De mogelijkheid om het zandniveau in desanders, afscheiders en flowback-systemen te monitoren maakt automatisering en hogere efficiëntie van zandverwijderingsprocessen mogelijk en verbetert het gebruik en de levensduur van apparatuur.
Introductie
Zandproductie is een van de grootste zorgen in de olie- en gasindustrie. Het zand wordt gemaakt uit de vloeistoffen en stenen die uit putten worden gehaald. Als gevolg van de aanwezigheid van zand wordt het algehele transport- en transformatieproces beïnvloed door verslechtering van de uitrusting (boorput, pijpleidingen, buizenstelsels, kleppen, smoorspoel, afscheider), productiestops, afname van de productiesnelheid, vroegtijdig onderhoud, enz. Er zijn grote economische inspanningen nodig. daarom ingezet op zandbeheer en controle in het veld.
Zandproductie is een probleem aan de stroomopwaartse kant van olie en gas, dat zich bezighoudt met de exploratie, winning en productie van ruwe olie en gas. Nadat een put is geboord en doorgelicht met een economisch winbare hoeveelheid koolwaterstoffen, worden putmonden gebruikt om de extractiesnelheid en -omstandigheden te controleren. Vervolgens worden een- of meerfasescheiders gebruikt om de koolwaterstoffen te verkrijgen die nodig zijn voor raffinage of verwerking, ook wel de stroomafwaartse kant van de industrie genoemd.
Dit artikel beschrijft de Rheonics Zanddetectie SDP-sensor en hoe deze wordt gebruikt om het zandniveau in de zandscheidingsapparatuur te monitoren, waardoor snelle acties voor beter zandbeheer mogelijk zijn.
Rheonics Hiervoor worden ook sensoren gebruikt moddergewicht monitororing van boorvloeistoffen in realtime op boorplatformsites.
Figuur 1: Overzicht olie- en gaswinning en zandwinning
Niveaumonitor zandbeheeroring En controle
Zandbeheer heeft betrekking op de “Zandlevenscyclus”, die procedures omvat zoals initiële gemodelleerde voorspellingen, feitelijke monitoringoringen definitieve verwijdering van zandophopingen, waarbij rekening wordt gehouden met de milieu-, veiligheids- en economische aspecten.
Bij zandbeheer zijn de benodigde handelingen: scheiden, opvangen, reinigen, meten en monitorenoring.
Zandafscheiders
Scheiding is een proces dat wordt gebruikt om vaste stoffen te isoleren van de vloeistof in de meerfasenvloeistof die uit de put komt. Apparatuur die wordt gebruikt voor zandscheiding, oftewel. Ontschuurders kunnen zwaartekrachtvaartuigen zijn (dwz free water knock-out (FWKO) met een zandstraal), zandvangontzanding, hydrocycloon of filtersystemen.
Deze desanders variëren in ontwerpen, maten en werkingsprincipes. De selectie hangt af van de vereiste capaciteit, debiet, de grootte van de vaste stoffen, de locatie in de productielijn, de economische impact, enz. Er zijn verschillende soorten ontschuurders die geschikt zijn voor specifieke toepassingen, zoals een multiliner-ontschuurder, een insert-ontschuurder, enz.
Wellhead-ontzander zijn meerfasige bodem-vloeistofcycloonafscheiders die zijn ontworpen om de volledige bronstroom te behandelen. Ze kunnen werken met gemengde olie-, gas- en waterstromen en kunnen werken met volledige gasfracties en worden gebruikt in zowel gas- als oliebronnen. Ze worden gebruikt voor zowel de tijdelijke productie van vaste stoffen tijdens het testen en opruimen van putten als voor de permanente verwerking van zandproductie. Ze zijn gebouwd om te voldoen aan de ASME- en API-6A-ontwerpclassificaties.
De volgende figuur toont gewone ontschuurders die op verschillende locaties en inline worden gebruikt Rheonics sensoren kunnen worden gebruikt.
De installatie van een ontschuurder kan worden gedefinieerd aan de hand van de locatie ten opzichte van de smoorklep. Smoorkleppen worden gebruikt om het debiet en de druk in de leiding te regelen. Desanders die zich vóór de smoorklep of bij de putmond bevinden, beschermen alle apparatuur stroomafwaarts (inclusief de smoorklep in de putmond), maar vereisen een hogedrukontwerp. Ontschuurders die zich na de smoorspoel bevinden, vereisen veel lagere drukwaarden, zijn mogelijk goedkoper, maar beschermen de smoorspoel niet (onderhoud of vervanging vereist) en zijn meestal groter van formaat.
Een bijkomend voordeel van desanders die vóór de putmondvernauwing zijn geïnstalleerd, is dat het gefilterde zand doorgaans schoner is, met een laag percentage koolwaterstoffen (tot 0.5% van de gewichtsconcentratie – kg olie per kg droog zand) [5].
Hydrocyclonen:
Een cycloonafscheider, ook wel “desanders”, “ontzandingscycloon” of “ontzandingshydrocycloon” genoemd, gebruikt een wervelende stroom met de uitstromende meerfasige vloeistof om vaste stoffen op te vangen en te scheiden. De middelpuntvliedende krachten dwingen vaste stoffen, zoals zand, om dichtbij de muur te bewegen en worden door de zwaartekracht langs het kegelvormige vat als onderstroom naar beneden getrokken. Tijdens dit proces wordt een stroom schone vloeistof, water of koolwaterstoffen geïnduceerd om het vat via de bovenkant te verlaten, in het midden van de wervelende stroming.
De onderstroom met de gefilterde vaste stoffen wordt opgeslagen in een daaronder gelegen accumulatiesectie, die integraal of gescheiden kan zijn van de cycloon.
Een bekend probleem met cycloonafscheiders is de ophoping of stolling van zand waardoor het systeem verstopt kan raken. Dit kan gebeuren als de snelheid waarmee het zand ontstaat groter is dan de snelheid waarmee het zand via leidingen en kleppen wordt afgevoerd. Dumpkleppen met een vooraf gedefinieerde open cyclus zijn niet effectief omdat de zandvorming niet-constant kan zijn en vaak varieert. Als de klep opengaat terwijl er geen zand wordt gevormd, kan de meerfasige effluentvloeistof direct door de onderstroom gaan, waardoor het product verloren gaat. Als het te laat wordt geopend, zal het zand het schip vullen, waardoor de algehele bedrijfsvoering in gevaar komt.
Als u de afvoerklep van de accu een beetje open laat staan, ontstaat er voortdurend vloeistofverlies en erosie op de afvoerklep. Voor werking bij lage druk (<100 psig bij de inlaat) wordt deze werkwijze vaak gebruikt. Voor werking onder hoge druk (>100 psig), of meerfasige stroming met olie in de vloeistofstroom, of zeer schurende vaste stoffen, of problemen bij het hanteren van grote hoeveelheden afgevoerde vloeistoffen – is het openbreken van de afvoerklep geen redelijke oplossing (4) .
Een verbeterde oplossing is het gebruik van fluxleidingen of stroomleidingen in het vat. Met behulp van druksensoren kan het drukverschil dat ontstaat door de ophoping van zand worden gedetecteerd en de fluxlijn creëert een neerwaartse stroming waardoor verstopping van zand wordt voorkomen. Deze zijn echter ook niet effectief als de zandaanmaaksnelheid te hoog is.
Operators kunnen de zandproductie in afscheiders en andere apparatuur monitoren met behulp van een verscheidenheid aan technieken, zoals het analyseren van vloeistofmonsters, numerieke simulaties en andere indirecte meettechnieken naast directe sensoren voor het meten van het zandniveau, zoals Rheonics Zanddetectiesonde SRV-SDP. Het doel in al deze gevallen is om zandproductieproblemen in een vroeg stadium te identificeren en aan te pakken en in sommige gevallen de verwijdering van zand te automatiseren.
Figuur 5: Fluxlijn in desanders
Behoefte aan real-time monitoringoring van het zandpeil
Door apparatuur te gebruiken om het zandniveau of de zandconcentratie te monitoren, kan de gebruiker:
- Identificeer zandophopingen zonder menselijke tussenkomst
- Onderhoud en schoonmaak van apparatuur plannen
- Onderneem vroegtijdig actie (voordat zandafzettingen ernstige schade aanrichten)
- Procesverbeteringen plannen
- Analyseer de tendensen van de erosiesnelheid
- Stabiliseer kelders voor volledige automatisering
- Verminder de behoefte aan visuele controles en menselijk toezicht
- Verbeter de bedrijfsveiligheid en de veiligheid van het personeel ter plaatse
Verschillende strategieën voor zandmonitoringoring
Sommige technologieën die worden gebruikt voor zandmonitoringoring staan vermeld in de volgende tabel.
Tabel 1: Sensortechnologieën voor zandmonitoringoring
| Technologie | Omschrijving | VOORDELEN | NADELEN |
|---|---|---|---|
| Akoestische sensoren | Niet opdringerig Meet de geluidsgolven die worden gegenereerd door zand als gevolg van deeltjes die het oppervlak van een boorput, pijpleiding of andere apparatuur raken | Eenvoudig te installeren op meerdere productiepunten. Handig om concentratielocaties en, tot op zekere hoogte, de grootte van deeltjes te identificeren. | Beïnvloed door vloeistofstroom, luchtbellen, externe trillingen, enz. Moeilijk te kalibreren - gebrek aan betrouwbare kalibratieapparatuur. Werkt niet bij hoge drukken of als er afzettingen op de transducer zitten. |
| Erosiesondes | Opdringerige en invasieve sonde. Meet de elektrische weerstandsverschillen als gevolg van materiaalverlies van het metalen oppervlak van de sonde, veroorzaakt door zandinslag. | Geeft directe en kwantitatieve informatie over de hoeveelheid en verdeling van de zandproductie. Gebruikt als voorbeeld van mogelijke schade aan de apparatuur. | Beïnvloed door corrosie, vervuiling of verstopping. Prestaties en duurzaamheid komen in gevaar. Heeft nauwlettend toezicht nodigoring ter vervanging. De meetgevoeligheid wordt aangetast als gevolg van procesartefacten. |
| Zandconcentratiesensor | Meet de elektrische weerstand of capaciteit van de vloeistof, die naar verwachting verband houdt met de zandconcentratie en de massastroomsnelheid in de vloeistof. | Biedt continue en realtime gegevens Waarschuwt eventuele wijzigingen of afwijkingen. | Beïnvloed door andere eigenschappen van vloeistof, zoals temperatuur, druk en zoutgehalte. Meetgevoeligheid en betrouwbaarheid worden ernstig beïnvloed door procesartefacten zoals afzettingen. |
| Ultrasone sondes | Niet opdringerig of invasief De sensor werkt door geluidsgolven uit te zenden en bepaalt het tijdstip waarop deze terugkeren. Werkt als een radar om te bepalen of er vaste stoffen worden gevormd in een bepaald onderdeel van de apparatuur. | Biedt realtime informatie zonder opdringerig te zijn. Behandelt trillingen, infraroodstraling, omgevingsgeluid en EMI-straling (elektromagnetische interferentie). | Aflezingen kunnen worden beïnvloed door de externe eigenschappen van vloeistoffen. Vereist kalibratie ter plaatse voor elke installatie, tenzij een specifieke stroomcel of behuizing wordt gebruikt. Ernstig aangetast door afzettingen op de wand en moet opnieuw worden gekalibreerd om te kunnen werken met veranderende omstandigheden in de vaatwand. |
| Trillingssondes | Opdringerig en invasief Werkt op een bepaalde frequentie en detecteert de veranderingen of afwijkingen van de frequentie wanneer deze in contact komt met vloeistoffen en vaste stoffen. | Detecteert opbouw in de loop van de tijd Kan worden ingesteld als niveau-alarm Kan corrosie detecteren | Kan worden aangesloten door afzettingen. |
Rheonics SDP - Zanddetectiesonde
Rheonics SDP is een inline zanddetectiesonde gebaseerd op Rheonics viscometer SRV. De SDP-sensor wordt gebruikt in combinatie met Ostrich-software (Rheonics Sand Level Detection Software) voor live detectie in het veld van zand in afscheidingsapparatuur, inclusief cycloonafscheiders.
Rheonics SDP kan worden gebruikt om het zandniveau in apparatuur in de olie- en gasindustrie, zoals afscheiders, te monitoren. Dit helpt productie-elementen aan de oppervlakte (olie en gas) en onderzeese zijde (onderzeese apparatuur) te beschermen.
De werking van de sensor is gebaseerd op een torsieresonator die de veranderingen in viscositeit en dichtheid van een enkel- of meerfasige vloeistof detecteert. De sensor neemt de demping waar die wordt veroorzaakt door de vloeistof waarin hij is ondergedompeld en de impact ervan op de resonantiefrequentie.
De SDP is geconfigureerd om de werkomstandigheden van het systeem te ondersteunen, voor hoge drukken tot 10K psi, met versies beschikbaar voor 15K psi en 25K psi. De sensorsonde kan ook worden gemonteerd met verschillende procesaansluitingen, zoals API-flenzen, Grayloc, Hammer Union, enz. Dit helpt bij de integratie van de SDP-sensor in verschillende desanders en stroomopwaartse of middenstroomse pijpleidingen en reservoirs.
Tabel 2: Specificaties Rheonics Zanddetectiesonde – SDP
| Rheonics Zanddetectiesonde - SDP | |
|---|---|
| Uitbreidingslengte | Maatwerk |
| Procesverbinding | Maatwerk |
| Max. Varianten van drukclassificaties | 10,000 psi (690 bar, 69 MPa) 15,000 psi (1035 bar, 103 MPa) 25,000 psi (1724 bar, 172 MPa) |
| Materiaal | Stainless Steel 316 Hastelloy C22 beschikbaar voor omgevingen met hoge corrosie |
| Alle benodigde certificeringen | Ex (ATEX, IECEx, JPEx, enz.) |
| tekening | Rheonics SDP-tekening |
Figuur 6: Rheonics SDP – Zanddetectiesonde
Bezoek het volgende artikel voor meer informatie over een installatiecasus van de SRD dichtheids- en viscositeitsmeter in olie- en gaspijpleidingen volgens de API-normen.
Zandniveaudetectiesonde SDP-installatie
Zoals weergegeven in de figuren 2, 4 en 5 kan de SDP-sensor op verschillende punten, of ontschuurders, van het stroomopwaartse olie- en gasgedeelte worden geïnstalleerd.
De SDP-sensor kan worden gebruikt om de aanwezigheid van zand of deeltjes te detecteren die kunnen “cementeren” en de onderstroomuitlaat op ontschuurders kunnen verstoppen. De sensor wordt op een vooraf gedefinieerde hoogte in de desander geplaatst en geeft aan of het niveau en de hoeveelheid zand hoog genoeg zijn om te waarschuwen dat er actie nodig is van de controller (bijv. PLC) en actuator (bijv. klep) om het zand te verwijderen. Er kunnen twee sondes worden gebruikt om lage en hoge niveaus te signaleren, voor een betere automatisering van de besturing van de zandverwijderingsklep en om te voorkomen dat vloeistof het vat verlaat via de uitlaatleiding voor vaste stoffen.
De SDP-metingen van het zandniveau geven informatie over het niveau van vaste afzettingen in een meerfasige vloeistof. Als de vloeistof bijvoorbeeld voornamelijk uit water bestaat, geeft de sensor een waarde van ongeveer 1-2cP weer. Maar als er extra deeltjes of vloeistoffen aanwezig zijn (bijvoorbeeld zand, olie, enz.), veranderen de meetwaarden aanzienlijk.
toepassingen:
Automatiseer de verwijdering van vaste stoffen uit de accumulator in desanders en afscheiders die hiervoor worden gebruikt
- Olie- en gasboringen
- Geproduceerde zandverwijdering
- Goed testen van operaties
- Opruimen van opgerolde slangen
- Ondergebalanceerde booroperaties
- Afvalwater behandeling
- Industriële proceswaterbehandeling
- Behandeling van regenwaterafvoer
- Ontziltingsinstallatie
- Recyclingfaciliteit
Voordelen:
- Compact, robuust ontwerp
- Geen bewegend onderdeel, geen onderhoud of service
- Verlaagt de kosten van het gebruik van desander, waardoor de productie van putten met een hoog zandgehalte economisch wordt
- Vermindert erosie van vaste stoffen van de afvoerklep van de accumulator door activering op basis van gebeurtenissen
- Helpt de olievervuiling van zand te verminderen, waardoor slibvorming wordt voorkomen en moeilijke problemen met de accumulatie van vaste stoffen worden verlicht
Operations:
- Verkrijgbaar in een breed scala aan afmetingen en drukwaarden
- Verkrijgbaar met ASME- en API 6-A-conforme flenzen en andere procesaansluitingen
- Geen inbedrijfstelling of kalibratie ter plaatse nodig
- Wordt geleverd met zandniveaumonitororing software met eenvoudig in te stellen waarschuwingen en alarmniveaus
- Mogelijkheid om de accumulatorafvoerklep ook rechtstreeks vanuit het sensorsysteem te activeren
- Geen bedrijfsdrukverlies door montage van sensor in desander of accumulator
Installatie en ondersteuning:
- Eenvoudig te installeren
- Sensorsonde gebouwd voor elke poort op de desander
- EX-gecertificeerd
- Geen inbedrijfstelling of kalibratie nodig
- Testmodus om de werking en gevoeligheid van de sensor te controleren
- Wereldwijde ondersteuning bij diagnose op afstand en configuratie van de sensoren
Geautomatiseerd zandverwijderingssysteem
De Rheonics zandniveaudetectiesonde, SDP, is toonaangevend voor het geautomatiseerd verwijderen van zandophopingen in desanders en afscheiders die worden gebruikt in de olie- en gasindustrie. Dit wordt gedaan door de aanwezigheid van zand of vaste stoffen in de lijn te detecteren voordat deze ernstige schade aan de apparatuur veroorzaken, en door een signaal te sturen om een klep in de onderstroomleiding te activeren voor zandtransport en latere verwijdering.
Figuur 7: Controle zandverwijdering met Rheonics SRV-SDP zanddetectiesonde
Talloze bedrijven produceren en exploiteren Desanders voor verschillende industriële toepassingen. Sommigen van hen zijn:
- GN Solids-regeling
- Derrick Corporation
- Sulzer
- Schlumberger
- Expro
- FMC-techniek
- eProcess-technologie
- FLSmid
- KampioenX
- EnFloTech (Desander-technologie die wordt gebruikt om zware mineralen uit de molen te halen tijdens het maalproces)
Disclaimer
De gebruikte afbeeldingen, foto's en afbeeldingen zijn ter illustratie en vormen geen enkele garantie of bewering over de geschiktheid van het gebruik en mogen niet worden opgevat als een expliciete of impliciete aanbeveling of goedkeuring. Alle illustraties worden op de juiste manier vermeld vanuit onze bron van toegang en door het gebruik ervan hier specificeren of vestigen we geen auteursrecht dat toebehoort aan en onaangetast blijft bij de bestaande auteursrechthebbende van dat materiaal.
Referenties
- Bron - Wikipedia
- Onderzoek naar verschijnselen van zandproductie: een beoordeling van eerdere en opkomende laboratoriumexperimenten en analytische modellen
- Hydrocycloontechnologie voor het breken van consolidatie en zandverwijdering van het aardgashydraat
- Vloeistofontschuurder – Apex Flux Balancing (B-FSM069)
- Toepassing van meerfasige desandertechnologie op de olie- en gasproductie
