Giriş Gaz Ayırıcısı Nedir: Amaç, Boyutlandırma ve Tasarım Yönergeleri

Temel soruyu yanıtlamak: Giriş gaz ayırıcısı nedir? Bir giriş gaz ayırıcısı, bir işleme tesisi, kompresör istasyonu, kurutma ünitesi veya ölçüm skidinin girdiği ilk gemidir ve görevi koruyucudur: aşağı akışta her şeyi hasardan, kirlenmeden veya kapanmadan koruyacak serbest sıvıları ve katıları giderir. Bir tesisteki sıvı yüklemesi doğası gereği bilinmediği ve 5-100 m3'lük bir yığın halinde gelebildiği için, giriş ayırıcıları tesisteki diğer tüm ayırıcılardan daha muhafazakar bir şekilde boyutlandırılır. Souders-Brown denklemi'ndeki tasarım K faktörü, aşağı akış gemileri için 0.10-0.35 m/s'ye karşılık tipik olarak 0.08-0.20 m/s'dir ve sıvı tutma süresi, basit bir yıkayıcı için kullanılan 1-3 dakikaya kıyasla 3-10 dakikaya kadar cömerttir. Performans hedefi genellikle milyon standart fit küp başına 0.1 ABD galonunun altında sıvı taşınması olarak ifade edilir ve gemi, aşağı akıştaki en pahalı arızalara karşı tesisteki en ucuz sigortadır.

1. Giriş Ayırıcısı Neden Muhafazakar Bir Şekilde Boyutlandırılır

Bir giriş akışının dört özelliği, ekstra marjı haklı çıkarır ve her birinin bağlı bir arıza modu vardır:

• Bilinmeyen ve Geçici Sıvı Yüklemesi: Bir aşağı akış ayırıcısının aksine, besleme kompozisyonunun önceki birim tarafından belirlendiği ve kararlı olduğu, bir giriş ayırıcısı boru hattının veya kuyuların teslim ettiği her şeye maruz kalır. Sıvı yüklemesi, kuyu koşullarına, araziye, pigleme programına ve ortam sıcaklığına göre değişir. Aylarca süren operasyondan sonra piglenen bir boru hattı, kararlı durum tasarımının öngördüğünden çok daha büyük bir yığın teslim edebilir ve tepelik bir toplama sistemindeki arazi yığınları uyarı vermeden gelebilir. Bu nedenle gemi, cömert sıvı tutma süresi ve dakikalar yerine saniyeler içinde yanıt veren bir seviye kontrol sistemi ile belirtilir ve yüksek-yüksek seviye tripinin, sıvı sis gidericiye ulaşmadan gaz çıkışını kapatacak şekilde ayarlanmasının nedeni budur.
• Aşağı Akış Ekipmanlarının Korunması: Bir giriş ayırıcısının değeri, koruduğu şeylerle ölçülür. Bir glikol kurutma temas ettiricisi, sıvı hidrokarbon girdiğinde şiddetli köpürme ve glikol kaybı yaşayacaktır ve bir moleküler elek, sıvı su veya hidrokarbon tarafından kalıcı olarak hasar görecektir. Bir santrifüj kompresör, çark erozyonuna ve şiddetli bir yığın olayında, yıkıcı bıçak ve conta hasarına maruz kalacaktır. Bir gaz türbini alev alacak veya daha kötüsü, yutulan sıvılar ve tuzdan dolayı sıcak bölüm korozyonu ve bıçak arızası yaşayacaktır. Bir ölçüm skidı yanlış okuyacak, doğrudan gelir sonuçları doğuracaktır. Her durumda, giriş ayırıcısının maliyeti, tipik olarak tesis maliyetinin yüzde biri ila üçü, önlediği arızanın maliyetine kıyasla önemsizdir, bu da onu kararlı durum hesaplamalarının gerektirdiği minimuma değil, cömertçe tasarlamanın nedenidir.
• Yığın İşleme ve Seviye Yanıt Süresi: Giriş ayırıcısına gelen bir yığın, sıvı çıkışına sıvı taşımadan emilmelidir. İki nicelik yönetir: yüksek-yüksek seviye tripinin harekete geçmesinden önce birikebilecek sıvı hacmi ve mevcut süre. Beş dakika içinde 50 m3'lük bir yığın gelirse ve ayırıcının normal seviyenin üzerinde 20 m3 çalışma hacmi varsa, seviye kontrolü ve boşaltma valfi, fazlalığı emmenin yanı sıra dakikada 10 m3 hızında sıvı çıkarmalıdır, aksi takdirde trip tetiklenir. Tasarım yanıtları arasında daha büyük bir gemi, ortalama hız yerine yığın hızı için boyutlandırılmış bir boşaltma valfi, şiddetli yığma yapan boru hatları için ayırıcının yukarısında ayrı bir yığın tutucu ve hemen kapanmak yerine tesisin akışı azaltmasına veya geri dönüştürmesine izin veren bir kontrol felsefesi yer alır, eğer bu aşağı akış birimleri için daha güvenliyse.
• Katılar, Kum ve Balmumu: Giriş akışları kum, tortu, korozyon ürünleri, yeni bir sahada sondaj sıvısı kalıntıları ve bazen gaz soğudukça çökelen balmumu taşır. Bu katılar geminin dibine çökelir, boşaltma valfi trimini aşındırır, sis gidericiyi tıkar ve çalışma hacmini azaltır. Bu nedenle giriş ayırıcısı, bir katı toplama bölgesi, kum jetleme bağlantıları ve bir yıkama düzenlemesi ile tasarlanır ve periyodik olarak bir kum siklonuna veya kapalı bir gidere boşaltılır; jetlemenin sıklığı, zamanla kaydedilen, yukarı akış kum kontrolünün faydalı bir teşhisi haline gelir. Balmumu beklendiğinde, gemi pigleme kalıntıları için ve ısıtma veya bir çözücü enjeksiyon noktası ile tasarlanmalıdır, çünkü sis giderici üzerindeki balmumu birikimi, kolayca hız problemi olarak yanlış teşhis edilen kademeli performans kaybının yaygın bir nedenidir.

2. Konfigürasyonlar ve Tasarım Yönergeleri

Dört konfigürasyon kullanılır ve seçim, sıvı yüklemesi, alan ve korunan ekipmana göre yapılır:

• Dikey Giriş Yıkayıcı: Gaz hızının sıvı hızına göre yüksek olduğu, alanın sınırlı olduğu ve sıvının çoğunlukla dökme yerine sis olduğu yerlerde standart seçim. Dikey bir gemi, belirli bir gaz kapasitesi için en küçük çapa sahiptir, kendi kendine boşalır ve sıvı yüzey alanı küçük olduğu ve seviye akışa hızlı yanıt verdiği için seviye kontrolünü iyi yönetir. Kompresör emiş yıkayıcısı için standart konfigürasyondur, burada sıvı hacmi küçüktür ancak herhangi bir taşınma hasar vericidir, sadece 1-3 dakika tutma süresi vardır. Zayıflığı sınırlı sıvı depolamasıdır, bu nedenle tek başına dikey bir yıkayıcı büyük bir yığını ememez ve genellikle ya daha büyük bir yukarı akış ayırıcısıyla ya da bir knockout tamburu ve yüksek seviyede kompresörü izole eden hızlı kapanan bir giriş valfi ile eşleştirilir.
• Yatay Giriş Ayırıcısı: Sıvı hızının önemli olduğu, yığın hacimlerinin emilmesi gerektiği veya gaz, yoğuşma ve suyun üç fazlı ayrımının gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Uzun yatay yol, iyi damlacık çökeltmesi sağlar, büyük yüzey alanı köpüğü kırar ve çözünmüş gazı serbest bırakır ve gemi, yönetilebilir bir çapta 3-10 dakika sıvı tutma süresi sağlar. Üç fazlı görev için bir arayüz seviye kontrolörü ve bir savak veya bir bot, yoğuşmayı üretilen sudan ayırır ve boyutlandırma, hem Souders-Brown tarafından gaz kapasitesini hem de su damlacıklarının yoğuşmadan çökmesi için gereken sıvı kalış süresini, genellikle 5-10 dakika kontrol etmelidir. Dezavantajları, büyük bir alan ayak izi, açık denizde hareket altında daha zor seviye kontrolü ve çıkışa doğru kanallaşmayı önlemek için uzunluk boyunca gaz dağılımı ihtiyacıdır.
• Siklonik ve Multistasyon Giriş Ayırıcıları: Alan ve ağırlığın öncelikli olduğu, açık denizde veya bir kuyu başı platformunda, bir siklonik giriş ayırıcısı yerçekimi yerine merkezcil ivmeyi kullanır ve bir gemide boyutunun bir kesri kadar ayrım sağlar. Gaz, teğetsel olarak veya bir girdap kanadı aracılığıyla girer ve yüksek hızda döndürülerek sıvıyı duvara atar, oradan bir toplama bölgesine akar, kuru çekirdek ise merkezi bir girdap bulucu aracılığıyla çekilir. Multistasyon düzenlemeleri, kompakt bir kabukta ince bir kesim elde etmek için paralel olarak onlarca küçük tüp kullanır. Avantajları kompaktlık ve harekete karşı duyarsızlıktır; sınırlamaları daha yüksek bir basınç düşüşü, tipik olarak 100-350 mm H2O, tasarım akışının yaklaşık %40-50'sinin altında düşüşte verimlilikte keskin bir kayıp ve kum tarafından erozyona ve tıkanmaya karşı hassasiyettir, bu nedenle genellikle bir yukarı akış kum siklonu veya bir filtre ile korunurlar.
• Aletler, Kontrol ve Kodlar: Aletler, koruyan bir ayırıcı ile sadece var olan bir ayırıcı arasındaki farkı yaratır. Ayrı musluklara sahip iki bağımsız seviye vericisi, bir yüksek seviye alarmı ve gaz çıkışını kapatan veya korunan ekipmanı kapatan bir yüksek-yüksek seviye trip, standarttır ve trip belirli bir programda test edilir. Sis giderici boyunca diferansiyel bir basınç göstergesi, taşmayı ve kirlenmeyi erken tespit eder. Bir basınç göstergesi ve bir sıcaklık göstergesi, operatörün çalışma noktasını hidrat eğrisine karşı kontrol etmesini sağlar. Malzemeler, sertlik sınırları ve kaynak sonrası ısıl işlem dahil olmak üzere, ASME VIII Bölüm 1'i NACE MR0175 / ISO 15156 uyumluluğu ile takip eder. Her sıvı çıkışında bir girdap kırıcı olmalı ve gemi, API 520'ye göre bloke edilmiş sıvı çıkışı ve yangın durumları için boyutlandırılmış bir tahliye cihazı ve bir flaşa veya kapalı gidere bir boşaltma bağlantısı ile sağlanmalıdır.

Giriş Gaz Ayırıcısı Konfigürasyonları Karşılaştırma Matrisi

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Giriş ayırıcısı ile yığın tutucu arasındaki fark nedir?

C: Giriş ayırıcısı, kararlı gaz akışı için mütevazı sıvı tutma süresiyle, tipik olarak 3-10 dakika ile boyutlandırılmış bir gemidir ve sürüklenen damlacıkları ve sisi gidermek için tasarlanmıştır. Bir yığın tutucu, esasen bir parmak veya arp düzenlemesi olarak yapılandırılmış, yalnızca uzun bir boru hattında biriken ve pigleme veya akış değişikliği ile dışarı itilen büyük sıvı yığınlarını emmek için 100-3.000 m3'lük bir depolama hacmine sahip bir boru hacmidir. Bunlar alternatiflerden ziyade tamamlayıcıdır: tepelik arazide uzun bir toplama hattı önce yığın hacminin çoğunu saatler boyunca yavaşça emen bir yığın tutucuya boşalır ve yığın tutucudan gelen gaz daha sonra gaz işleme tesisine girmeden önce kalan sisi gideren geleneksel bir ayırıcıya geçer. Bir ayırıcının yığın tutucunun işini yapacak şekilde tasarlanması pratik olmayan boyutta bir gemi üretecektir.

S: Giriş ayırıcısı için K faktörü neden bir aşağı akış ayırıcısından daha düşüktür?

C: Çünkü giriş akışı tesisteki en az iyi karakterize edilmiş olanıdır. Aşağı akış ayırıcı beslemeleri en az bir ayırma aşamasından geçmiştir, bu nedenle damlacık boyutu dağılımı ve sıvı yüklemesi bilinir ve kararlıdır ve tasarımcılar güvenle standart K değerleri olan 0.10-0.35 m/s'yi kullanabilirler. Giriş akışları böyle değildir: sıvı, zaman, arazi, pigleme ve ortam koşullarına göre değişen miktarlarda ve damlacık boyutlarında kuyulardan veya boru hatlarından gelir ve yetersiz tasarımın cezası, yalnızca mütevazı bir verimlilik kaybı yerine pahalı aşağı akış ekipmanlarının hasar görmesidir. Daha düşük K faktörü, tipik olarak 0.08-0.20 m/s, bu nedenle belirsizliğe karşı kasıtlı bir marjdır ve genellikle daha sağlam bir sis giderici ile birleştirilir, örneğin bir mesh pad yerine bir vane pack, bu da taşmayı tolere etmeden daha yüksek ve daha değişken sıvı yüklerini tolere eder.

S: Bir giriş ayırıcısı arızalanırsa ne olur?

C: Sonuçlar aşağı akışa doğru yayılır ve neredeyse her zaman ayırıcıdan daha pahalıdır. Bir glikol kurutma temas ettiricisine ulaşan sıvı, köpürmeye, glikol taşınmasına ve kurutma yeteneğinin kaybına neden olur ve çözüm, sistemi kapatmak, temizlemek ve bozulmuş glikolü değiştirmektir. Bir moleküler eleğe ulaşan sıvı, adsorbanı kalıcı olarak hasar verir, çünkü elek sıvı hidrokarbon tarafından geri döndürülemez şekilde kirlenir ve boncukların parçalanmasına neden olan sıvı su, ve yatak değiştirilmelidir. Bir santrifüj kompresöre ulaşan sıvı, çark erozyonuna, dengesizliğe ve şiddetli bir yığın olayında, anında ve yıkıcı bıçak ve conta arızasına neden olur. Bir gaz türbinine ulaşan sıvı, alev kararsızlığına, sıcak bölüme termal şoka ve tuz ve kirleticilerden kaynaklanan korozyona neden olur. Mali bir ölçüm cihazına ulaşan sıvı, doğrudan finansal ve sözleşmesel sonuçlarla yanlış ölçüme neden olur. Bu asimetri, giriş ayırıcılarının optimize edilmek yerine aşırı tasarlanmasının nedenidir.

S: Bir giriş ayırıcısı ne sıklıkla denetlenmeli ve bakımı yapılmalıdır?

C: Denetim rejimi riske göre belirlenir. Seviye aletleri her kapanmada ve tipik olarak operasyon sırasında her 3-6 ayda bir işlevsel olarak test edilmelidir, çünkü arızası doğrudan taşmaya neden olan unsurdur. Sis giderici, her büyük bakımda, genellikle her 3-5 yılda bir, kirlenme, korozyon, yerinden oynama ve hasar açısından incelenir ve mütevazı bir bozulma gösterirse değiştirilir. Gemi boyunca ve herhangi bir filtre elemanı boyunca diferansiyel basınç sürekli olarak eğilimlendirilmeli, yükselen bir eğilim planlanmış bir yanıttan ziyade soruşturmayı tetiklemelidir. Kum birikimi, gözleme dayalı bir sıklıkta jetleme ile yönetilir, kumlu bir kuyuda saatlikten temiz bir kuyuda aylık olarak değişir ve gemi dibi ve çıkış nozulu erozyon ve kum-su arayüzünde incelme açısından incelenir. Dahili olarak, gemi duvar incelmesi, çukurlaşma, giriş cihazında erozyon ve kaynak dikişlerinde çatlama açısından incelenir, aralık API 580 veya eşdeğeri yerel standarda göre risk tabanlı bir denetim programı tarafından belirlenir ve ekşi veya aşındırıcı hizmette daha kısa bir aralık ile.