçi olup, ayırma veriminin düşmesine neden olacağından bu durum en aza indirilmelidir. Kabın iç yapısını iyileştirin ve kaptaki sıvı seviyesi gradyanı problemlerini önlemek için iyi çalışma uygulamaları ve farkındalıkla birlikte gereksiz saptırma plakalarını ve/veya delikli plakaları azaltın.
Bu makalede ayırıcının sıvı seviyesi ölçümünü etkileyen birkaç önemli faktör tartışılmaktadır. Yanlış veya yanlış anlaşılan seviye okumaları, teknenin kötü çalışmasına neden olabilir. Bu sorunların önlenmesine yardımcı olmak için bazı önerilerde bulunulmuştur. Bu hiçbir şekilde kapsamlı bir liste olmasa da bazı potansiyel sorunların anlaşılmasına yardımcı olur ve böylece operasyon ekibinin potansiyel ölçüm ve operasyonel sorunları anlamasına yardımcı olur.
Mümkünse öğrenilen derslere dayanarak en iyi uygulamaları belirleyin. Ancak bu alanda uygulanabilecek spesifik bir endüstri standardı yoktur. Ölçüm sapmaları ve kontrol anormallikleriyle ilişkili riskleri en aza indirmek için gelecekteki tasarım ve işletme uygulamalarında aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır.
Christopher Kalli'ye (Avustralya'nın Perth kentindeki Batı Avustralya Üniversitesi'nde yardımcı profesör, Chevron/BP emeklisi); Lawrence Coughlan (Lol Co Ltd. Aberdeen danışmanı, Shell emeklisi) ve Paul Georgie'ye (Glasgow Geo Geo danışmanı, Glasgow, Birleşik Krallık) desteklerinden dolayı. Makaleler hakemler tarafından incelenmekte ve eleştirilmektedir. Bu makalenin yayınlanmasını kolaylaştıran SPE Ayırma Teknolojisi Teknik Alt Komitesi üyelerine de teşekkür etmek isterim. Son sayıdan önce makaleyi inceleyen üyelere özellikle teşekkür ederiz.
Wally Georgie'nin petrol ve gaz endüstrisinde, yani petrol ve gaz operasyonları, işleme, ayırma, sıvı taşıma ve sistem bütünlüğü, operasyonel sorun giderme, darboğazların ortadan kaldırılması, petrol/su ayrımı, proses doğrulama ve teknik konularda 4 yıldan fazla deneyimi vardır. uzmanlık Uygulama değerlendirmesi, korozyon kontrolü, sistem izleme, su enjeksiyonu ve gelişmiş yağ geri kazanım işlemi ile kum ve katı üretimi, üretim kimyası, akış güvencesi ve arıtma süreci sisteminde bütünlük yönetimi dahil olmak üzere diğer tüm sıvı ve gaz işleme sorunları.
1979-1987 yılları arasında öncelikle Amerika Birleşik Devletleri, İngiltere, Avrupa'nın farklı bölgeleri ve Orta Doğu'da hizmet sektöründe çalıştı. Daha sonra, 1987'den 1999'a kadar Norveç'teki Statoil'de (Equinor) çalıştı; günlük operasyonlara, petrol-su ayırma sorunlarıyla ilgili yeni petrol sahası projelerinin geliştirilmesine, gaz arıtma kükürt giderme ve dehidrasyon sistemlerine, üretilen su yönetimine ve katı üretim konularının ele alınmasına odaklandı. üretim sistemi. Mart 1999'dan bu yana dünya çapında benzer petrol ve gaz üretiminde bağımsız danışman olarak çalışmaktadır. Ayrıca Georgie, Birleşik Krallık ve Avustralya'daki yasal petrol ve gaz davalarında bilirkişi olarak görev yaptı. 2016-2017 yılları arasında SPE Seçkin Öğretim Görevlisi olarak görev yaptı.
Yüksek lisans derecesine sahiptir. Polimer Teknolojisi Yüksek Lisansı, Loughborough Üniversitesi, Birleşik Krallık. İskoçya'daki Aberdeen Üniversitesi'nden güvenlik mühendisliği alanında lisans derecesi ve Glasgow, İskoçya'daki Strathclyde Üniversitesi'nden kimya teknolojisi alanında doktora derecesi aldı. Kendisiyle wgeorgie@maxoilconsultancy.com adresinden iletişime geçebilirsiniz.
Georgie, 9 Haziran'da "Ayıran tasarım ve işletim faktörleri ve bunların kara ve açık deniz kurulumlarında üretilen su sistemlerinin performansı üzerindeki etkileri" adlı bir web seminerine ev sahipliği yaptı. Talep üzerine buradan temin edilebilir (SPE üyeleri için ücretsiz).
Petrol Teknolojisi Dergisi, Petrol Mühendisleri Derneği'nin amiral gemisi dergisidir; arama ve üretim teknolojisinin ilerlemesi, petrol ve gaz endüstrisi sorunları ve SPE ve üyeleri hakkında haberler hakkında yetkili brifingler ve konular sunar.
Gönderim zamanı: Haziran-17-2021
