Monitorowanie poziomu piasku w DeSander i Separator w czasie rzeczywistymoring do automatycznego usuwania

Możliwość monitorowania poziomu piasku w odpiaszczaczach, separatorach i układach zwrotnych pozwala na automatyzację i wyższą efektywność procesów usuwania piasku oraz poprawę użytkowania i żywotności sprzętu.

Rheonics SDP – sonda do wykrywania piasku

Wprowadzenie

Produkcja piasku jest jednym z głównych problemów przemysłu naftowego i gazowego. Piasek powstaje z płynów i skał wydobywanych ze studni. W wyniku obecności piasku na cały proces transportu i transformacji wpływa pogorszenie stanu sprzętu (odwiertu, rurociągów, rurek, zaworów, dławika, separatora), przestoje w produkcji, spadek wydajności produkcji, wczesna konserwacja itp. Wymagane są duże wysiłki ekonomiczne dlatego należy zaangażować się w zarządzanie piaskiem i jego kontrolę w terenie.

Wydobycie piasku to zagadnienie obecne w segmencie Upstream Oil and Gas, który zajmuje się poszukiwaniem, wydobyciem i wydobyciem ropy naftowej i gazu. Po wywierceniu odwiertu i sprawdzeniu pod kątem ekonomicznie możliwej do wydobycia ilości węglowodorów, stosuje się głowice odwiertów w celu kontrolowania szybkości i warunków wydobycia. Następnie w celu uzyskania węglowodorów potrzebnych do rafinacji lub przetwarzania stosuje się separatory jedno- lub wielofazowe, co jest określane jako „dalsza część przemysłu”.

W tym artykule opisano Rheonics Czujnik SDP do wykrywania piasku i sposób jego wykorzystania do monitorowania poziomu piasku w urządzeniach do separacji piasku, umożliwiając szybkie działania w celu lepszego zarządzania piaskiem.

Rheonics czujniki są również używane monit masy błotaoring płynów wiertniczych w czasie rzeczywistym na platformach wiertniczych.

Rysunek 1: Przegląd wydobycia ropy i gazu oraz produkcji piasku

Monit poziomu zarządzania piaskiemoring I kontrola

Zarządzanie piaskiem odnosi się do „cyklu życia piasku”, który obejmuje takie procedury, jak wstępne przewidywania modelowane, rzeczywisty monitoringoraz ostateczna utylizacja nagromadzonego piasku, z uwzględnieniem aspektów środowiskowych, bezpieczeństwa i ekonomicznych.

Podczas gospodarowania piaskiem wymagane działania to: separacja, zbieranie, czyszczenie, pomiary i monitorowanieoring.

Separatory piasku

Separacja to proces stosowany w celu oddzielenia ciał stałych od cieczy zawartej w płynie wielofazowym pochodzącym ze odwiertu. Urządzenia służące do separacji piasku, tzw. Odpiaszczaczami mogą być zbiorniki grawitacyjne (tj. wypychacze wolnej wody (FWKO) strumieniem piasku), osadniki piasku, hydrocyklony lub systemy filtrów.

Te desandery różnią się konstrukcją, rozmiarem i zasadą działania. Wybór zależy od wymaganej wydajności, natężenia przepływu, wielkości cząstek stałych, lokalizacji na linii produkcyjnej, wpływu ekonomicznego itp. Istnieją różne modele odpiaszczaczy dostosowane do konkretnego przypadku zastosowania, np. odpiaszczacz wielowarstwowy, odpiaszczacz wkładany itp.

Desander Wellheada to wielofazowe separatory cyklonowe typu gleba-płyn, przeznaczone do oczyszczania pełnego przepływu ze studni. Mogą pracować z mieszanymi strumieniami ropy, gazu, wody i mogą pracować przy pełnych frakcjach pustych gazów i są stosowane zarówno w odwiertach gazu, jak i ropy. Stosowane są zarówno do tymczasowej produkcji ciał stałych podczas testowania i oczyszczania odwiertów, jak i do ciągłego, ciągłego przetwarzania produkcji piasku. Są zbudowane tak, aby spełniać wymagania projektowe ASME i API-6A.

Następna rysunek pokazuje popularne desandery używane w różnych lokalizacjach i tam, gdzie są wbudowane Rheonics można zastosować czujniki.

Rysunek 2: Rodzaje i lokalizacje odpiaszczaczy w procesach wydobycia ropy i gazu

Montaż odpiaszczacza można określić na podstawie jego lokalizacji w stosunku do przepustnicy. Zawory dławiące służą do kontrolowania natężenia przepływu i ciśnienia w rurociągu. Odpiaszczacze umieszczone przed dławikiem lub na głowicy odwiertu chronią cały sprzęt znajdujący się za nim (w tym dławik w głowicy odwiertu), ale wymagają konstrukcji wysokociśnieniowej. Odsandery umieszczone za dławikiem wymagają znacznie niższych wartości ciśnienia, mogą być tańsze, ale nie chronią dławika (wymagana konserwacja lub wymiana) i zwykle mają większe wymiary.

Dodatkową zaletą odpiaszczaczy instalowanych przed dławikiem głowicy jest to, że filtrowany piasek jest zazwyczaj czystszy i zawiera niewielką zawartość węglowodorów (do 0.5% wag. – kg ropy na kg suchego piasku) [5].

Hydrocyklony:

Separator cyklonowy, zwany także „odpiaszczaczem”, „cyklonem odpiaszczającym” lub „hydrocyklonem odpiaszczającym”, wykorzystuje przepływ wirowy wraz z wypływającym płynem wielofazowym do wychwytywania i oddzielania cząstek stałych. Siły odśrodkowe zmuszają ciała stałe, takie jak piasek, do przemieszczania się w pobliżu ścian i są ściągane w dół pod wpływem grawitacji wzdłuż stożkowego naczynia w wyniku dolnego przepływu. Podczas tego procesu wymusza się przepływ czystego płynu, wody lub węglowodorów do wyjścia z naczynia przez górę, w środku wirującego przepływu.

Rysunek 3: Reprezentacja cyklonicznego separatora piasku [3]

Dolny przepływ z odfiltrowanymi cząstkami stałymi jest przechowywany w poniższej sekcji akumulacji, która może być integralna lub oddzielona od cyklon.

Rysunek 4: Warianty konstrukcyjne Desandera

Znanym problemem związanym z separatorami cyklonowymi jest gromadzenie się lub krzepnięcie piasku, który może zatykać system. Może się to zdarzyć, jeśli szybkość tworzenia się piasku przekracza szybkość usuwania piasku przez rury i zawory. Zawory zrzutowe z wcześniej zdefiniowanym cyklem otwartym są nieskuteczne, ponieważ tworzenie się piasku może być niestałe i często zmienne. Jeśli zawór otworzy się, gdy nie wytworzy się piasek, wielofazowy płyn wypływający może bezpośrednio przedostać się przez dolny zbiornik, tracąc produkt. Jeśli zostanie otwarty zbyt późno, piasek wypełni naczynie, zakłócając ogólne funkcjonowanie.

Pozostawienie lekko otwartego zaworu spustowego akumulatora powoduje ciągłą utratę cieczy i erozję zaworu spustowego. W przypadku pracy pod niskim ciśnieniem (<100 psig na wlocie) często stosuje się tę metodę działania. Jednakże w przypadku pracy pod wysokim ciśnieniem (>100 psig), przepływu wielofazowego z olejem w strumieniu płynu, lub obecności bardzo ściernych cząstek stałych lub problemów z transportem dużych ilości tłoczonych cieczy – otwieranie zaworu tłocznego nie jest rozsądnym rozwiązaniem (4). .

Ulepszonym rozwiązaniem jest zastosowanie w naczyniu linii strumienia lub linii przepływu. Za pomocą czujników ciśnienia można wykryć różnicę ciśnień powstałą w wyniku gromadzenia się piasku, a linia strumienia tworzy przepływ w dół, zapobiegając zatykaniu się piasku. Są one jednak również nieskuteczne, jeśli stopień tworzenia piasku jest zbyt wysoki.

Operatorzy mogą monitorować produkcję piasku w separatorach i dowolnym innym sprzęcie, korzystając z różnych technik, takich jak analiza próbek płynów, symulacje numeryczne i inne pośrednie techniki pomiarowe oprócz bezpośrednich czujników pomiaru poziomu piasku, takich jak Rheonics Sonda do wykrywania piasku SRV-SDP. Celem we wszystkich tych przypadkach jest wczesna identyfikacja i rozwiązanie problemów związanych z produkcją piasku, a w niektórych przypadkach automatyzacja usuwania piasku.

Rysunek 5: Linia strumienia w desanderach

Potrzeba monitorowania w czasie rzeczywistymoring poziomu piasku

Korzystanie ze sprzętu do monitorowania poziomu lub stężenia piasku umożliwia użytkownikowi:

Zidentyfikuj nagromadzenie piasku bez interwencji człowieka
Zaplanuj konserwację i czyszczenie sprzętu
Podejmij działania wcześnie (zanim osadzający się piasek spowoduje poważne szkody)
Planuj ulepszenia procesów
Przeanalizuj tendencje tempa erozji
Stabilizuj piwnice, aby uzyskać pełną kontrolę automatyzacji
Zmniejsz potrzebę kontroli wzrokowych i nadzoru człowieka
Popraw bezpieczeństwo pracy i bezpieczeństwo personelu na miejscu

Różne strategie dla monitu piaskowegooring

Niektóre technologie stosowane w monitach piaskowychoring są wymienione w następnej tabeli.

Tabela 1: Technologie czujników dla monitów piaskowychoring

Technologia	Opis	ZALETY	Wady
Czujniki akustyczne	Nieinwazyjny Mierzy fale dźwiękowe generowane przez piasek w wyniku uderzenia cząstek o powierzchnię odwiertu, rurociągu lub dowolnego sprzętu	Łatwy w instalacji w wielu punktach produkcji. Przydatne do identyfikacji miejsc koncentracji i, do pewnego poziomu, wielkości cząstek.	Pod wpływem przepływu płynu, pęcherzyków, wibracji zewnętrznych itp. Trudno skalibrować - brak niezawodnego sprzętu kalibracyjnego. Nie działa przy wysokich ciśnieniach lub gdy na przetworniku znajdują się osady.
Sondy erozji	Sonda inwazyjna i inwazyjna. Mierzy różnice w rezystancji elektrycznej spowodowane utratą materiału z metalowej powierzchni sondy w wyniku uderzenia piasku.	Dostarcza bezpośrednich i ilościowych informacji na temat ilości i rozkładu produkcji piasku. Używany jako próbka potencjalnego uszkodzenia sprzętu.	Uszkodzone przez korozję, zanieczyszczenia lub zatykanie. Wydajność i trwałość są zagrożone. Potrzebuje bliskiego monitorowaniaoring na zamianę. Czułość pomiaru jest zagrożona z powodu artefaktów procesowych.
Czujnik stężenia piasku	Mierzy opór elektryczny lub pojemność płynu, która ma być powiązana ze stężeniem piasku i masowym natężeniem przepływu w płynie.	Oferuje dane ciągłe i w czasie rzeczywistym Powiadamia o wszelkich zmianach i anomaliach.	Pod wpływem innych właściwości płynu, takich jak temperatura, ciśnienie i zasolenie. Artefakty procesowe, takie jak osady, poważnie wpływają na czułość i pewność pomiaru.
Sondy ultradźwiękowe	Nie jest nachalny ani inwazyjny Czujnik działa na zasadzie wysyłania fal dźwiękowych i określa czas, w jakim powracają. Działa jak radar i sprawdza, czy w określonej części urządzenia tworzą się ciała stałe.	Zapewnia informacje w czasie rzeczywistym, nie będąc nachalnym. Radzi sobie z wibracjami, promieniowaniem podczerwonym, hałasem otoczenia i promieniowaniem EMI (zakłócenia elektromagnetyczne).	Na odczyty mogą wpływać zewnętrzne właściwości płynów. Wymaga kalibracji w terenie dla każdej instalacji, chyba że używana jest konkretna komora przepływowa lub obudowa. Poważnie dotknięte osadami na ścianach i wymagają ponownej kalibracji, aby móc pracować ze zmieniającymi się warunkami ścian naczyń.
Sondy wibracyjne	Natrętne i inwazyjne Działa z określoną częstotliwością i wykrywa zmiany lub odchylenia częstotliwości w kontakcie z cieczą i ciałami stałymi.	Wykrywa osady z biegiem czasu Można ustawić jako alarm poziomu Potrafi wykryć korozję	Może być zatykany osadami.

Rheonics SDP – Sonda do wykrywania piasku

Rheonics SDP to wbudowana sonda do wykrywania piasku oparta na Rheonics wiskozymetr SRV. Czujnik SDP używany jest wraz z oprogramowaniem Ostrich (Rheonics Oprogramowanie do wykrywania poziomu piasku) do wykrywania na żywo piasku w urządzeniach separatorów, w tym separatorach cyklonowych.

Rheonics SDP można wykorzystać do monitorowania poziomu piasku w urządzeniach przemysłu naftowego i gazowniczego, takich jak separatory. Pomaga to chronić elementy produkcyjne na powierzchni (ropa i gaz) i podmorskim (sprzęt podmorski).

Działanie czujnika opiera się na rezonatorze skrętnym, który wykrywa zmiany lepkości i gęstości płynu jedno- lub wielofazowego. Czujnik rejestruje tłumienie wywołane przez płyn, w którym jest zanurzony i jego wpływ na częstotliwość rezonansową.

SDP jest skonfigurowany tak, aby utrzymać warunki pracy systemu, dla wysokich ciśnień do 10 K psi, dostępne są wersje dla 15 K psi i 25 K psi. Sondę czujnika można również zamontować z różnymi przyłączami procesowymi, takimi jak kołnierze API, Grayloc, Hammer Union itp. Pomaga to w integracji czujnika SDP z różnymi odpiaszczaczami oraz rurociągami i zbiornikami znajdującymi się powyżej lub poniżej.

Tabela 2: Specyfikacje Rheonics Sonda do wykrywania piasku – SDP

Rheonics Sonda do wykrywania piasku - SDP
Długość przedłużenia	Możliwość dostosowania do własnych potrzeb
Proces łączenia	Możliwość dostosowania do własnych potrzeb
Maks. Warianty ciśnienia znamionowego	10,000 psi (690 barów, 69 MPa) 15,000 psi (1035 barów, 103 MPa) 25,000 psi (1724 barów, 172 MPa)
Materiał	Stal nierdzewna 316 Hastelloy C22 dostępny dla środowisk o wysokiej korozyjności
Certyfikaty	Ex (ATEX, IECEx, JPEx itp.)
Rysowanie	Rheonics Rysunek SDP

Rysunek 6: Rheonics SDP – sonda do wykrywania piasku

Odwiedź następny artykuł, aby dowiedzieć się więcej na temat przypadku instalacji programu Miernik gęstości i lepkości SRD w rurociągach ropy i gazu zgodnie ze standardami API.

Instalacja sondy do wykrywania poziomu piasku SDP

Jak pokazano na rysunkach 2, 4 i 5, czujnik SDP można zainstalować w różnych punktach lub typach odpiaszczaczy w sekcji wejściowej ropy i gazu.

Czujnik SDP można wykorzystać do wykrycia obecności piasku lub cząstek, które mogłyby „scementować” i zatkać wylot dolny w odpiaszczaczach. Czujnik jest umieszczony na określonej wysokości w odpiaszczaczu, która wskazuje, czy poziom i objętość piasku są wystarczająco wysokie, aby zaalarmować, że konieczne jest podjęcie działań ze strony sterownika (np. PLC) i siłownika (np. zaworu) w celu usunięcia piasku. Do sygnalizacji niskiego i wysokiego poziomu można zastosować dwie sondy, co zapewnia lepszą automatyzację sterowania zaworem usuwania piasku i zapobiega przedostawaniu się płynu do przewodu wylotowego substancji stałych.

Odczyty SDP poziomu piasku dostarczają informacji o poziomie osadów stałych w płynie wielofazowym. Na przykład, jeśli płyn składa się głównie z wody, czujnik generuje odczyt o wartości około 1-2 cP. Jednak w przypadku pojawienia się dodatkowych cząstek lub płynów (np. piasku, oleju itp.) odczyty znacznie się zmieniają.

Aplikacje:

Zautomatyzuj usuwanie cząstek stałych z akumulatora w odpiaszczaczach i separatorach stosowanych do

Wiercenie ropy i gazu
Wytworzone usuwanie piasku
Cóż, testowanie operacji
Czyszczenie rur zwiniętych
Niewyważone operacje wiertnicze
Oczyszczanie ścieków
Uzdatnianie wody w procesach przemysłowych
Oczyszczanie spływu wód opadowych
Zakład odsalania
Możliwość recyklingu

Korzyści:

Kompaktowa, solidna konstrukcja
Brak ruchomych części, zero konserwacji i serwisowania
Zmniejsza koszty eksploatacji odpiaszczacza, dzięki czemu produkcja o dużej zawartości piasku jest ekonomiczna
Zmniejsza erozję ciał stałych w zaworze spustowym akumulatora poprzez aktywację na podstawie zdarzenia
Pomaga zmniejszyć zanieczyszczenie piasku olejem, zapobiegając tworzeniu się osadu i łagodzi problemy związane z gromadzeniem się cząstek stałych

Operacje:

Dostępne w szerokim zakresie rozmiarów i ciśnień
Dostępne z kołnierzami zgodnymi z ASME i API 6-A oraz innymi przyłączami procesowymi
Nie ma potrzeby uruchamiania ani kalibracji na miejscu
W zestawie monitor poziomu piaskuoring oprogramowanie z łatwymi do ustawienia alertami i poziomami alarmów
Możliwe jest również aktywowanie zaworu rozładowania akumulatora bezpośrednio z układu czujników
Brak strat ciśnienia roboczego w wyniku montażu czujnika w odpiaszczaczu lub akumulatorze

Instalacja i wsparcie:

Łatwa instalacja
Sonda czujnika zbudowana tak, aby pasowała do dowolnego portu na desanderze
Certyfikat EX
Nie ma potrzeby uruchamiania ani kalibracji
Tryb testowy pozwalający sprawdzić działanie i czułość czujnika
Globalne wsparcie w zakresie zdalnej diagnostyki i konfiguracji czujników

Zautomatyzowany system usuwania piasku

Połączenia Rheonics Sonda do wykrywania poziomu piasku SDP toruje drogę do automatycznego usuwania nagromadzeń piasku w odpiaszczaczach i separatorach stosowanych w przemyśle naftowym i gazowniczym. Odbywa się to poprzez wykrywanie obecności piasku lub ciał stałych w linii, zanim spowodują one poważne uszkodzenia sprzętu, i wysyłanie sygnału w celu aktywacji zaworu w przewodzie dolnym w celu transportu piasku i późniejszego jego usunięcia.

Rysunek 7: Kontrola usuwania piasku za pomocą Rheonics Sonda do wykrywania piasku SRV-SDP

Wiele firm produkuje i obsługuje Desandery do różnych zastosowań przemysłowych. Niektórzy z nich jest:

Więcej na temat przemysłu naftowego i gazowego

Przemysł naftowy i gazowy obejmuje poszukiwanie, wydobycie, rafinację, transport i marketing produktów naftowych. Jest to wieloetapowy i złożony proces, który wywiera ogromny wpływ na gospodarkę światową, ponieważ zapewnia obecnie najczęściej wykorzystywane źródło energii.

Poszczególne etapy przemysłu naftowo-gazowego dzielą się na następujące obszary lub segmenty:

Wydobycie: Segment wydobycia zajmuje się poszukiwaniem, odkrywaniem i wydobyciem ropy naftowej i gazu ziemnego ze złóż podziemnych.
Midstream: Segment midstream zajmuje się transportem i storing ropę naftową i gaz ziemny.
Downstream: Segment downstream koncentruje się na rafinacji ropy naftowej na różne produkty i sprzedawaniu tych produktów konsumentom.

Obecnie branża naftowo-gazowa stoi przed wieloma wyzwaniami. Spośród nich wszystkich aspekt środowiskowy jest sprawą najwyższej wagi, ponieważ pojawiły się alternatywne, czystsze źródła energii, takie jak energia słoneczna lub wiatrowa. Koszty związane z tą branżą odgrywają obecnie kluczową rolę, a w przyszłości będą miały coraz większe znaczenie przy określaniu trwałości i rentowności tej branży. Przedsiębiorstwa naftowe i gazowe inwestują w czystsze strategie i zawsze dążą do jak największej poprawy wydajności.

Odwierty stosowane w przemyśle naftowym i gazowym [1]

Więcej o produkcji piasku

Problem ten, znany również jako wnikanie piasku lub inwazja piasku, można opisać jako dostęp, gromadzenie się i krzepnięcie piasku lub innych cząstek wewnątrz rurociągów lub maszyn używanych w przemyśle naftowym i gazowym podczas wydobycia, transportu i przechowywania.

Głowice odwiertów to urządzenia stosowane w obszarze wydobycia ropy i gazu w celu regulacji przepływu węglowodorów wydobywanych z podziemnych odwiertów. Są to pierwsze urządzenia, które stwarzają ryzyko osadzania się piasku, dlatego najczęściej współpracują z Desanderami lub Separatorami Piasku, opisanymi szczegółowo w dalszej części artykułu.

Tworzenie się piasku jest powracającym problemem, szczególnie w studniach wierconych w nieskonsolidowanych zbiornikach piaskowca. Kiedy ciśnienie w zbiorniku spadnie poniżej wytrzymałości formacji, ziarna piasku mogą odłączyć się od otaczających skał i przedostać się do odwiertu wraz z wydobytą ropą lub gazem.

Oto niektóre skutki produkcji piasku:

Zmniejszona produktywność odwiertu: Produkcja piasku może częściowo lub całkowicie zablokować odwiert, ograniczając przepływ ropy lub gazu. Może to prowadzić do spadku wielkości produkcji, jakości i przychodów. Produkcja poniżej prognozowanego lub ekonomicznego poziomu może mieć szkodliwy wpływ na rentowność odwiertu.
Uszkodzenie sprzętu wiertniczego: Osad piasku może powodować erozję i zatykanie rurek, zaworów, pomp itp., powodując kosztowne uszkodzenia i konieczność przedwczesnej wymiany. Może to mieć wpływ na segmenty w górnym i środkowym biegu, jeśli filtrowanie lub usuwanie piasku nie zostanie prawidłowo przeprowadzone podczas ekstrakcji. Zwiększone koszty eksploatacji mogą szybko sprawić, że produkcja odwiertu stanie się nieekonomiczna.
Niestabilność odwiertu: Produkcja piasku może zdestabilizować odwiert, zwiększając ryzyko zapadnięcia się odwiertu. Może to stanowić poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa i może wymagać zamknięcia lub porzucenia odwiertu. Ponadto skutki finansowe byłyby znaczące i mogłyby zagrozić ogólnemu dostępowi do zbiornika.

Aby rozwiązać problem produkcji piasku, w zakładach produkcyjnych zwykle stosuje się metody filtracji i separacji piasku.

Odpowiedzialność

Wykorzystane zdjęcia, zdjęcia i obrazy służą celom ilustracyjnym i nie stanowią żadnej gwarancji ani zapewnienia co do przydatności do użytku i nie powinny być interpretowane jako wyraźna lub dorozumiana rekomendacja lub poparcie. Wszystkie ilustracje zostały podane zgodnie z naszym źródłem dostępu, a ich użycie tutaj nie określa ani nie ustanawia żadnych praw autorskich, które należą i pozostają nienaruszone przez istniejącego właściciela praw autorskich do tego materiału.