A capacidade de monitorar o nível de areia em desarenadores, separadores e sistemas de refluxo permite a automação e maior eficiência dos processos de remoção de areia e melhor uso e vida útil dos equipamentos.
Introdução
A produção de areia é uma das principais preocupações da Indústria de Petróleo e Gás. A areia é criada a partir de fluidos e rochas extraídas de poços. Como consequência da presença de areia, o processo global de transporte e transformação é afectado pela deterioração dos equipamentos (poço, tubagens, tubagens, válvulas, estrangulador, separador), paragens de produção, diminuição da taxa de produção, manutenção antecipada, etc. portanto, colocado no manejo e controle da areia no campo.
A produção de areia é uma questão presente no lado Upstream do Petróleo e Gás, que trata da exploração, extração e produção de petróleo bruto e gás. Depois que um poço é perfurado e verificado com quantidade economicamente extraível de hidrocarbonetos, as cabeças de poço são usadas para controlar a taxa e as condições de extração. Separadores monofásicos ou multifásicos são então usados para obter os hidrocarbonetos necessários para o refino ou processamento, o que é conhecido como o lado Downstream da indústria.
Este artigo descreve o Rheonics Sensor SDP de detecção de areia e como ele é utilizado para monitorar o nível de areia no equipamento de separação de areia, permitindo ações rápidas para melhor gerenciamento da areia.
Rheonics sensores também são usados para peso de lama monitoring de fluidos de perfuração em tempo real nos locais da plataforma.
Figura 1: Visão geral da extração de petróleo e gás e produção de areia
Monitor de nível de gerenciamento de areiaoring E controle
O gerenciamento da areia está relacionado ao “ciclo de vida da areia”, que inclui procedimentos como previsões iniciais modeladas, monitoramento realoringe disposição final do acúmulo de areia, considerando os aspectos ambientais, de segurança e econômicos.
Durante o manejo da areia as ações necessárias são: separação, coleta, limpeza, medição e monitoramentooring.
Separadores de Areia
A separação é um processo usado para isolar sólidos do líquido contido no fluido multifásico proveniente do poço. Equipamento utilizado para separação de areia, também conhecido como. Desanders podem ser vasos de gravidade (isto é, nocaute de água livre (FWKO) com jato de areia), desassoreamento de areia, hidrociclone ou sistemas de filtro.
Esses desanders variam em designs, tamanhos e princípios de funcionamento. A seleção depende da capacidade necessária, vazão, tamanho dos sólidos, localização na linha de produção, impacto econômico, etc. Existem diferentes estilos de lixadores adequados para casos de uso específicos, como lixadores multi-liner, lixadores de inserção, etc.
Desarnador de poço são separadores ciclônicos multifásicos de solo e fluido projetados para tratar o fluxo total do poço. Eles podem trabalhar com fluxos mistos de petróleo, gás e água e podem operar com frações de vazios de gás completos e são usados em poços de gás e petróleo. Eles são usados tanto para lidar com a produção temporária de sólidos durante testes e limpeza de poços, quanto para o processamento permanente e contínuo da produção de areia. Eles são construídos para atender às classificações de projeto ASME e API-6A.
O próximo descobrir mostra desanders comuns usados em diferentes locais e onde Rheonics sensores podem ser usados.
A instalação de um desander pode ser definida pela sua localização em relação à válvula de estrangulamento. Válvulas de estrangulamento são usadas para controlar a vazão e a pressão na linha. Desanders localizados antes do estrangulador ou na cabeça do poço protegem todos os equipamentos a jusante (incluindo o estrangulador da cabeça do poço), mas exigem um projeto de alta pressão. Desanders localizados após o estrangulador exigem classificações de pressão muito mais baixas, podem ser mais baratos, mas não protegerão o estrangulador (é necessária manutenção ou substituição) e geralmente são maiores em dimensões.
Uma vantagem adicional dos desanders instalados antes do estrangulamento da cabeça do poço é que a areia filtrada é geralmente mais limpa, com baixo percentual de hidrocarbonetos (até 0.5% de concentração em peso – kg de óleo por kg de areia seca) [5].
Hidrociclones:
Um dispositivo separador ciclônico, também chamado de “desanders”, “desanding cyclone” ou “desanding hydrocyclone”, usa um fluxo turbulento com o fluido multifásico efluente para capturar e separar sólidos. As forças centrífugas forçam os sólidos, como a areia, a se moverem perto da parede e são puxados para baixo pela gravidade ao longo do recipiente de formato cônico como fluxo inferior. Durante este processo, um fluxo de fluido limpo, água ou hidrocarbonetos é induzido a sair do recipiente pelo topo, no centro do fluxo turbulento.
O underflow com os sólidos filtrados é armazenado em uma seção de acumulação abaixo, que pode ser integrante ou separada do ciclone.
Um problema conhecido com separadores ciclônicos é o acúmulo ou solidificação de areia que pode entupir o sistema. Isto pode acontecer se a taxa à qual a areia é criada exceder a taxa à qual a areia é removida através de tubos e válvulas. As válvulas de descarga com um ciclo aberto predefinido são ineficazes, uma vez que a formação de areia pode ser inconstante e frequentemente variável. Se a válvula abrir sem formação de areia, o fluido efluente multifásico pode passar diretamente pelo underflow, perdendo o produto. Se for aberto muito tarde, a areia encherá a embarcação, comprometendo as operações gerais.
Deixar a válvula de descarga do acumulador um pouco aberta causa perda contínua de líquido e erosão na válvula de descarga. Para operação em baixa pressão (<100 psig na entrada), este método de operação é frequentemente usado. No entanto, para operação de alta pressão (>100 psig), ou fluxo multifásico com óleo no fluxo de fluido, ou sólidos muito abrasivos, ou problemas com o manuseio de grandes volumes de líquidos descarregados – abrir a válvula de descarga não é uma solução razoável (4) .
Uma solução melhorada é usar linhas de fluxo ou linhas de fluxo no vaso. Usando sensores de pressão, a diferença de pressão criada pelo acúmulo de areia pode ser detectada e a linha de fluxo cria um fluxo descendente evitando o entupimento da areia. Contudo, estes também são ineficazes se a taxa de criação de areia for demasiado elevada.
Os operadores podem monitorar a produção de areia em separadores e quaisquer outros equipamentos, utilizando diversas técnicas, como análise de amostras de fluidos, simulações numéricas e outras técnicas de medição indireta, além de sensores diretos de medição de nível de areia, como Rheonics Sonda de detecção de areia SRV-SDP. O objetivo em todos estes casos é identificar e resolver problemas de produção de areia antecipadamente e, em alguns casos, automatizar a remoção de areia.
Figura 5: Linha de fluxo em desanders
Necessidade de monitoramento em tempo realoring do nível de areia
A utilização de equipamentos para monitorar o nível ou concentração de areia permite ao usuário:
- Identifique acumulações de areia sem intervenção humana
- Agendar manutenção e limpeza de equipamentos
- Tome medidas desde o início (antes que os depósitos de areia causem danos graves)
- Planeje melhorias de processo
- Analisar tendências da taxa de erosão
- Estabilize porões para controle total de automação
- Reduza a necessidade de verificações visuais e supervisão humana
- Melhorar a segurança da operação e a segurança do pessoal no local
Diferentes estratégias para monit de areiaoring
Algumas tecnologias utilizadas para monit de areiaoring estão listados na próxima tabela.
Tabela 1: Tecnologias de sensores para monitoramento de areiaoring
| Equipar | Descrição | Prós | Desvantagens |
|---|---|---|---|
| Sensores acústicos | Não intrusivo Mede as ondas sonoras geradas pela areia devido a partículas que atingem a superfície de um poço, duto ou qualquer equipamento | Fácil de instalar em vários pontos de produção. Útil para identificar locais de concentração e, até certo nível, o tamanho das partículas. | Afetado por fluxo de fluido, bolhas, vibração externa, etc. Difícil de calibrar – falta de equipamento de calibração confiável. Não funciona em altas pressões ou quando há depósitos no transdutor. |
| Sondas de erosão | Sonda intrusiva e invasiva. Mede as diferenças de resistência elétrica devido à perda de material da superfície metálica da sonda causada pelo impacto da areia. | Fornece informações diretas e quantitativas sobre a quantidade e distribuição da produção de areia. Usado como amostra de possíveis danos ao equipamento. | Afetado por corrosão, incrustação ou obstrução. Desempenho e durabilidade ficam comprometidos. Precisa de monitoramento próximooring para substituição. A sensibilidade da medição fica comprometida devido a artefatos do processo. |
| Sensor de concentração de areia | Mede a resistência elétrica ou capacitância do fluido, que deve estar relacionada à concentração de areia e à taxa de fluxo de massa no fluido. | Oferece dados contínuos e em tempo real Alerta quaisquer alterações ou anomalias. | Influenciado por outras propriedades do fluido, como temperatura, pressão e salinidade. A sensibilidade e a confiança da medição são severamente afetadas por artefatos de processo, como depósitos. |
| Sondas ultrassônicas | Não é intrusivo ou invasivo O sensor funciona enviando ondas sonoras e determina o tempo em que elas retornam. Funciona como um radar para determinar se há formação de sólidos em determinada seção do equipamento. | Fornece informações em tempo real sem ser intrusivo. Lida com vibração, radiação infravermelha, ruído ambiente e radiação EMI (interferência eletromagnética). | As leituras podem ser afetadas pelas propriedades externas dos fluidos. Requer calibração em campo para cada instalação, a menos que uma célula de fluxo ou alojamento específico seja usado. Severamente afetado por depósitos na parede e precisa de recalibração para trabalhar com mudanças nas condições da parede do vaso. |
| Sondas de vibração | Intrusivo e invasivo Opera em uma determinada frequência e detecta as mudanças ou desvios de frequência quando está em contato com fluidos e sólidos. | Detecta acúmulos ao longo do tempo Pode ser definido como um alarme de nível Pode detectar corrosão | Pode ser conectado por depósitos. |
Rheonics SDP - Sonda de Detecção de Areia
Rheonics SDP é uma sonda de detecção de areia em linha baseada em Rheonics viscosímetro SRV. O sensor SDP é usado junto com o software Ostrich (Rheonics Software de detecção de nível de areia) para detecção em tempo real de areia em equipamentos separadores, incluindo separadores de ciclone.
Rheonics O SDP pode ser usado para monitorar o nível de areia em equipamentos da indústria de petróleo e gás, como separadores. Isso ajuda a proteger os elementos de produção na superfície (petróleo e gás) e no lado submarino (equipamentos submarinos).
A operação do sensor é baseada em um ressonador torcional que detecta as alterações na viscosidade e densidade de um fluido monofásico ou multifásico. O sensor percebe o amortecimento induzido pelo fluido no qual está imerso e seu impacto na frequência de ressonância.
O SDP está configurado para sustentar as condições de trabalho do sistema, para altas pressões de até 10K psi, com versões disponíveis para 15K psi e 25K psi. A sonda do sensor também pode ser montada com diferentes conexões de processo, como flanges API, Grayloc, Hammer Union, etc. Isso ajuda na integração do sensor SDP em diferentes desanders e tubulações e reservatórios upstream ou midstream.
Tabela 2: Especificações Rheonics Sonda de Detecção de Areia – SDP
| Rheonics Sonda de Detecção de Areia - SDP | |
|---|---|
| Comprimento da Extensão | Customizável |
| Conexão de processo | Customizável |
| Máx. Variantes de classificação de pressão | 10,000 psi (690 bar, 69 MPa) 15,000 psi (1035 bar, 103 MPa) 25,000 psi (1724 bar, 172 MPa) |
| Material | Stainless Steel 316 Hastelloy C22 disponível para ambientes de alta corrosão |
| Certificações | Ex (ATEX, IECEx, JPEx, etc.) |
| desenho | Rheonics Desenho SDP |
Figura 6: Rheonics SDP – Sonda de Detecção de Areia
Visite o próximo artigo para conhecer um caso de instalação do Medidor de densidade e viscosidade SRD em oleodutos e gasodutos de acordo com os padrões API.
Instalação SDP da sonda de detecção de nível de areia
Conforme mostrado nas Figuras 2, 4 e 5, o sensor SDP pode ser instalado em diferentes pontos, ou tipos de desarenadores, da seção montante de óleo e gás.
O sensor SDP pode ser usado para detectar a presença de areia ou partículas que possam “cimentar” e obstruir a saída de fluxo inferior em desanders. O sensor é colocado a uma altura predefinida no desander que indicaria se o nível e o volume de areia são altos o suficiente para alertar que é necessária uma ação do controlador (por exemplo, PLC) e do atuador (por exemplo, válvula) para remover a areia. Duas sondas podem ser usadas para sinalizar níveis baixos e altos para melhor automação do controle da válvula de remoção de areia e evitar que qualquer fluido saia do vaso na linha de saída de sólidos.
As leituras SDP do nível de areia fornecem informações sobre o nível de depósitos sólidos em um fluido multifásico. Por exemplo, se o fluido for composto principalmente de água, o sensor produz uma leitura de aproximadamente 1-2cP. Mas quando são apresentadas partículas ou fluidos adicionais (ou seja, areia, óleo, etc.), as leituras mudam significativamente.
Aplicações:
Automatize a remoção de sólidos do acumulador em Desanders e separadores usados para
- Perfuração de petróleo e gás
- Remoção de areia produzida
- Operações de teste de poço
- Limpeza de flexitubo
- Operações de perfuração subbalanceadas
- Tratamento de água poluída
- Tratamento de água de processo industrial
- Tratamento de escoamento de águas pluviais
- Planta de dessalinização
- Instalação de reciclagem
Benefícios:
- Design compacto e robusto
- Nenhuma peça móvel, zero manutenção ou reparo
- Reduz o custo operacional do desander, tornando econômica a produção de poços com alto teor de areia
- Reduz a erosão de sólidos da válvula de descarga do acumulador através da ativação baseada em eventos
- Ajuda a reduzir a contaminação da areia por óleo, evitando a formação de lamas e alivia problemas difíceis de acumulação de sólidos
Operações:
- Disponível em uma ampla gama de tamanhos e classificações de pressão
- Disponível com flanges compatíveis com ASME e API 6-A e outras conexões de processo
- Não é necessário comissionamento ou calibração no local
- Vem com monitor de nível de areiaoring software com alertas e níveis de alarme fáceis de configurar
- Possível também ativar a válvula de descarga do acumulador diretamente do sistema de sensores
- Nenhuma perda de pressão operacional devido à instalação do sensor no desander ou no acumulador
Instalação e suporte:
- Fácil de instalar
- Sonda do sensor construída para caber em qualquer porta do desander
- Certificado EX
- Não há necessidade de comissionamento ou calibração
- Modo de teste para verificar a operação e a sensibilidade do sensor
- Suporte global com diagnóstico remoto e configuração dos sensores
Sistema automatizado de remoção de areia
A Rheonics A sonda de detecção de nível de areia, SDP, lidera o caminho para a remoção automatizada de acumulações de areia em desareadores e separadores usados na indústria de petróleo e gás. Isso é feito detectando a presença de areia ou sólidos na linha antes que causem sérios danos ao equipamento, e enviando um sinal para acionar uma válvula na linha de underflow para transporte da areia e posterior remoção.
Figura 7: Controle de remoção de areia com Rheonics Sonda de detecção de areia SRV-SDP
Inúmeras empresas fabricam e operam Desanders atendendo a diversas aplicações industriais. Alguns deles e guarante que os mesmos estão:
- Controle de Sólidos GN
- Derrick Corporation
- Sulzer
- Schlumberger
- Expro
- Técnica FMC
- Tecnologia de processo eletrônico
- FLSmidth
- Campeão X
- EnFloTech (tecnologia Desander usada para extrair minerais pesados do moinho durante o processo de moagem)
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Referências
- Cabeça de poço – Wikipédia
- Investigando Fenômenos de Produção de Areia: Uma Avaliação de Experimentos Laboratoriais e Modelos Analíticos Passados e Emergentes
- Tecnologia de hidrociclone para quebra, consolidação e remoção de areia do hidrato de gás natural
- Desander Líquido – Balanceamento de Fluxo Apex (B-FSM069)
- Aplicação da tecnologia Multiphase Desander à produção de petróleo e gás
