Qu'est-ce qu'un séparateur de gaz d'entrée: but, taille et directives de conception

Pour répondre à la question fondamentale:Qu'est-ce qu'un séparateur de gaz d'entrée?Un séparateur de gaz d'entrée est le premier récipient dans lequel un flux de gaz pénètre dans une usine de transformation, une station de compression, une unité de déshydratation ou un compteur, et sa fonction est de protéger:Il élimine les liquides et solides libres qui pourraient autrement endommagerParce que le chargement liquide à l'entrée d'une usine est inconnu par la nature et peut arriver sous forme de limaces de 5 à 100 m3,Les séparateurs d'entrée sont dimensionnés de manière plus prudente que tout autre séparateur de l'usine.Le facteur K de conception dans l'équation de Souders-Brown est généralement de 0,08-0,20 m/s, contre 0,10-0,35 m/s pour les navires en aval,et la rétention de liquide est généreuse à 3-10 minutes plutôt que les 1-3 minutes utilisées pour un simple lave-lingeL'objectif de rendement est généralement exprimé en transfert de liquide inférieur à 0,1 gallon US par million de pieds cubes standards,et le navire est l'assurance la moins chère de l'usine contre les pannes les plus coûteuses en aval..

1Pourquoi le séparateur d'entrée est conservateur

Quatre caractéristiques d'un flux d'entrée justifient la marge supplémentaire, et chacune d'elles comporte un mode de défaillance:

• Chargement liquide inconnu et transitoire:Contrairement à un séparateur en aval, où la composition de l'alimentation est définie par l'unité précédente et est stable, un séparateur d'entrée fait face à tout ce que la conduite ou les puits fournissent.La charge de liquide varie selon les conditions du puitsUn pipeline coagulé après des mois d'exploitation peut produire une bouillie beaucoup plus importante que ce que la conception à l'état stable prévoyait,et les escargots de terrain dans un système de rassemblement vallonné peuvent arriver sans avertissementC'est pourquoi le récipient est spécifié avec une retenue de liquide généreuse et avec un système de contrôle de niveau qui répond en secondes plutôt qu'en minutes,et pourquoi le voyage de niveau élevé est réglé pour fermer la sortie de gaz avant que le liquide n'atteigne l' éliminateur de brume.
• Protection des équipements en aval:La valeur d'un séparateur d'entrée est mesurée par ce qu'il protège.et un tamis moléculaire sera endommagé de façon permanente par l'eau liquide ou l'hydrocarbureUn compresseur centrifuge souffrira d'érosion de l'impulsion et, en cas de glissement sévère, de dommages catastrophiques à la lame et à l'étanchéité.souffrent de corrosion de la section chaude et de défaillance de la lame par ingestion de liquides et de selDans tous les cas, le coût du séparateur d'entrée, généralement de 1 à 3% du coût de l'usine, est supérieur à celui de l'installation.est insignifiante par rapport au coût de l'échec qu'elle empêche, ce qui explique sa conception généreuse plutôt que du minimum requis par les calculs à l'état d'équilibre.
• Traitement de la limace et temps de réponse au niveau:Une slug arrivant au séparateur d'entrée doit être absorbée sans transporter le liquide jusqu'à la sortie du gaz.le volume de liquide qui peut s'accumuler avant les actions de voyage à haut niveauSi une limace de 50 m3 arrive en cinq minutes et que le séparateur a un volume de travail de 20 m3 supérieur au niveau normal,le régulateur de niveau et la soupape de décharge doivent éliminer le liquide à 10 m3 par minute et absorber l'excédentLes réponses de conception comprennent un récipient plus grand, une soupape de décharge dimensionnée pour le taux de glissade plutôt que le taux moyen,un capteur de limaces séparé en amont du séparateur pour les pipelines présentant une forte présence de limaces, et une philosophie de contrôle qui permet à l'usine de réduire le débit ou de recycler plutôt que de démarrer immédiatement si cela est plus sûr pour les unités en aval.
• Solides, sable et cire:Les courants d'entrée transportent du sable, de l'écaille, des produits de corrosion, des résidus de liquide de forage dans un nouveau champ, et parfois de la cire qui précipite à mesure que le gaz se refroidit.éroder la garniture de la soupape de déchargeLe séparateur d'entrée est donc conçu avec une zone de collecte des solides, des connexions de jet de sable et un dispositif de chasse d'eau,et une chute périodique à un cyclone de sable ou à un égout ferméLa fréquence des jets, enregistrée au fil du temps, devient un diagnostic utile du contrôle du sable en amont.le récipient doit être conçu pour le stockage des débris et être chauffé ou disposer d'un point d'injection de solvant, puisque l'accumulation de cire sur l'éliminateur de brouillard est une cause commune de perte de performance progressive qui est facilement mal diagnostiquée comme un problème de vitesse.

2. Configurations et lignes directrices de conception

Quatre configurations sont utilisées et le choix découle du chargement du liquide, de l'espace de la parcelle et de l'équipement protégé:

• Épurateur d'entrée vertical:Le choix standard où la vitesse du gaz est élevée par rapport à la vitesse du liquide, où l'espace de la parcelle est limité et où le liquide est principalement de la brume plutôt que de la masse.Un récipient vertical donne le plus petit diamètre pour une capacité de gaz donnée, est autodécoulant et gère bien le contrôle du niveau car la surface du liquide est petite et le niveau répond rapidement à l'afflux.Il est la configuration standard pour un compresseur aspirateur scrubber, où le volume de liquide est faible mais tout transfert est dommageable, avec un temps de rétention de seulement 1 à 3 minutes.et il est généralement associé soit à un séparateur en amont plus grand, soit à un tambour de sortie et à une vanne d'admission à fermeture rapide qui isole le compresseur à haut niveau.
• Séparateur d'entrée horizontal:Utilisé lorsque le taux de liquide est important, lorsque des volumes de limaces doivent être absorbés ou lorsque la séparation en trois phases du gaz, du condensat et de l'eau est requise.La longue trajectoire horizontale donne une bonne sédimentation des gouttelettes, la grande surface décompose la mousse et libère du gaz dissous, et le récipient fournit 3 à 10 minutes de rétention de liquide dans un diamètre gérable.Pour le travail triphasé, un contrôleur de niveau d'interface et un barrage ou une botte séparent le condensat de l'eau produite, et le dimensionnement doit vérifier à la fois la capacité gazeuse par Souders-Brown et le temps de résidence du liquide nécessaire pour que les gouttelettes d'eau se déposent hors du condensat, généralement 5 à 10 minutes.Les compromis sont une grande empreinte de parcelle, un contrôle plus difficile du niveau en mouvement au large, et la nécessité d'une distribution du gaz le long de la longueur pour empêcher la canalisation vers la sortie.
• Separateurs d'entrée cycloniques et multicycloniques:Dans les cas où l'espace et le poids sont précieux, comme en mer ou sur une plateforme de tête de puits, un séparateur d'entrée cyclonique utilise l'accélération centrifuge plutôt que la gravité,réaliser une séparation dans un récipient d'une fraction de la tailleLe gaz pénètre tangentiellement ou à travers une vanne tourbillonnante et tourne à grande vitesse, jetant le liquide sur la paroi où il s'écoule vers une zone de collecte,pendant que le noyau sec est retiré par un détecteur de vortex central. Les arrangements multicyclone utilisent des dizaines de petits tubes en parallèle pour obtenir une coupe fine dans une coque compacte.les limites sont une chute de pression plus élevée, typiquement 100-350 mm H2O, une perte de rendement marquée au décollage inférieure à environ 40-50% du débit de conception et une vulnérabilité à l'érosion et à l'obstruction par le sable,C'est pourquoi ils sont généralement protégés par un cyclone de sable en amont ou un tamis..
• Instrumentation, contrôle et codes:L'instrumentation est ce qui fait la différence entre un séparateur qui protège et un qui n'existe que.et une sortie de niveau élevé qui ferme la sortie de gaz ou éteint l'équipement protégé sont standardUn indicateur de pression différentielle à travers l'élimineur de brouillard détecte les inondations et la saleté précocement.Un indicateur de pression et un indicateur de température permettent à l'opérateur de vérifier le point de fonctionnement par rapport à la courbe des hydrates. Les matériaux suivent la division 1 de l'ASME VIII avec la conformité NACE MR0175 / ISO 15156 en service acide, y compris les limites de dureté et le traitement thermique post-soudure.,et le récipient doit être équipé d'un dispositif de dégagement conforme à l'API 520 pour les sorties de liquide bloquées et les cas d'incendie, ainsi que d'un raccordement de soufflage à une torche ou à un égout fermé.

Matrice de comparaison des configurations des séparateurs de gaz d'entrée

Questions fréquemment posées

Q: Quelle est la différence entre un séparateur d'entrée et un attrape-glans?

R: Un séparateur d'entrée est un récipient conçu pour un débit de gaz constant avec une retenue de liquide modeste, généralement de 3 à 10 minutes, et il est conçu pour éliminer les gouttelettes et le brouillard entraînés.Un attrape-garou est essentiellement un grand volume de tuyau, configuré comme un dispositif de doigt ou d'harpe, avec un volume de stockage de 100-3,000 m3 dont l'unique but est d'absorber les grandes boues liquides qui s'accumulent dans un long tuyau et qui sont poussées en dehors par le pigging ou par un changement de débitElles sont complémentaires plutôt que alternatives: une longue ligne de rassemblement dans un terrain vallonné se décharge d'abord dans un attrape-garou qui absorbe le volume en vrac lentement au fil des heures.et le gaz du capteur passe ensuite à un séparateur classique qui élimine le brouillard restant avant que le gaz n'entre dans l'usine de transformationLa conception d'un séparateur pour faire le travail de l'attrapeur de limaces produirait un vaisseau de taille peu pratique.

Q: Pourquoi le facteur K est-il plus faible pour un séparateur d'entrée que pour un séparateur en aval?

R: Parce que le flux d'entrée est le moins bien caractérisé dans l'usine.donc la distribution de la taille des gouttelettes et la charge liquide sont connus et stablesLes flux d'entrée ne le sont pas: le liquide arrive des puits ou des pipelines en quantités et tailles de gouttelettes qui varient avec le temps,avec un terrain, avec des conditions de porcage et d'ambiance, et la pénalité de la sous-conception est un dommage à l'équipement coûteux en aval plutôt qu'une simple perte d'efficacité modeste.généralement 0.08-0.20 m/s, est donc une marge délibérée contre l'incertitude, et elle est généralement combinée à un élimineur de brouillard plus robuste, tel qu'un paquet de palettes plutôt qu'un tampon à mailles,qui tolère des charges liquides plus élevées et plus variables sans inondation.

Q: Que se passe-t-il si un séparateur d'entrée tombe en panne?

R: Les conséquences se propagent en aval et sont presque toujours plus coûteuses que le séparateur.transfert de glycol et perte de capacité de déshydratationLe liquide atteignant un tamis moléculaire endommage définitivement l'adsorbant.puisque le tamis est irréversiblement souillé par des hydrocarbures liquides et par de l'eau liquide qui provoque la dégradation des perlesLe liquide atteignant un compresseur centrifuge provoque une érosion de la roue, un déséquilibre et, en cas de glissement grave, une défaillance immédiate et catastrophique de la lame et de l'étanchéité.Le liquide atteignant une turbine à gaz provoque une instabilité de la flammeLe liquide atteignant un compteur fiscal provoque une mesure incorrecte avec des conséquences financières et contractuelles directes.Cette asymétrie est la raison pour laquelle les séparateurs d'entrée sont sur-conçus plutôt que optimisés.

Q: À quelle fréquence un séparateur d'entrée doit-il être inspecté et entretenu?

R: Le régime d'inspection découle du risque: les instruments de niveau doivent être testés fonctionnellement à chaque arrêt et généralement tous les 3 à 6 mois pendant le fonctionnement,puisque c'est l'élément dont la défaillance entraîne directement le reportL'éliminateur de brouillard est inspecté en interne à chaque changement majeur, généralement tous les 3 à 5 ans, à la recherche de saleté, de corrosion, de déplacement et de dommages.et est remplacé s'il présente une dégradation plus modesteLa pression différentielle dans le récipient et dans tous les éléments filtrants doit être contrôlée en permanence, une tendance à la hausse déclenchant une enquête plutôt qu'une réponse prévue.L'accumulation de sable est gérée en jetant sur une fréquence déterminée par l'observation, d'une fois par heure dans un puits de sable à une fois par mois dans un puits propre, et le fond du récipient et la buse de sortie sont inspectés pour vérifier l'érosion et l'amincissement à l'interface sable-eau.le récipient est examiné pour déceler l'amincissement de la paroi, creux, érosion du dispositif d'entrée et fissuration des coutures de soudure, avec l'intervalle fixé par un programme d'inspection basé sur les risques conformément à l'API 580 ou à une norme locale équivalente,et avec un intervalle plus court de service acide ou érosif.