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.
Inhaltsverzeichnis
- Einführung
- Überwachung und Kontrolle auf Sandmanagementebene
- Verschiedene Strategien zur Sandüberwachung
- Rheonics SDP – Sanderkennungssonde
Einführung
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 Sanderkennung SDP Sensor und wie er zur Überwachung des Sandniveaus in der Sandtrennanlage verwendet wird, um schnelle Maßnahmen für ein besseres Sandmanagement zu ermöglichen.
Rheonics Sensoren werden auch verwendet für Überwachung des Schlammgewichts von Bohrflüssigkeiten in Echtzeit auf Bohrinseln.
Abbildung 1: Übersicht über die Öl- und Gasförderung und Sandproduktion
Überwachung und Kontrolle auf Sandmanagementebene
Sandmanagement bezieht sich auf den „Lebenszyklus des Sandes“, der Verfahren wie anfängliche modellbasierte Vorhersagen, die tatsächliche Überwachung und die endgültige Entsorgung der Sandansammlungen unter Berücksichtigung der Umwelt-, Sicherheits- und Wirtschaftsaspekte umfasst.
Bei der Sandbewirtschaftung sind folgende Maßnahmen erforderlich: Trennung, Sammlung, Reinigung, Messung und Überwachung.
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 Feststoff-Flüssigkeits-Zyklonabscheider, die für die Behandlung des gesamten Bohrlochstroms konzipiert sind. Sie können mit gemischten Öl-, Gas- und Wasserströmen arbeiten und bei vollem Gasporenanteil betrieben werden und werden sowohl in Gas- als auch in Ölbohrungen eingesetzt. Sie werden sowohl für die Handhabung der vorübergehenden Feststoffproduktion während der Bohrlochprüfung und -reinigung als auch für die permanente Sandproduktionsverarbeitung verwendet. Sie sind so gebaut, dass sie die Anforderungen von A erfüllen.SME und API-6A-Designbewertungen.
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 SDPDas Ziel besteht in all diesen Fällen darin, Probleme bei der Sandproduktion frühzeitig zu erkennen und zu beheben und in einigen Fällen die Sandentfernung zu automatisieren.
Abbildung 5: Flusslinie in Entsandern
Notwendigkeit einer Echtzeitüberwachung des Sandniveaus
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 Sandüberwachung
Einige zur Sandüberwachung verwendete Technologien sind in der nächsten Tabelle aufgeführt.
Tabelle 1: Sensortechnologien zur Sandüberwachung
| technik | 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. Muss hinsichtlich des Austauschs genau überwacht werden. 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 |
| Nukleare radiometrische Sonden | Nicht aufdringlich Basierend auf der Gammastrahlungserkennung wird gezählt, wie viel Strahlung in einem bestimmten Bereich über einen festgelegten Zeitraum erreicht wird, um den Feststoff- oder Materialgehalt zu berechnen | Funktioniert durch dickes Metall Geeignet für Hochdruck-, korrosive und abrasive Umgebungen | Benötigt regelmäßige Kalibrierung Hohe Kosten Vorschriften aufgrund der nuklearen Quelle, an manchen Orten nicht erlaubt |
Rheonics SDP - Sanderkennungssonde
Rheonics SDP ist eine Inline-Sanderkennungssonde von Rheonicsdem „Vermischten Geschmack“. Seine 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 zum Schutz der Produktionselemente an der Oberfläche (Öl und Gas) und unter Wasser (Unterwasserausrüstung) bei.
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.
Die SDP ist so konfiguriert, dass es den Betriebsbedingungen des Systems standhält und hohen Drücken von bis zu 10 psi standhält. Es sind Versionen für 15 psi und 25 psi erhältlich. Die Sensorsonde kann auch mit verschiedenen Prozessanschlüssen wie API-Flanschen, Grayloc, Hammer Union usw. montiert werden. Dies erleichtert die Integration der SDP Sensor in verschiedene Sandfänger und vor- oder zwischengeschaltete Rohrleitungen und Reservoirs.
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) |
| Material | Edelstahl 316 Hastelloy C22 ist für Umgebungen mit hoher Korrosion erhältlich |
| Technische Daten | 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.
Sandfüllstands-Erkennungssonde SDP Installation
Wie in den Abbildungen 2, 4 und 5 gezeigt, SDP Sensoren können an verschiedenen Punkten oder Entsandertypen im Upstream-Bereich der Öl- und Gasförderung installiert werden.
Die SDP Der Sensor kann verwendet werden, um das Vorhandensein von Sand oder Partikeln zu erkennen, die den Unterlauf des Sanders verstopfen könnten. Der Sensor wird in einer vordefinierten Höhe im Sander platziert und zeigt an, ob Füllstand und Sandmenge hoch genug sind, um eine Reaktion der Steuerung (z. B. SPS) und des Aktors (z. B. Ventil) zur Sandentfernung zu signalisieren. Zwei Sonden signalisieren niedrige und hohe Füllstände, um die Steuerung des Sandentfernungsventils zu automatisieren und zu verhindern, dass Flüssigkeit in der Feststoffleitung austritt.
Die SDP Sandfüllstandsmessungen geben Aufschluss über den Gehalt an Feststoffablagerungen in einer mehrphasigen Flüssigkeit. Besteht die Flüssigkeit beispielsweise hauptsächlich aus Wasser, gibt der Sensor einen Wert von ca. 1–2 cP aus. Bei zusätzlichen Partikeln oder Flüssigkeiten (z. B. Sand, Öl usw.) ändern sich die Messwerte jedoch deutlich.
Anwendungen:
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
- Verfügbar mit ASME und API 6-A konforme Flansche und andere Prozessanschlüsse
- Keine Inbetriebnahme oder Kalibrierung vor Ort erforderlich
- Wird mit einer Sand Level-Überwachungssoftware mit einfach einzustellenden Warnmeldungen und Alarmstufen geliefert
- 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
Die Rheonics Sandpegel-Erkennungssonde, SDP, ist führend bei der automatisierten Entfernung von Sandablagerungen in Sandabscheidern und Separatoren der Öl- und Gasindustrie. Dies geschieht, indem Sand oder Feststoffe in der Leitung erkannt werden, bevor sie ernsthafte Schäden an der Anlage verursachen. Anschließend wird ein Signal gesendet, um ein Ventil in der Unterlaufleitung für den Sandtransport und die spätere Entfernung zu aktivieren.
Abbildung 7: Sandentfernungskontrolle mit Rheonics SDP Sanderkennungssonde
Wie bestellen?
Nutzen Sie die Online-Angebotsanfrage RFQ für SDP und wählen Sie die gewünschten Informationen aus. Die wichtigsten Konfigurationscodes für den Sensor werden im Folgenden detailliert beschrieben.
| Wie man bestellt Rheonics Sanddetektorsonde? | |||
|---|---|---|---|
| 1 | Rheonics SDP Sensor SDP: Sanddetektorsonde | 4 | Sensorvariante X9: Spezieller Einbauadapter/-hülse. |
| 2 | Temperaturbewertung Tx - Temperaturbereich (max. Betriebstemperatur) T1: Ausgelegt für Flüssigkeiten bis 125 °C (250 °F) T2: Ausgelegt für Flüssigkeiten bis 150 °C (300 °F) T3: Ausgelegt für Flüssigkeiten bis 175 °C (350 °F) T4: Ausgelegt für Flüssigkeiten bis 250 °C (480 °F) T5: Ausgelegt für Flüssigkeiten bis 285 °C (545 °F) | 5 | Einstecklänge „A“ Abstand vom Flansch zur Sensorspitze. Vom Kunden definiert, zB A500: 500 mm |
| 3 | Druckrate PX - Druckstufe (max. Betriebsdruck) P1: Ausgelegt bis 15 bar (200 psi) P2: Ausgelegt bis 70 bar (1000 psi) P3: Ausgelegt bis 200 bar (3000 psi) P4: Ausgelegt bis 350 bar (5000 psi) P5: Ausgelegt bis 500 bar (7500 psi) P6: Ausgelegt bis 750 bar (10000 psi) P7: Ausgelegt bis 1000 bar (15000 psi) P8: Ausgelegt bis 1500 bar (20000 psi) | 6 | Prozessanschluss „B“ Prozessanschluss wird vom Kunden definiert. Norm/Standard und Größe angeben. Bei Bedarf Zeichnung senden. Code angegeben von Rheonics zB BAP0501: API Hub 16A 5000 psi Klemme Nummer 1 |
| 7 | Sensorkabellänge Kabellänge in Metern angegeben, zB CAB50: Standardkabel 50 m (160 ft) |
||
Hersteller von Sandstrahlern und Trenngeräten
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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Referenzen
- 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
