除砂机和分离器砂位实时监控oring 自动删除

除砂机和分离器砂位实时监控oring 用于自动删除

监测除砂器、分离器和回流系统中的砂位的能力可以实现除砂过程的自动化和更高的效率，并提高设备的利用率和使用寿命。

介绍

砂生产是石油和天然气行业的主要问题之一。沙子是由从井中提取的液体和岩石形成的。由于存在砂子，整个运输和转化过程会受到设备（井筒、管道、油管、阀门、节流器、分离器）恶化、生产停止、生产率下降、早期维护等的影响。因此投入到现场防砂管理。

出砂是石油和天然气上游领域存在的一个问题，涉及原油和天然气的勘探、开采和生产。在钻探并审查了经济可开采数量的碳氢化合物后，井口用于控制开采速率和条件。然后使用单相或多相分离器获得精炼或加工所需的碳氢化合物，这被称为该行业的下游侧。

本文介绍 Rheonics 沙子检测 SDP 传感器及其如何用于监测沙子分离设备中的沙子水平，从而可以快速采取行动以实现更好的沙子管理。

Rheonics 传感器也用于泥浆重量监测oring 钻井液的在钻机现场实时进行。

图 1：石油和天然气开采及砂生产概述

沙子管理水平监控oring 和控制

沙子管理涉及“沙子生命周期”，其中包括初始模型预测、实际监测等程序oring以及积砂的最终处置，综合考虑环境、安全、经济等方面。

沙子管理过程中所需的操作包括：分离、收集、清洁、测量和监控oring.

砂分离机

分离是用于将来自井的多相流体中所含的固体与液体分离的过程。用于砂分离的设备，又名。除砂器可以是重力容器（即带有喷砂装置的自由水分离器（FWKO））、集砂器除砂器、水力旋流器或过滤系统。

这些除砂器的设计、尺寸和工作原理各不相同。选择取决于所需的容量、流量、固体尺寸、生产线中的位置、经济影响等。有适合特定使用情况的不同类型的除砂器，如多衬管除砂器、插入式除砂器等。

井口除砂器 是多相固液旋流分离器，设计用于处理全井流。它们可以处理混合油、气、水流，并且可以在全气隙状态下运行，并且可用于气井和油井。它们既用于处理试井和清理过程中的临时固体生产，也用于永久性的持续制砂处理。它们的设计符合 ASME 和 API-6A 设计等级。

下一个数字显示了在不同位置和内联位置使用的常见除砂器 Rheonics 可以使用传感器。

图 2：上游石油和天然气工艺中的除砂器类型和位置

除砂器的安装可以通过其与节流阀相关的位置来定义。节流阀用于控制管路中的流量和压力。除砂器位于节流器之前或井口处，可保护下游所有设备（包括井口节流器），但需要高压设计。位于节流器之后的除砂器需要低得多的压力等级，可能更便宜，但不会保护节流器（需要维护或更换），并且尺寸通常较大。

安装在井口节流器之前的除砂器的另一个优点是，过滤后的砂通常更清洁，碳氢化合物百分比较低（按重量计浓度最高为 0.5% - 每公斤干砂含油量）[5]。

水力旋流器：

旋风分离器装置，也称为“除砂器”、“除砂旋流器”或“除砂水力旋流器”，利用排出多相流体的旋流来捕获和分离固体。离心力迫使固体（如沙子）移动到壁附近，并在重力作用下沿圆锥形容器向下拉，形成底流。在此过程中，干净的流体、水或碳氢化合物流被引导通过旋流中心的顶部离开容器。

图3：旋流砂分离器图示[3]

带有过滤的固体的底流存储在下面的累积部分中，该部分可以是整体的，也可以与过滤器分离。气旋.

图 4：除砂器设计变体

旋风分离器的一个已知问题是沙子的积累或凝固，可能会堵塞系统。如果沙子产生的速度超过沙子通过管道和阀门排出的速度，就会发生这种情况。由于沙子的形成可能是不稳定的并且经常变化，因此具有预定义的打开循环的排放阀是无效的。如果在没有形成砂子时打开阀门，多相流出流体可以直接通过底流，从而损失产品。如果打开得太晚，沙子将填满容器，从而影响整体操作。

让蓄能器排出阀稍微打开会导致排出阀持续液体损失和腐蚀。对于低压操作（入口处<100 psig），经常使用这种操作方法。然而，对于高压操作 (>100 psig)、流体流中含有油的多相流、或磨蚀性很强的固体、或处理大量排放液体的问题 - 打开排放阀并不是一个合理的解决方案 (4) 。

改进的解决方案是在容器中使用通量管线或流线。使用压力传感器，可以检测沙子堆积产生的压力差，并且通量线产生向下流动，避免沙子堵塞。然而，如果产砂率太高，这些也无效。

操作员可以使用各种技术来监测分离器和任何其他设备中的出砂情况，例如分析流体样品、数值模拟和除了直接砂位测量传感器（例如 Rheonics 沙子探测探头 SRV-SDP。所有这些情况的目标是尽早识别和解决出砂问题，并在某些情况下实现自动除砂。

图 5：除砂器中的通量线

需要实时监控oring 沙位

使用设备监测沙子水平或浓度允许用户：

无需人工干预即可识别沙子堆积
安排设备的维护和清洁
尽早采取行动（在沙子沉积造成严重损害之前）
计划流程改进
分析侵蚀速率的趋势
稳定地下室以实现全自动化控制
减少目视检查和人工监督的需要
提高操作安全和现场人员安全

沙堆的不同策略oring

砂监测中使用的一些技术oring 列于下表中。

表 1：沙堆传感器技术oring

专业技术	课程描述	优点	缺点
声学传感器	非侵入式测量由于颗粒撞击井眼、管道或任何设备表面而由沙子产生的声波	易于安装在多个生产点。可用于识别浓度位置以及在某种程度上的颗粒大小。	受流体流动、气泡、外部振动等影响。难以校准——缺乏可靠的校准设备。在高压或传感器上有沉积物时无法工作。
侵蚀探头	侵入式和侵入式探头。测量由于沙子冲击导致探头金属表面材料损失而产生的电阻差异。	提供有关出砂量和分布的直接定量信息。用作设备潜在损坏的样本。	受腐蚀、污垢或堵塞的影响。性能和耐用性都会受到影响。需要密切监控oring 更换。由于工艺因素，测量灵敏度会受到影响。
砂浓度传感器	测量流体的电阻或电容，预计与流体中的沙子浓度和质量流量有关。	提供连续、实时的数据提醒任何变化或异常。	受流体其他特性的影响，例如温度、压力和盐度。测量灵敏度和置信度受到沉积物等过程伪影的严重影响。
超声波探头	不具有侵入性或侵入性传感器的工作原理是发出声波并确定声波返回的时间。像雷达一样工作，以确定设备的某个部分是否形成固体。	提供实时信息而不会造成干扰。处理振动、红外辐射、环境噪声和 EMI（电磁干扰）辐射。	读数可能会受到流体外部特性的影响。除非使用特定的流通池或外壳，否则每次安装都需要进行现场校准。受到壁沉积物的严重影响，需要重新校准以适应不断变化的容器壁条件。
振动探头	侵入性和侵入性以一定的频率工作，检测与流体和固体接触时频率的变化或偏差。	检测随时间的累积情况可设置为液位报警可检测腐蚀	可以通过存款来堵塞。

Rheonics SDP - 沙子探测探头

Rheonics SDP是一种基于 Rheonics 粘度计 SRV。 SDP 传感器与 Ostrich 软件一起使用（Rheonics 沙位检测软件）用于现场现场检测分离器设备（包括旋风分离器）中的沙子。

Rheonics SDP可用于监测石油和天然气工业设备（例如分离器）中的砂位。这有助于保护地面（石油和天然气）和海底（海底设备）的生产元件。

该传感器的操作基于扭转谐振器，可检测单相或多相流体的粘度和密度变化。传感器感知由其浸入的流体引起的阻尼及其对谐振频率的影响。

SDP 配置为维持系统的工作条件，最高压力可达 10K psi，有适用于 15K psi 和 25K psi 的版本。传感器探头还可以安装不同的过程连接件，如 API 法兰、Grayloc、Hammer Union 等。这有助于将 SDP 传感器集成到不同的除砂器以及上游或中游管道和储层中。

表 2：规格 Rheonics 沙子探测探头 – SDP

Rheonics 沙子探测探头 - SDP
延伸长度	个性化服务
过程连接	个性化服务
最大限度。压力等级变体	10,000 磅/平方英寸（690 巴，69 兆帕） 15,000 磅/平方英寸（1035 巴，103 兆帕） 25,000 磅/平方英寸（1724 巴，172 兆帕）
材料	不锈钢316 哈氏合金 C22 可用于高腐蚀环境
认证证书	防爆（ATEX、IECEx、JPEx 等）
画画	Rheonics SDP绘图

图6： Rheonics SDP – 沙子探测探头

请参阅下一篇文章了解安装案例符合 API 标准的石油和天然气管道中的 SRD 密度和粘度计。

沙位检测探头 SDP 安装

如图 2、4 和 5 所示，SDP 传感器可以安装在石油和天然气上游部分的不同点或除砂器类型中。

SDP 传感器可用于检测是否存在沙子或颗粒，这些沙子或颗粒可能会“粘合”并堵塞除砂器的底流出口。传感器放置在除砂器中的预定高度，该高度将指示沙子的水平和体积是否足够高，以警告控制器（例如PLC）和执行器（例如阀门）需要采取行动来去除沙子。两个探头可用于发出低液位和高液位信号，以便更好地实现除砂阀控制的自动化，并避免任何流体从固体出口管线中流出容器。

沙位的 SDP 读数提供有关多相流体中固体沉积物水平的信息。例如，如果流体主要由水组成，则传感器输出大约1-2cP的读数。但当存在额外的颗粒或液体（即沙子、油等）时，读数会发生显着变化。

应用：

自动去除除砂器和分离器中的蓄能器固体，用于

石油和天然气钻探
产砂去除
试井作业
连续油管清理
欠平衡钻井作业
废水处理
工业过程水处理
雨水径流处理
海水淡化厂
回收设施

好处

紧凑、坚固的设计
无活动部件，零维护或维修
降低除砂器的运行成本，使高砂生产井生产经济
通过基于事件的激活减少蓄能器排放阀的固体侵蚀
有助于减少沙子的油污染，防止污泥形成并缓解困难的固体积累问题

操作：

有多种尺寸和压力等级可供选择
可提供符合 ASME 和 API 6-A 标准的法兰和其他过程连接件
无需现场调试或校准
配有沙位监视器oring 软件可轻松设置警报和警报级别
还可以直接从传感器系统激活蓄能器排放阀
由于在除砂器或蓄能器中安装传感器，因此不会造成工作压力损失

安装与支持：

易于安装
传感器探头适合除砂器上的任何端口
EX认证
无需调试或校准
检查传感器操作和灵敏度的测试模式
远程诊断和传感器配置的全球支持

自动除砂系统

Rheonics 砂位检测探头 SDP 引领自动清除石油和天然气行业使用的除砂器和分离器中积砂的趋势。这是通过在沙子或固体对设备造成严重损坏之前检测管线中是否存在沙子或固体，并发送信号来激活底流管线中的阀门以进行沙子运输和随后的清除来完成的。

图 7：除砂控制 Rheonics SRV-SDP 砂探测探头

许多公司制造和经营满足各种工业应用的除砂器。他们中有一些，那恭喜你，:

有关石油和天然气行业的更多信息

石油和天然气行业包括石油产品的勘探、开采、精炼、运输和营销。这是一个多阶段且复杂的过程，严重影响世界经济，因为它提供了当今最常用的能源。

石油和天然气行业的步骤分为以下领域或部分：

上游：上游部门负责从地下储层勘探、发现和提取原油和天然气。
中游：中游部分涉及运输和仓储oring 原油和天然气。
下游：下游部门专注于将原油精炼成各种产品并将这些产品销售给消费者。

当前，石油天然气行业面临诸多挑战。在所有这些因素中，随着太阳能或风能等替代清洁能源的出现，环境方面变得更加重要。如今，该行业所涉及的成本发挥着关键作用，并且在未来将越来越重要地决定该行业的可持续性和盈利能力。石油和天然气公司正在投资清洁战略，并始终寻求尽可能提高效率。

石油和天然气工业中使用的井筒 [1]

有关制砂的更多信息

也称为沙子进入或沙子入侵，该问题可以描述为石油和天然气行业在开采、运输和储存期间使用的管道或机械内部沙子或其他颗粒的进入、积聚和凝固。

井口是石油和天然气工业上游区域使用的设备，用于调节从地下井提取的碳氢化合物的流量。这些是第一批存在沙子沉积风险的设备，因此它们主要与除砂器或砂分离器配合使用，本文稍后将详细介绍。

出砂是一个反复出现的问题，特别是在松散砂岩储层中钻探的井中。当储层中的压力降至地层强度以下时，砂粒会从周围的岩石中分离出来，并与产生的石油或天然气一起流入井眼。

产砂的一些后果是：

油井产能降低： 出砂会部分或完全堵塞井眼，减少石油或天然气的流量。这可能导致产量、质量和收入下降。产量低于预测或经济水平可能会对油井的盈利能力产生不利影响。
损坏井下设备： 沙沉积物会侵蚀和堵塞管道、阀门、泵等，造成代价高昂的损坏并需要提前更换。如果在提取时未正确执行过滤或除砂，这可能会影响上游和中游部分。运营成本的增加很快就会使油井的生产变得不经济。
井筒不稳定： 出砂会破坏井眼的稳定性，增加井塌的风险。这可能是严重的安全隐患，可能需要关闭或废弃油井。此外，财务影响将是巨大的，并可能影响整个水库的使用。

为了解决砂生产问题，生产设备中通常采用砂过滤和分离方法。

专业技术	课程描述	优点	缺点
声学传感器	非侵入式测量由于颗粒撞击井眼、管道或任何设备表面而由沙子产生的声波	易于安装在多个生产点。可用于识别浓度位置以及在某种程度上的颗粒大小。	受流体流动、气泡、外部振动等影响。难以校准——缺乏可靠的校准设备。在高压或传感器上有沉积物时无法工作。
侵蚀探头	侵入式和侵入式探头。测量由于沙子冲击导致探头金属表面材料损失而产生的电阻差异。	提供有关出砂量和分布的直接定量信息。用作设备潜在损坏的样本。	受腐蚀、污垢或堵塞的影响。性能和耐用性都会受到影响。需要密切监控oring 更换。由于工艺因素，测量灵敏度会受到影响。
砂浓度传感器	测量流体的电阻或电容，预计与流体中的沙子浓度和质量流量有关。	提供连续、实时的数据提醒任何变化或异常。	受流体其他特性的影响，例如温度、压力和盐度。测量灵敏度和置信度受到沉积物等过程伪影的严重影响。
超声波探头	不具有侵入性或侵入性传感器的工作原理是发出声波并确定声波返回的时间。像雷达一样工作，以确定设备的某个部分是否形成固体。	提供实时信息而不会造成干扰。处理振动、红外辐射、环境噪声和 EMI（电磁干扰）辐射。	读数可能会受到流体外部特性的影响。除非使用特定的流通池或外壳，否则每次安装都需要进行现场校准。受到壁沉积物的严重影响，需要重新校准以适应不断变化的容器壁条件。
振动探头	侵入性和侵入性以一定的频率工作，检测与流体和固体接触时频率的变化或偏差。	检测随时间的累积情况可设置为液位报警可检测腐蚀	可以通过存款来堵塞。

介绍

沙子管理水平监控oring 和控制