Borularda Gaz Ayırıcı Nedir: Amaç, Boyutlandırma ve Boru Hattı Uygulamaları

Boru Gaz Ayırıcı Nedir: Amaç, Boyutlandırma ve Boru Hattı Uygulamaları

Temel soruyu yanıtlamak: Boru hattı gaz ayırıcı nedir? Bir boru hattı gaz ayırıcı, gazın sözleşme spesifikasyonunu karşılaması ve ekipmana zarar vermemesi için serbest sıvıları ve katıları akan gazdan ayırmak üzere bir gaz iletim veya toplama sistemi boyunca tanımlanmış bir noktaya monte edilmiş bir basınçlı kapttır. Dört konumda bulunur: kompresör istasyonu emiş ve deşarjında, mali ölçüm istasyonlarında, şehir kapısı ve teslim alma noktalarında ve bir domuz alıcısının aşağı akışında. Boyutlandırma, oryantasyona ve sis giderici tipine bağlı olarak 0,08-0,25 m/s K faktörü ile Souders-Brown denklemine göre yapılır, 3-15 dakikalık sıvı tutma süresi ve milyon standart fit küp başına 0,1 ABD galonunun altında bir taşıma hedefi ile. 40-100 bar iletim basınçları, kabı kalın duvarlı ve pahalı hale getirir, ancak ayırıcı, koruduğu kompresör, ölçüm hattı veya boru hattının maliyetinin küçük bir kısmını oluşturur.

1. Boru Hattı Gaz Ayırıcıları Nereye Kurulur ve Neden

Bir boru hattındaki her konumun farklı bir sıvı kaynağı ve risk altındaki farklı bir ekipmanı vardır:

• Kompresör İstasyonu Emiş ve Deşarj: Santrifüj veya pistonlu bir kompresör, bir boru hattındaki en pahalı ve sıvıya en duyarlı öğedir, bu nedenle ayırıcılar her iki tarafa da monte edilir. Emiş tarafında, scrubber, yukarı akıştan gelen herhangi bir sıvıyı yakalamalıdır, çünkü santrifüj kompresöre giren bir slug, anında kanat ve conta hasarına ve en azından ciddi dengesizliğe neden olur. Bu nedenle emiş scrubber'ları kompakttır, dikeydir, yalnızca 1-3 dakikalık bir tutma süresine sahiptir ancak hızlı bir yüksek-yüksek seviye trip'i ve genellikle hızlı kapanan bir giriş valfi vardır. Deşarj tarafında görev değişir: gaz sıcaktır, sıkıştırmadan sonra tipik olarak 50-90°C'dir ve kompresör yağlama yağı ve daha ağır hidrokarbon fraksiyonlarının bir kısmı soğutma sırasında yoğunlaşır, bu nedenle bir egzoz soğutuculu bir deşarj scrubber'ı, gaz boru hattına yeniden girmeden önce hem sıvı hidrokarbonu hem de yağlayıcı yağı giderir.
• Mali Ölçüm İstasyonları: Gazın mülkiyetinin değiştiği yerlerde, ölçüm doğruluğunun doğrudan finansal sonuçları vardır ve sıvı, ölçüm hatasının en büyük kaynaklarından biridir. Sıvı varlığında bir diyaframlı sayaç yanlış ölçer çünkü iki fazlı akış deşarj katsayısını değiştirir ve sıvı darbe hatlarında ve plakada birikir; ultrasonik bir sayaç, damlacıklardan ve dönüştürücü yüzeylerindeki sıvı filminden kaynaklanan sinyal zayıflaması ve yanlış okumalardan muzdariptir. Bu nedenle bir sayaç istasyonu ayırıcısı, 0,3-1 mikrometreye kadar damlacıkları gideren bir filtre ayırıcı veya birleştirici eleman ile belirtilir ve sayaç hattı, bir düzleştirici kanat bölümü ve gerekli yukarı akış düz uzunluğu ile aşağı akışa monte edilir. Birçok sözleşme, ölçüm cihazının hemen yukarısında bir ayırıcı gerektirir ve maksimum sıvı içeriğini belirtir.
• Şehir Kapısı, Teslim Alma ve Teslim Noktaları: Gazın bir dağıtım sistemine girdiği veya operatörler arasında transfer olduğu noktada, ayırıcı bir emanet ve koruma rolü üstlenir. Yukarı akış sisteminde biriken sıvıları ve katıları giderir, basınç düzenleme ve aşırı basınç koruma ekipmanını korur ve alınan herhangi bir sıvının hesaba katılabilmesi için bir numune noktası ve bir sıvı ölçüm noktası sağlar. Bu istasyonlar neredeyse her zaman basit bir scrubber yerine bir filtre ayırıcı içerir, çünkü dağıtım sistemleri kompresör yağına ve regülatörleri ve kokulandırma ekipmanını bozan ince katılara karşı çok hassastır. Gaz kokulandırılacaksa, iyi ayırma ikinci bir neden için önemlidir: sıvılar kokulandırıcıyı düzensiz bir şekilde emer ve desorbe eder, bu nedenle zayıf ayırma aşağı akışta tutarsız kokulandırıcı seviyelerine neden olur.
• Domuz Alıcıları ve Slug Yönetimi: Bir iletim hattını domuzlamak, domuzun önünde biriken sıvıyı iter ve tek bir domuzlama işlemi, kısa bir süre içinde alıcı istasyona 5-500 m3 sıvı taşıyabilir. Geleneksel bir ayırıcı bunu absorbe edemez; standart düzenleme, genellikle büyük çaplı borudan oluşan bir parmak veya arp düzenlemesi olan özel bir slug tutucudur, hacmi 100-3.000 m3'tür, ardından gazı parlatmak için geleneksel bir ayırıcı gelir. Slug tutucu, kararlı durum oranlarından ziyade belirli hattın geçici akış simülasyonundan boyutlandırılmalıdır, çünkü varış oranı araziye, domuz hızına ve ne kadar sıvı biriktiğine bağlıdır. Alıcı tesisler ayrıca bir domuz sinyaline, ilk gaz dalgası için bir baypas'a ve slug'ı aşağı akış tankını aşırı basınçlandırmadan kabul edebilecek bir sıvı işleme sistemine ihtiyaç duyar.

2. Boru Hattı Gaz Ayırıcısını Boyutlandırma ve İşletme

Üç karar, ayırıcının boru hattının tüm çalışma aralığında performans gösterip göstermediğini belirler:

• Akış Aralığında Boyutlandırma: Bir boru hattı ayırıcısı, ilk gün ve yirmi yıl sonra çalışmalıdır ve iki durum genellikle zıttır. Bir hattın ömrünün başlarında akış tasarıma yakın veya tasarımda olur ve kap, gaz kapasitesi sınırlıdır, bu nedenle Souders-Brown kriteri çapı belirler. Daha sonra, saha üretimi azaldıkça veya hat daha düşük basınçta çalıştıkça, gaz hızı düşer ve kap aşırı boyutlanır, bu güvenli görünür ancak gerçek bir sorun yaratır: çok düşük hızlarda sis giderici verimli aralığının altında çalışır ve sıvı yüzeyinden damlacık yeniden sürüklenmesi kötüleşebilir. Bu nedenle tasarımcılar minimum üç durumu kontrol eder: maksimum akış, normal akış ve minimum daraltma akışı, tipik olarak tasarımın %20-30'u ve verimli aralığı hepsini kapsayan bir sis giderici seçerler, bu nedenle genellikle bir mesh pad yerine bir vane pack seçerler.
• Sis Giderme ve Filtre Ayırıcıları: Yalnızca yerçekimi, boru hattı hizmeti için çok fazla sıvı bırakır. Örgü tel örgü ped, 25-75 mm H2O'luk bir basınç düşüşüyle 5-10 mikrometrenin üzerindeki damlacıkları %99,9'a kadar verimlilikle giderir ve genel hizmet için yeterlidir. Spesifikasyon daha sıkı olduğunda, bir filtre ayırıcı, ince damlacıkları yakalayan ve onları daha büyük olanlara birleştiren bir birinci aşama birleştirici filtre elemanlarını, büyütülmüş damlacıkları gideren ikinci aşama bir vane pack ile birleştirir ve 0,3-1 mikrometreye kadar %99,98'e ulaşır. Bunun gerektirdiği işletme disiplini, diferansiyel basınç izlemesidir: elemanlar değiştirilebilir, katılar ve kompresör yağı ile tıkanırlar ve birinci aşamadaki artan diferansiyel basınç, performanslarını kaybetmeden veya kalan elemanlar boyunca artan hız verimliliklerini yok etmeden önce onları değiştirme sinyalidir.
• Seviye Kontrolü, Sıvı Bertarafı ve Güvenlik: Sıvı giderme, boru hattı ayırıcılarının hizmette en sık başarısız olduğu yerdir. Kabın iki bağımsız seviye vericisine, bir yüksek seviye alarmına ve yalnızca bir sorunu bildirmek yerine aşağı akış ekipmanını koruyan bir yüksek-yüksek seviye trip'ine ihtiyacı vardır; bir kompresör emiş scrubber'ında trip tipik olarak kompresörü kapatır. Boşaltma valfi, ortalama değil, maksimum sıvı hızı için boyutlandırılmalı ve erozyona dayanıklı olmalıdır, çünkü üretilen sıvılar kum taşır ve yüksek basınç düşüşü boyunca bir boğma valfi hızla aşınır; sertleştirilmiş bir trim'e sahip bir seviye kontrol valfi veya ayrı bir seviye anahtarına sahip özel bir açma-kapama boşaltma valfi yaygın çözümlerdir. Sıvı bir yere gitmeli, normalde buhar geri kazanımlı bir üretilmiş su veya yoğuşma tankına, açık bir çukura değil ve kap, blokajlı sıvı çıkışı durumu ve yangın maruziyeti için boyutlandırılmış API 520'ye göre bir tahliye cihazına sahip olmalıdır.

Boru Hattı Gaz Ayırıcı Konumları Karşılaştırma Matrisi

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Boru hattı gaz ayırıcısı ile üretim ayırıcısı arasındaki fark nedir?

C: Bir üretim ayırıcısı, gaz, petrol ve su oranlarının rezervuar davranışına göre dalgalandığı ve sıvı kesrinin büyük ve öngörülemeyen olabileceği sahada kuyu akışkanlarını işler; genellikle bir savak ve bir arayüz denetleyicisi olan üç fazlı bir kaptır ve ısıtıcı işlemci veya elektrostatik tuzdan arındırıcı ile takip edilebilir. Bir boru hattı gaz ayırıcısı, satış kalitesine yakın işlenmiş gazı işler, burada sıvı bir üründen çok bir rahatsızlıktır: yoğuşmuş su ve hidrokarbon, kompresör yağlayıcı yağı ve boru duvarından gelen katılar ve ölçek. Genellikle çok daha küçük sıvı hacimlerine sahip iki fazlı bir kaptır, tutma süresinden çok hız ve sis giderme için boyutlandırılır ve bir kompresörü, bir sayacı veya aşağı akış sistemini korumak için oradadır, üretilmiş bir akışı satılabilir fazlara ayırmak için değil.

S: Bir gaz boru hattındaki sıvı neden bu kadar büyük bir sorun teşkil eder?

C: Her biri farklı bir sonuca sahip dört neden. Ekipmana zarar verir: santrifüj kompresöre giren sıvı rotorun aşınmasına ve dengesizleşmesine neden olur ve bir slug onu tamamen yok edebilir. Ölçümü bozar: bir diyaframlı veya ultrasonik sayaçtan geçen iki fazlı akış birkaç yüzde hata üretir ve mali bir sayaç istasyonunda bu doğrudan ve sürekli bir finansal kayıptır ve sözleşmesel sonuçları vardır. Kapasiteyi azaltır: hattın alçak noktalarında biriken sıvı, etkili akış alanını azaltır ve basınç düşüşünü artırır, böylece hat aynı sıkıştırma gücü için daha az gaz teslim eder. Ve operasyonel sorunlar yaratır: sıvılar basınç azaltma noktalarında donar veya hidrat oluşturur, regülatörleri ve kokulandırma ekipmanını bozar ve özellikle su ve asit gazlarının bulunduğu yerlerde iç korozyonu teşvik eder.

S: Bir boru hattı gaz ayırıcısı nasıl boyutlandırılır?

C: Souders-Brown denklemi ile, v_maks = K x sqrt((rho_L - rho_V) / rho_V), bu da sıvının taşındığı maksimum izin verilen gaz hızıdır. K faktörü, tek bir ampirik sayıya yoğunlaşan kap geometrisini ve sis giderici performansını içerir: tipik olarak bir mesh pad'li dikey bir scrubber için 0,08-0,15 m/s, yatay bir kap veya vane pack için 0,15-0,25 m/s ve siklonik bir giriş ile daha da yüksek. Kap çapı, gerçek koşullardaki gaz akış hızından, bu izin verilen hıza bölünerek elde edilir. Daha sonra sıvı işleme gereksinimi, genellikle göreve bağlı olarak 3-15 dakikalık tutma süresi ve tasarım akışının %20-30'u olan daraltma durumu ile kontrol edilir. API 12J endüstri çerçevesini sağlar ve bir slug'ın olası olduğu durumlarda kararlı durum hesaplaması geçici akış simülasyonu ile desteklenmelidir.

S: Bir boru hattı gaz ayırıcısı ne tür bir bakım gerektirir?

C: Dört aktivite. Seviye enstrümantasyon testi, tipik olarak her 3-6 ayda bir ve her kapanmada, çünkü seviye sistemi taşımayı önleyen şeydir ve sıvı yükselmesinin en yaygın nedenidir. Sis giderici veya filtre elemanları boyunca diferansiyel basınç eğilimi, tıkanmayı ve tıkanmayı erken tespit eder ve performans kaybolmadan önce eleman değişimini tetikler. Her büyük revizyonda, genellikle her 3-5 yılda bir iç inceleme, giriş cihazını, yerinden çıkma ve hasar için sis gidericiyi, korozyon ve erozyon için kap duvarını ve tıkanma için çıkış nozülünü ve girdap kırıcıyı inceler. Ve sıvı işleme kontrolleri, boşaltma valfinin düzgün oturduğunu ve çalıştığını ve sıvı bertaraf rotasının engellenmediğini doğrular, çünkü çalışan bir seviye denetleyicisi ve blokajlı bir çıkışı olan bir ayırıcı, hiç denetleyicisi olmayan bir ayırıcı kadar hızlı dolar.