Die Möglichkeit, den Sandfüllstand in Entsandern, Separatoren und Rückflusssystemen zu überwachen, ermöglicht eine Automatisierung und höhere Effizienz der Sandentfernungsprozesse sowie eine verbesserte Nutzung und Lebensdauer der Ausrüstung.
Einleitung
Die Sandproduktion ist eines der Hauptanliegen in der Öl- und Gasindustrie. Der Sand entsteht aus den Flüssigkeiten und Gesteinen, die aus Brunnen gefördert werden. Als Folge des Vorhandenseins von Sand wird der gesamte Transport- und Umwandlungsprozess durch Verschlechterung der Ausrüstung (Bohrloch, Rohrleitungen, Rohre, Ventile, Drossel, Abscheider), Produktionsstopps, Rückgang der Produktionsrate, vorzeitige Wartung usw. beeinträchtigt. Es sind hohe wirtschaftliche Anstrengungen erforderlich daher in die Sandbewirtschaftung und -kontrolle vor Ort einfließen.
Die Sandproduktion ist ein Thema im Upstream-Bereich von Öl und Gas, der sich mit der Exploration, Förderung und Produktion von Rohöl und Gas befasst. Nachdem ein Bohrloch gebohrt und mit einer wirtschaftlich förderbaren Menge an Kohlenwasserstoffen überprüft wurde, werden Bohrlochköpfe verwendet, um die Förderrate und -bedingungen zu steuern. Anschließend werden ein- oder mehrphasige Separatoren verwendet, um die für die Raffinierung oder Verarbeitung benötigten Kohlenwasserstoffe zu gewinnen, was als Downstream-Seite der Industrie bezeichnet wird.
Dieser Artikel beschreibt die Rheonics Der SDP-Sensor zur Sanderkennung und seine Verwendung zur Überwachung des Sandfüllstands in der Sandabscheideanlage, um schnelle Maßnahmen für ein besseres Sandmanagement zu ermöglichen.
Rheonics Sensoren werden auch verwendet für Schlammgewichtsüberwachungoring von Bohrflüssigkeiten in Echtzeit auf Bohrinseln.
Abbildung 1: Übersicht über die Öl- und Gasförderung und Sandproduktion
Überwachung auf Sandmanagementebeneoring und Kontrolle
Sandmanagement bezieht sich auf den „Sandlebenszyklus“, der Verfahren wie erste modellierte Vorhersagen und tatsächliche Überwachung umfasstoringund endgültige Entsorgung der Sandansammlung unter Berücksichtigung der Umwelt-, Sicherheits- und Wirtschaftsaspekte.
Bei der Sandbewirtschaftung sind folgende Maßnahmen erforderlich: Trennung, Sammlung, Reinigung, Messung und Überwachungoring.
Sandabscheider
Bei der Trennung handelt es sich um einen Prozess zur Isolierung von Feststoffen aus der Flüssigkeit, die in der aus dem Bohrloch kommenden mehrphasigen Flüssigkeit enthalten ist. Ausrüstung zur Sandtrennung, auch bekannt als: Entsander können Schwerkraftbehälter (z. B. Freiwasserausscheidung (FWKO) mit Sandstrahl), Sandfangentsandung, Hydrozyklon oder Filtersysteme sein.
Diese Entsander unterscheiden sich in Design, Größe und Funktionsprinzip. Die Auswahl hängt von der erforderlichen Kapazität, Durchflussrate, Feststoffgröße, Position in der Produktionslinie, wirtschaftlichen Auswirkungen usw. ab. Es gibt verschiedene Arten von Entsandern, die für bestimmte Anwendungsfälle geeignet sind, z. B. Mehrlinien-Entsander, Einsatz-Entsander usw.
Bohrlochkopf-Desander sind mehrphasige Boden-Flüssigkeits-Zyklonabscheider, die für die Behandlung des gesamten Bohrlochstroms ausgelegt sind. Sie können mit gemischten Öl-, Gas- und Wasserströmen arbeiten und können bei vollem Gashohlraumanteil betrieben werden und werden sowohl in Gas- als auch in Ölquellen eingesetzt. Sie werden sowohl für die vorübergehende Feststoffproduktion während der Bohrlochprüfung und -reinigung als auch für die permanente Verarbeitung der Sandproduktion eingesetzt. Sie sind so gebaut, dass sie die Designbewertungen ASME und API-6A erfüllen.
Der nächste Abbildung zeigt gängige Desander, die an verschiedenen Standorten und in der Leitung verwendet werden Rheonics Sensoren einsetzbar.
Die Installation eines Entsanders kann durch seine Position in Bezug auf die Drosselklappe definiert werden. Drosselventile dienen zur Regelung der Durchflussmenge und des Drucks in der Leitung. Entsander, die vor dem Choke oder am Bohrlochkopf angebracht sind, schützen die gesamte Ausrüstung stromabwärts (einschließlich des Bohrlochkopf-Chrosses), erfordern jedoch eine Hochdruckkonstruktion. Entsander, die sich hinter der Drossel befinden, erfordern viel niedrigere Druckwerte, sind möglicherweise billiger, schützen die Drossel jedoch nicht (Wartung oder Austausch erforderlich) und sind normalerweise größer dimensioniert.
Ein zusätzlicher Vorteil von Entsandern, die vor der Bohrlochkopfdrossel installiert werden, besteht darin, dass der gefilterte Sand normalerweise sauberer ist und einen geringen Anteil an Kohlenwasserstoffen aufweist (bis zu 0.5 Gewichtsprozent Konzentration – kg Öl pro kg trockener Sand) [5].
Hydrozyklone:
Ein Zyklonabscheider, auch „Entsander“, „Entsandungszyklon“ oder „Entsandungs-Hydrozyklon“ genannt, nutzt eine Wirbelströmung mit der austretenden mehrphasigen Flüssigkeit, um Feststoffe aufzufangen und abzutrennen. Durch die Zentrifugalkräfte bewegen sich Feststoffe wie Sand in der Nähe der Wand und werden durch die Schwerkraft entlang des konisch geformten Behälters als Unterlauf nach unten gezogen. Während dieses Vorgangs wird ein Strom aus sauberer Flüssigkeit, Wasser oder Kohlenwasserstoffen veranlasst, den Behälter durch die Oberseite in der Mitte der Wirbelströmung zu verlassen.
Der Unterlauf mit den gefilterten Feststoffen wird in einem darunter liegenden Sammelabschnitt gespeichert, der integriert oder von diesem getrennt sein kann Zyklon.
Ein bekanntes Problem bei Zyklonabscheidern ist die Ansammlung oder Verfestigung von Sand, der das System verstopfen kann. Dies kann passieren, wenn die Geschwindigkeit, mit der der Sand erzeugt wird, die Geschwindigkeit übersteigt, mit der der Sand durch Rohre und Ventile entfernt wird. Ablassventile mit einem vordefinierten Öffnungszyklus sind unwirksam, da die Sandbildung nicht konstant sein kann und oft variiert. Wenn das Ventil öffnet, obwohl sich kein Sand gebildet hat, kann die mehrphasige ausströmende Flüssigkeit direkt durch den Unterlauf fließen und dabei das Produkt verlieren. Wenn es zu spät öffnet, wird das Schiff mit Sand gefüllt, was den Gesamtbetrieb beeinträchtigt.
Wenn das Entladeventil des Akkumulators ein wenig geöffnet bleibt, kommt es zu kontinuierlichem Flüssigkeitsverlust und Erosion am Entladeventil. Bei Niederdruckbetrieb (<100 psig am Einlass) wird diese Betriebsart häufig verwendet. Bei Hochdruckbetrieb (>100 psig) oder Mehrphasenströmung mit Öl im Flüssigkeitsstrom oder bei sehr abrasiven Feststoffen oder Problemen bei der Handhabung großer Mengen austretender Flüssigkeiten ist das Öffnen des Auslassventils jedoch keine vernünftige Lösung (4). .
Eine verbesserte Lösung besteht darin, Flusslinien oder Strömungsleitungen im Gefäß zu verwenden. Mithilfe von Drucksensoren kann der durch die Ansammlung von Sand entstehende Druckunterschied erfasst werden und die Flusslinie erzeugt eine Abwärtsströmung, die eine Verstopfung des Sandes verhindert. Diese sind jedoch auch dann wirkungslos, wenn die Sandbildungsrate zu hoch ist.
Bediener können die Sandproduktion in Separatoren und anderen Geräten mithilfe verschiedener Techniken überwachen, wie z. B. der Analyse von Flüssigkeitsproben, numerischen Simulationen und anderen indirekten Messtechniken neben direkten Sensoren zur Messung des Sandfüllstands wie z Rheonics Sanderkennungssonde SRV-SDP. In all diesen Fällen besteht das Ziel darin, Probleme bei der Sandproduktion frühzeitig zu erkennen und zu beheben und in einigen Fällen die Sandentfernung zu automatisieren.
Abbildung 5: Flusslinie in Entsandern
Bedarf an Echtzeitüberwachungoring Sandhöhe
Durch die Verwendung von Geräten zur Überwachung des Sandfüllstands oder der Sandkonzentration kann der Benutzer:
- Identifizieren Sie Sandansammlungen ohne menschliches Eingreifen
- Planen Sie die Wartung und Reinigung der Ausrüstung
- Handeln Sie frühzeitig (bevor Sandablagerungen ernsthafte Schäden verursachen)
- Planen Sie Prozessverbesserungen
- Analysieren Sie Tendenzen der Erosionsrate
- Stabilisieren Sie Keller für eine vollständige Automatisierungskontrolle
- Reduzieren Sie den Bedarf an Sichtprüfungen und menschlicher Überwachung
- Verbessern Sie die Betriebssicherheit und die Sicherheit des Personals vor Ort
Verschiedene Strategien zur Sandüberwachungoring
Einige für die Sandüberwachung verwendete Technologienoring sind in der nächsten Tabelle aufgeführt.
Tabelle 1: Sensortechnologien für Sandmonitoringoring
| Technologie | Beschreibung | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|---|
| Akustische Sensoren | Nicht aufdringlich Misst die Schallwellen, die von Sand erzeugt werden, wenn Partikel auf die Oberfläche eines Bohrlochs, einer Pipeline oder einer anderen Ausrüstung treffen | Einfache Installation an mehreren Produktionsstandorten. Nützlich, um Konzentrationsorte und bis zu einem gewissen Grad die Größe von Partikeln zu identifizieren. | Beeinflusst durch Flüssigkeitsströmung, Blasen, äußere Vibrationen usw. Schwer zu kalibrieren – Mangel an zuverlässiger Kalibrierungsausrüstung. Funktioniert nicht bei hohen Drücken oder Ablagerungen am Wandler. |
| Erosionssonden | Aufdringliche und invasive Sonde. Misst die elektrischen Widerstandsunterschiede aufgrund des durch Sandeinschlag verursachten Materialverlusts von der Metalloberfläche der Sonde. | Bietet direkte und quantitative Informationen über die Menge und Verteilung der Sandproduktion. Wird als Muster für mögliche Schäden an der Ausrüstung verwendet. | Beeinträchtigt durch Korrosion, Verschmutzung oder Verstopfung. Leistung und Haltbarkeit werden beeinträchtigt. Benötigt eine genaue Überwachungoring zum Ersetzen. Die Messempfindlichkeit wird durch Prozessartefakte beeinträchtigt. |
| Sandkonzentrationssensor | Misst den elektrischen Widerstand oder die Kapazität der Flüssigkeit, der voraussichtlich mit der Sandkonzentration und der Massendurchflussrate in der Flüssigkeit zusammenhängt. | Bietet kontinuierliche Daten in Echtzeit Warnt bei Änderungen oder Anomalien. | Beeinflusst durch andere Eigenschaften der Flüssigkeit, wie Temperatur, Druck und Salzgehalt. Die Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit der Messung wird durch Prozessartefakte wie Ablagerungen stark beeinträchtigt. |
| Ultraschallsonden | Nicht aufdringlich oder invasiv Der Sensor sendet Schallwellen aus und bestimmt die Zeit, in der sie zurückkehren. Funktioniert wie ein Radar, um festzustellen, ob sich in einem bestimmten Gerätebereich Feststoffe gebildet haben. | Bietet Echtzeitinformationen, ohne aufdringlich zu sein. Bewältigt Vibrationen, Infrarotstrahlung, Umgebungsgeräusche und EMI-Strahlung (elektromagnetische Interferenz). | Die Messwerte können durch die äußeren Eigenschaften von Flüssigkeiten beeinflusst werden. Erfordert eine Kalibrierung vor Ort für jede Installation, es sei denn, es wird eine bestimmte Durchflusszelle oder ein bestimmtes Gehäuse verwendet. Stark von Wandablagerungen betroffen und erfordert eine Neukalibrierung, um mit sich ändernden Gefäßwandbedingungen arbeiten zu können. |
| Vibrationssonden | Aufdringlich und invasiv Arbeitet mit einer bestimmten Frequenz und erkennt Frequenzänderungen oder -abweichungen, wenn es mit Flüssigkeiten und Feststoffen in Kontakt kommt. | Erkennt Ablagerungen im Laufe der Zeit Kann als Füllstandalarm eingestellt werden Kann Korrosion erkennen | Kann durch Einlagen verstopft werden. |
Rheonics SDP – Sanderkennungssonde
Rheonics SDP ist eine Inline-Sanddetektionssonde, die auf basiert Rheonics Viskosimeter SRV. Der SDP-Sensor wird zusammen mit der Ostrich-Software verwendet (Rheonics Sand Level Detection Software) zur Live-Erkennung von Sand in Abscheideranlagen, einschließlich Zyklonabscheidern, vor Ort.
Rheonics SDP kann zur Überwachung des Sandfüllstands in Anlagen der Öl- und Gasindustrie, wie z. B. Separatoren, eingesetzt werden. Dies trägt dazu bei, Produktionselemente an der Oberfläche (Öl und Gas) und unter Wasser (Unterseeausrüstung) zu schützen.
Die Funktionsweise des Sensors basiert auf einem Torsionsresonator, der die Änderungen der Viskosität und Dichte einer ein- oder mehrphasigen Flüssigkeit erfasst. Der Sensor nimmt die Dämpfung wahr, die durch die Flüssigkeit, in die er eingetaucht ist, hervorgerufen wird, und deren Einfluss auf die Resonanzfrequenz.
Der SDP ist so konfiguriert, dass er die Arbeitsbedingungen des Systems für hohe Drücke von bis zu 10 psi aufrechterhält. Versionen sind für 15 psi und 25 psi erhältlich. Die Sensorsonde könnte auch mit verschiedenen Prozessanschlüssen wie API-Flanschen, Grayloc, Hammer Union usw. montiert werden. Dies hilft bei der Integration des SDP-Sensors in verschiedene Entsander sowie vor- oder mittelstromige Rohrleitungen und Behälter.
Tabelle 2: Spezifikationen Rheonics Sanderkennungssonde – SDP
| Rheonics Sanderkennungssonde – SDP | |
|---|---|
| Verlängerungslänge | Anpassbarer |
| Prozessverbindung | Anpassbarer |
| Max. Druckstufenvarianten | 10,000 psi (690 bar, 69 MPa) 15,000 psi (1035 bar, 103 MPa) 25,000 psi (1724 bar, 172 MPa) |
| Werkstoff | Edelstahl 316 Hastelloy C22 ist für Umgebungen mit hoher Korrosion erhältlich |
| Zertifizierungen | Ex (ATEX, IECEx, JPEx usw.) |
| Zeichnung | Rheonics SDP-Zeichnung |
Abbildung 6: Rheonics SDP – Sanderkennungssonde
Besuchen Sie den nächsten Artikel, um mehr über einen Installationsfall des zu erfahren SRD-Dichte- und Viskositätsmessgerät in Öl- und Gaspipelines gemäß den API-Standards.
Installation der Sandstand-Erkennungssonde SDP
Wie in den Abbildungen 2, 4 und 5 dargestellt, kann der SDP-Sensor an verschiedenen Punkten oder Desandertypen im Öl- und Gas-Upstream-Bereich installiert werden.
Der SDP-Sensor kann verwendet werden, um das Vorhandensein von Sand oder Partikeln zu erkennen, die den Unterlaufauslass von Entsandern „zementieren“ und verstopfen könnten. Der Sensor wird in einer vordefinierten Höhe im Entsander platziert und zeigt an, ob Füllstand und Volumen des Sandes hoch genug sind, um darauf aufmerksam zu machen, dass Maßnahmen seitens der Steuerung (z. B. SPS) und des Stellantriebs (z. B. Ventil) erforderlich sind, um den Sand zu entfernen. Zwei Sonden können verwendet werden, um niedrige und hohe Füllstände zu signalisieren, um die Steuerung des Sandentfernungsventils besser zu automatisieren und zu verhindern, dass Flüssigkeit in der Feststoffauslassleitung aus dem Behälter austritt.
Die SDP-Messwerte des Sandfüllstands liefern Informationen über den Füllstand fester Ablagerungen in einer mehrphasigen Flüssigkeit. Wenn die Flüssigkeit beispielsweise hauptsächlich aus Wasser besteht, gibt der Sensor einen Messwert von etwa 1–2 cP aus. Wenn jedoch zusätzliche Partikel oder Flüssigkeiten vorhanden sind (z. B. Sand, Öl usw.), ändern sich die Messwerte erheblich.
Sondermaschinen:
Automatisieren Sie die Entfernung von Akkumulatorenfeststoffen in Entsandern und Separatoren, die für verwendet werden
- Öl- und Gasbohrungen
- Entfernen von produziertem Sand
- Brunnentestoperationen
- Reinigung von Spiralschläuchen
- Unterausgeglichene Bohrvorgänge
- Abwasserbehandlung
- Aufbereitung von industriellem Prozesswasser
- Behandlung von Regenwasserabflüssen
- Entsalzungsanlage
- Recyclinganlage
Vorteile:
- Kompaktes, robustes Design
- Keine beweglichen Teile, keine Wartung oder Instandhaltung
- Reduziert die Betriebskosten des Entsanders und macht die Produktion von Bohrlöchern mit hoher Sandproduktion wirtschaftlich
- Reduziert die Feststofferosion des Speicherauslassventils durch ereignisbasierte Aktivierung
- Reduziert die Ölverschmutzung des Sandes, verhindert die Bildung von Schlamm und lindert schwierige Probleme mit der Ansammlung von Feststoffen
Operationen:
- Erhältlich in einer Vielzahl von Größen und Druckstufen
- Erhältlich mit ASME- und API 6-A-konformen Flanschen und anderen Prozessanschlüssen
- Keine Inbetriebnahme oder Kalibrierung vor Ort erforderlich
- Kommt mit Sand-Level-Monitororing Software mit einfach einzustellenden Warnungen und Alarmstufen
- Möglichkeit, das Speicherentladeventil auch direkt über die Sensorik anzusteuern
- Kein Betriebsdruckverlust durch Einbau des Sensors in Entsander oder Akkumulator
Installation & Support:
- Einfache
- Die Sensorsonde ist so konstruiert, dass sie in jeden Anschluss des Desanders passt
- EX-zertifiziert
- Keine Inbetriebnahme oder Kalibrierung erforderlich
- Testmodus zur Überprüfung der Funktion und Empfindlichkeit des Sensors
- Weltweiter Support mit Ferndiagnose und Konfiguration der Sensoren
Automatisches Sandentfernungssystem
Das Rheonics Die Sandstanderkennungssonde SDP ist wegweisend für die automatisierte Entfernung von Sandansammlungen in Entsandern und Separatoren, die in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt werden. Dies geschieht durch die Erkennung des Vorhandenseins von Sand oder Feststoffen in der Leitung, bevor diese ernsthafte Schäden an der Ausrüstung verursachen, und durch Senden eines Signals zur Aktivierung eines Ventils in der Unterlaufleitung für den Sandtransport und die spätere Entfernung.
Abbildung 7: Sandentfernungskontrolle mit Rheonics SRV-SDP Sanderkennungssonde
Zahlreiche Unternehmen produzieren und betreiben Desanders für verschiedene industrielle Anwendungen. Manche von ihnen sind:
- GN-Feststoffkontrolle
- Derrick Corporation
- Sulzer
- Schlumberger
- Expro
- FMC Technip
- eProcess-Technologie
- FLSmidth
- ChampionX
- EnFloTech (Desander-Technologie zur Extraktion schwerer Mineralien aus der Mühle während des Mahlprozesses)
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Bibliographie
- Bohrlochkopf – Wikipedia
- Untersuchung von Sandproduktionsphänomenen: Eine Bewertung vergangener und neuer Laborexperimente und Analysemodelle
- Hydrozyklon-Technologie zum Aufbrechen der Konsolidierung und Sandentfernung des Erdgashydrats
- Flüssigkeitsentsander – Apex-Flussausgleich (B-FSM069)
- Anwendung der Mehrphasen-Desander-Technologie auf die Öl- und Gasförderung
