Separator (oljeproduktion) - Separator (oil production)

Termen separator i oljefältterminologi betecknar ett tryckkärl som används för att separera brunnvätskor producerade från olje- och gasbrunnar i gasformiga och flytande komponenter. En separator för petroleumproduktion är ett stort fartyg som är utformat för att separera produktionsvätskor i deras beståndsdelar av olja , gas och vatten . Ett separeringskärl kan hänvisas till på följande sätt: Olje- och gasseparator , separator , scenavskiljare , fälla , knockout-kärl (knockout-trumma, knockout-fälla, vatten-knockout eller flytande knockout), flash-kammare (flash-kärl eller flash-trap) , Expansionsavskiljare eller expansionskärl , Scrubber (gasskrubber), Filter (gasfilter). Dessa separeringskärl används normalt på ett producerande hyresavtal eller plattform nära källhuvudet, grenröret eller tankbatteriet för att separera vätskor producerade från olja och gasbrunnar till olja och gas eller vätska och gas. En olje- och gasseparator innehåller vanligtvis följande väsentliga komponenter och funktioner:

1. Ett kärl som inkluderar (a) primär separationsanordning och / eller sektion, (b) sekundär "gravitation" sedimenterande (separerande) sektion, (c) dimutsug för att avlägsna små flytande partiklar från gasen, (d) gasutlopp, (e) avsättning av vätska (separerar) för att avlägsna gas eller ånga från olja (på en trefas enhet, detta avsnitt separerar också vatten från olja), (f) oljeutlopp och (g) vattenutlopp (trefas enhet) ).

2. Tillräcklig volymetrisk vätskekapacitet för att hantera vätskeflödet (sniglar) från brunnarna och / eller flödesledningarna.

3. Tillräcklig kärldiameter och höjd eller längd så att det mesta av vätskan kan separeras från gasen så att dimutsugaren inte kommer att översvämmas.

4. En anordning för styrning av en oljenivå i separatorn, som normalt omfattar en vätskenivåregulator och ett membran motorventil på oljeutloppet.

5. En mottrycksventil på gasutloppet för att bibehålla ett konstant tryck i kärlet.

6. Tryckavlastningsanordningar.

Separatorer arbetar på principen att de tre komponenterna har olika densiteter , vilket gör att de kan stratifieras när de rör sig långsamt med gas ovanpå, vatten på botten och olja i mitten. Eventuella fasta ämnen som sand kommer också att sedimentera i avskiljarens botten. Funktionerna hos olje- och gas separatorer kan delas in i de primära och sekundära funktioner som kommer att diskuteras senare.

Klassificering av olje- och gasseparatorer

Klassificering efter driftkonfiguration

Olje- och gasseparatorer kan ha tre allmänna konfigurationer: vertikala , horisontella och sfäriska . Vertikala separatorer kan variera i storlek från 10 eller 12 tum i diameter och 4 till 5 fot söm till söm (S till S) upp till 10 eller 12 fot i diameter och 15 till 25 fot S till S. Horisontella separatorer kan variera i storlek från 10 eller 12 tum i diameter och 4 till 5 fot S till S upp till 15 till 16 fot i diameter och 60 till 70 fot S till S. Sfäriska separatorer finns vanligtvis i 24 eller 30 tum upp till 66 till 72 tum i diameter. Horisontella olje- och gasseparatorer tillverkas med enrörs- och dubbelrörsskal. Enrörsenheter har ett cylindriskt skal, och dubbelrörsenheter har två cylindriska parallella skal med varandra ovanför varandra. Båda typerna av enheter kan användas för tvåfas- och trefastjänster. En enrörs horisontell olje- och gasseparator föredras vanligtvis framför en dubbelrörsenhet. Enrörsenheten har större yta för gasflöde såväl som ett större gränssnitt för olja / gas än vad som vanligtvis finns i en dubbelrörsavskiljare till jämförbart pris. Enrörsavskiljaren ger vanligtvis en längre retentionstid eftersom det större kärlet med enrör behåller en större volym olja än separatoren med dubbla rör. Det är också lättare att rengöra än enheten med dubbla rör. I kalla klimat kommer frysning sannolikt att orsaka mindre problem i monorörsenheten eftersom vätskan vanligtvis är i nära kontakt med den varma gasströmmen som strömmar genom separatorn. Monorörsdesignen har normalt en lägre silhuett än dubbelrörsenheten, och det är lättare att stapla dem för separering i flera steg på offshore-plattformar där utrymmet är begränsat. Det illustrerades av Powers et al (1990) att vertikala separatorer borde konstrueras så att flödesströmmen tränger in nära toppen och passerar genom en gas / vätskeavskiljande kammare även om de inte är konkurrerande alternativ till skillnad från de horisontella separatorerna.

Klassificering efter funktion

De tre konfigurationerna av separatorer finns för tvåfasdrift och trefasdrift. I tvåfasenheterna separeras gas från vätskan med gas och vätska som släpps ut separat. Olje- och gasseparatorer är mekaniskt utformade så att vätske- och gaskomponenterna separeras från kolväteångan vid specifik temperatur och tryck enligt Arnold et al (2008). I trefas separatorer, väl fluid separeras i gas, olja och vatten med de tre fluiderna som utmatas separat. Separationssektionen mellan gas och vätska bestäms av den maximala borttagningsdroppstorleken med Souders – Brown-ekvationen med en lämplig K-faktor. Avsnittet om separering av olja och vatten hålls under en retentionstid som tillhandahålls av laboratorietestdata, pilotanläggningens driftsförfarande eller driftserfarenhet. Om retentionstiden inte är tillgänglig används den rekommenderade retentionstiden för trefasseparator i API 12J. Storleksmetoderna med K-faktor och retentionstid ger lämpliga separatorstorlekar. Enligt Song et al (2010) behöver ingenjörer ibland ytterligare information för konstruktionsförhållandena för nedströmsutrustning, dvs. vätskebelastning för dimutsugaren, vatteninnehållet för rå dehydrator / avsaltare eller oljeinnehåll för vattenbehandlingen.

Klassificering efter arbetstryck

Olje- och gasseparatorer kan arbeta vid tryck från högt vakuum till 4000 till 5000 psi. De flesta olje- och gasseparatorer arbetar i tryckområdet 20 till 1500 psi. Separatorer kan kallas lågt tryck, mediumtryck eller högt tryck. Lågtrycksavskiljare arbetar vanligtvis vid tryck från 10 till 20 upp till 180 till 225 psi. Mellantrycksavskiljare arbetar vanligtvis vid tryck från 230 till 250 upp till 600 till 700 psi. Högtrycksavskiljare arbetar vanligtvis i det breda tryckområdet från 750 till 1500 psi.

Klassificering efter ansökan

Olja och gas separatorer kan klassificeras i enlighet med tillämpningen som testavskiljare, produktion separator, låg temperatur separator, doserings separator, förhöjda separator, och scen separatorer (första steget, andra steget, etc.).

  • Testavskiljare:

En testavskiljare används för att separera och mäta brunnens vätskor . Testavskiljaren kan kallas en brunnstestare eller brunnkontroll. Testavskiljare kan vara vertikala, horisontella eller sfäriska. De kan vara tvåfas eller trefas. De kan vara permanent installerade eller bärbara (släp- eller släpmonterade). Testavskiljare kan utrustas med olika typer av mätare för mätning av olja, gas och / eller vatten för potentiella tester, periodiska produktionstester, marginella brunntester etc.

  • Produktionsavskiljare:

En produktionsavskiljare används för att separera den producerade brunnvätskan från en brunn, grupp av brunnar eller ett hyresavtal dagligen eller kontinuerligt. Produktionsavskiljare kan vara vertikala, horisontella eller sfäriska. De kan vara tvåfasiga eller trefasiga. Produktionsavskiljare varierar i storlek från 12 tum till 15 fot i diameter , med de flesta enheter från 30 tum till 10 fot i diameter. De sträcker sig från 6 till 70 fot, med de flesta från 10 till 40 fot långa.

  • Lågtemperaturavskiljare:

En låg-temperatur separatorn är en speciell en i vilken högtrycks väl fluidet sprutas in i kärlet genom en drossel eller tryckreduceringsventil , så att separatorn temperaturen reduceras avsevärt under det väl fluidtemperaturen. Temperaturreduktionen uppnås genom Joule – Thomson-effekten av expanderande brunnvätska när den strömmar genom den tryckreducerande choken eller ventilen in i separatorn. Den lägre drifttemperaturen i avskiljaren orsakar kondens av ångor som annars skulle komma ut ur avskiljaren i ångtillstånd. Vätskor som sålunda återvinns kräver stabilisering för att förhindra överdriven förångning i lagringstankarna.

  • Mätavskiljare:

Funktionen att separera brunnvätskor i olja, gas och vatten och dosera vätskorna kan åstadkommas i ett kärl. Dessa fartyg kallas vanligtvis mätningsavskiljare och är tillgängliga för tvåfas- och trefasdrift. Dessa enheter finns i specialmodeller som gör dem lämpliga för noggrann dosering av skumning och tung viskös olja.

Primära funktioner för olje- och gasseparatorer

Separation av olja från gas kan börja när vätskan strömmar genom den bildande formationen in i borrhålet och kan successivt öka genom slangen, flödesledningarna och ythanteringsutrustningen. Under vissa förhållanden kan vätskan separeras helt i vätska och gas innan den når olje- och gasseparatorn. I sådana fall ger separeringskärlet endast en "förstoring" för att tillåta gas att stiga upp till ett utlopp och vätska att sjunka ned till ett annat.

Avlägsnande av olja från gas

Skillnaden i densitet av de flytande och gasformiga kolväten kan åstadkomma godtagbar separation i en olja och gas separator. I vissa fall är det emellertid nödvändigt att använda mekaniska anordningar som vanligtvis kallas "dimutsugare" för att avlägsna flytande dimma från gasen innan den släpps ut från separatorn. Det kan också vara önskvärt eller nödvändigt att använda några medel för att avlägsna icke-lösningsgas från oljan innan oljan släpps ut från separatorn.

Avlägsnande av gas från olja

De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos den olja och villkoren för tryck och temperatur bestämma mängden gas den kommer att innehålla i lösning. Den hastighet med vilken gasen frigörs från en given olja är en funktion av förändring i tryck och temperatur. Den volym av gas som en olja och gas separator kommer att ta bort från råolja är beroende av (1) fysikaliska och kemiska egenskaperna hos den råa, (2) driftstryck, (3) arbetstemperatur, (4) graden av genomströmning, (5 ) separatorns storlek och konfiguration och (6) andra faktorer.

Omröring, värme, speciell förvirring, koalescerande förpackningar och filtreringsmaterial kan hjälpa till att avlägsna olöslig gas som annars kan kvarhållas i oljan på grund av viskositeten och ytspänningen hos oljan. Gas kan avlägsnas från toppen av trumman på grund av att det är gas. Olja och vatten separeras med en baffel i slutet av separatorn, som är inställd på en höjd nära oljevattenkontakten, vilket gör att olja kan spillas över på andra sidan medan vatten fångas upp på närsidan. De två vätskorna kan sedan ledas ut från separatorn från deras respektive sidor om baffeln. Det producerade vattnet injiceras sedan antingen tillbaka i oljebehållaren, bortskaffas eller behandlas. Bulknivån (gränssnittet mellan gas och vätska) och gränsytan för oljevatten bestäms med hjälp av instrument som är fästa vid kärlet. Ventiler på olje- och vattenutloppen kontrolleras för att säkerställa att gränssnitten hålls på sina optimala nivåer för att separering ska kunna ske. Avskiljaren uppnår endast bulkavskiljning. De mindre vattendropparna kommer inte att sätta sig på grund av tyngdkraften och kommer att förbli i oljeströmmen. Normalt dirigeras oljan från separatorn till en koalescerare för att ytterligare minska vattenhalten.

Separation av vatten från olja

Produktionen av vatten med olja fortsätter att vara ett problem för ingenjörer och oljeproducenter. Sedan 1865 när vatten samproducerades med kolväten har separering av värdefulla kolväten från engångsvatten utmanat och frustrerat oljeindustrin. Enligt Rehm et al (1983) har innovation genom åren lett från skumgropen till installation av lagerbehållaren, till pistolen, till utsläppet från fritt vatten, till den högpackade koalesceraren och senast till Performax Matrix Plate Coalescer , en förbättrad avskiljare för tyngdkraftssättning. Historien om vattenbehandling har för det mesta varit skissartad och spartansk. Det producerade vattnet har lite ekonomiskt värde och det innebär en extra kostnad för producenten att ordna för bortskaffande. Idag producerar oljefält större mängder vatten än de producerar olja. Tillsammans med större vattenproduktion finns emulsioner och dispersioner som är svårare att behandla. Separationsprocessen sammankopplas med en myriad av föroreningar när den sista droppen olja återvinns från reservoaren. I vissa fall är det att föredra att separera och ta bort vatten från brunnvätskan innan det strömmar genom tryckreduktioner , såsom de som orsakas av drosslar och ventiler . Sådant vattenavlägsnande kan förhindra svårigheter som kan orsakas nedströms av vattnet, såsom korrosion som kan kallas kemiska reaktioner som inträffar när en gas eller vätska kemiskt angriper en exponerad metallyta. Korrosion accelereras vanligtvis av varma temperaturer och på samma sätt av närvaron av syror och salter. Andra faktorer som påverkar avlägsnandet av vatten från olja inkluderar hydratbildning och bildandet av tät emulsion som kan vara svår att lösa i olja och vatten. Vattnet kan separeras från oljan i en trefasseparator genom användning av kemikalier och gravitationsseparation. Om trefasseparatorn inte är tillräckligt stor för att separera vattnet på ett adekvat sätt kan det separeras i ett utsläppskärl för fritt vatten installerat uppströms eller nedströms separatorerna.

Sekundära funktioner för olje- och gasseparatorer

Underhåll av optimalt tryck på separator

För en olja och gas separator för att fullgöra sina primära funktioner, tryck måste upprätthållas i separatorn, så att vätska och gas kan släppas ut i sina respektive bearbetning eller samla system. Trycket bibehålls på separatorn genom användning av en gas mottrycksventil på varje separator eller med en master mottrycksventil som styr trycket på ett batteri av två eller flera separatorer. Det optimala trycket för att upprätthålla en separator är det tryck som kommer att resultera i det högsta ekonomiska utbytet från försäljning av flytande och gasformiga kolväten .

Underhåll av vätsketätning i separator

För att bibehålla trycket på en separator måste en vätsketätning utföras i kärlets nedre del. Denna vätsketätning förhindrar förlust av gas med oljan och kräver användning av en vätskenivåregulator och en ventil .

Metoder som används för att avlägsna olja från gas i separatorer

Effektiv separering av olja och gas är viktigt inte bara för att säkerställa att den erforderliga exportkvaliteten uppnås utan också för att förhindra problem i nedströms processutrustning och kompressorer. När bulkvätskan väl har slagits ut, vilket kan uppnås på många sätt, separeras de återstående vätskedropparna från en avtappningsanordning. Fram till nyligen var de huvudsakliga teknikerna som användes för denna applikation omvänd flödescykloner, nätkuddar och skovelpaket. På senare tid har nya enheter med högre gashantering utvecklats som möjliggjort en minskning av skrubberfartygets storlek. Det finns flera nya koncept som för närvarande är under utveckling där vätskorna avgasas uppströms den primära separatorn. Dessa system är baserade på centrifugal- och turbinteknik och har ytterligare fördelar genom att de är kompakta och rörelsekänsliga och därmed idealiska för flytande produktionsanläggningar . Nedan följer några av de sätt på vilka olja separeras från gas i separatorer.

Densitetsskillnad (gravitationsseparation)

Naturgas är lättare än flytande kolväte . Minutpartiklar av flytande kolväte som tillfälligt suspenderas i en ström av naturgas kommer, genom densitetsskillnad eller tyngdkraft, att sätta sig ur gasströmmen om gasens hastighet är tillräckligt långsam. De större dropparna med kolväte tar sig snabbt ur gasen, men de mindre tar längre tid. Vid standardförhållanden för tryck och temperatur kan dropparna av flytande kolväte ha en densitet 400 till 1600 gånger naturgas. Men när arbetstrycket och temperaturen ökar minskar skillnaden i densitet. Vid ett arbetstryck av 800 psig kan det flytande kolvätet endast vara 6 till 10 gånger så tätt som gasen. Således påverkar arbetstrycket avsevärt storleken på separatorn och storleken och typen av dimutsug som krävs för att adekvat separera vätskan och gasen. Det faktum att vätskedropparna kan ha en densitet 6-10 gånger gasens så kan indikera att vätskedroppar snabbt skulle sätta sig ur och separera från gasen. Emellertid kan detta inte inträffa eftersom vätskepartiklarna kan vara så små att de tenderar att "flyta" i gasen och kanske inte lägger sig ur gasströmmen under den korta tid som gasen befinner sig i olje- och gasseparatorn. När arbetstrycket på en separator ökar minskar densitetsskillnaden mellan vätska och gas. Av denna anledning är det önskvärt att driva olje- och gasseparatorer vid så lågt tryck som överensstämmer med andra processvariabler, förhållanden och krav.

Impingement

Om en strömmande ström av gas som innehåller vätska , dimma slås in mot en yta, kan den flytande dimman fästa vid och sammansmälta på ytan. Efter att dimman smälter samman till större droppar kommer dropparna att gravitera till kärlets vätskesektion. Om vätskehalten i gasen är hög, eller om dimpartiklarna är extremt fina, kan flera på varandra följande slagytor krävas för att åstadkomma tillfredsställande borttagning av dimman.

Ändring av flödesriktning

När flödesriktningen för en gasström som innehåller flytande dimma ändras plötsligt, får tröghet vätskan att fortsätta i den ursprungliga flödesriktningen. Separation av flytande dimma från gasen kan således åstadkommas eftersom gasen lättare kommer att anta förändringen av flödesriktningen och kommer att strömma bort från de flytande dimmapartiklarna. Vätskan som sålunda avlägsnas kan sammanfalla på en yta eller falla till vätskesektionen nedan.

Ändring av flödeshastighet

Separation av vätska och gas kan ske antingen med en plötslig ökning eller minskning av gashastigheten. Båda förhållandena använder tröghetsskillnaden mellan gas och vätska. Med en hastighetsminskning leder den högre trögheten hos den flytande dimman den framåt och bort från gasen. Vätskan kan sedan sammanfalla på någon yta och gravitera till vätskesektionen i separatorn. Med en ökning av gashastigheten får den högre trögheten hos vätskan att gasen rör sig bort från vätskan och vätskan kan falla till kärlets vätskesektion.

Centrifugalkraft

Om en gas ström som bär vätskedimma strömmar i en cirkulär rörelse vid tillräckligt hög hastighet, kastar centrifugalkraften den vätskedimma utåt mot väggarna i behållaren. Här sammanfaller vätskan till gradvis större droppar och slutligen graviterar den till vätskesektionen nedan. Centrifugalkraft är en av de mest effektiva metoderna för att separera flytande dimma från gas. Enligt Keplinger (1931) har emellertid vissa separatordesigners påpekat en nackdel genom att en vätska med en fri yta som roterar som helhet kommer att ha sin yta krökt runt sin lägsta punkt som ligger på rotationsaxeln. Detta skapade falsk nivå kan orsaka svårigheter att reglera vätskenivåkontrollen på separatorn. Detta övervinns till stor del genom att placera vertikala tysta bafflar som ska sträcka sig från separatorns botten till ovanför utloppet. Effektiviteten hos denna typ av dimutsug ökar när gasströmmen ökar. För en given genomströmningshastighet räcker sålunda en mindre centrifugalseparator.

Metoder som används för att avlägsna gas från olja i separatorer

På grund av högre priser på naturgas , det utbredda beroende av mätning av flytande kolväten och andra skäl är det viktigt att ta bort all olöslig gas från råolja under fältbearbetning. Metoder som används för att avlägsna gas från råolja i olja och gasseparatorer diskuteras nedan:

Agitation

Måttlig, kontrollerad omrörning som kan definieras som råoljans rörelse med plötslig kraft är vanligtvis till hjälp vid avlägsnande av olöslig gas som kan vara mekaniskt låst i oljan genom ytspänning och oljeviskositet. Omröring kommer vanligtvis att orsaka att gasbubblorna sammanfaller och separeras från oljan på kortare tid än vad som skulle krävas om omrörning inte användes.

Värme

Värme som en form av energi som överförs från en kropp till en annan resulterar i en temperaturskillnad. Detta minskar ytspänningen och viskositeten hos oljan och hjälper därmed till att släppa ut gas som hålls hydrauliskt kvar i oljan. Den mest effektiva metoden för uppvärmning av råolja är att leda den genom ett uppvärmt vattenbad. En spridarplatta som sprider oljan i små strömmar eller rivuletter ökar effektiviteten hos det uppvärmda vattenbadet. Uppåtriktade flödet av oljan genom vatten bad ger lätt omrörning, vilket är till hjälp för att koalescerande och separera infångad gas från oljan. Ett uppvärmt bad är förmodligen den mest effektiva metoden för att avlägsna skumbubblor från skummande råolja. Ett bad med uppvärmt vatten är inte praktiskt i de flesta olje- och gasseparatorer, men värme kan tillsättas oljan med direkta eller indirekta eldade värmare och / eller värmeväxlare, eller uppvärmda utsläpp av vatten eller emulsionsbehandlare kan användas för uppvärmt vattenbad.

Centrifugalkraft

Centrifugalkraft som kan definieras som en fiktiv kraft, speciell för en partikel som rör sig på en cirkulär bana, som har samma storlek och dimensioner som den kraft som håller partikeln på sin cirkulära väg ( centripetalkraften ) men pekar i motsatt riktning är effektivt för att separera gas från olja. Den tyngre oljan kastas utåt mot virvelhållarens vägg medan gasen upptar den inre delen av virveln. En ordentligt formad och stor virvel gör att gasen kan stiga upp medan vätskan rinner nedåt till enhetens botten.

Flödesmätningar i olje- och gasseparatorer

Flödesriktningen i och runt en separator tillsammans med andra flödesinstrument illustreras vanligtvis på rörlednings- och instrumentdiagrammet , (P&ID). Några av dessa flödesinstrument inkluderar Flow Indicator (FI), Flow Transmitter (FT) och Flow Controller (FC). Flöde är av yttersta vikt i olje- och gasindustrin eftersom flöde, som en viktig processvariabel, är väsentligen viktigt genom att dess förståelse hjälper ingenjörer att komma med bättre konstruktioner och gör det möjligt för dem att med säkerhet utföra ytterligare forskning. Mohan et al (1999) genomförde en forskning om design och utveckling av separatorer för ett trefasflödessystem. Syftet med studien var att undersöka det komplexa hydrodynamiska flödesbeteendet i en trefas olja- och gasseparator. En mekanismmodell utvecklades tillsammans med en CFD-simulator ( computational fluid dynamics ). Dessa användes sedan för att utföra ett detaljerat experiment på trefasseparatorn. De experimentella och CFD-simuleringsresultaten integrerades på lämpligt sätt med den mekanistiska modellen. Simuleringstiden för experimentet var 20 sekunder med den oljespecifika vikten som 0,885, och separatorns nedre dellängd och diameter var 4 fot respektive 3 tum. Den första uppsättningen experiment blev en grund genom vilken detaljerade undersökningar användes för att genomföra och för att genomföra liknande simuleringsstudier för olika flödeshastigheter och andra driftsförhållanden.

Flödeskalibrering i olje- och gasseparatorer

Som tidigare nämnts inkluderar flödesinstrument som fungerar med avskiljaren i en olje- och gasmiljö flödesindikatorn, flödesgivaren och flödesregulatorn. På grund av underhåll (som kommer att diskuteras senare) eller på grund av hög användning behöver dessa flödesmätare kalibreras då och då. Kalibrering kan definieras som processen att referera till signaler av känd mängd som har förutbestämts för att passa det erforderliga mätområdet. Kalibrering kan också ses från en matematisk synpunkt där flödesmätarna är standardiserade genom att bestämma avvikelsen från den förutbestämda standarden för att fastställa de korrekta korrigeringsfaktorerna. Vid bestämning av avvikelsen från den förutbestämda standarden bestäms den faktiska flödeshastigheten vanligtvis först med användning av en huvudmätare som är en typ av flödesmätare som har kalibrerats med hög noggrannhet eller genom att väga flödet för att kunna få en gravimetrisk avläsning av massflödet . En annan typ av mätare som används är överföringsmätaren . Enligt Ting et al (1989) har emellertid överföringsmätare visat sig vara mindre korrekta om driftsförhållandena skiljer sig från dess ursprungliga kalibrerade punkter. Enligt Yoder (2000), de typer av flödesmätare som används som huvud meter inkluderar turbinmätare, positiva förskjutningsmätare, venturirör meter, och coriolismätare. I USA kalibreras mastermätare ofta i ett flödeslaboratorium som har certifierats av National Institute of Standards and Technology , (NIST). NIST-certifiering av ett flödesmätarlaboratorium innebär att dess metoder har godkänts av NIST. Normalt inkluderar detta NIST-spårbarhet, vilket innebär att de standarder som används i flödesmätarens kalibreringsprocess har certifierats av NIST eller är orsakssamband kopplade till standarder som har godkänts av NIST. Det finns emellertid en allmän tro inom branschen att den andra metoden som involverar gravimetrisk vägning av den mängd vätska (vätska eller gas) som faktiskt strömmar genom mätaren in i eller ut ur en behållare under kalibreringsproceduren är den mest idealiska metoden. för att mäta den faktiska mängden flöde. Uppenbarligen måste vägningsskalan som används för denna metod också kunna spåras till National Institute of Standards and Technology (NIST). För att fastställa en korrekt korrigeringsfaktor finns det ofta ingen enkel hårdvarujustering som gör att flödesmätaren börjar läsa korrekt. Istället registreras avvikelsen från korrekt avläsning vid olika flödesnivåer. Datapunkterna ritas upp och jämför flödesmätarens uteffekt med den faktiska flödeshastigheten som bestäms av den standardiserade National Institute of Standards and Technology master meter eller vägningsskala.

Kontroller, ventiler, tillbehör och säkerhetsfunktioner för olje- och gasseparatorer

Kontroller

De kontroller som krävs för olje- och gas separatorer är flytande styrenheter nivå för olja och olja / vatten-gränsytan (trefasdrift) och gas back-tryckreglerventil med tryckregulator. Även om användningen av kontroller är dyr, vilket gör kostnaden för drift av fält med separatorer så höga, har installationer resulterat i betydande besparingar i den totala driftskostnaden som i fallet med de 70 gasbrunnarna i Big Piney, Wyo, observerade av Fair (1968) . Brunnarna med avskiljare var belägna över 7 200 fot höjd, upp till 9 000 fot. Kontrollinstallationerna var tillräckligt automatiserade så att fältoperationerna kring styrenheterna kunde drivas från en fjärrkontrollstation på fältkontoret med hjälp av det distribuerade styrsystemet . Sammantaget förbättrade detta personalens effektivitet och fältets drift med en motsvarande produktionsökning från området.

Ventiler

De ventiler som krävs för olje- och gas separatorer är oljeutloppsstyrventil, vatten-utloppsstyrventil (trefasdrift), dräneringsventiler, blockventiler, tryckbegränsningsventiler, och nödfallsavstängningsventiler (ESD). ESD-ventiler stannar vanligtvis i öppet läge i flera månader eller år i väntan på att en kommandosignal ska fungera. Liten uppmärksamhet ägnas åt dessa ventiler utanför planerade vändningar. Trycket i kontinuerlig produktion sträcker ofta dessa intervaller ännu längre. Detta leder till uppbyggnad eller korrosion på dessa ventiler som hindrar dem från att röra sig. För säkerhetskritiska applikationer måste det säkerställas att ventilerna fungerar efter behov.

Tillbehör

De tillbehör som krävs för olje- och gas separatorer är tryckmätare, termometrar , tryckminskande regulatorer (för kontroll gas), nivå synglas, säkerhetshuvud med sprängbleck, rörledningar , och slangar.

Säkerhetsfunktioner för olje- och gasseparatorer

Olje- och gas separatorer ska installeras på ett säkert avstånd från andra leasingutrustning. Om de är installerade på offshore-plattformar eller i närheten av annan utrustning bör försiktighetsåtgärder vidtas för att förhindra personskador och skador på omgivande utrustning om avskiljaren eller dess reglage eller tillbehör misslyckas. Följande säkerhetsfunktioner rekommenderas för de flesta olje- och gasseparatorer.

  • Kontroller med hög och låg vätskenivå:

Kontroller med hög och låg vätskenivå är normalt flottörstyrda piloter som manövrerar en ventil på inloppet till avskiljaren, öppnar en förbikoppling runt avskiljaren, avger ett varningslarm eller utför någon annan relevant funktion för att förhindra skador som kan bero på höga eller låga vätskenivåer i avskiljaren.

  • Hög- och lågtrycksreglage:

Hög- och lågtrycksreglage är installerade på separatorer för att förhindra att alltför höga eller låga tryck stör normal drift. Dessa hög- och lågtrycks kontroller kan vara mekanisk, pneumatisk, eller elektrisk och kan avge en varningssignal, aktivera en shut-i ventilen , öppnar en förbiledning, eller utföra andra relevanta funktioner för att skydda personal, separatorn och omgivande utrustning.

  • Kontroller för hög och låg temperatur:

Temperaturregleringar kan installeras på separatorer för att stängas i enheten, för att öppna eller för att stänga en förbikoppling till en värmare, eller för att avge en varning om temperaturen i avskiljaren blir för hög eller för låg. Sådana temperaturkontroller används normalt inte på separatorer, men de kan vara lämpliga i speciella fall. Enligt Francis (1951) är lågtemperaturreglering i separatorer ett annat verktyg som används av gasproducenter som finner dess tillämpning i högtrycksgasfälten, vanligen kallade "ångfas" -behållare. Låga temperaturer erhållna från expansionen av dessa högtrycksgasströmmar utnyttjas till en lönsam fördel. En mer effektiv återvinning av kolvätekondensatet och en större grad av uttorkning av gasen jämfört med den konventionella uppvärmnings- och separatorinstallationen är en stor fördel med lågtemperaturreglering i olje- och gasseparatorer.

  • Säkerhetsventiler:

En fjäderbelastad säkerhetsavlastningsventil är vanligtvis installerad på alla olje- och gas separatorer. Dessa ventiler är normalt inställda på kärlets designtryck. Säkerhetsventiler fungerar främst som en varning och är i de flesta fall för små för att hantera separatorns fulla nominella vätskekapacitet . Säkerhetsventiler med full kapacitet kan användas och rekommenderas särskilt när inget säkerhetshuvud (bristskiva) används på avskiljaren.

  • Säkerhetshuvuden eller bristningsskivor:

Ett säkerhetshuvud eller bristskiva är en anordning som innehåller ett tunt metallmembran som är konstruerat för att brista när trycket i avskiljaren överstiger ett förutbestämt värde. Detta är vanligtvis från 1 1/4 till 1% gånger separeringskärlets designtryck. Säkerhetshuvudet skivan väljs vanligen så att det inte kommer att brista tills säkerhetsavlastningsventilen har öppnat, och är oförmögen att förhindra överdriven tryckuppbyggnad i separatorn.

Drift- och underhållsöverväganden för olje- och gasseparatorer

Under ett produktionssystems livslängd förväntas separatorn bearbeta ett brett spektrum av producerade vätskor. Med genombrott från översvämning av vatten och expanderad gaslyftcirkulation förändras det producerade vätskevattenskäret och förhållandet mellan gas och olja. I många fall kan separatorvätskebelastningen överstiga fartygets ursprungliga designkapacitet. Som ett resultat finner många operatörer att deras separator inte längre kan uppfylla de nödvändiga olje- och vattenavloppsstandarderna eller upplever hög vätskeöverföring i gasen enligt Power et al (1990). Vissa operativa underhåll och överväganden diskuteras nedan:

Periodisk inspektion

I raffinaderier och bearbetningsanläggningar är det normal praxis att regelbundet inspektera alla tryckkärl och rör för korrosion och erosion. I oljefälten följs inte denna praxis i allmänhet (de inspekteras med en förutbestämd frekvens, som normalt bestäms av en RBI-bedömning) och utrustning byts ut först efter faktiskt fel. Denna policy kan skapa farliga förhållanden för driftpersonal och omgivande utrustning. Det rekommenderas att regelbundna inspektionsplaner för all tryckutrustning fastställs och följs för att skydda mot onödiga fel.

Installation av säkerhetsanordningar

Alla säkerhetsanordningar bör installeras så nära fartyget som möjligt och på ett sådant sätt att reaktionskraften från uttömmande vätskor inte kommer att brytas av, skruvas loss eller på annat sätt lossa säkerhetsanordningen. Utsläpp från säkerhetsanordningar får inte äventyra personal eller annan utrustning.

Låg temperatur

Separatorer bör drivas ovan hydrat-bildande temperatur . Annars kan hydrater bildas i kärlet och helt eller delvis plugga in och därigenom reducera separatorns kapacitet. I vissa fall när den vätska eller gas utlopp är pluggade eller begränsade, orsakar denna säkerhetsventil för att öppna eller säkerhetshuvudet till bristning. Ångspolar kan installeras i den flytande delen av olja- och gasseparatorer för att smälta hydrater som kan bildas där. Detta är särskilt lämpligt på separatorer med låg temperatur.

Frätande vätskor

En avskiljare som hanterar frätande vätska bör kontrolleras med jämna mellanrum för att avgöra om avhjälpande arbete krävs. Extrema fall av korrosion kan kräva en minskning av kärlets nominella arbetstryck . Periodisk hydrostatisk testning rekommenderas, särskilt om vätskorna som hanteras är frätande. Expanderbar anod kan användas i separatorer för att skydda dem mot elektrolytisk korrosion . Vissa operatörer bestämmer separatorhölje och huvudtjocklek med indikatorer för ultraljudstjocklek och beräknar det maximalt tillåtna arbetstrycket från återstående metalltjocklek. Detta bör göras årligen till havs och vartannat till fjärde år på land.

Se även

externa länkar

Referenser