Bir Petrol Alanı Üç Fazlı Ayrıcı Nedir: Tasarım, Wir ve Arayüz Kontrolü

Petrol Sahası Üç Fazlı Ayırıcı Nedir: Tasarım, Savak ve Arayüz Kontrolü

Temel soruyu yanıtlamak:Petrol sahası üç fazlı ayırıcı nedir?Petrol sahası üç fazlı ayırıcı, bir kuyu akışını gaza, ham petrole ve üretilen suya tek bir kabukta ayıran, üç fazın tamamı için yerçekimini ve petrol-su arayüzünü yönetmek için iç kısımları kullanan yatay bir basınçlı kaptır. Gaz, 0,10-0,25 m/s K faktörüyle Souders-Brown hız limitiyle ayrılırken, petrol ve su, ham petrolün API ağırlığına ve emülsiyonun sıkılığına bağlı olarak 5-30 dakikalık bir kalma süresi gerektiren çökeltme yoluyla ayrılır. Petrol-su ayrımı üç dahili düzenlemeden birini kullanır: petrol katmanını tutan bir savak plakası, su hacminin küçük olduğu durumlarda geminin alt tarafında suyu toplayan bir bot veya her iki hacmin önemli olduğu bir kova ve savak kombinasyonu. Arayüz seviyesi kontrolü kritik bir unsurdur ve iyi tasarlanmış bir kap, 150-300 mm'lik bir kontrol bandına sahiptir.

1. İç Kısımlar: Yağ-Su Ayrımı Nasıl Yapılır?

Üç dahili konfigürasyon kullanılır ve seçim, suyun yağa oranına göre yapılır:

• Savak Plaka Tasarımı:Önemli ve istikrarlı bir su kesintisi için en yaygın düzenleme. Petrol tarafı yukarı akışta ve su tarafı akış aşağı olacak şekilde, geminin uzunluğunun bir kısmında dikey bir savak plakası kaynak yapılır. Yağ-su karışımı giriş ucundan girer, su aşağıya çöker ve yağ yukarıda toplanır ve sıvı seviyesi savağın üzerine çıktıkça yağ mansap bölmesine taşar ve buradan seviye kontrolü altında çekilir. Su, arayüz seviye kontrolü altında giriş bölmesinin altından çekilir. Savak yüksekliği, petrol envanterini ve dolayısıyla petrolden ne kadar suyun ayrılacağını belirleyen parametre olan petrolün kalma süresini belirler, böylece savak, keyfi olarak seçilmek yerine, gerekli ikamet yerinden boyutlandırılır. Dezavantajı ise savağın tank hacmini işgal etmesi ve bakım sırasında yalnızca yavaşça boşaltılabilen bir bölme oluşturmasıdır.
• Önyükleme Tasarımı:Su oranının yağa göre küçük olduğu, tipik olarak yaklaşık %10-20 su kesintisinin altında olduğu veya suyun aralıklı olarak geldiği durumlarda kullanılır. Kabı uzunlamasına bölmek yerine, körük, ana kabuğun alt kısmına, çıkış ucunun yakınında kaynaklanmış, içine yağın çökeldiği suyun aktığı küçük, dikey veya yatay bir kaptır. Yağ seviyesi ana kabukta kontrol edilir ve su-yağ arayüzü bagajın içinde kontrol edilir ve bagaj küçük olduğundan arayüz hızlı tepki verir ve kontrolü tam çaplı bir kaba göre daha kolaydır. Botlar ucuz ve kompakttır, ancak sınırlı su kalma süresi sağlarlar ve büyük veya dalgalı su oranlarına dayanamazlar, bu nedenle olgun, ıslak bir kuyu yerine ara sıra su ile kuru yağ hizmetine uygundurlar.
• Kova ve Savak Tasarımı:Hem su hem de petrol hacimlerinin önemli olduğu ve her ikisinin de kalış sürelerinin önemli olduğu durumlarda, bir kova ve savak düzenlemesi ikisini birleştirir: bir bent plakası petrolü tutar ve petrolün kalmasını sağlarken, esas olarak uzatılmış bir su bölmesi olan bir kova bölümü, yağ damlacıklarının sudan çıkması ve kaybolmak yerine geri kazanılması için gerekli olan su varlığını sağlar. Bu önemlidir, çünkü ayırıcıdan çıkan su, genellikle 100-1.000 mg/L düzeyinde yağı da beraberinde taşır ve bu yağ, hem ürün kaybı hem de imha sorunudur. Daha uzun su kalma süresi bunu azaltır ve üretilen su tahliye limitleri çoğu bölgede genellikle 20-40 mg/L olduğundan, su bölmesi ve herhangi bir mansap suyu temizleme kabı veya hidrosiklon ayrı ayrı değil birlikte tasarlanır.
• Giriş Cihazları, Yönlendirme Plakaları ve Sis Emme:Ayırma, bir siklonik, bir kanatçık veya basit bir saptırma cihazının gelen akışın momentumunu dağıttığı ve ilk kaba gaz-sıvı ayrımını yaptığı girişte başlar. Bunu doğru yapmak en etkili önlemdir, çünkü sıvıyı yeniden atomize eden bir giriş jeti, tasarım kesim boyutunun çok altında, hiçbir kalma süresinin çözemeyeceği damlacıklar oluşturur. Tank boyunca delikli dağıtım bölmeleri, gaz hızını eşitler ve çıkışa doğru kanalize edilmesini önler ve bir buğu giderici, bir ağ ped veya bir kanat paketi, gaz ayrılmadan önce ince damlacıkları uzaklaştırır. Her sıvı çıkışında bir girdap kırıcı bulunur, çünkü çıkıştaki bir girdap gazı sıvı hattının içine çeker ve kabın önlemek için var olduğu soruna neden olur.

2. Üç Fazlı Ayırıcıyı Boyutlandırma ve Kontrol Etme

İki bağımsız kriterin her ikisinin de karşılanması gerekir ve tasarımın pratikte işe yarayıp yaramayacağını belirleyen şey arayüz kontrolüdür:

• Gaz Kapasitesi:Kap, gaz hızının Souders-Brown sınırının altında kalmasını sağlayacak kadar geniş ve uzun olmalıdır, v_max = K x sqrt((rho_L - rho_V) / rho_V), uzunluk-çap oranına ve buğu gidericiye bağlı olarak yatay üç fazlı bir kap için K 0,10-0,25 m/s olmalıdır. Gaz akış alanı, sıvı seviyesinin üzerindeki kesittir, bu nedenle sıvı seviyesi ayar noktası, gaz kapasitesini doğrudan etkiler: yüksek sıvı seviyesiyle çalışan bir gemi daha az gaz alanına ve daha yüksek gaz hızına sahiptir; bu nedenle seviye ayar noktası, bir işletme tercihinden ziyade tasarımın bir parçasıdır. Gaz kapasitesi genellikle yüksek gaz-petrol oranlarında ve bir sahanın ömrünün erken dönemlerinde geçerli olurken, sıvı yerleşimi daha sonra su kesintisi arttıkça geçerli olur.
• Petrol ve Suda Kalma Süresi:Sıvı tarafı Stokes kanunu kullanılarak uygun damlacık boyutlarıyla çökeltilerek boyutlandırılır. Petrolden çöken su damlacıkları için, tasarım kesintisi tipik olarak 200-500 mikrometredir ve gereken kalış, büyük ölçüde petrol viskozitesine bağlıdır; bu nedenle, yaklaşık 20 API'nin altındaki ağır ham petroller 20-30 dakikaya ihtiyaç duyarken, 35 API'nin üzerindeki hafif ham petroller yalnızca 5-10 dakikaya ihtiyaç duyabilir. Sudan yükselen yağ damlacıkları için tasarım kesimi genellikle 150-300 mikrometredir ve kalış süresi genellikle 3-10 dakikadır. Her ikisi de bağımsız olarak kontrol edilir ve daha sonra kap uzunluğu daha büyük gereksinime göre ayarlanır. Sıcaklık her ikisine de yardımcı olur: akışın 40-70°C'ye ısıtılması, yağın viskozitesini düşürür, yoğunluk farkını artırır ve arayüzey filmini dengesizleştirir; dolayısıyla birçok üç fazlı ayırıcı, bir ısıtma bobini ile donatılır veya öncesinde bir ısıtıcı bulunur.
• Arayüz Seviyesi Kontrolü:Üç fazlı ayırıcıların başarılı veya başarısız olduğu yer burasıdır. Petrol ve su arasındaki arayüz nadiren keskin bir çizgidir; genellikle katı maddeler içeren 100-500 mm'lik bir emülsiyon bandıdır ve emülsiyon bandı hıza ve kimyasal dozaja bağlı olarak büyüyüp küçülürken kontrol cihazının arayüzü kap içinde tutması gerekir. Diferansiyel basınç ölçümü yetersizdir çünkü yağ ve su arasındaki yoğunluk farkı küçüktür, dolayısıyla sinyal zayıftır ve açıklığa hatalar hakimdir; bunun yerine kapasitans veya iletkenlik probları, yönlendirilmiş dalga radarı veya ağır hizmetlerde bir nükleonik yoğunluk profili oluşturucu kullanılır. Kontrol bandı çalışacak kadar geniş olmalıdır (tipik olarak 150-300 mm) ve hem yağ seviyesi hem de arayüz alarmlarla bağımsız ölçüme ve gaz çıkışı için yüksek-yüksek seviyeli bir açmaya ihtiyaç duyar.
• Çalışma Sorunları: Emülsiyon, Kum ve Köpük:Performans şikayetlerinin çoğunun nedeni üç sorundur. Kabın büyük bir kısmını kaplayana kadar büyüyen ve sonunda hem yağ hem de su ile birlikte dışarı çıkan ara yüzeyde emülsiyon birikmesi; bu, emülsiyon önleyici enjeksiyonun yukarı yönde yapılmasıyla, ısıyla, emülsiyon bandının özel bir nozül yoluyla periyodik olarak boşaltılmasıyla ve bandın aylarca birikmesine izin verilmemesiyle yönetilir. Suyun altına yerleşen kum, çalışma hacmini azaltır ve çıkışları aşındırır; jetleme yoluyla ve kum üretiminin sürekli olduğu durumlarda özel bir kum işleme sistemi tarafından uzaklaştırılır. Viskoz veya kirlenmiş yağdan gazın çıkmasıyla oluşan ve buhar boşluğunu doldurabilen ve gaz çıkışına taşınabilen köpük; köpük önleyici enjeksiyonla, etkili bir giriş cihazıyla ve sıvı seviyesinin köpüğün buğu gidericiye ulaştığı noktanın altında tutulmasıyla kontrol edilir.

Üç Fazlı Ayırıcı Dahili Yapılandırma Matrisi

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Petrol sahası üç fazlı ayırıcının boyutunu nasıl belirlersiniz?

C: Her ikisinin de karşılanması gereken iki bağımsız kriter. İlk olarak, gaz kapasitesi: minimum gaz akış alanını bulmak için Souders-Brown denklemini 0,10-0,25 m/s K faktörüyle uygulayın; gaz alanının sıvı seviyesinin üzerindeki kesit olduğunu, dolayısıyla seviye ayar noktasının bir tasarım girdisi olduğunu unutmayın. İkincisi, sıvı kalışı: 200-500 mikrometrelik su damlacıklarının yağdan çökelmesi için, yağın viskozitesine bağlı olarak, API ağırlığına bağlı olarak tipik olarak 5-30 dakika süreyle kalmalarına izin verin; ve 150-300 mikrometrelik yağ damlacıklarının sudan yükselmesi için 3-10 dakika bekleyin. En büyük sonucu alın, devrilme durumunu tasarımın %30-50'sinde kontrol edin ve arayüz kontrol bandının en az 150-300 mm olduğunu doğrulayın. API 12J endüstri çerçevesini sağlar ve yüksek su kesintisi olan ileri dönem durumunu, erken dönem yüksek gaz oranı durumundan ayrı olarak kontrol etmek iyi bir uygulamadır.

S: Arayüz seviyesi kontrolü neden bu kadar zor?

C: Üç neden. Yoğunluk farkı küçüktür: 850 kg/m3 ham petrol ile 1.020 kg/m3 üretilen su arasında yalnızca %17'lik bir fark vardır, dolayısıyla tipik doğruluğa sahip bir diferansiyel basınç vericisi, büyük bir göreceli hataya sahip bir sinyal verir ve arayüz, kontrolör yanıt vermeden önce önemli ölçüde hareket edebilir. Arayüz bir çizgi değil, bir banttır: fazlar arasında 100-500 mm'lik, bazen daha fazla bir emülsiyon tabakası gelişir ve hıza, sıcaklığa ve kimyasal dozajına göre büyür ve daralır, böylece kontrol cihazı sabit bir sınır yerine hareketli bir hedefi takip eder. Ve iki çıkış birbiriyle etkileşime giriyor: daha fazla su çekmek, arayüzü aşağı doğru hareket ettiriyor, bu da yağın yerleşimini ve dolayısıyla yağın kalitesini değiştiriyor, dolayısıyla iki döngünün bağımsız olarak değil, birlikte ayarlanması gerekiyor. Bu nedenle diferansiyel basınç yerine kapasitans, iletkenlik veya nükleonik arayüz dedektörleri kullanılır.

S: Emülsiyon bandı nedir ve nasıl yönetilir?

C: Emülsiyon bandı, ara yüzeyde biriken, asfaltenler, reçineler, ince katılar ve yüzey aktif kimyasallar ile stabilize edilen, çözülmemiş yağda su veya su içinde yağ emülsiyonunun tabakasıdır. Bunun nedeni, kapta kalma süresinin en sıkı emülsiyonu parçalamaya yetmemesi, dolayısıyla çözülmemiş malzemenin gidecek hiçbir yeri olmaması ve sınırda toplanmasıdır. Kendi başına bırakıldığında, sıvı alanın büyük bir bölümünü kaplayana kadar büyür, her iki fazın etkili ikametini azaltır ve sonunda yağla birlikte çıkar, spesifikasyon dışı bazik çökelti ve suya neden olur veya suyla birlikte su içinde yüksek petrole neden olur. Yönetim, emülsifiye edici maddeyi 5-50 ppm'de yukarı akışa enjekte ederek, ısıtarak, ara yüzeyde bulunan özel bir ağızlık yoluyla bandı periyodik olarak boşaltarak ve müdahaleler arasında aylarca birikmesine izin vermeyerek gerçekleştirilir. Bir nükleonik profil oluşturucuyla ölçülen veya sürüklenen bir arayüz okumasından anlaşılan yükselen bant, bir emülsifiye edicinin veya kimyasal uyumluluk sorununun erken uyarısıdır.

S: Üç fazlı bir ayırıcı hangi kaliteye ulaşabilir?

C: Büyük oranda ham petrole ve kalma süresine bağlı olan tipik rakamlar, petrol çıkışında %0,5-5 oranında yağ içinde su ve su çıkışında 100-1.000 mg/L su içinde yağdır; gaz taşınması milyon standart fit küp başına 0,1 ABD galonunun altındadır. Bu, hem satış hem de imha için yeterince iyi değil: ham petrol satışı, bazik çökelti ve %0,5'in altında su ve bin varil başına 10 pound'un altında tuz gerektirir; bu değere bir ısıtıcı işlemcide ve elektrostatik tuz gidericide ulaşılır; üretilen su tahliyesi veya yeniden enjeksiyon limitleri ise genellikle süzme kabı, hidrosiklonlar veya indüklenmiş gaz flotasyonu ile ulaşılan 20-40 mg/L'nin altındaki su içindeki petrolü gerektirir. Bu nedenle üç fazlı ayırıcı, görevi kendi başına satılabilir yağ ve tek kullanımlık su üretmek değil, aşağı akış ekipmanını küçük ve güvenilir kılmak olan toplu ayırma adımıdır.