분리기(석유 생산)

Separator (oil production)

유전 용어의 분리기 용어는 유정 및 가스 유정으로부터 생성된 유정을 기체와 액체 구성 요소로 분리하는 데 사용되는 압력 용기를 가리킨다. 석유 생산을 위한 분리기는 석유, 가스 및 물의 구성 요소로 생산 유체를 분리하도록 설계된 대형 선박이다. 분리용기는 다음과 같은 방법으로 참조할 수 있다. 오일 및 가스 분리기, 분리기, 스테이지 분리기, 트랩, 녹아웃 용기(노크아웃 드럼, 녹아웃트랩, 물 녹아웃 또는 액체 녹아웃), 플래시 챔버(플래시 용기 또는 플래시 트랩), 팽창 분리기 또는 팽창 용기, 스크러버(가스 스크러버), 필터(가스 필터) 이러한 분리 용기는 일반적으로 유정, 가스 유정 또는 가스 유정으로부터 생산된 액체를 석유, 가스 또는 액체 및 가스로 분리하기 위해 유정, 다지관 또는 탱크 배터리 근처의 생산 임대 또는 플랫폼에 사용된다. 석유 및 가스 분리기는 일반적으로 다음과 같은 필수 구성 요소와 특징을 포함한다.

1. (a) 1차 분리 장치 및/또는 섹션, (b) 2차 "중력" 침전(분리) 섹션, (c) 기체에서 작은 액체 입자를 제거하기 위한 미스트 추출기, (d) 기체 출구, (e) 액체 침전(분리) 섹션 등을 포함하는 용기 (3상 장치에서는, 이 섹션에서도 기름으로부터 물을 분리한다) (f) 오일 배출구 및 (g) 냉각수 배출구(3상 단위)

2. 유정 및/또는 유선의 액체 서지(슬러그)를 처리할 수 있는 적절한 부피 액체 용량.

3. 대부분의 액체가 기체로부터 분리되어 미스트 추출기가 침수되지 않도록 적절한 용기 지름과 높이 또는 길이

4. 분리기의 오일 레벨을 제어하는 수단으로서, 일반적으로 오일 출구의 액체 수준 컨트롤러와 다이어프램 모터 밸브를 포함한다.

5. 용기의 압력을 일정하게 유지하기 위한 가스 출구의 역압 밸브.

6. 압력 완화 장치

분리기는 세 성분의 밀도가 다르다는 원리에 따라 작용하는데, 이 원리로 위에서 기체를, 아래쪽에 물을, 중간에는 기름을 두고 천천히 움직이면 층화가 가능하다. 모래와 같은 고형물도 분리기 바닥에 가라앉는다. 석유와 가스 분리기의 기능은 1차 기능과 2차 기능으로 나눌 수 있으며, 이 기능은 나중에 논의될 것이다.

석유 및 가스 분리기의 분류

작동 구성별 분류

석유와 가스 분리기는 세 가지 일반적인 구성을 가질 수 있다: 수직, 수평, 구면. 수직 분리기는 직경 10 또는 12인치, 직경 10 또는 12피트, 직경 15 ~ 25피트 S에서 S까지 크기가 다양할 수 있다. 수평 분리기는 직경 10인치 또는 12인치, 직경 15~16피트, 직경 60~70피트 S에서 4~5피트 S에서 S까지 크기가 달라질 수 있다. 구면 분리기는 보통 지름 66~72인치까지 24 또는 30인치까지 사용할 수 있다. 수평 오일 및 가스 분리기는 단일 튜브와 이중 튜브 쉘로 제조된다. 모노튜브 유닛은 원통형 쉘 1개를 가지고 있고, 이중 튜브 유닛은 원통형 평행 쉘 2개를 가지고 있으며, 하나는 위쪽에 있다. 2상 및 3상 서비스에는 두 가지 유형의 장치를 모두 사용할 수 있다. 일반적으로 단일 튜브 수평 오일 및 가스 분리기가 이중 튜브 장치보다 선호된다. 모노튜브 유닛은 가스 유량을 위한 면적이 더 넓을 뿐만 아니라 비슷한 가격의 이중 튜브 분리기로 보통 구할 수 있는 것보다 더 큰 오일/가스 인터페이스 면적을 가지고 있다. 단일 튜브 분리기는 큰 단일 튜브 선박이 이중 튜브 분리기보다 더 많은 양의 오일을 보유하기 때문에 일반적으로 더 긴 보존 시간을 제공한다. 이중튜브 유닛보다 청소도 용이하다. 추운 기후에서는, 액체가 보통 분리기를 통해 흐르는 따뜻한 기체의 흐름과 밀접하게 접촉하기 때문에, 동결이 모노튜브 장치에 문제를 덜 일으킬 가능성이 있다. 모노튜브 디자인은 통상 듀얼튜브 유닛보다 실루엣이 낮고, 공간이 제한된 해상 플랫폼에서는 다단계 분리를 위해 쌓기가 쉽다. 수직 분리기는 수평 분리기와는 달리 경쟁적인 대안이 아님에도 유량이 상층 부근으로 들어와 기체/액체 분리실을 통과하도록 시공해야 한다는 것이 파워스 외 연구진(1990)[1]에 의해 예시되었다.

기능별 구분

분리기의 세 가지 구성은 2상 운전과 3상 운전이 가능하다. 2상 단위에서는 가스와 액체가 분리되어 분리되어 분리된다. 석유 및 가스 분리기는 아놀드 외 연구진(2008)에 따라 특정 온도 및 압력에서 액체 및 가스 구성품이 탄화수소 증기로부터 분리되도록 기계적으로 설계된다.[2] 3상 분리기에서는 유정이 기체, 기름, 물로 분리되고 세 유체는 별도로 배출된다. 분리기의 기체-액체 분리 부분은 적절한 K 계수를 갖는 Souders-Brown 방정식을 사용하여 최대 제거 드롭릿 크기로 결정된다. 유수 분리 구간은 실험실 시험 데이터, 시험소 운영 절차 또는 운영 경험에 의해 제공되는 보존 시간 동안 유지된다. 보존시간을 이용할 수 없는 경우에는 API 12J에서 3상 분리기의 권장 보존시간을 사용한다. K 인자별 크기 조정 방법과 보존 시간은 적절한 분리기 크기를 제공한다. 송 외 연구진(2010년)에 따르면 엔지니어는 때때로 하류 장비의 설계 조건, 즉 미스트 추출기의 액체 하중, 조류 탈수기/탈수기의 수분 함량 또는 수처리용 오일 함량 등에 대한 추가 정보가 필요하다.[3]

운전압력에 의한 분류

석유와 가스 분리기는 높은 진공에서 4,000에서 5,000 psi까지의 압력에서 작동할 수 있다. 대부분의 석유와 가스 분리기들은 20에서 1,500 psi의 압력 범위에서 작동한다. 분리기를 저압, 중압 또는 고압이라고 할 수 있다. 저압 분리기는 보통 10~20~180~225psi의 압력에서 작동한다. 중압 분리기는 보통 230~250~600~700psi의 압력에서 작동한다. 고압 분리기는 일반적으로 750 ~ 1,500 psi의 넓은 압력 범위에서 작동한다.

적용별구분

오일 및 가스 분리기는 용도에 따라 시험 분리기, 생산 분리기, 저온 분리기, 계량 분리기, 상승 분리기, 단계 분리기(1단계, 2단계 등)로 분류할 수 있다.

  • 검정 구분 기호:

시험 분리기는 유체를 분리하고 계량하는데 사용된다. 시험 분리기를 웰 테스터 또는 웰 체커라고 할 수 있다. 시험 구분자는 수직, 수평 또는 구형일 수 있다. 그것들은 2상 또는 3상일 수 있다. 영구적으로 설치하거나 휴대할 수 있다(스키드 또는 트레일러 장착). 시험 분리기에는 잠재적인 시험, 주기적인 생산 시험, 한계 우물 시험 등을 위한 오일, 가스 및/또는 물의 측정을 위한 다양한 유형의 계량기가 장착될 수 있다.

  • 생산 구분자:

생산 분리기는 생산된 유정, 우물 그룹 또는 리스를 매일 또는 연속적으로 분리하기 위해 사용된다. 생산 분리기는 수직, 수평 또는 구형일 수 있다. 그것들은 2상 또는 3상일 수 있다. 생산 분리기의 크기는 직경 12인치에서 15피트까지 다양하며, 대부분의 단위는 직경 30인치에서 10피트까지 다양하다. 이것의 길이는 6에서 70피트까지이며 대부분은 10에서 40피트까지이다.

  • 저온 분리기:

저온 분리기는 고압 웰 액이 초크 또는 압력 감소 밸브를 통해 용기에 분사되어 분리기 온도가 유체 온도보다 현저히 낮아지는 특수 유체 분리기다. 쥴-에 의해 온도 감소를 얻는다.압력 감소 초크 또는 밸브를 통해 분리기로 흐를 때 유체가 잘 팽창하는 톰슨 효과. 분리기의 낮은 작동 온도는 증기 상태에서 분리기를 빠져나갈 수 있는 증기의 응결을 유발한다. 따라서 회수된 액체는 저장 탱크의 과도한 증발을 방지하기 위해 안정화가 필요하다.

  • 미터링 구분 기호:

유정액을 석유, 가스, 물로 분리하고 액체를 계량하는 기능은 하나의 용기에서 수행할 수 있다. 이러한 선박은 일반적으로 계량 분리기로 불리며 2상 및 3상 연산에 이용 가능하다. 이러한 유닛은 거품기름과 점성기름을 정확하게 측정하기에 적합한 특수 모델에서 사용할 수 있다.

오일 및 가스 분리기의 주요 기능

유체가 생성 형성을 통해 웰 보어로 흐를 때 기체로부터 오일의 분리가 시작될 수 있으며, 튜브, 유량 라인 및 표면 처리 장비를 통해 점진적으로 증가할 수 있다. 특정 조건에서는 액체가 석유 및 가스 분리기에 도달하기 전에 액체와 가스로 완전히 분리될 수 있다. 이 경우 분리기는 가스가 한 출구로 올라가고 액체가 다른 출구로 내려갈 수 있도록 '대형'만 제공한다.

가스에서 오일 제거

액체 탄화수소와 기체 탄화수소의 밀도 차이는 오일 및 가스 분리기에서 허용 가능한 분리를 달성할 수 있다. 단, 일반적으로 "미스트 추출기"라고 하는 기계 장치를 사용하여 가스 분리기에서 배출되기 전에 가스에서 액체 미스트를 제거할 필요가 있는 경우도 있다. 또한, 오일이 분리기에서 배출되기 전에 오일에서 비용액 가스를 제거하는 방법을 사용하는 것이 바람직하거나 필요할 수 있다.

기름에서 가스 제거

오일의 물리적, 화학적 특성과 압력 및 온도 조건은 오일이 용액에 함유할 가스의 양을 결정한다. 가스가 주어진 기름으로부터 해방되는 속도는 압력과 온도의 변화 함수다. 석유 및 가스 분리기가 원유에서 제거할 가스의 부피는 (1) 원유의 물리적 및 화학적 특성, (2) 작동 압력, (3) 작동 온도, (4) 처리 속도, (5) 분리기의 크기와 구성 및 (6) 기타 요인에 따라 달라진다.

동요, 열, 특수 배플링, 병합 팩 및 여과 물질은 오일의 점도와 표면 장력으로 인해 오일에 유지될 수 있는 비솔루션 가스를 제거하는 데 도움이 될 수 있다. 가스는 기체라는 덕택에 드럼 윗부분에서 제거할 수 있다. 기름과 물은 분리기의 끝에 있는 배플에 의해 분리되는데, 이 배플은 기름과 물 접촉에 가까운 높이로 세팅되어 있어 기름이 반대쪽으로 흘러가도록 하는 동시에 가까운 쪽으로 물을 가두게 된다. 그런 다음 두 액체를 배플의 각 측면으로부터 분리기에서 분리할 수 있다. 생산한 물은 다시 저유소에 주입되거나 폐기 또는 처리된다. 벌크 레벨(가스-액체 인터페이스)과 오일 워터 인터페이스는 용기에 고정된 계측기를 사용하여 결정된다. 오일 및 냉각수 출구의 밸브는 인터페이스가 분리가 발생하기 위해 최적의 수준으로 유지되도록 제어된다. 분리기는 대량 분리만 할 수 있다. 더 작은 물방울은 중력에 의해 가라앉지 않고 유류에 남을 것이다. 일반적으로 분리기의 오일은 수분 함량을 더욱 줄이기 위해 병합기에 연결된다.

기름과 물의 분리

석유와 함께 물을 생산하는 것은 기술자들과 산유국들에게 계속해서 문제가 되고 있다. 물이 탄화수소와 공동생산된 1865년 이후 귀중한 탄화수소를 일회용수에서 분리하는 일은 석유산업에 도전장을 내밀고 좌절시켰다. 램 외 연구진(1983년)에 따르면,[4] 수년간 혁신은 스키피트에서 스톡 탱크의 설치, 건배럴, 자유수역 녹아웃, 건초 포장 병합기, 그리고 가장 최근에는 강화된 중력 안정화 분리기인 Performax Matrix Plate Coinescer에 이르기까지 이어졌다. 대부분의 물을 치료한 역사는 스케치적이고 스파르타적이었다. 생산된 물에는 경제적 가치가 거의 없고, 생산자가 처리를 주선하는 데 드는 추가 비용이다. 오늘날 유전은 석유를 생산하는 것보다 더 많은 양의 물을 생산한다.[citation needed] 물의 생산량 증가와 함께 유화작용과 분산작용은 치료하기가 더 어렵다. 이 분리 과정은 저장소에서 마지막 기름 방울이 회수되고 있기 때문에 무수한 오염물질과 연동된다. 어떤 경우에는 콜크와 밸브에 의해 유발되는 것과 같이 압력 감소를 통해 물이 흐르기 전에 유체에서 분리하고 물을 제거하는 것이 바람직하다. 이러한 물 제거는 기체나 액체가 노출된 금속 표면을 화학적으로 공격할 때마다 발생하는 화학 반응이라고 할 수 있는 부식 등 물에 의해 하류로 야기될 수 있는 어려움을 방지할 수 있다.[5] 부식은 보통 따뜻한 온도와 마찬가지로 산과 염분의 존재에 의해 가속화된다. 기름에서 물의 제거에 영향을 미치는 다른 요인으로는 하이드레이트 형성과 기름과 물로 분해하기 어려울 수 있는 팽팽한 에멀전 형성이 있다. 물은 화학약품과 중력분리를 이용하여 3상 분리기로 기름과 분리할 수 있다. 3상 분리기가 물을 적절하게 분리할 수 있을 정도로 크지 않을 경우 분리기의 상류나 하류에 설치된 자유수송용기에 분리할 수 있다.

석유 및 가스 분리기 2차 기능

분리기의 최적 압력 유지

오일 및 가스 분리기가 1차 기능을 수행하기 위해서는 액체 및 가스가 각각의 가공 또는 수집 시스템으로 배출될 수 있도록 분리기에 압력을 유지해야 한다. 각 분리기의 가스 역압 밸브 또는 둘 이상의 분리기의 배터리 압력을 제어하는 하나의 마스터 역압 밸브를 사용하여 분리기의 압력을 유지한다. 분리기에 대한 최적의 유지 압력은 액체 및 기체 탄화수소의 판매로 가장 높은 경제적 수율을 초래하는 압력이다.

분리막내 액상 밀봉 유지

분리기 압력을 유지하기 위해 용기의 하단부에 액상 씰을 도포해야 한다. 이 액체 밀봉은 기름으로 가스 손실을 방지하고 액체 수준 제어기와 밸브를 사용해야 한다.

분리기의 가스에서 오일을 제거하는 데 사용되는 방법

효과적인 석유 가스 분리는 필요한 수출 품질을 달성하는 것뿐만 아니라 다운스트림 공정 장비와 압축기의 문제를 예방하기 위해서도 중요하다. 다방면으로 달성할 수 있는 벌크 액체가 녹아웃되면 남은 액체 방울은 제거 장치에 의해 분리된다. 최근까지 이 응용에 사용된 주요 기술은 역류 사이클론, 메쉬 패드 및 베인 팩이었다. 보다 최근에는 스크러버 용기 크기를 줄일 수 있는 가스 취급이 더 높은 새로운 장치가 개발되었다. 1차 분리기의 상류에서 액체가 배출되는 몇 가지 새로운 개념들이 현재 개발 중에 있다. 이 시스템은 원심 및 터빈 기술을 기반으로 하며 소형과 모션 불감증이 있어 부유식 생산 설비에 이상적이라는 장점이 있다.[6] 다음은 기름과 가스를 분리하여 분리하는 몇 가지 방법이다.

밀도차(중력분리)

천연가스는 액체 탄화수소보다 가볍다. 천연가스 흐름에 일시적으로 매달려 있는 액체 탄화수소의 미세한 입자는 기체의 속도가 충분히 느릴 경우 밀도 차이나 중력에 의해 기체 흐름 밖으로 가라앉게 된다. 더 큰 탄화수소 방울은 기체 밖으로 빠르게 가라앉겠지만, 더 작은 것들은 더 오래 걸릴 것이다. 압력과 온도의 표준 조건에서 액체 탄화수소의 방울은 천연 가스의 400배에서 1600배의 밀도를 가질 수 있다. 그러나 운전압력과 온도가 상승할수록 밀도 차이는 줄어든다. 800 psig의 작동 압력에서 액체 탄화수소는 기체보다 6~10배 정도 밀도가 높을 수 있다. 따라서 작동 압력은 분리기의 크기와 액체와 가스를 적절히 분리하는 데 필요한 미스트 추출기의 크기와 유형에 중요한 영향을 미친다. 액체 방울이 기체의 6배에서 10배의 밀도를 가질 수 있다는 사실은 액체 방울이 기체 밖으로 빠르게 정착하여 분리될 것임을 나타낼 수 있다. 그러나 액체의 입자가 너무 작아서 기체에 "떠 있는" 경향이 있을 수 있고, 기체가 석유와 가스 분리기에 있는 단기간에 기체 흐름 밖으로 가라앉지 않을 수 있기 때문에 이러한 현상이 발생하지 않을 수 있다. 분리기의 작동 압력이 증가함에 따라 액체와 기체의 밀도 차이가 감소한다. 이 때문에 석유 및 가스 분리기를 다른 공정 변수, 조건 및 요건과 일치하는 만큼 낮은 압력으로 운용하는 것이 바람직하다.

충돌

액체를 포함한 기체의 흐름이 표면에 충돌할 경우 액체 미스트는 표면에 들러붙어 결합될 수 있다. 안개가 더 큰 물방울로 합쳐진 후에, 그 물방울들은 용기의 액체 부분에 끌릴 것이다. 기체의 액체 함량이 높거나 미스트 입자가 극히 미세한 경우, 만족스러운 미스트 제거 효과를 위해 몇 개의 연속 충돌 표면이 필요할 수 있다.

흐름 방향 변경

액체 미스트를 함유한 기체 흐름의 방향이 갑자기 바뀌면 관성으로 인해 액체가 원래 흐름의 방향으로 계속 흐르게 된다. 따라서 기체에서 액체 미스트를 분리하는 것은 기체가 흐름 방향의 변화를 더 쉽게 가정하고 액체 미스트 입자로부터 멀리 흐르기 때문에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 제거된 액체는 표면에서 결합되거나 아래 액체 섹션으로 떨어질 수 있다.

유속 변화

액체와 기체의 분리는 기체 속도의 급격한 증가 또는 감소로 유발될 수 있다. 두 조건 모두 기체와 액체의 관성 차이를 사용한다. 속도가 감소하면 액체 미스트의 높은 관성이 그것을 기체로부터 전방으로 그리고 멀리 운반한다.[7] 그런 다음 액체가 일부 표면에 결합되어 분리기의 액체 섹션에 끌릴 수 있다. 기체 속도가 증가하면 액체의 관성이 높아져 가스가 액체에서 멀어지게 되고 액체가 용기의 액체 부분까지 떨어질 수 있다.

원심력

액체 미스트를 운반하는 가스천이 충분히 높은 속도로 원형 운동으로 흐르면 원심력은 액체 미스트를 용기 벽에 바깥쪽으로 던진다. 여기서 액체는 점차적으로 더 큰 물방울로 합쳐져 마침내 아래의 액체 부분에 끌린다. 원심력은 액체 미스트를 기체와 분리하는 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 그러나 Keplinger(1931)에 따르면,[8] 일부 분리막 설계자들은 자유 표면을 전체적으로 회전시키는 액체가 회전 축에 놓여 있는 가장 낮은 지점을 중심으로 표면이 휘어진다는 단점을 지적해왔다. 이렇게 생성된 잘못된 레벨은 분리기의 유체 레벨 제어를 조절하는 데 어려움을 초래할 수 있다. 이는 주로 분리기의 바닥에서 콘센트 위로 확장되어야 하는 수직 정음 배플을 배치함으로써 극복된다. 이러한 유형의 미스트 추출기의 효율은 가스 흐름의 속도가 증가함에 따라 증가한다. 따라서 주어진 처리량의 비율에 대해서는 더 작은 원심분리기로 충분하다.

분리기의 기름에서 가스를 제거하기 위해 사용되는 방법

천연가스의 높은 가격, 액체 탄화수소의 계량 의존도, 그리고 다른 이유들로 인해, 현장 처리 중 원유에서 모든 비솔루션 가스를 제거하는 것이 중요하다. 석유 및 가스 분리기의 원유에서 가스를 제거하기 위해 사용되는 방법은 다음과 같다.

동요

갑작스러운 힘에[9] 의한 원유의 이동으로 정의할 수 있는 보통 조절된 동요는 표면 장력과 오일 점도에 의해 오일 안에 기계적으로 잠길 수 있는 비솔루션 가스를 제거하는 데 도움이 된다. 동요는 보통 기포가 합쳐지고 동요를 사용하지 않을 경우 필요한 시간보다 짧은 시간 내에 기름으로부터 분리된다.

열

한 몸에서 다른 것으로 전달되는 에너지의 한 형태로서의 열은 온도 차이를 초래한다.[10] 이는 오일의 표면 장력과 점도를 감소시켜 오일에 유압적으로 유지되는 가스를 방출하는 데 도움을 준다. 원유를 가열하는 가장 효과적인 방법은 온수욕을 통해 통과시키는 것이다. 기름을 작은 개울이나 리불렛으로 분산시키는 스프레더 플레이트는 온수 욕조의 효과를 높인다. 수조를 통한 기름의 상승 흐름은 약간의 동요를 일으키는데, 이것은 기름에서 유입된 가스를 결합하고 분리하는 데 도움이 된다. 가열식 목욕은 아마도 거품을 내는 원유의 거품을 제거하는 가장 효과적인 방법일 것이다. 온수욕은 대부분의 오일 및 가스 분리기에서는 실용적이지 않지만 직간접 연소식 히터 및/또는 열교환기에 의해 오일에 열을 가하거나 가열된 자유수욕기 또는 에멀전 처리기를 사용하여 온수욕을 얻을 수 있다.

원심력

원형 경로에서 움직이는 입자 특유의 가공의 힘으로 정의할 수 있는 원심력(구심력)은 입자를 원형 경로에 유지시키는 힘(구심력)과 규모와 동일하지만 반대 방향으로의 지점은 가스와 기름의 분리에는 효과적이다. 가스가 소용돌이의 내부를 차지하는 동안 무거운 기름은 소용돌이의 고정기벽을 향해 바깥쪽으로 던져진다. 적절한 모양과 크기의 소용돌이는 액체가 장치의 바닥으로 아래로 흐르는 동안 가스를 상승시킬 것이다.

오일 및 가스 분리기의 흐름 측정

다른 유량 계측기와 함께 분리기 내부 및 주변 흐름 방향은 일반적으로 배관 및 계측 다이어그램(P&ID)에 설명되어 있다. 이러한 유량 계측기 중에는 유량 표시기(FI), 유량 송신기(FT), 유량 제어기(FC) 등이 있다. 석유와 가스 산업에서 흐름은 무엇보다 중요한데, 그 이해는 엔지니어들이 더 나은 디자인을 고안하고 자신 있게 추가 연구를 수행할 수 있도록 도와준다는 점에서 주요한 공정 변수로서 흐름이 본질적으로 중요하기 때문이다. 모한 외 연구진(1999)은 3상 유동계통의 분리기의 설계와 개발에 관한 연구를 수행했다. 이 연구의 목적은 3상 오일 및 가스 분리기에서 복합 다층 유체 유체 역학적 유동 거동을 조사하는 것이었다. 기계론적 모델은 CFD 시뮬레이터와 함께 개발되었다. 그 후 이것들은 3상 분리기에 대한 상세한 실험을 수행하는데 사용되었다. 실험 및 CFD 시뮬레이션 결과는 기계론적 모델과 적절히 통합되었다. 실험의 시뮬레이션 시간은 오일 고유중력을 0.885로 하여 20초였으며, 분리기 하단의 길이와 직경은 각각 4피트, 3인치였다. 첫 번째 실험 세트는 다른 흐름 속도 및 기타 작동 조건에서도 유사한 시뮬레이션 연구를 수행하고 수행하는데 상세 조사를 사용하는 기반이 되었다.

오일 및 가스 분리기의 흐름 보정

앞에서 설명한 바와 같이, 석유 및 가스 환경에서 분리기와 함께 작동하는 유량 계측기는 유량 표시기, 유량 송신기, 유량 제어기를 포함한다. 유지보수(나중에 논의될 예정) 또는 높은 사용량 때문에 이러한 유량계는 때때로 보정되어야 한다.[13] 교정은 필요한 측정 범위에 적합하도록 미리 결정된 알려진 양의 신호를 참조하는 과정으로 정의할 수 있다. 보정 계수는 적절한 보정 계수를 확인하기 위해 미리 정해진 표준으로부터의 편차를 결정하여 유량계를 표준화하는 수학적 관점에서도 볼 수 있다. 미리 정해진 표준으로부터의 편차를 결정할 때, 실제 유량은 대개 높은 정확도로 보정된 유량계의 일종인 마스터 미터를 사용하거나 유량을 저울로 측정하여 질량 흐름의 중력 판독을 얻을 수 있도록 하여 우선 결정된다. 다른 종류의 계량기는 전송 계량기 입니다. 그러나 팅 외 연구진(1989년)에 따르면,[14] 작동 조건이 원래 보정된 지점과 다를 경우 전송 미터의 정확도가 떨어지는 것으로 입증되었다. 요더(2000년)[15]에 따르면 마스터 미터로 사용되는 유량계에는 터빈 미터, 양의 변위 미터, 벤투리 미터, 코리올리 미터 등이 있다. 미국에서는 국립표준기술원(NIST)의 인증을 받은 플로우랩에서 마스터 미터를 교정하는 경우가 많다. 플로우미터 실험실의 NIST 인증은 그 방법이 NIST에 의해 승인되었음을 의미한다. 일반적으로, 여기에는 NIST 추적가능성이 포함되며, 이는 플로우미터 교정 프로세스에 사용된 표준이 NIST에 의해 인증되었거나 NIST에 의해 승인된 표준과 인과적으로 다시 연결됨을 의미한다. 다만 업계에서는 교정 절차 중 계량기를 통해 실제 용기에 유입되거나 용기에 유입되는 유체(액체 또는 가스)의 중량을 측정하는 두 번째 방법이 실제 유량을 측정하는 데 가장 이상적인 방법이라는 게 일반적인 생각이다. 이 방법에 사용된 체중계는 국립표준기술원(NIST)에서도 추적할 수 있어야 한다.[16] 적절한 보정 계수를 확인함에 있어 유량계가 정확하게 판독을 시작하도록 하기 위한 단순한 하드웨어 조정이 없는 경우가 많다. 대신, 정확한 판독으로부터의 편차는 다양한 흐름으로 기록된다. 데이터 포인트는 표준화된 국립표준기술원 마스터 미터 또는 체중계에 의해 결정되는 실제 유량과 유량계 출력을 비교하면서 표시된다.

오일 및 가스 분리기의 제어, 밸브, 액세서리 및 안전 기능

컨트롤

오일 및 가스 분리기에 필요한 제어장치는 오일 및 오일/수면 인터페이스(3상 운전)용 액체 레벨 제어기와 압력 제어기가 있는 가스 백 압력 제어 밸브다. 제어장치의 사용은 분리기가 있는 밭의 운영비를 매우 높게 만들기 때문에 비용이 많이 들지만, 설치는 Fair가 본 Wyo의 Big Piney에 있는 70개의 가스정 (1968년)의 경우와 같이 전체적인 운영비에서 상당한 절감을 가져왔다.[17] 분리기가 있는 우물은 9,000 피트에 이르는 7,200 피트의 고도 위에 위치해 있었다. 관제 설비는 분산 제어 시스템을 사용하여 현장 사무소의 원격 제어 스테이션에서 관제사 주위의 현장 운영을 할 수 있도록 충분히 자동화되었다. 전반적으로, 이것은 인력의 효율성과 현장의 운영을 향상시켰고, 그에 상응하는 지역에서의 생산량 증가를 가져왔다.

밸브

오일 및 가스 분리기에 필요한 밸브는 오일 배출 조절 밸브, 방수 조절 밸브(3상 작동), 배수 밸브, 블록 밸브, 압력 방출 밸브, 비상 정지 밸브(ESD)이다. ESD 밸브는 일반적으로 몇 달 또는 몇 년 동안 개방된 위치에 유지되며 명령 신호가 작동될 때까지 대기한다. 예정된 턴어라운드 이외의 이 밸브에는 거의 주의를 기울이지 않는다. 지속적인 생산의 압력은 종종 이러한 간격을 더 길게 늘린다. 이는 이들 밸브가 이동하지 못하게 하는 축적이나 부식으로 이어진다. 안전에 중요한 용도의 경우, 밸브가 요구 시 작동하도록 보장해야 한다.[18]

악세사리

오일 및 가스 분리기에 필요한 부속품은 압력계, 온도계, 압력 감소 조절기(제어 가스의 경우), 수평 조준경, 파열 디스크가 있는 안전 헤드, 배관 및 튜브 등이다.

오일 및 가스 분리기의 안전 기능

석유 및 가스 분리기는 다른 임대 장비로부터 안전한 거리에 설치되어야 한다. 해상 플랫폼에 설치되거나 다른 장비와 근접하게 설치되는 경우 분리기나 제어장치 또는 부속품이 고장날 경우 인력의 부상과 주변 장비 손상을 방지하기 위한 예방 조치를 취해야 한다. 대부분의 석유 및 가스 분리기에는 다음과 같은 안전 기능이 권장된다.

  • 고액질 및 저액질 수준 컨트롤:

일반적으로 고액상 및 저액상 제어는 분리기의 흡입구에 있는 밸브를 작동시키거나 분리기 주위의 우회로를 열거나 경고음을 울리거나 또는 분리기의 높은 액상 수준 또는 낮은 액체로 인해 발생할 수 있는 손상을 방지하기 위해 다른 관련 기능을 수행하는 부유식 조종사다.

  • 고압 및 저압 컨트롤:

고압 및 저압 제어장치를 분리기에 설치하여 지나치게 높은 압력이나 낮은 압력이 정상 작동을 방해하는 것을 방지한다. 이러한 고압 및 저압 조정기는 기계식, 공압식 또는 전기식으로 작동될 수 있으며 경고음을 울리거나 차단 밸브를 작동하거나 우회로를 열거나 기타 관련 기능을 수행하여 직원, 분리기 및 주변 장비를 보호할 수 있다.

  • 고온 및 저온 컨트롤:

분리기에 온도 조절 장치를 설치하여 장치를 닫거나, 히터에 대한 바이패스를 열거나 닫거나, 분리기의 온도가 너무 높거나 너무 낮을 경우 경고음을 울릴 수 있다. 이러한 온도 조절 장치는 일반적으로 분리기에 사용되지 않지만 특별한 경우 적절할 수 있다. 프란시스(1951년)에 따르면, 분리기의 저온 조정기는 가스 생산업자가 사용하는 또 다른 도구로 고압 가스전에서 그 적용을 찾으며, 보통 "갑상" 저수지로 불린다. 이러한 고압 가스 흐름의 확장으로 얻을 수 있는 저온을 수익성 있는 이점으로 활용한다. 기존 가열기와 분리기 설치에 비해 탄화수소 응축수의 보다 효율적인 회복과 기체의 탈수도가 더 높은 것은 석유 및 가스 분리기의 저온 제어의 주요 장점이다.[19]

  • 안전 릴리프 밸브:

스프링 장착 안전 릴리프 밸브는 보통 모든 오일 및 가스 분리기에 설치된다. 이러한 밸브는 일반적으로 용기의 설계 압력에 의해 설정된다. 안전 릴리프 밸브는 주로 경고 역할을 하며, 대부분의 경우 분리기의 전체 정격 유체 용량을 다루기에는 너무 작다. 최대 용량의 안전 릴리프 밸브를 사용할 수 있으며, 분리기에 안전 헤드(파열 디스크)를 사용하지 않을 경우 특히 권장된다.

  • 안전 헤드 또는 파열 디스크:

안전헤드 또는 파열디스크는 분리기의 압력이 미리 결정된 값을 초과할 때 파열되도록 설계된 얇은 금속막을 포함하는 장치다. 이것은 보통 분리기 용기의 설계 압력의 1/4에서 1%까지이다. 안전 헤드 디스크는 일반적으로 안전 릴리프 밸브가 열릴 때까지 파열되지 않고 분리기의 과도한 압력 증가를 방지할 수 없도록 선택된다.

오일 및 가스 분리기의 작동 및 유지보수 고려 사항

생산 시스템의 수명 동안, 분리기는 광범위한 생산 유체를 처리할 것으로 예상된다. 홍수로부터의 돌파와 가스 리프트 순환의 확대로, 생산된 유체 수분 차단과 가스-오일 비율은 끊임없이 변화하고 있다. 많은 경우 분리기 유체 하중은 용기의 원래 설계 용량을 초과할 수 있다. 그 결과, 많은 사업자는 그들의 분리기가 더 이상 필요한 기름과 물 배출물 표준을 충족하지 못하거나 파워 외 연구진(1990)에 따라 가스 내 높은 액체 이월 현상을 경험하게 된다.[20] 일부 운영 유지 보수 및 고려사항은 아래에서 논의한다.

정기검사

정유공장과 가공공장에서는 모든 압력용기와 배관의 부식 및 침식을 주기적으로 점검하는 것이 일반적이다. 유전에서는 일반적으로 이 관행을 따르지 않으며(이 관행이 사전에 정해진 빈도로 검사되며, 일반적으로 RBI 평가에 의해 결정됨) 실제 고장이 발생한 후에만 장비를 교체한다. 이 정책은 운용 인력과 주변 장비에 대한 위험 조건을 조성할 수 있다. 모든 압력 장비에 대한 주기적인 점검 일정을 수립하고 준수하여 과도한 고장으로부터 보호할 것을 권고한다.

안전장치 설치

모든 안전구호장치는 가능한 한 선박에 가깝게 설치하여야 하며, 유체 소진 시 발생하는 반응력이 안전장치의 파손, 풀림 또는 이탈이 발생하지 않도록 설치하여야 한다. 안전장치로부터의 방전으로 인해 직원이나 다른 장비가 위험에 처해서는 안 된다.

저온

분리기는 수화 형성 온도 이상에서 작동해야 한다. 그렇지 않으면 용기에 하이드레이트가 형성되어 부분적으로 또는 완전히 플러그를 꽂아 분리기의 용량을 줄일 수 있다. 액체나 가스 콘센트가 막히거나 제한되는 경우에 안전밸브가 열리거나 안전헤드가 파열되는 경우가 있다. 증기 코일은 거기서 형성될 수 있는 수분을 녹이기 위해 기름과 가스 분리기 액체 부분에 설치될 수 있다. 이것은 특히 저온 분리기에 적합하다.

부식성 유체

부식성 액을 취급하는 분리기를 주기적으로 점검하여 교정 작업이 필요한지 여부를 결정해야 한다. 극단적인 부식의 경우 용기의 정격 작동 압력 감소가 필요할 수 있다. 특히 취급하는 액체가 부식성이 있는 경우 정기적인 정수시험이 권장된다. 소모성 양극은 분리기에 사용하여 전해질 부식으로부터 보호할 수 있다. 일부 작업자는 초음파 두께 표시기로 분리기 쉘과 머리 두께를 결정하고 나머지 금속 두께로부터 최대 허용 작동 압력을 계산한다. 이것은 매년 연안 및 2-4년마다 육상에서 이루어져야 한다.

참고 항목

외부 링크

참조

  1. ^ 파워스, 마스턴 L, 1990년 자유수질 녹아웃에서의 중력분리 해석 SPE 생산 엔지니어링, [e-journal]5(1) OnePetro 데이터베이스를 통해 사용 가능[Accessed 5 incessed 2011년 4월 5일]
  2. ^ 아놀드, 스튜어드, 2008년 지표면 생산 작업. 오일 취급 시스템 및 설비 설계 옥스퍼드: 걸프 전문 출판사.
  3. ^ 송준하, B. E. 정, H.J. Kim, S. S. Gil, 2010. 드롭 크기 분포를 사용한 세 개의 페이즈 구분 기호 크기. In: 2010년 5월 3-6일 Outland Technology Conference. 휴스턴: 도우조선해양
  4. ^ Rem, S.J., Shaughnessy, R.J., III, C-E Natco, 1983. 석유-물 분리 강화-퍼펙스 코인서. 인: SPE 프로덕션 운영 심포지엄. 오클라호마 시티, 오클라호마 주, 1983년 2월 27일 – 3월 1일. 오클라호마시티 : AIME의 석유 엔지니어 협회.
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  6. ^ A.C. 스튜어트, 체임벌린, N.P., 이르샤드, M. 1998. 가스-액체 분리에 대한 새로운 접근법. 인: 유럽 석유 회의. 1998년 10월 20-22일 네덜란드 헤이그. 헤이그: 크바너 팔라돈 주식회사.
  7. ^ 2008년. 생산 구분 원칙 – 샘플[비디오 온라인] 이용 가능:[<https://www.youtube.com/watch?v=vhkcGCUN_Uo&playnext=1&list=PLD23100F9395C2BB0] [2011년 4월 10일 액세스]
  8. ^ 케플링어, 1931년 석유와 가스 분리의 물리적 문제 오클라호마 대학, 툴사 대학, 제6권 74-75페이지.
  9. ^ "Agitation on The Free Dictionary by Farlex 2011. Accessed: 10 April 2011".
  10. ^ "Heat on Encyclopædia Britannica 2011 – Encyclopædia Britannica Online. Accessed: 04 April 2011".
  11. ^ "Centrifugal Force on Encyclopædia Britannica 2011 – Encyclopædia Britannica Online. Accessed: 04 April 2011".
  12. ^ 1999년 오바디아 쇼엄의 램 모한. 3상 유동을 위한 기체-액체 원통형 사이클론 소형 분리기의 설계 및 개발 인: 석유 및 가스 회의 – 1999년 6월 28~30일 달라스, 텍사스 주, 생산자 생존을 위한 기술 옵션. 댈러스: DOE와 PTTC
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  14. ^ 1989년 팅, V.C. 할핀, J.C. 유량계의 현장 보정을 위한 휴대용 피스톤 가스 프로베라. SPE 생산 엔지니어링, 6(4), 페이지 454–458.
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  17. ^ R. A. 박람회, 1968. 와이오밍 주 빅 파인디의 가스전 원격 제어 및 원격 제어 시추 및 생산 관행, 1968. 휴스턴: 미국 석유 연구소.
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  19. ^ A. W. 프랜시스, 1951년 가스-콘덴세이트 생산에 적용되는 저온 분리. 시추 및 생산 관행, 1951. 휴스턴: 미국 석유 연구소.
  20. ^ 파워스, 최, M.S., 1990. 필드 조건 변화에 따른 구분자 성능 예측 인: 1990년 9월 23일 루이지애나 주 뉴올리언스에서 열린 SPE 연례 기술 회의 및 전시회. 뉴올리언스: 코노코 주식회사