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.

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 Snímač SDP detekce písku a jeho použití k monitorování hladiny písku v zařízení na separaci písku, což umožňuje rychlé akce pro lepší hospodaření s pískem.

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 správy 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 vyrobeny tak, aby splňovaly designové hodnocení ASME a API-6A.

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 Sonda pro detekci písku SRV-SDP. Cílem ve všech těchto případech je včas identifikovat a řešit problémy s výrobou písku a v některých případech automatizovat odstraňování písku.

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 ovlivněn usazeninami na stěně a je třeba provést 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.

Rheonics SDP - Sand Detection Probe

Rheonics SDP je inline sonda pro detekci písku založená na Rheonics viskozimetr SRV. Senzor SDP se používá spolu se softwarem Ostrich (Rheonics Sand Level Detection Software) pro živou detekci písku v terénu v separátoru, včetně cyklonových separátorů.

Rheonics SDP lze použít k monitorování hladiny písku v zařízeních pro ropný a plynárenský průmysl, jako jsou separátory. To pomáhá chránit výrobní prvky na povrchu (ropa a plyn) a podmořské straně (podmořská zařízení).

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.

SDP je nakonfigurován tak, aby udržoval pracovní podmínky systému pro vysoké tlaky až 10 K psi, s verzemi dostupnými pro 15 K psi a 25 K psi. Senzorová sonda může být také namontována s různými procesními připojeními, jako jsou příruby API, Grayloc, Hammer Union atd. To pomáhá při integraci senzoru SDP do různých desanderů a potrubí a nádrží proti proudu nebo střednímu proudu.

Tabulka 2: Specifikace Rheonics Sonda pro detekci písku – SDP

Rheonics Sonda pro detekci písku - 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 Výkres SDP

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.

Instalace sondy SDP pro detekci hladiny písku

Jak je znázorněno na obrázcích 2, 4 a 5, snímač SDP může být instalován v různých bodech nebo v různých typech desanderů v horní části oleje a plynu.

Senzor SDP lze použít k detekci přítomnosti písku nebo částic, které by mohly „zalepit“ a ucpat vývod podtoku na odsavačích. Senzor je umístěn v předdefinované výšce v desanderu, která by indikovala, zda je hladina a objem písku dostatečně vysoká, aby upozornila, že je zapotřebí akce z ovladače (např. PLC) a ovladače (např. ventilu) k odstranění písku. Dvě sondy lze použít k signalizaci nízké a vysoké hladiny pro lepší automatizaci ovládání ventilu pro odstraňování písku a zamezení úniku jakékoli tekutiny z nádoby ve výstupním potrubí pevných látek.

Hodnoty SDP hladiny písku poskytují informace o úrovni pevných usazenin ve vícefázové kapalině. Pokud se například kapalina skládá převážně z vody, výstup senzoru je přibližně 1-2 cP. Ale když jsou přítomny další částice nebo tekutiny (např. písek, olej atd.), hodnoty se výrazně změní.

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 přírubami vyhovujícími ASME a API 6-A a dalšími procesními připojeními
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

Projekt Rheonics Sonda pro detekci hladiny písku, SDP, představuje cestu pro automatizované odstraňování nahromaděného písku v deanderech a separátorech používaných v ropném a plynárenském průmyslu. To se provádí detekcí přítomnosti písku nebo pevných látek v řadě dříve, než způsobí vážné poškození zařízení, a odesláním signálu k aktivaci ventilu v podtokovém potrubí pro dopravu písku a pozdější odstranění.

Obrázek 7: Ovládání odstraňování písku s Rheonics Sonda pro detekci písku SRV-SDP

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.