Періодичне калібрування приладів резервуарів має важливе значення для забезпечення безперервної продуктивності та функціонування технологічного резервуару. Неправильне калібрування приладу часто погіршує погану конструкцію технологічної ємності, що призводить до незадовільної роботи сепаратора та низької ефективності. У деяких випадках положення приладу також може стати причиною помилкових вимірювань. У цій статті описано, як умови процесу можуть спричинити неправильні або неправильно зрозумілі показники рівня.
Промисловість витратила багато зусиль на вдосконалення конструкції та конфігурації сепараторів і скруберів. Однак вибору та конфігурації відповідних інструментів приділялося мало уваги. Зазвичай прилад налаштований для початкових робочих умов, але після цього періоду робочі параметри змінюються або вводяться додаткові забруднення, початкове калібрування більше не підходить і потребує зміни. Незважаючи на те, що загальна оцінка на етапі вибору приладу рівня повинна бути комплексною, процес підтримки безперервної оцінки робочого діапазону та будь-яких змін у відповідне повторне калібрування та реконфігурацію пов’язаних приладів за потреби протягом усього життєвого циклу технологічної ємності Тому досвід показав, що, порівняно з ненормальною внутрішньою конфігурацією контейнера, відмова сепаратора, спричинена неправильними даними приладу, набагато більша.
Однією з ключових змінних контролю процесу є рівень рідини. Загальні методи вимірювання рівня рідини включають оглядові стекла/індикатори рівня та датчики перепаду тиску (DP). Оглядове скло — це метод безпосереднього вимірювання рівня рідини, який може мати такі опції, як магнітний повторювач і/або датчик рівня, підключений до модифікованого рівня рідини. Рівнеміри, які використовують поплавці як основний вимірювальний датчик, також вважаються прямим засобом вимірювання рівня рідини в технологічній ємності. Датчик DP є непрямим методом, зчитування рівня якого базується на гідростатичному тиску рідини та вимагає точного знання густини рідини.
Конфігурація вищезазначеного обладнання зазвичай вимагає використання двох фланцевих з’єднань сопла для кожного приладу, верхнього сопла та нижнього сопла. Щоб досягти необхідного вимірювання, розташування насадки має важливе значення. Конструкція повинна забезпечувати, щоб сопло завжди контактувало з відповідною рідиною, такою як водяна та масляна фази для межі розділу та масло та пара для масового рівня рідини.
Характеристики рідини за фактичних робочих умов можуть відрізнятися від характеристик рідини, використаної для калібрування, що призводить до помилкових показників рівня. Крім того, розташування покажчика рівня також може спричинити помилкові або неправильно зрозумілі показники рівня. У цій статті наведено кілька прикладів уроків, засвоєних у розв’язанні проблем сепараторів, пов’язаних із приладами.
Більшість методів вимірювання вимагають використання точних і надійних характеристик рідини, що вимірюється, для калібрування приладу. Фізичні характеристики та умови рідини (емульсії, олії та води) у контейнері мають вирішальне значення для цілісності та надійності застосованої технології вимірювання. Тому, якщо калібрування пов’язаних приладів має бути виконано правильно, щоб максимізувати точність і мінімізувати відхилення показань рівня рідини, дуже важливо точно оцінити специфікації рідини, що обробляється. Тому, щоб уникнути будь-яких відхилень у показаннях рівня рідини, достовірні дані повинні бути отримані шляхом регулярного відбору та аналізу вимірюваної рідини, включаючи безпосередній відбір проб із контейнера.
Змінюватися з часом. Природа технологічної рідини являє собою суміш нафти, води і газу. Технологічна рідина може мати різну питому вагу на різних етапах у технологічній ємності; тобто надходити в посудину як рідинна суміш або емульгована рідина, але залишати посудину як окрема фаза. Крім того, у багатьох польових застосуваннях технологічна рідина надходить з різних резервуарів, кожен з яких має різні характеристики. Це призведе до того, що через сепаратор буде оброблена суміш різної щільності. Таким чином, безперервна зміна характеристик рідини матиме вплив на точність вимірювання рівня рідини в контейнері. Хоча похибка може бути недостатньою, щоб вплинути на безпечну роботу судна, вона вплине на ефективність розділення та працездатність усього пристрою. Залежно від умов розділення нормальним може бути зміна щільності на 5-15%. Чим ближче прилад до вхідної трубки, тим більше відхилення, яке пов’язане з природою емульсії біля вхідного отвору контейнера.
Подібним чином, коли солоність води змінюється, це також впливає на показник рівня. У разі видобутку нафти солоність води змінюватиметься через різні фактори, такі як зміни у пластовій воді або прорив нагнітаної морської води. У більшості нафтових родовищ зміна солоності може становити менше 10-20%, але в деяких випадках зміна може досягати 50%, особливо в конденсатних газових системах і системах підсольових колекторів. Ці зміни можуть мати значний вплив на надійність вимірювання рівня; тому оновлення хімічного складу рідини (масла, конденсату та води) є важливим для підтримки калібрування приладу.
Використовуючи інформацію, отриману з імітаційних моделей процесу, аналізу рідин і відбору проб у реальному часі, дані калібрування вимірювача рівня також можна покращити. Теоретично це найкращий метод, який зараз використовується як стандартна практика. Однак, щоб інструмент залишався точним протягом тривалого часу, дані аналізу рідини слід регулярно оновлювати, щоб уникнути можливих помилок, які можуть бути спричинені умовами експлуатації, вмістом води, збільшенням співвідношення масло-повітря та змінами характеристик рідини.
Примітка: Регулярне та належне технічне обслуговування є основою для отримання надійних даних приладу. Стандарти та частота технічного обслуговування значною мірою залежать від відповідних профілактичних і щоденних заходів заводу. У деяких випадках, якщо це буде визнано за необхідне, відхилення від запланованої діяльності слід змінити.
Примітка. Крім використання найновіших характеристик рідини для періодичного калібрування лічильника, можна використовувати лише відповідні алгоритми або інструменти штучного інтелекту для коригування щоденних коливань технологічної рідини з урахуванням робочих коливань протягом 24 годин.
Примітка. Дані моніторингу та лабораторний аналіз робочої рідини допоможуть зрозуміти потенційні відхилення в показаннях рівня, викликані масляною емульсією в робочій рідині.
Згідно з різними вхідними пристроями та внутрішніми компонентами, досвід показав, що захоплення газу та барботування на вході сепараторів (переважно вертикальних сепараторів газового конденсату та скруберів) матиме значний вплив на показники рівня рідини та може призвести до поганого контролю та виконання . Зменшення щільності рідкої фази через вміст газу призводить до хибно низького рівня рідини, що може призвести до залучення рідини в газову фазу та вплинути на блок стиснення процесу, що йде далі.
Хоча захоплення газу та піноутворення спостерігалися в системах нафти та газу/нафтового конденсату, прилад відкалібровано через коливання щільності конденсату нафти, спричинене диспергованим та розчиненим газом у фазі конденсату під час захоплення газу або продування газу. за процесом. Помилка буде вище, ніж у масляної системи.
Покажчики рівня в багатьох вертикальних скруберах і сепараторах може бути важко правильно відкалібрувати, оскільки в рідкій фазі міститься різна кількість води та конденсату, і в більшості випадків дві фази мають загальний випуск рідини або вихідну лінію води. Зайве через погану відокремлення води. Тому існує безперервне коливання робочої щільності. Під час роботи нижня фаза (головним чином вода) буде скидатися, залишаючи вищий шар конденсату у верхній частині, тому щільність рідини буде іншою, що призведе до зміни вимірювання рівня рідини зі зміною співвідношення висоти шару рідини. Ці коливання можуть бути критичними в менших контейнерах, ризикують втратою оптимального робочого рівня, а в багатьох випадках – належним чином керувати спускним стаканом (спускним стаканом елімінатора аерозолю, який використовується для скидання рідини). Необхідне рідинне ущільнення.
Рівень рідини визначається шляхом вимірювання різниці густини між двома рідинами в стані рівноваги в сепараторі. Однак будь-яка різниця внутрішнього тиску може спричинити зміну виміряного рівня рідини, таким чином даючи інший показник рівня рідини через падіння тиску. Наприклад, зміна тиску від 100 до 500 мбар (від 1,45 до 7,25 фунтів на квадратний дюйм) між відділеннями контейнера через переповнення перегородки або коалесцентної прокладки спричинить втрату рівномірного рівня рідини, що призведе до рівня рівня розділу в сепараторі. вимірювання втрачається, що призводить до горизонтального градієнта; тобто правильний рівень рідини в передньому кінці посудини нижче встановленого значення, а задній кінець сепаратора в межах заданого значення. Крім того, якщо існує певна відстань між рівнем рідини та соплом верхнього рівня рідини, газовий стовп, що утворюється, може додатково спричинити помилки вимірювання рівня рідини за наявності піни.
Незалежно від конфігурації технологічної ємності, загальною проблемою, яка може спричинити відхилення у вимірюванні рівня рідини, є конденсація рідини. Коли трубка приладу та корпус контейнера охолоджуються, падіння температури може призвести до конденсації газу, який утворює рідину в трубці приладу, що спричинить відхилення показників рівня рідини від фактичних умов у контейнері. Це явище не є унікальним для холодного зовнішнього середовища. Це відбувається в пустельному середовищі, де зовнішня температура вночі нижча, ніж температура процесу.
Обігрівання рівнемірів є поширеним способом запобігання конденсації; однак налаштування температури є критично важливим, оскільки воно може спричинити проблему, яку намагається вирішити. Якщо встановити надто високу температуру, більш леткі компоненти можуть випаруватися, спричиняючи збільшення щільності рідини. З точки зору технічного обслуговування обігрівач також може бути проблематичним, оскільки його легко пошкодити. Більш дешевим варіантом є ізоляція (ізоляція) трубки приладу, яка може ефективно підтримувати температуру процесу та зовнішню температуру навколишнього середовища на певному рівні в багатьох застосуваннях. Слід зазначити, що з точки зору технічного обслуговування відставання трубопроводу приладів також може бути проблемою.
Примітка. Етап технічного обслуговування, який часто не помічають, - це промивання інструменту та поводів. Залежно від служби, такі коригувальні дії можуть знадобитися щотижня або навіть щодня, залежно від умов експлуатації.
Існує кілька факторів забезпечення потоку, які можуть негативно вплинути на вимірювальні прилади рівня рідини. все це:
Примітка. На етапі проектування сепаратора, під час вибору відповідного приладу рівня та коли вимірювання рівня є ненормальним, слід розглянути проблему забезпечення правильної швидкості потоку.
Багато факторів впливають на щільність рідини біля сопла датчика рівня. Місцеві зміни тиску і температури впливатимуть на баланс рідини, тим самим впливаючи на показники рівня та стабільність усієї системи.
Локальні зміни щільності рідини та зміни емульсії спостерігалися в сепараторі, де точка випуску зливної/зливної труби демістера розташована поблизу сопла датчика рівня рідини. Рідина, захоплена туманоуловлювачем, змішується з великою кількістю рідини, викликаючи локальні зміни щільності. Флуктуації щільності частіше зустрічаються в рідинах низької щільності. Це може призвести до безперервних коливань у вимірюванні рівня нафти чи конденсату, що, у свою чергу, впливає на роботу судна та керування пристроями, що стоять за течією.
Примітка: сопло датчика рівня рідини не повинно бути поблизу точки випуску зливної труби, оскільки існує ризик виникнення періодичних змін щільності, що вплине на вимірювання рівня рідини.
Приклад, показаний на малюнку 2, є загальною конфігурацією трубопроводу рівня, але він може спричинити проблеми. Коли виникає проблема в полі, перегляд даних передавача рівня рідини робить висновок, що рівень рідини на межі розділу втрачено через погане розділення. Однак справа в тому, що в міру виділення більшої кількості води випускний клапан регулювання рівня поступово відкривається, створюючи ефект Вентурі поблизу сопла під датчиком рівня, що знаходиться менше ніж на 0,5 м (20 дюймів) від рівня води. Насадка для води. Це спричиняє падіння внутрішнього тиску, що призводить до того, що зчитування рівня інтерфейсу в трансмітері буде нижчим, ніж зчитування рівня інтерфейсу в контейнері.
Повідомлялося про подібні спостереження в скрубері, де вихідний патрубок рідини розташований поблизу сопла під датчиком рівня рідини.
Загальне розташування форсунок також впливатиме на правильну роботу, тобто форсунки на корпусі вертикального сепаратора важче блокувати або закупорити, ніж форсунки, розташовані в нижній частині сепаратора. Подібна концепція застосовується до горизонтальних контейнерів, де, чим нижче насадка, тим ближче вона до будь-яких твердих частинок, які осідають, що підвищує ймовірність її засмічення. Ці аспекти слід враховувати на етапі проектування судна.
Примітка: сопло датчика рівня рідини не повинно бути близько до вхідного сопла, вихідного сопла рідини чи газу, тому що існує ризик падіння внутрішнього тиску, що вплине на вимірювання рівня рідини.
Різні внутрішні структури контейнера по-різному впливають на розділення рідин, як показано на малюнку 3, включаючи потенційний розвиток градієнтів рівня рідини, викликаний переповненням перегородки, що призводить до падіння тиску. Це явище спостерігалося багато разів під час досліджень з усунення несправностей і діагностики процесу.
Багатошарова перегородка зазвичай встановлюється в контейнері в передній частині сепаратора, і її легко занурити через проблему розподілу потоку у вхідній частині. Потім переповнення викликає падіння тиску в посудині, створюючи градієнт рівня. Це призводить до нижчого рівня рідини в передній частині контейнера, як показано на малюнку 3. Однак, коли рівень рідини контролюється вимірювачем рівня рідини в задній частині контейнера, виникнуть відхилення у виконаному вимірюванні. Градієнт рівня також може спричинити погані умови розділення в технологічній ємності, оскільки градієнт рівня втрачає щонайменше 50% об’єму рідини. Крім того, можливо, що відповідна високошвидкісна зона, спричинена падінням тиску, створить циркуляційну зону, яка призведе до втрати об’єму розділення.
Подібна ситуація може виникнути на плавучих виробничих установках, таких як FPSO, де в технологічній ємності використовується кілька пористих прокладок для стабілізації руху рідини в ємності.
Крім того, сильне захоплення газу в горизонтальному контейнері за певних умов через низьку дифузію газу призведе до більш високого градієнта рівня рідини на передньому кінці. Це також негативно вплине на контроль рівня в задній частині контейнера, що призведе до розбіжності вимірювань, що призведе до поганої роботи контейнера.
Примітка. Рівень градієнта в різних формах технологічних посудин є реалістичним, і цю ситуацію слід звести до мінімуму, оскільки вони призведуть до зниження ефективності розділення. Покращте внутрішню структуру контейнера та зменшіть непотрібні перегородки та/або перфоровані пластини в поєднанні з належною практикою експлуатації та обізнаністю, щоб уникнути проблем з градієнтом рівня рідини в контейнері.
У цій статті обговорюється кілька важливих факторів, які впливають на вимірювання рівня рідини в сепараторі. Неправильні або неправильно зрозумілі показники рівня можуть спричинити погану роботу посудини. Були зроблені деякі пропозиції, які допоможуть уникнути цих проблем. Хоча це аж ніяк не вичерпний перелік, він допомагає зрозуміти деякі потенційні проблеми, тим самим допомагаючи команді з операцій зрозуміти потенційні проблеми вимірювання та експлуатації.
Якщо можливо, створіть найкращі практики на основі отриманих уроків. Однак немає спеціального галузевого стандарту, який можна застосувати в цій галузі. Щоб звести до мінімуму ризики, пов’язані з відхиленнями вимірювань і відхиленнями в управлінні, у майбутній практиці проектування та експлуатації слід враховувати наступні моменти.
Я хотів би подякувати Крістоферу Каллі (ад’юнкт-професор Університету Західної Австралії в Перті, Австралія, пенсіонер Chevron/BP); Лоуренсу Кафлану (консультант Lol Co Ltd. Aberdeen, пенсіонер Shell) і Полу Джорджі (консультант Glasgow Geo Geo, Глазго, Великобританія) за підтримку. Статті рецензуються та критикуються. Я також хотів би подякувати членам технічного підкомітету з технології розділення SPE за сприяння публікації цієї статті. Особлива подяка членам, які переглянули статтю перед останньою публікацією.
Уоллі Джорджі має понад 4 роки досвіду роботи в нафтовій і газовій промисловості, а саме в нафтогазових операціях, обробці, розділенні, поводженні з рідинами та цілісності системи, усуненні операційних несправностей, усуненні вузьких місць, розділенні нафти/води, валідації процесів і технічних експертиза Оцінка практики, контроль корозії, моніторинг системи, закачування води та покращена обробка нафтовіддачі, а також усі інші питання поводження з рідинами та газом, включаючи виробництво піску та твердих речовин, виробничу хімію, забезпечення потоку та управління цілісністю в системі процесу обробки.
З 1979 по 1987 рік він спочатку працював у сфері послуг у Сполучених Штатах, Великобританії, різних частинах Європи та на Близькому Сході. Згодом він працював у Statoil (Equinor) у Норвегії з 1987 по 1999 рік, зосереджуючись на повсякденній діяльності, розробці нових нафтопромислових проектів, пов’язаних із розділенням нафти та води, очищенням газу, системами десульфурації та дегідратації, управлінням видобутою водою та проблемами виробництва твердих речовин. виробнича система. З березня 1999 року працює незалежним консультантом у подібному видобутку нафти та газу по всьому світу. Крім того, Джорджі була свідком-експертом у судових справах щодо нафти та газу у Великій Британії та Австралії. З 2016 по 2017 рік він працював видатним викладачем SPE.
Має ступінь магістра. Магістр технології полімерів, Університет Лафборо, Великобританія. Отримав ступінь бакалавра з техніки безпеки в Університеті Абердіна, Шотландія, і ступінь доктора філософії з хімічної технології в Університеті Стратклайд, Глазго, Шотландія. Ви можете зв’язатися з ним за адресою wgeorgie@maxoilconsultancy.com.
Джорджі провела вебінар 9 червня «Розділення факторів проектування та експлуатації та їх вплив на продуктивність систем видобувної води в наземних і морських установках». Доступно за запитом тут (безкоштовно для членів SPE).
Journal of Petroleum Technology — це провідний журнал Товариства інженерів-нафтовиків, який надає авторитетні брифінги та теми про вдосконалення технологій розвідки та видобутку, питання нафтогазової промисловості, а також новини про SPE та його членів.
Час публікації: 17 червня 2021 р
