ऑयलफील्ड थ्री फेज सेपरेटर क्या है: डिजाइन, वियर और इंटरफ़ेस नियंत्रण

ऑयलफील्ड थ्री फेज़ सेपरेटर क्या है: डिज़ाइन, वियर और इंटरफ़ेस नियंत्रण

मूल प्रश्न का उत्तर:ऑयलफील्ड तीन चरण विभाजक क्या है?एक तेल क्षेत्र तीन चरण विभाजक एक क्षैतिज दबाव पोत है जो तेल-पानी इंटरफेस को प्रबंधित करने के लिए सभी तीन चरणों और आंतरिक के लिए गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करके एक ही शेल में गैस, कच्चे तेल और उत्पादित पानी को अलग करता है। गैस को सॉडर्स-ब्राउन वेग सीमा द्वारा 0.10-0.25 मीटर/सेकेंड के K कारक के साथ अलग किया जाता है, जबकि तेल और पानी को व्यवस्थित करके अलग किया जाता है, जिसके लिए कच्चे तेल के एपीआई गुरुत्वाकर्षण और इमल्शन की जकड़न के आधार पर 5-30 मिनट के निवास समय की आवश्यकता होती है। तेल-पानी का विभाजन तीन आंतरिक व्यवस्थाओं में से एक का उपयोग करता है: एक वियर प्लेट जो तेल की परत रखती है, बर्तन के नीचे एक बूट जो पानी एकत्र करता है जहां पानी की मात्रा छोटी होती है, या एक बाल्टी और वियर संयोजन जहां दोनों मात्राएं महत्वपूर्ण होती हैं। इंटरफ़ेस स्तर नियंत्रण महत्वपूर्ण तत्व है, और एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया पोत 150-300 मिमी का नियंत्रण बैंड रखता है।

1. आंतरिक: तेल-पानी का विभाजन कैसे होता है

तीन आंतरिक विन्यासों का उपयोग किया जाता है, और चुनाव पानी और तेल के अनुपात पर आधारित होता है:

• वियर प्लेट डिज़ाइन:महत्वपूर्ण, स्थिर जल कटौती के लिए सबसे आम व्यवस्था। एक ऊर्ध्वाधर वियर प्लेट को जहाज के पूरे हिस्से में उसकी लंबाई के साथ वेल्ड किया जाता है, जिसमें तेल वाला भाग ऊपर की ओर और पानी वाला भाग नीचे की ओर होता है। तेल-पानी का मिश्रण इनलेट छोर पर प्रवेश करता है, पानी नीचे जमा हो जाता है और तेल ऊपर जमा हो जाता है, और जैसे ही तरल स्तर मेड़ से ऊपर उठता है, तेल ओवरफ्लो होकर डाउनस्ट्रीम डिब्बे में चला जाता है, जहां से इसे स्तर नियंत्रण के तहत निकाला जाता है। इंटरफ़ेस स्तर नियंत्रण के तहत इनलेट डिब्बे के नीचे से पानी खींचा जाता है। मेड़ की ऊंचाई तेल सूची और इसलिए तेल निवास समय निर्धारित करती है, जो पैरामीटर है जो नियंत्रित करता है कि तेल से कितना पानी अलग होता है, इसलिए मेड़ का आकार मनमाने ढंग से चुने जाने के बजाय आवश्यक निवास से निर्धारित किया जाता है। दोष यह है कि मेड़ पोत की मात्रा घेरता है और एक कम्पार्टमेंट बनाता है जिसे केवल रखरखाव के दौरान धीरे-धीरे निकाला जा सकता है।
• बूट डिज़ाइन:इसका उपयोग वहां किया जाता है जहां पानी की दर तेल के सापेक्ष कम होती है, आमतौर पर लगभग 10-20% पानी की कटौती से कम होती है, या जहां पानी रुक-रुक कर आता है। बर्तन को लंबाई में विभाजित करने के बजाय, बूट एक छोटा ऊर्ध्वाधर या क्षैतिज बर्तन होता है जिसे आउटलेट सिरे के पास मुख्य शेल के नीचे की तरफ वेल्ड किया जाता है, जिसमें तेल से निकलने वाला पानी निकल जाता है। तेल के स्तर को मुख्य शेल में नियंत्रित किया जाता है और पानी-तेल इंटरफ़ेस को बूट के अंदर नियंत्रित किया जाता है, और क्योंकि बूट छोटा है, इंटरफ़ेस जल्दी से प्रतिक्रिया करता है और पूर्ण-व्यास वाले बर्तन की तुलना में इसे नियंत्रित करना आसान होता है। जूते सस्ते और कॉम्पैक्ट होते हैं, लेकिन वे सीमित जल निवास समय प्रदान करते हैं और वे बड़े या उतार-चढ़ाव वाले पानी की दर को संभाल नहीं सकते हैं, इसलिए वे परिपक्व, गीले कुएं के बजाय कभी-कभी पानी के साथ सूखी तेल सेवा के लिए उपयुक्त होते हैं।
• बाल्टी और मेड़ डिजाइन:जहां पानी और तेल दोनों की मात्रा पर्याप्त है और दोनों के रहने का समय मायने रखता है, एक बाल्टी और मेड़ की व्यवस्था दोनों को जोड़ती है: एक मेड़ प्लेट तेल रखती है और तेल का निवास प्रदान करती है, जबकि एक बाल्टी खंड, अनिवार्य रूप से एक विस्तारित पानी का डिब्बा, तेल की बूंदों को पानी से बाहर निकलने और खोने के बजाय पुनर्प्राप्त करने के लिए आवश्यक पानी का निवास प्रदान करता है। यह मायने रखता है क्योंकि विभाजक से निकलने वाला पानी अपने साथ तेल ले जाता है, आमतौर पर 100-1,000 मिलीग्राम/लीटर, और वह तेल उत्पाद हानि और निपटान समस्या दोनों है। लंबे समय तक जल निवास इसे कम कर देता है, और चूंकि कई न्यायक्षेत्रों में उत्पादित जल निर्वहन सीमा आमतौर पर 20-40 मिलीग्राम/लीटर होती है, पानी के डिब्बे और किसी भी डाउनस्ट्रीम स्किम पोत या हाइड्रोसाइक्लोन को अलग-अलग करने के बजाय एक साथ डिजाइन किया जाता है।
• इनलेट डिवाइस, बैफल्स और धुंध निष्कर्षण:पृथक्करण इनलेट पर शुरू होता है, जहां एक चक्रवाती, एक वेन या एक साधारण बाफ़ल उपकरण आने वाली धारा की गति को नष्ट कर देता है और पहला मोटा गैस-तरल विभाजन करता है। यह अधिकार प्राप्त करना सबसे प्रभावी उपाय है, क्योंकि एक इनलेट जेट जो तरल को फिर से परमाणु बनाता है, डिज़ाइन कट आकार से बहुत नीचे की बूंदें बनाता है जो कि निवास समय की कोई भी मात्रा व्यवस्थित नहीं होगी। बर्तन के साथ छिद्रित वितरण बाधक गैस के वेग को बराबर करते हैं और आउटलेट की ओर चैनलिंग को रोकते हैं, और एक धुंध एलिमिनेटर, एक जाल पैड या एक वेन पैक, निकलने से पहले गैस से बारीक बूंदों को हटा देता है। प्रत्येक तरल आउटलेट में एक भंवर ब्रेकर लगा होता है, क्योंकि आउटलेट पर एक भंवर गैस को तरल रेखा में खींचता है और उसी समस्या का कारण बनता है जिसे रोकने के लिए पोत मौजूद है।

2. तीन चरण विभाजक का आकार और नियंत्रण

दो स्वतंत्र मानदंडों को पूरा किया जाना चाहिए, और इंटरफ़ेस नियंत्रण वह है जो यह निर्धारित करता है कि डिज़ाइन व्यवहार में काम करता है या नहीं:

• गैस क्षमता:बर्तन इतना चौड़ा और लंबा होना चाहिए कि गैस का वेग साउडर्स-ब्राउन सीमा, v_max = K x sqrt ((rho_L - rho_V) / rho_V) से नीचे रहे, लंबाई-से-व्यास अनुपात और धुंध एलिमिनेटर के आधार पर क्षैतिज तीन-चरण वाले बर्तन के लिए 0.10-0.25 m/s के K के साथ। गैस प्रवाह क्षेत्र तरल स्तर से ऊपर क्रॉस-सेक्शन है, इसलिए तरल स्तर निर्धारित बिंदु सीधे गैस क्षमता को प्रभावित करता है: उच्च तरल स्तर के साथ चलने वाले जहाज में कम गैस क्षेत्र और उच्च गैस वेग होता है, यही कारण है कि स्तर निर्धारित बिंदु एक ऑपरेटिंग प्राथमिकता के बजाय डिजाइन का हिस्सा है। गैस क्षमता आमतौर पर उच्च गैस-तेल अनुपात पर और किसी क्षेत्र के प्रारंभिक जीवन में नियंत्रित होती है, जबकि तरल निवास बाद में पानी की कटौती बढ़ने पर नियंत्रित होती है।
• तेल एवं जल निवास समय:उचित बूंद आकार के साथ स्टोक्स कानून का उपयोग करके तरल पक्ष को व्यवस्थित करके आकार दिया जाता है। तेल से बाहर निकलने वाली पानी की बूंदों के लिए, डिज़ाइन कट आमतौर पर 200-500 माइक्रोमीटर होता है और आवश्यक निवास तेल की चिपचिपाहट पर दृढ़ता से निर्भर करता है, यही कारण है कि लगभग 20 एपीआई से नीचे भारी क्रूड को 20-30 मिनट की आवश्यकता होती है जबकि 35 एपीआई से ऊपर हल्के क्रूड को केवल 5-10 की आवश्यकता हो सकती है। पानी से बाहर निकलने वाली तेल की बूंदों के लिए, डिज़ाइन कट आमतौर पर 150-300 माइक्रोमीटर होता है और निवास आमतौर पर 3-10 मिनट का होता है। दोनों की स्वतंत्र रूप से जांच की जाती है, और फिर बड़ी आवश्यकता के अनुसार पोत की लंबाई निर्धारित की जाती है। तापमान दोनों में मदद करता है: धारा को 40-70°C तक गर्म करने से तेल की चिपचिपाहट कम हो जाती है, घनत्व का अंतर बढ़ जाता है और इंटरफेशियल फिल्म अस्थिर हो जाती है, इसलिए कई तीन-चरण विभाजकों को हीटिंग कॉइल के साथ प्रदान किया जाता है या हीटर से पहले रखा जाता है।
• इंटरफ़ेस स्तर नियंत्रण:यहीं पर तीन-चरण विभाजक सफल या विफल होते हैं। तेल और पानी के बीच अंतरापृष्ठ शायद ही कभी एक स्पष्ट रेखा होती है; यह आमतौर पर 100-500 मिमी का एक इमल्शन बैंड होता है जिसमें ठोस पदार्थ होते हैं, और जब इमल्शन बैंड दर और रासायनिक खुराक के साथ बढ़ता और सिकुड़ता है तो नियंत्रक को बर्तन के भीतर इंटरफ़ेस को पकड़ना चाहिए। विभेदक दबाव माप अपर्याप्त है क्योंकि तेल और पानी के बीच घनत्व का अंतर छोटा है, इसलिए सिग्नल कमजोर है और स्पैन में त्रुटियां हावी हैं; इसके बजाय, गंभीर सेवा में कैपेसिटेंस या चालन जांच, निर्देशित तरंग रडार, या न्यूक्लियोनिक घनत्व प्रोफाइलर का उपयोग किया जाता है। नियंत्रण बैंड संचालित करने के लिए पर्याप्त चौड़ा होना चाहिए, आमतौर पर 150-300 मिमी, और तेल स्तर और इंटरफ़ेस दोनों को अलार्म के साथ स्वतंत्र माप की आवश्यकता होती है और, गैस आउटलेट के लिए, एक उच्च-उच्च स्तरीय यात्रा।
• संचालन संबंधी समस्याएँ: इमल्शन, रेत और फोम:अधिकांश प्रदर्शन शिकायतों के लिए तीन समस्याएं जिम्मेदार हैं। इंटरफ़ेस पर इमल्शन का निर्माण होता है, जो तब तक बढ़ता है जब तक यह बर्तन के एक बड़े हिस्से पर कब्जा नहीं कर लेता और अंततः तेल और पानी दोनों के साथ बाहर निकल जाता है; इसे अपस्ट्रीम में डेमल्सीफायर इंजेक्शन द्वारा, गर्मी द्वारा, एक समर्पित नोजल के माध्यम से इमल्शन बैंड की आवधिक निकासी द्वारा और बैंड को महीनों तक जमा नहीं होने देकर प्रबंधित किया जाता है। रेत, जो पानी के नीचे जम जाती है, काम की मात्रा कम कर देती है और आउटलेट को नष्ट कर देती है; इसे जेटिंग द्वारा हटा दिया जाता है, और जहां रेत का उत्पादन निरंतर होता है, वहां एक समर्पित रेत प्रबंधन प्रणाली द्वारा हटा दिया जाता है। फोम, जो चिपचिपा या दूषित तेल से गैस टूटने पर बनता है और वाष्प स्थान को भर सकता है और गैस आउटलेट में ले जाया जा सकता है; इसे एंटीफोम इंजेक्शन, एक प्रभावी इनलेट डिवाइस के साथ और तरल स्तर को उस बिंदु से नीचे रखकर नियंत्रित किया जाता है जहां फोम धुंध हटाने वाले तक पहुंचता है।

तीन चरण विभाजक आंतरिक विन्यास मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: आप ऑयलफील्ड तीन चरण विभाजक को कैसे आकार देते हैं?

उत्तर: दो स्वतंत्र मानदंड, जिनमें से दोनों को पूरा किया जाना चाहिए। सबसे पहले, गैस क्षमता: न्यूनतम गैस प्रवाह क्षेत्र को खोजने के लिए 0.10-0.25 मीटर/सेकेंड के K कारक के साथ सॉडर्स-ब्राउन समीकरण लागू करें, याद रखें कि गैस क्षेत्र तरल स्तर के ऊपर क्रॉस-सेक्शन है, इसलिए स्तर निर्धारित बिंदु एक डिज़ाइन इनपुट है। दूसरा, तरल निवास: 200-500 माइक्रोमीटर की पानी की बूंदों को तेल से बाहर निकलने के लिए, तेल की चिपचिपाहट के आधार पर निवास की अनुमति दें, आमतौर पर एपीआई गुरुत्वाकर्षण के आधार पर 5-30 मिनट; और 150-300 माइक्रोमीटर की तेल की बूंदों को पानी से बाहर निकलने के लिए 3-10 मिनट का समय दें। सबसे बड़ा परिणाम लें, डिज़ाइन के 30-50% पर टर्नडाउन केस की जाँच करें, और पुष्टि करें कि इंटरफ़ेस नियंत्रण बैंड कम से कम 150-300 मिमी है। एपीआई 12जे उद्योग ढांचा प्रदान करता है, और प्रारंभिक जीवन उच्च गैस दर मामले से अलग उच्च जल कटौती के साथ देर से जीवन के मामले की जांच करना अच्छा अभ्यास है।

प्रश्न: इंटरफ़ेस स्तर नियंत्रण इतना कठिन क्यों है?

उत्तर: तीन कारण. घनत्व अंतर छोटा है: 850 किग्रा/एम3 पर कच्चे तेल और उत्पादित पानी 1,020 किग्रा/एम3 के मुकाबले केवल 17% का अंतर है, इसलिए एक विशिष्ट सटीकता के साथ एक अंतर दबाव ट्रांसमीटर एक बड़ी सापेक्ष त्रुटि के साथ एक संकेत देता है और नियंत्रक के प्रतिक्रिया देने से पहले इंटरफ़ेस काफी हद तक आगे बढ़ सकता है। इंटरफ़ेस एक रेखा नहीं बल्कि एक बैंड है: 100-500 मिमी की एक इमल्शन परत, कभी-कभी अधिक, चरणों के बीच विकसित होती है, और यह दर के साथ, तापमान के साथ और रासायनिक खुराक के साथ बढ़ती और सिकुड़ती है, इसलिए नियंत्रक एक निश्चित सीमा के बजाय एक गतिशील लक्ष्य को ट्रैक कर रहा है। और दो आउटलेट परस्पर क्रिया करते हैं: अधिक पानी खींचने से इंटरफ़ेस नीचे चला जाता है, जिससे तेल निवास और इसलिए तेल की गुणवत्ता बदल जाती है, इसलिए दोनों लूपों को स्वतंत्र रूप से बजाय एक साथ ट्यून किया जाना चाहिए। यही कारण है कि अंतर दबाव की प्राथमिकता में कैपेसिटेंस, चालन या न्यूक्लियोनिक इंटरफ़ेस डिटेक्टरों का उपयोग किया जाता है।

प्रश्न: इमल्शन बैंड क्या है और इसका प्रबंधन कैसे किया जाता है?

ए: इमल्शन बैंड अनसुलझे पानी-में-तेल या तेल-में-पानी इमल्शन की परत है जो इंटरफ़ेस पर जमा होती है, डामर, रेजिन, ठीक ठोस और सतह-सक्रिय रसायनों द्वारा स्थिर होती है। यह इसलिए बनता है क्योंकि बर्तन में रहने का समय सबसे सख्त इमल्शन को तोड़ने के लिए पर्याप्त नहीं है, इसलिए अनसुलझी सामग्री कहीं नहीं जाती और सीमा पर एकत्र हो जाती है। अकेला छोड़ दिया जाए तो यह तब तक बढ़ता है जब तक कि यह तरल स्थान के एक बड़े हिस्से पर कब्जा नहीं कर लेता है, जिससे दोनों चरणों के लिए प्रभावी निवास कम हो जाता है, और अंततः यह तेल के साथ बाहर निकल जाता है, जिससे मूल तलछट और पानी या पानी के साथ बाहर निकल जाता है, जिससे पानी में उच्च तेल हो जाता है। प्रबंधन 5-50 पीपीएम पर डेमल्सिफायर को अपस्ट्रीम में इंजेक्ट करके, गर्म करके, इंटरफ़ेस पर स्थित एक समर्पित नोजल के माध्यम से समय-समय पर बैंड को सूखाकर, और हस्तक्षेपों के बीच इसे महीनों तक जमा नहीं होने देता है। एक उभरता हुआ बैंड, जिसे न्यूक्लियोनिक प्रोफाइलर से मापा जाता है या एक बहती इंटरफ़ेस रीडिंग से अनुमान लगाया जाता है, एक डिमल्सीफायर या रासायनिक संगतता समस्या की प्रारंभिक चेतावनी है।

प्रश्न: तीन चरण विभाजक क्या गुणवत्ता प्राप्त कर सकता है?

ए: विशिष्ट आंकड़े, जो कच्चे तेल और निवास समय पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं, तेल आउटलेट पर तेल में 0.5-5% पानी और पानी आउटलेट पर 100-1,000 मिलीग्राम/लीटर पानी में तेल, 0.1 यूएस गैलन प्रति मिलियन मानक क्यूबिक फीट से कम गैस कैरीओवर के साथ हैं। यह बिक्री या निपटान के लिए पर्याप्त नहीं है: बिक्री कच्चे तेल के लिए मूल तलछट और 0.5% से कम पानी और 10 पाउंड प्रति हजार बैरल से कम नमक की आवश्यकता होती है, जो एक हीटर ट्रीटर और एक इलेक्ट्रोस्टैटिक डिसाल्टर में पहुंचा जाता है, जबकि उत्पादित जल निर्वहन या पुन: इंजेक्शन सीमा के लिए आमतौर पर 20-40 मिलीग्राम / एल से नीचे पानी में तेल की आवश्यकता होती है, जो एक स्किम पोत, हाइड्रोसाइक्लोन या प्रेरित गैस प्लवनशीलता के साथ पहुंचा जाता है। तीन-चरण विभाजक इसलिए थोक निष्कासन कदम है जिसका काम डाउनस्ट्रीम उपकरण को छोटा और भरोसेमंद बनाना है, न कि बिक्री योग्य तेल और डिस्पोजेबल पानी का उत्पादन करना।