Monitor na pískové úrovni DeSander a Separator v reálném časeoring pro automatické odstranění

Schopnost monitorovat hladinu písku v deanderech, separátorech a systémech zpětného toku umožňuje automatizaci a vyšší efektivitu procesů odstraňování písku a lepší využití a životnost zařízení.

Obsah

Úvod
Úroveň řízení písku monitoring a kontroly
Různé strategie pro monit pískuoring
Rheonics SDP – Sand Detection Probe

Úvod

Produkce písku je jedním z hlavních zájmů v ropném a plynárenském průmyslu. Písek se vyrábí z tekutin a hornin extrahovaných ze studní. V důsledku přítomnosti písku je celkový transportní a transformační proces ovlivněn zhoršením kvality zařízení (vrt, potrubí, potrubí, ventily, tlumivka, separátor), zastavením výroby, snížením rychlosti výroby, včasnou údržbou atd. proto dát do hospodaření s pískem a kontroly v terénu.

Produkce písku je problém přítomný na horní straně ropy a zemního plynu, která se zabývá průzkumem, těžbou a těžbou ropy a plynu. Poté, co je vrt vyvrtán a prověřen ekonomicky vytěžitelným množstvím uhlovodíků, použijí se ústí vrtu k řízení rychlosti těžby a podmínek. Jednofázové nebo vícefázové separátory se pak používají k získání uhlovodíků potřebných pro rafinaci nebo zpracování, které je známé jako downstream strana průmyslu.

Tento článek popisuje Rheonics Sand Detection SDP sensor and how it is used to monitor the sand level in the sand separation equipment, allowing quick actions for better sand management.

Rheonics senzory se také používají pro monit hmotnosti bahnaoring vrtných kapalin v reálném čase na stanovištích.

Obrázek 1: Přehled těžby ropy a zemního plynu a výroby písku

Úroveň řízení písku monitoring a kontroly

Sand Management se vztahuje k „životnímu cyklu písku“, který zahrnuje postupy, jako jsou počáteční modelované předpovědi, aktuální monitoringa konečnou likvidaci nahromaděného písku s ohledem na ekologické, bezpečnostní a ekonomické aspekty.

Během nakládání s pískem jsou požadované akce: separace, sběr, čištění, měření a monitorováníoring.

Separátory písku

Separace je proces používaný k izolaci pevných látek z kapaliny obsažené ve vícefázové kapalině přicházející z vrtu. Zařízení používané pro separaci písku, aka. Odsávačem může být gravitační nádoba (tj. vyřazení volné vody (FWKO) s pískovým paprskem), odprašovací lapač písku, hydrocyklon nebo filtrační systémy.

Tyto desandery se liší designem, velikostí a pracovními principy. Výběr závisí na požadované kapacitě, průtoku, velikosti pevných látek, umístění ve výrobní lince, ekonomickém dopadu atd. Existují různé druhy odstraňovačů brusek vhodných pro konkrétní případ použití, jako je vícevrstvý odsavač, vložkový odsavač atd.

Desander vrtu jsou vícefázové cyklónové separátory zeminy a kapaliny určené k čištění plného toku studny. Mohou pracovat se smíšenými proudy ropy, plynu, vody a mohou pracovat s plnými frakcemi plynové prázdnoty a používají se v plynových i ropných vrtech. Používají se jak pro manipulaci s dočasnou výrobou pevných látek při testování a čištění vrtů, tak i pro trvalé průběžné zpracování výroby písku. Jsou postaveny tak, aby vyhovovaly ASME a API-6A design hodnocení.

Další přijít ukazuje běžné desandery používané na různých místech a kde jsou inline Rheonics lze použít senzory.

Obrázek 2: Typy a umístění desanderů v procesech s těžbou ropy a plynu

Instalace desanderu může být definována jeho umístěním vzhledem k škrticí klapce. K regulaci průtoku a tlaku v potrubí se používají tlumivky. Desandery umístěné před dusivkou nebo u ústí vrtu chrání všechna zařízení po proudu (včetně tlumivky ústí vrtu), ale vyžadují vysokotlakou konstrukci. Desandery umístěné za sytičem vyžadují mnohem nižší tlakové jmenovité hodnoty, mohou být levnější, ale nechrání sytič (nutná údržba nebo výměna) a mají obvykle větší rozměry.

Další výhodou desanderů instalovaných před ucpávkou vrtu je, že filtrovaný písek je obvykle čistší s nízkým procentem uhlovodíků (až 0.5 % hmotnostní koncentrace – kg oleje na kg suchého písku) [5].

Hydrocyklony:

Zařízení cyklónového separátoru, nazývané také „desandry“, „cyklón pro odprašování“ nebo „odsýpací hydrocyklon“, využívá k zachycení a separaci pevných látek vířivé proudění s odpadní vícefázovou kapalinou. Odstředivé síly nutí pevné látky, jako je písek, pohybovat se blízko stěny a jsou gravitací taženy dolů podél kuželovité nádoby jako podtékání. Během tohoto procesu je proud čisté tekutiny, vody nebo uhlovodíků indukován, aby opouštěl nádobu horní částí, ve středu vířivého proudu.

Obrázek 3: Znázornění cyklónového separátoru písku [3]

Spodní tok s filtrovanými pevnými látkami je uložen v akumulační sekci níže, která může být integrální nebo oddělená od cyklón.

Obrázek 4: Varianty provedení Desander

Známým problémem s cyklónovými separátory je hromadění nebo tuhnutí písku, který může ucpat systém. To se může stát, pokud rychlost tvorby písku překročí rychlost, kterou je písek odstraňován potrubím a ventily. Vypouštěcí ventily s předem definovaným otevřeným cyklem jsou neúčinné, protože tvorba písku může být nekonstantní a často se mění. Pokud se ventil otevře, když se netvoří žádný písek, může vícefázová odpadní kapalina přímo procházet spodním tokem a ztrácet produkt. Pokud se otevře příliš pozdě, písek naplní nádobu a ohrozí celkové operace.

Pokud necháte vypouštěcí ventil akumulátoru trochu otevřený, dochází k neustálým ztrátám kapaliny a erozi na vypouštěcím ventilu. Pro nízkotlaký provoz (<100 psig na vstupu) se tento způsob provozu často používá. Avšak pro vysokotlaký provoz (>100 psig) nebo vícefázové proudění s olejem v proudu kapaliny nebo velmi abrazivními pevnými látkami nebo problémy s manipulací s velkými objemy vypouštěných kapalin – otevření výtlačného ventilu není rozumné řešení (4) .

Zlepšeným řešením je použití vedení toku nebo vedení toku v nádobě. Pomocí tlakových senzorů lze detekovat tlakový rozdíl vytvořený nahromaděním písku a čára toku vytváří tok směrem dolů, aby se zabránilo ucpávání pískem. Ty jsou však také neúčinné, pokud je rychlost tvorby písku příliš vysoká.

Operátoři mohou sledovat produkci písku v separátorech a jakémkoli jiném zařízení pomocí různých technik, jako je analýza vzorků kapalin, numerické simulace a další techniky nepřímého měření kromě přímých snímačů hladiny písku, jako jsou např. Rheonics Sand Detection Probe SDP. The objective in all these cases is to identify and address sand production problems early on and in some cases to automate the removal of sand.

Obrázek 5: Flux line v desanderech

Potřeba monitorování v reálném časeoring úrovně písku

Použití zařízení ke sledování hladiny nebo koncentrace písku umožňuje uživateli:

Identifikujte nahromadění písku bez lidského zásahu
Plán údržby a čištění zařízení
Přijměte opatření včas (než nánosy písku způsobí vážné škody)
Plánujte zlepšení procesů
Analyzujte tendence rychlosti eroze
Stabilizujte suterény pro plnou automatizaci řízení
Snižte potřebu vizuálních kontrol a lidského dohledu
Zlepšit bezpečnost provozu a bezpečnost personálu na místě

Různé strategie pro monit pískuoring

Některé technologie používané pro pískovou monitoring jsou uvedeny v další tabulce.

Tabulka 1: Technologie senzorů pro pískový monitoring

Technika	Popis	Klady	Nevýhody
Akustické senzory	Nerušící Měří zvukové vlny generované pískem v důsledku částic dopadajících na povrch vrtu, potrubí nebo jakéhokoli zařízení	Snadná instalace na více místech výroby. Užitečné pro identifikaci míst koncentrace a do určité úrovně i velikosti částic.	Ovlivněné prouděním tekutiny, bublinami, vnějšími vibracemi atd. Obtížná kalibrace – nedostatek spolehlivého kalibračního zařízení. Nepracuje při vysokých tlacích nebo když jsou na převodníku usazeniny.
Erozní sondy	Intruzivní a invazivní sonda. Měří rozdíly elektrického odporu v důsledku ztráty materiálu z kovového povrchu sondy způsobené nárazem písku.	Poskytuje přímé a kvantitativní informace o množství a distribuci produkce písku. Používá se jako vzorek možného poškození zařízení.	Postižené korozí, znečištěním nebo ucpáním. Výkon a životnost jsou ohroženy. Potřebuje důkladné sledováníoring pro výměnu. Citlivost měření je ohrožena artefakty procesu.
Senzor koncentrace písku	Měří elektrický odpor nebo kapacitu tekutiny, u které se očekává, že souvisí s koncentrací písku a hmotnostním průtokem v tekutině.	Nabízí kontinuální data a data v reálném čase Upozorňuje na jakékoli změny nebo anomálie.	Ovlivněny dalšími vlastnostmi tekutiny, jako je teplota, tlak a slanost Citlivost a spolehlivost měření je vážně ovlivněna artefakty procesu, jako jsou usazeniny
Ultrazvukové sondy	Ne rušivé nebo invazivní Senzor funguje tak, že vysílá zvukové vlny a určuje čas, za který se vrátí. Funguje jako radar a zjišťuje, zda se v určité části zařízení tvoří pevné látky.	Poskytuje informace v reálném čase, aniž by byl rušivý Zvládá vibrace, infračervené záření, okolní hluk a EMI (elektromagnetické rušení) záření	Hodnoty mohou být ovlivněny vnějšími vlastnostmi tekutin Vyžaduje kalibraci na místě pro každou instalaci, pokud není použita specifická průtoková cela nebo pouzdro Vážně postižený usazeninami na stěně a potřebuje rekalibraci, aby fungoval s měnícími se podmínkami stěny cévy
Vibrační sondy	Invazivní a invazivní Pracuje s určitou frekvencí a detekuje změny nebo odchylky frekvence, když je v kontaktu s kapalinou a pevnými látkami.	Detekuje nánosy v průběhu času Lze nastavit jako alarm hladiny Dokáže detekovat korozi	Lze ucpat usazeninami
Jaderné radiometrické sondy	Nerušící Na základě detekce gama záření počítá, kolik záření bylo dosaženo v určité oblasti za pevně stanovený čas, aby se vypočítal obsah pevných látek nebo materiálů.	Pracuje přes silný kov Vhodné pro vysokotlaká, korozivní a abrazivní prostředí	Vyžaduje pravidelnou kalibraci Vysoké náklady Předpisy kvůli jadernému zdroji nejsou na některých místech povoleny

Rheonics SDP - Sand Detection Probe

Rheonics SDP is an inline sand detection probe from Rheonics, SDP sensor is used along with Ostrich software (Rheonics Sand Level Detection Software) pro živou detekci písku v terénu v separátoru, včetně cyklonových separátorů.

Rheonics SDP can be used to monitor the sand level in oil and gas industry equipment such as separators. This helps to protect production elements on the surface (oil and gas) and subsea side (subsea equipment).

Činnost snímače je založena na torzním rezonátoru, který detekuje změny viskozity a hustoty jednofázové nebo vícefázové kapaliny. Snímač vnímá útlum vyvolaný kapalinou, ve které je ponořen, a jeho vliv na rezonanční frekvenci.

Jedno SDP is configured to sustain the working conditions of the system, for high pressures of up to 10K psi, with versions available for 15K psi and 25K psi. The sensor probe could also be mounted with different process connections like API flanges, Grayloc, Hammer Union, etc. This helps in the integration of the SDP sensor into different desanders and upstream or midstream pipelines and reservoirs.

Tabulka 2: Specifikace Rheonics Sand Detection Probe – SDP

Rheonics Sand Detection Probe - SDP
Délka prodloužení	Přizpůsobitelné
Procesní připojení	Přizpůsobitelné
Max. Varianty hodnocení tlaku	10,000 psi (690 bar, 69 MPa) 15,000 psi (1035 bar, 103 MPa) 25,000 psi (1724 bar, 172 MPa)
Materiál	Nerezová ocel 316 Hastelloy C22 je k dispozici pro prostředí s vysokou korozí
Certifikace	Ex (ATEX, IECEx, JPEx atd.)
Kreslení	Rheonics SDP Kreslení

Obrázek 6: Rheonics SDP – Sand Detection Probe

Navštivte další článek, kde se dozvíte o instalačním případu Měřič hustoty a viskozity SRD v ropovodech a plynovodech podle standardů API.

Sonda pro detekci hladiny písku SDP Instalace

As shown in Figures 2, 4, and 5, the SDP sensor can be installed in different points, or desander types, of the oil and gas upstream section.

Jedno SDP sensor can be used to detect the presence of sand or particles that could “cement” and plug the underflow outlet on desanders. The sensor is placed at a predefined height in the desander that would indicate if the level and volume of sand are high enough to alert that action is needed from the controller (e.g. PLC) and actuator (e.g. valve) to remove the sand. Two probes can be used to signal low and high levels for better automation of sand removal valve control and avoiding any fluid from exiting the vessel in the solids outlet line.

Jedno SDP readings of sand level provide information on the level of solid deposits in a multi-phased fluid. For example, if the fluid is mainly composed of water, the sensor outputs a reading of approximately 1-2cP. But when additional particles or fluids are presented (i.e. sand, oil, etc.), the readings change significantly.

Aplikace:

Automatizujte odstraňování pevných látek z akumulátoru v desanderech a separátorech používaných pro

Ropné a plynové vrty
Produkované odstraňování písku
No testovací operace
Čištění stočených trubek
Nevyvážené vrtací operace
Čištění odpadních vod
Průmyslová úprava vody
Čištění dešťové vody
Odsolovací zařízení
Recyklační zařízení

Výhody:

Kompaktní, robustní provedení
Žádná pohyblivá část, nulová údržba nebo servis
Snižuje náklady na provoz drtiče, díky čemuž je výroba s vysokým obsahem písku ekonomická
Snižuje erozi pevných látek na vypouštěcím ventilu akumulátoru aktivací na základě událostí
Pomáhá snižovat znečištění písku olejem, zabraňuje tvorbě kalu a zmírňuje obtížné problémy s hromaděním pevných látek

Operace:

K dispozici v široké škále velikostí a tlaků
K dispozici s ASME a příruby a další procesní připojení vyhovující API 6-A
Není potřeba žádné uvedení do provozu nebo kalibrace na místě
Dodává se s pískem Level monitoring software se snadným nastavením výstrah a úrovní alarmů
Vypouštěcí ventil akumulátoru je také možné aktivovat přímo ze senzorového systému
Žádná ztráta provozního tlaku díky instalaci snímače v desanderu nebo akumulátoru

Instalace a podpora:

Snadná instalace
Senzorová sonda postavená tak, aby se vešla do jakéhokoli portu na desanderu
certifikováno EX
Bez nutnosti uvedení do provozu nebo kalibrace
Testovací režim pro kontrolu provozu a citlivosti senzoru
Globální podpora se vzdálenou diagnostikou a konfigurací senzorů

Automatizovaný systém odstraňování písku

Jedno Rheonics sand level detection probe, SDP, leads the way for automated removal of sand accumulations in desanders and separators used in the Oil and Gas Industry. This is done by detecting the presence in line of sand or solids before they cause serious damages to the equipment, and sending a signal to activate a valve in the underflow line for sand transport and later removal.

Obrázek 7: Ovládání odstraňování písku s Rheonics SDP Sand Detection Probe

Jak objednat?

Use the online Request for Quotation RFQ for SDP and select the required information. Main configuration codes for sensor are detailed next.

		Jak objednat Rheonics Sonda detektoru písku?
1	Rheonics SDP senzor SDP: Sand Detector Probe	4	Varianta snímače X9: Speciální instalační adaptér/objímka.
2	Hodnocení teploty Tx – Teplotní třída (max. provozní) T1: Určeno pro kapaliny do 125 °C (250 °F) T2: Určeno pro kapaliny do 150 °C (300 °F) T3: Určeno pro kapaliny do 175 °C (350 °F) T4: Určeno pro kapaliny do 250 °C (480 °F) T5: Určeno pro kapaliny do 285 °C (545 °F)	5	Délka vložení "A" Vzdálenost od příruby k hrotu snímače. Definováno klientem, např. A500: 500 mm
3	Jmenovitý tlak PX - Jmenovitý tlak (max. provozní) P1: Jmenovitý až 15 bar (200 psi) P2: Jmenovitý až 70 bar (1000 psi) P3: Jmenovitý až 200 bar (3000 psi) P4: Jmenovitý až 350 bar (5000 psi) P5: Jmenovitý až 500 bar (7500 psi) P6: Jmenovitý až 750 bar (10000 psi) P7: Jmenovitý až 1000 bar (15000 psi) P8: Jmenovitý až 1500 bar (20000 psi)	6	Procesní připojení "B" Procesní připojení definuje klient. Zadejte Norm/Standard a velikost. V případě potřeby pošlete výkres. Kód daný Rheonics např. BAP0501: API Hub 16A 5000 psi Svorka číslo 1
3		7	Délka kabelu snímače Délka kabelu definovaná v metrech, např. CAB50: Standardní kabel 50 m (160 stop)

DeSander a výrobci separátorů

Řada společností vyrábí a provozuje Desandery pro různé průmyslové aplikace. Někteří z nich jsou:

Více o ropném a plynárenském průmyslu

Ropný a plynárenský průmysl zahrnuje průzkum, těžbu, rafinaci, přepravu a marketing ropných produktů. Jde o vícefázový a složitý proces, který má velký dopad na světovou ekonomiku, protože poskytuje dnes nejpoužívanější zdroj energie.

Kroky obsažené v ropném a plynárenském průmyslu jsou rozděleny do následujících oblastí nebo segmentů:

Upstream: Upstream segment je zodpovědný za průzkum, objevování a těžbu ropy a zemního plynu z podzemních zásobníků.
Midstream: Segment středního proudu se zabývá přepravou a storing ropy a zemního plynu.
Navazující segment: Navazující segment se zaměřuje na rafinaci ropy na různé produkty a marketing těchto produktů spotřebitelům.

Ropný a plynárenský průmysl dnes čelí mnoha výzvám. Ze všech je nanejvýš důležité hledisko životního prostředí, protože se objevily alternativní čistší zdroje energie, jako je solární nebo větrná energie. Náklady v tomto odvětví hrají v současnosti klíčovou roli a v budoucnu budou mít stále větší význam pro určení udržitelnosti a ziskovosti tohoto odvětví. Ropné a plynárenské společnosti investují do čistších strategií a vždy se snaží co nejvíce zvýšit efektivitu.

Vrty používané v ropném a plynárenském průmyslu [1]

Více o výrobě písku

Tento problém, známý také jako vnikání písku nebo invaze písku, lze popsat jako přístup, hromadění a tuhnutí písku nebo jiných částic uvnitř potrubí nebo strojů používaných v ropném a plynárenském průmyslu během těžby, přepravy a skladování.

Vrty jsou zařízení používaná v horní oblasti ropného a plynárenského průmyslu k regulaci toku uhlovodíků extrahovaných z podzemního vrtu. Jedná se o první kusy zařízení, u kterých hrozí usazování písku, takže většinou pracují s desandery nebo separátory písku, které jsou podrobně popsány dále v tomto dokumentu.

Tvorba písku je opakujícím se problémem, zejména ve vrtech vrtaných v nezpevněných pískovcových nádržích. Když tlak v nádrži klesne pod sílu formace, mohou se zrnka písku oddělit od okolních hornin a vtéct do vrtu spolu s produkovanou ropou nebo plynem.

Některé z důsledků výroby písku jsou:

Snížená produktivita studny: Produkce písku může částečně nebo úplně zablokovat vrt, čímž se sníží tok ropy nebo plynu. To může vést ke snížení objemu výroby, kvality a příjmů. Produkce pod předpokládanou nebo ekonomickou úrovní může mít škodlivý dopad na ziskovost studny.
Poškození sjezdového zařízení: Usazený písek může erodovat a ucpat potrubí, ventily, čerpadla atd., což způsobuje nákladné poškození a vyžaduje předčasnou výměnu. To může ovlivnit horní a střední segmenty, pokud není při těžbě správně provedeno filtrování nebo odstraňování písku. Zvýšené provozní náklady mohou rychle učinit výrobu studny neekonomickou.
Nestabilita vrtu: Produkce písku může destabilizovat vrt, čímž se zvyšuje riziko kolapsu vrtu. To může představovat vážné bezpečnostní riziko a může vyžadovat uzavření nebo opuštění studny. Finanční dopad by byl navíc významný a mohl by ohrozit celkový přístup k nádrži.

K vyřešení problému výroby písku se ve výrobních zařízeních obvykle používají metody pískové filtrace a separace.

Odmítnutí odpovědnosti

Použité obrázky, fotografie a obrázky jsou pro ilustrační účely a nepředstavují žádnou záruku nebo tvrzení o vhodnosti použití a neměly by být vykládány jako výslovné nebo implicitní doporučení nebo podpora. Všem ilustracím je přiznán řádný kredit z našeho zdroje přístupu a jejich použitím zde neurčujeme ani nezakládáme žádná autorská práva, která náleží a zůstávají nedotčena stávajícímu držiteli autorských práv k tomuto materiálu.