Мониторинг уровня песка в режиме реального времени с помощью DeSander и сепаратораoring для автоматического удаления

Возможность контролировать уровень песка в пескоотделителях, сепараторах и системах обратного потока позволяет автоматизировать и повысить эффективность процессов удаления песка, а также улучшить использование и срок службы оборудования.

Rheonics SDP – Зонд для обнаружения песка

Введение

Добыча песка является одной из основных проблем нефтегазовой промышленности. Песок создается из жидкостей и камней, добытых из скважин. Вследствие присутствия песка на общий процесс транспортировки и переработки влияет износ оборудования (ствола скважины, трубопроводов, насосно-компрессорных труб, клапанов, штуцера, сепаратора), остановки добычи, снижение производительности, преждевременное техническое обслуживание и т. д. Требуются высокие экономические затраты. поэтому поместите его в управление песком и контроль на местах.

Добыча песка — это проблема, существующая в сфере разведки и добычи нефти и газа, которая занимается разведкой, добычей и добычей сырой нефти и газа. После того, как скважина пробурена и проверена на наличие экономически извлекаемого количества углеводородов, устьи скважин используются для контроля скорости и условий добычи. Затем используются одно- или многофазные сепараторы для получения углеводородов, необходимых для переработки или переработки, что известно как переработка и переработка нефти.

В данной статье описывается Rheonics Датчик SDP для обнаружения песка и его использование для контроля уровня песка в оборудовании для сепарации песка, что позволяет быстро принимать меры для лучшего управления песком.

Rheonics датчики также используются для контроль веса бурового раствораoring буровых растворов в режиме реального времени на буровых площадках.

Рисунок 1: Обзор добычи нефти и газа и добычи песка

Мониторинг уровня управления пескомoring И контроль

Управление песком относится к «жизненному циклу песка», который включает в себя такие процедуры, как первоначальные смоделированные прогнозы, фактический мониторинг.oringи окончательное удаление скоплений песка с учетом экологических, безопасных и экономических аспектов.

При обращении с песком необходимы следующие действия: разделение, сбор, очистка, измерение и мониторинг.oring.

Сепараторы песка

Сепарация – это процесс, используемый для отделения твердых частиц от жидкости, содержащейся в многофазной жидкости, поступающей из скважины. Оборудование, используемое для отделения песка, оно же. Пескоотделители могут представлять собой гравитационные резервуары (например, устройства для удаления свободной воды (FWKO) с помощью струи песка), пескоуловители, гидроциклоны или фильтрующие системы.

Эти пескоуловители различаются по конструкции, размерам и принципам работы. Выбор зависит от требуемой производительности, скорости потока, размера твердых частиц, местоположения на производственной линии, экономического эффекта и т. д. Существуют различные модели пескоотделителей, подходящие для конкретного случая использования, например, многорядные пескоотделители, вставные пескоотделители и т. д.

Устьевой десандер представляют собой многофазные циклонные сепараторы грунта и жидкости, предназначенные для очистки полного потока скважины. Они могут работать со смешанными потоками нефти, газа и воды, могут работать при полной газовой доле и используются как в газовых, так и в нефтяных скважинах. Они используются как для временной обработки твердых частиц во время испытаний и очистки скважин, так и для постоянной непрерывной переработки песка. Они созданы в соответствии с проектными рейтингами ASME и API-6A.

Следующее понять показывает общие десандры, используемые в разных местах и где они встроены Rheonics можно использовать датчики.

Рисунок 2. Типы и расположение десандеров в процессах добычи нефти и газа.

Установка пескоотделителя определяется его расположением относительно дроссельной заслонки. Дроссельные клапаны используются для регулирования расхода и давления в линии. Десандеры, расположенные перед штуцером или на устье скважины, защищают все оборудование, расположенное ниже по потоку (включая устьевой штуцер), но требуют конструкции, рассчитанной на высокое давление. Десандеры, расположенные после дросселя, требуют гораздо более низких номинальных давлений, могут быть дешевле, но не защищают дроссель (требуется обслуживание или замена) и обычно имеют большие размеры.

Дополнительным преимуществом пескоуловителей, установленных перед устьевым штуцером, является то, что отфильтрованный песок обычно более чистый, с низким содержанием углеводородов (до 0.5% концентрации по массе – кг нефти на кг сухого песка) [5].

Гидроциклоны:

Циклонный сепаратор, также называемый «пескоотделителями», «циклоном для удаления песка» или «гидроциклоном для удаления песка», использует закрученный поток с выходящей многофазной жидкостью для улавливания и разделения твердых частиц. Центробежные силы заставляют твердые частицы, такие как песок, перемещаться вблизи стенки и под действием силы тяжести тянутся вниз вдоль сосуда конической формы в виде нижнего потока. Во время этого процесса поток чистой жидкости, воды или углеводородов выходит из сосуда через верхнюю часть, в центре закрученного потока.

Рисунок 3: Изображение циклонного сепаратора песка [3]

Нижний слив с отфильтрованными твердыми частицами хранится в секции накопления, расположенной ниже, которая может быть встроенной или отделенной от циклон.

Рисунок 4. Варианты конструкции Desander

Известная проблема циклонных сепараторов — скопление или затвердевание песка, который может засорить систему. Это может произойти, если скорость образования песка превышает скорость его удаления через трубы и клапаны. Сливные клапаны с заранее заданным открытым циклом неэффективны, поскольку образование песка может быть непостоянным и часто меняющимся. Если клапан открывается, когда песок не образуется, многофазная сточная жидкость может напрямую пройти через нижний слив, теряя продукт. Если открыть слишком поздно, резервуар заполнится песком, что поставит под угрозу всю работу.

Если оставить выпускной клапан аккумулятора немного открытым, это приведет к постоянной потере жидкости и эрозии на выпускном клапане. Для работы при низком давлении (<100 фунтов на квадратный дюйм на входе) часто используется этот метод работы. Однако при работе под высоким давлением (>100 фунтов на квадратный дюйм), или многофазном потоке с маслом в потоке жидкости, или очень абразивных твердых веществах, или проблемах с обработкой больших объемов сбрасываемых жидкостей – открытие выпускного клапана не является разумным решением (4). .

Улучшенным решением является использование линий потока или линий потока в сосуде. С помощью датчиков давления можно обнаружить разницу давления, создаваемую скоплением песка, и линия потока создает нисходящий поток, избегая закупорки песком. Однако они также неэффективны, если скорость образования песка слишком высока.

Операторы могут контролировать добычу песка в сепараторах и любом другом оборудовании, используя различные методы, такие как анализ проб жидкости, численное моделирование и другие методы косвенных измерений, помимо датчиков прямого измерения уровня песка, таких как Rheonics Зонд для обнаружения песка СРВ-СДП. Целью во всех этих случаях является раннее выявление и устранение проблем с добычей песка, а в некоторых случаях автоматизация удаления песка.

Рисунок 5: Линия магнитного потока в десандрах

Необходимость мониторинга в режиме реального времениoring уровня песка

Использование оборудования для контроля уровня или концентрации песка позволяет пользователю:

Выявление скоплений песка без вмешательства человека
Плановое обслуживание и чистка оборудования
Примите меры как можно раньше (до того, как отложения песка нанесут серьезный ущерб)
Планирование улучшений процессов
Анализ тенденций скорости эрозии
Стабилизация подвалов для полного автоматического контроля
Уменьшите потребность в визуальных проверках и человеческом контроле
Повысить безопасность эксплуатации и безопасность персонала на площадке.

Различные стратегии мониторинга пескаoring

Некоторые технологии, используемые для пескомонитаoring перечислены в следующей таблице.

Таблица 1: Сенсорные технологии для мониторинга пескаoring

Технологии	Описание	Плюсы	Минусы
Акустические датчики	Ненавязчивый Измеряет звуковые волны, генерируемые песком из-за ударов частиц о поверхность ствола скважины, трубопровода или любого оборудования.	Легко устанавливается на нескольких точках производства. Полезно для определения мест концентрации и, до некоторой степени, размера частиц.	Воздействие потока жидкости, пузырьков, внешней вибрации и т. д. Трудно калибровать – отсутствие надежного калибровочного оборудования. Не работает при высоких давлениях или при наличии отложений на датчике.
Эрозионные зонды	Интрузивный и инвазивный зонд. Измеряет разницу электрического сопротивления из-за потери материала с металлической поверхности зонда под воздействием песка.	Предоставляет прямую и количественную информацию о количестве и распределении добычи песка. Используется в качестве образца потенциального повреждения оборудования.	Подвержен воздействию коррозии, загрязнения или закупорки. Производительность и долговечность ухудшаются. Требуется тщательный мониторингoring для замены. Чувствительность измерения снижается из-за артефактов процесса.
Датчик концентрации песка	Измеряет электрическое сопротивление или емкость жидкости, которая, как ожидается, будет зависеть от концентрации песка и массового расхода жидкости в жидкости.	Предлагает непрерывные данные в режиме реального времени Предупреждает о любых изменениях или аномалиях.	На него влияют другие свойства жидкости, такие как температура, давление и соленость. На чувствительность и достоверность измерений серьезно влияют такие технологические артефакты, как отложения.
Ультразвуковые зонды	Не навязчивый и инвазивный Датчик работает, посылая звуковые волны и определяя время, когда они возвращаются. Работает как радар, определяя, образуются ли твердые частицы в определенной секции оборудования.	Предоставляет информацию в режиме реального времени, не будучи навязчивым. Справляется с вибрацией, инфракрасным излучением, окружающим шумом и излучением EMI (электромагнитных помех).	На показания могут влиять внешние свойства жидкостей. Требуется калибровка на месте для каждой установки, если не используется конкретная проточная кювета или корпус. Сильно подвержен отложениям на стенках и требует повторной калибровки для работы с изменяющимися условиями стенок сосуда.
Датчики вибрации	Интрузивный и инвазивный Работает на определенной частоте и обнаруживает изменения или отклонения частоты при контакте с жидкостью и твердыми телами.	Обнаруживает накопления с течением времени Может быть установлен как сигнализатор уровня Может обнаружить коррозию	Возможно закрытие депозитами.

Rheonics SDP — Зонд для обнаружения песка

Rheonics SDP — это линейный зонд для обнаружения песка, основанный на Rheonics вискозиметр СРВ. Датчик SDP используется вместе с программным обеспечением Ostrich (Rheonics Программное обеспечение для определения уровня песка) для живого обнаружения песка в сепараторном оборудовании, включая циклонные сепараторы.

Rheonics SDP можно использовать для контроля уровня песка в оборудовании нефтегазовой промышленности, например в сепараторах. Это помогает защитить элементы добычи на поверхности (нефть и газ) и на подводной стороне (подводное оборудование).

Работа датчика основана на крутильном резонаторе, который обнаруживает изменения вязкости и плотности одно- или многофазной жидкости. Датчик воспринимает демпфирование, вызванное жидкостью, в которую он погружен, и его влияние на резонансную частоту.

SDP сконфигурирован для поддержания рабочих условий системы при высоких давлениях до 10 15 фунтов на квадратный дюйм, доступны версии для 25 XNUMX фунтов на квадратный дюйм и XNUMX XNUMX фунтов на квадратный дюйм. Сенсорный зонд также может быть установлен с различными технологическими соединениями, такими как фланцы API, Grayloc, Hammer Union и т. д. Это помогает интегрировать датчик SDP в различные деандереры, а также в трубопроводы и резервуары, расположенные выше или ниже по потоку.

Таблица 2: Технические характеристики Rheonics Зонд обнаружения песка – SDP

Rheonics Зонд обнаружения песка - SDP
Длина удлинителя	Настраиваемый
Подключение к процессу	Настраиваемый
Макс. Варианты номинального давления	10,000 фунтов на кв. Дюйм (690 бар, 69 МПа) 15,000 фунтов на кв. Дюйм (1035 бар, 103 МПа) 25,000 фунтов на кв. Дюйм (1724 бар, 172 МПа)
Материалы	Нержавеющая сталь 316 Hastelloy C22 доступен для работы в среде с высокой коррозией.
Сертификаты	Ex (ATEX, IECEx, JPEx и т. д.)
Рисование	Rheonics Чертеж СДП

Рисунок 6: Rheonics SDP – Зонд для обнаружения песка

Посетите следующую статью, чтобы узнать о случае установки Измеритель плотности и вязкости SRD в нефте- и газопроводах по стандартам API.

Установка датчика уровня песка SDP

Как показано на рисунках 2, 4 и 5, датчик SDP может быть установлен в различных точках или типах пескоотделителей участка добычи нефти и газа.

Датчик SDP можно использовать для обнаружения присутствия песка или частиц, которые могут «зацементировать» и закупорить выпускное отверстие нижнего слива на пескоотделителях. Датчик размещается на заранее заданной высоте в пескоотделителе, которая будет указывать, достаточно ли высоки уровень и объем песка, чтобы предупредить о необходимости действий со стороны контроллера (например, ПЛК) и привода (например, клапана) для удаления песка. Два датчика можно использовать для сигнализации низкого и высокого уровня для лучшей автоматизации управления клапаном удаления песка и предотвращения выхода жидкости из резервуара в линию выпуска твердых частиц.

Показания SDP об уровне песка дают информацию об уровне твердых отложений в многофазной жидкости. Например, если жидкость в основном состоит из воды, датчик выдает показание примерно 1–2 сП. Но когда присутствуют дополнительные частицы или жидкости (например, песок, масло и т. д.), показания существенно изменяются.

Области применения:

Автоматизируйте удаление твердых частиц из накопителей в десандерах и сепараторах, используемых для

Бурение на нефть и газ
Произведенное удаление песка
Операции по испытанию скважин
Очистка колтюбинга
Буровые работы на депрессии
Очистки сточных вод
Очистка промышленных технологических вод
Очистка ливневых стоков
Опреснительная установка
Установка по переработке отходов

Выгоды:

Компактная, прочная конструкция
Нет движущихся частей, не требуется техническое обслуживание или ремонт.
Снижает стоимость эксплуатации пескоотделителя, делая добычу из добывающих скважин с высоким содержанием песка экономичной.
Снижает эрозию выпускного клапана аккумулятора твердыми частицами за счет активации на основе событий.
Помогает снизить загрязнение песка нефтью, предотвращая образование осадка, и облегчает проблемы накопления твердых частиц.

Операции:

Доступны в широком диапазоне размеров и номинальных давлений.
Доступен с фланцами, соответствующими требованиям ASME и API 6-A, и другими технологическими соединениями.
Не требуется ввод в эксплуатацию или калибровка на месте
Поставляется с датчиком уровня песка.oring программное обеспечение с простой настройкой предупреждений и уровней сигналов тревоги
Также возможно активировать выпускной клапан аккумулятора непосредственно из системы датчиков.
Отсутствие потерь рабочего давления за счет установки датчика в пескоотделителе или аккумуляторе.

Установка и поддержка:

Простота в установке
Сенсорный зонд, подходящий для любого порта пескоотделителя
EX сертифицирован
Нет необходимости в вводе в эксплуатацию или калибровке
Тестовый режим для проверки работы и чувствительности датчика.
Глобальная поддержка с удаленной диагностикой и настройкой датчиков

Автоматизированная система удаления песка

Ассоциация Rheonics Зонд для определения уровня песка, SDP, открывает путь к автоматизированному удалению скоплений песка в пескоотделителях и сепараторах, используемых в нефтегазовой промышленности. Это делается путем обнаружения присутствия песка или твердых частиц в линии до того, как они вызовут серьезные повреждения оборудования, и отправки сигнала на активацию клапана в линии нижнего слива для транспортировки песка и его последующего удаления.

Рис. 7. Управление удалением песка с помощью Rheonics Зонд для обнаружения песка SRV-SDP

Многочисленные компании производят и эксплуатируют десандеры для различных промышленных применений. Некоторые из них Он:

Подробнее о нефтегазовой отрасли

Нефтяная и газовая промышленность включает разведку, добычу, переработку, транспортировку и сбыт нефтепродуктов. Это многоэтапный и сложный процесс, который серьезно влияет на мировую экономику, поскольку обеспечивает сегодня наиболее используемый источник энергии.

Шаги, входящие в нефтегазовую отрасль, разделены на следующие области или сегменты:

Разведка и добыча: Сегмент разведки и добычи отвечает за разведку, обнаружение и добычу сырой нефти и природного газа из подземных резервуаров.
Мидстрим: Сегмент мидстрим занимается транспортировкой и переработкой нефти.oring сырая нефть и природный газ.
Переработка и переработка: сегмент переработки и переработки специализируется на переработке сырой нефти в различные продукты и сбыте этих продуктов потребителям.

В настоящее время нефтегазовая отрасль сталкивается со многими проблемами. Из всех них экологический аспект имеет первостепенное значение, поскольку появились альтернативные более чистые источники энергии, такие как солнечная или ветровая энергия. Затраты, связанные с этой отраслью, играют ключевую роль в настоящее время и будут иметь все большее значение в будущем для определения устойчивости и прибыльности этой отрасли. Нефтяные и газовые компании инвестируют в экологически чистые стратегии и всегда стремятся максимально повысить эффективность.

Стволы скважин, используемые в нефтегазовой отрасли [1]

Подробнее о добыче песка

Эту проблему, также известную как попадание песка или проникновение песка, можно описать как доступ, накопление и затвердевание песка или других частиц внутри трубопроводов или оборудования, используемых в нефтегазовой промышленности во время добычи, транспортировки и хранения.

Устьевые устройства — это оборудование, используемое в разведке и добыче нефти и газа для регулирования потока углеводородов, добываемых из подземной скважины. Это первые части оборудования, которые подвергаются риску отложений песка, поэтому они в основном работают с пескоотделителями или сепараторами песка, подробно описанными далее в этой статье.

Образование песка является постоянной проблемой, особенно в скважинах, пробуренных в рыхлых коллекторах из песчаника. Когда давление в пласте падает ниже прочности пласта, песчинки могут отрываться от окружающих пород и попадать в ствол скважины вместе с добытой нефтью или газом.

Некоторые из последствий добычи песка:

Снижение продуктивности скважин: Добыча песка может частично или полностью блокировать ствол скважины, снижая приток нефти или газа. Это может привести к снижению объема производства, качества и выручки. Добыча ниже прогнозируемого или экономического уровня может пагубно повлиять на прибыльность скважины.
Повреждения скважинного оборудования: Отложения песка могут разрушить и закупорить трубки, клапаны, насосы и т. д., вызывая дорогостоящие повреждения и требующие преждевременной замены. Это может повлиять на сегменты верхнего и среднего течения, если при добыче фильтрация или удаление песка не выполняются должным образом. Повышенные эксплуатационные расходы могут быстро сделать добычу скважины нерентабельной.
Нестабильность ствола скважины: Добыча песка может дестабилизировать ствол скважины, увеличивая риск обрушения скважины. Это может представлять собой серьезную угрозу безопасности и может потребовать закрытия или ликвидации скважины. Кроме того, финансовые последствия будут значительными и могут поставить под угрозу общий доступ к водохранилищу.

Для решения проблемы добычи песка на производственных объектах обычно применяются методы фильтрации и разделения песка.

Отказ от ответственности

Используемые изображения, фотографии и изображения предназначены для иллюстративных целей и не представляют собой каких-либо гарантий или утверждений о пригодности использования и не должны быть истолкованы как явная или подразумеваемая рекомендация или одобрение. Всем иллюстрациям присвоено должное доверие из нашего источника доступа, и при их использовании здесь мы не указываем и не устанавливаем каких-либо авторских прав, которые принадлежат и остаются незатронутыми существующему правообладателю этого материала.