ابزار دقیق آداک فرایند سپهر

در چاههای نفتی نفت استخراج شده دارای آب نمک است. بیشتر این آب بهمراه نمک قبل از انتقال به پالایشگاه از نفت جدا شده تا باعث رسوب و خورگی مسیر انتقال نشود و همچنین در پالایشگاه باعث خرابی تجهیزات گران قیمت ابزار دقیق نشود.
در نزدیکی چاه نفت، به خصوص جایی که عمل جداسازی انجام می‌شود، آب جدا شده باید در محل یا در یک مرکز تصفیه آب قبل از بازگشت به محیط زیست تصفیه شود.
پالایشگاه ها نفت خام را از میادین تولید بر اساس اندازه گیری های اولیه رسوب و آب (BS&W) دریافت می کنند. هر چه اندازه گیری BS&W بیشتر باشد، آب بیشتری در نفت خام وجود دارد.
پالایشگاه ها از جداسازی گرانشی، مخازن نمک زدایی، مخازن اسکیم و سایر تجهیزات برای حذف آب و سایر ناخالصی ها استفاده می کنند.
در تمام این فرآیندها، آب جدا شده از روغن از کف ظرف تخلیه می‌شود، در حالی که هیدروکربن‌ها معمولاً با جاری شدن روی یک بافل در یک انتهای مخزن جداسازی به طور مداوم حذف می‌شوند.
تخلیه آب
برداشتن آب از مخزن جداسازی به عنوان "آب تخلیه" نامیده می شود. به دلیل هزینه بالای تصفیه آب، بسیار مهم است که بدانیم چه زمانی سطح مشترک بین آب و روغن به نقطه پایین می رسد تا از ریختن روغن به تاسیسات تصفیه آب جلوگیری شود.
در اغلب تاسیسات جداسازی نمک از نفت خام از روش های ثابتی برای اندازه‌گیری سطح بین نفت خام و آب نمک استفاده می‌کنند که شامل نمونه برداری دستی گرفته تا اندازه گیری پیچیده سطح مداوم با استفاده از سطح سنج راداری موج هدایت شونده و فرستنده های تشعشع گاما می شود.

لول سوئیچ خازنی
یک خازن از دو صفحه رسانا تشکیل شده است که توسط یک ماده "دی الکتریک" غیر رسانا از هم جدا شده اند.
مواد دی الکتریک بر اساس ثابت دی الکتریک یا DK طبقه بندی می شوند که توانایی مواد را برای ذخیره بار خازنی ردیابی می کند. هرچه عدد دی الکتریک بیشتر باشد، ظرفیت ذخیره شده بیشتر است.
ظرفیت خازنی برابر است با DK (ثابت دی الکتریک)، ضربدر مساحت صفحات رسانا، تقسیم بر فاصله بین دو صفحه: C = (DK * A) / D
لول سوئیچ خازنی برای اندازه‌گیری سطح از این مفاهیم اولیه خازن استفاده می‌کنند، به طوری که ظرف در کاربردهای سطح نقطه‌ای به یک صفحه از خازن تبدیل می‌شود. یعنی پروب به یک صفحه رسانا تبدیل می شود، مخزن به صفحه رسانای دوم تبدیل می شود و ماده مورد اندازه گیری نقش ماده دی الکتریک را ادا می‌کند.
برای مواد رسانا از پروب هایی با روکش پلاستیکی استفاده می‌شود که باعث جبران تجمع فعال مواد رسانا در سنسور یا پراب شوند که این امر برای اندازه‌گیری قابل اعتماد لازم و ضروری می‌باشد.
استفاده از یک سوئیچ خازن برای شناسایی رابط بین روغن و آب به دلیل خواص الکتریکی بسیار متفاوت دو سیال موثر است. آب زیرزمینی بسیار رسانا است و باعث کوتاه شدن دو صفحه خازن می شود و باعث تغییر تقریبا بی نهایت در ظرفیت اندازه گیری شده می شود. فاز روغن رسانا نیست و ثابت دی الکتریک پایین روغن (حدود 2DK) باعث تغییر کوچکی در ظرفیت اندازه گیری شده می شود.
در یک مخزن تخلیه آب، سنسور با مخلوطی از روغن و آب پوشانده می شود تا زمانی که فرآیند جداسازی ادامه یابد، زمانی که روغن به سمت بالا حرکت می کند و آب نسبتاً تمیز به سمت پایین حرکت می کند. آب جدا شده همچنان حاوی مقداری روغن، گریس، آهن، مواد افزودنی پلیمری، موم پارافین و سایر آلاینده‌ها است که در فرآیند تصفیه آب حذف خواهند شد.
سنسور احتمالا هرگز آب خالص را نخواهد دید. با این حال، حتی با وجود آلاینده ها، فاز آب رسانا خواهد بود و از نظر الکتریکی متفاوت از فاز روغنی است.
سوئیچ خازنی در نقطه ای نصب می شود که باید رابط کم بین روغن و آب تشخیص داده شود. این می تواند یک نصب افقی درست بالای خط خروجی تخلیه آب باشد. سوئیچ خازن همچنین می تواند مستقیماً در لوله های خروجی آب نصب شود، اما نصب افقی در نقطه کنترل ترجیح داده می شود.
نتیجه این است که به محض اینکه آب به زیر نوک پروب بیفتد، سوئیچ حالت‌های خود را تغییر می‌دهد. این یک نشانه بسیار قابل اعتماد از رابط آب / روغن است که می تواند برای متوقف کردن تخلیه استفاده شود.
سوئیچ های سطح خازنی برای کالیبراسیون ساده هستند و می توانند به صورت افقی یا عمودی نصب شوند. هیچ قطعه متحرکی برای فرسوده شدن یا قطع کردن گوشی وجود ندارد. از آنجایی که ظرفیت خازنی دارای مزیت جبران سازی فعال است، موادی که پوشش می دهند، مانند نفت خام سنگین یا پارافین، مشکلی ندارند.
سوئیچ های سطح خازنی، تشخیص واسط روغن آب قابل اعتماد را ارائه می دهند و به خودکارسازی فرآیند کنترل تخلیه آب کمک می کنند.
سایر روش های سطح نقطه
چندین روش دیگر برای تشخیص رابط آب/روغن موجود است، اما همه آنها در مقایسه با سنسورهای سطح خازنی دارای معایب قابل توجهی هستند:
نمونه برداری دستی:
روش نمونه گیری دستی قدیمی است، اما هنوز در بسیاری از امکانات استفاده می شود. تعدادی دریچه به صورت عمودی در کنار ظرف قرار گرفته اند. یک اپراتور شیر را برای مدت کوتاهی باز می کند و نمونه ای را می کشد. با مشاهده نمونه به صورت بصری، می توان تعیین کرد که کدام شیر آب تولید می کند و نزدیکترین شیر بعدی که روغن در آن وجود دارد، بنابراین رابط بین دو شیر مشخص می شود.
نمونه برداری دستی دارای تعدادی نقص است. اول، فقط یک ایده از محل قرارگیری رابط - یعنی جایی بین دو دریچه ارائه می دهد. از آنجایی که نمونه ها به صورت دستی گرفته می شوند، مکان رابط شناسایی شده فقط به اندازه آخرین نمونه دقیق است. همچنین متکی به تفسیر بصری آب و روغن چیست. این تفسیر دلخواه و با عملگرهای مختلف ناسازگار است. در نهایت، این قضاوت اپراتور است که تصمیم بگیرد چه زمانی دامپینگ را متوقف کند، که به عامل خطای انسانی می افزاید.
شیشه دید:
یک شیشه دید واقع در خط خروجی تخلیه آب می تواند برای تشخیص بصری تغییر از فاز آب به فاز روغن استفاده شود. همانطور که در روش نمونه برداری دستی، بر تفسیر بصری آب و روغن چیست تکیه دارد. همچنین به دلیل اینکه شیشه دید در خط خروجی قرار دارد، ناخواسته مقداری روغن ریخته می شود. از آنجایی که این یک عملکرد دستی است، خطای انسانی معرفی می شود.
لول سوئیچ رسانایی:
کلیدهای رسانایی با عبور جریان الکتریکی از یک الکترود به الکترود دوم از طریق یک مایع رسانا کار می کنند. در یک برنامه واسط روغن/آب، جریان زمانی که آب وجود دارد از آن عبور می کند. هنگامی که مایع به روغن نارسانا تبدیل می شود، جریان دیگر بین الکترودها عبور نمی کند و کلید تغییر حالت را نشان می دهد.
سوئیچ های رسانایی تشخیص رابط قابل اعتماد را در بسیاری از تاسیسات ارائه می دهند. با این حال، اگر الکترودها با یک ماده نارسانا مانند نفت خام سنگین یا موم پارافین پوشانده شوند، الکترود دیگر جریان را عبور نمی دهد. تا زمانی که الکترودها تمیز نشده باشند، این نشان دهنده یک قرائت نادرست است. به همین دلیل، کلیدهای رسانایی فقط باید در فرآیندهای جداسازی استفاده شوند که فازها عاری از مواد سنگین یا آلاینده باشند.
سوئیچ شناوری:
سوئیچ های شناور را می توان برای اندازه گیری رابط بین آب و روغن استفاده کرد. شناور برای وزن مخصوص آب کالیبره شده است که 1.0 یا کمی بالاتر است. وزن مخصوص روغن معمولاً بین 0.7 تا 0.9 است. همانطور که سطح آب پایین می آید، بازوی شناور به سمت پایین حرکت می کند، که نشانه ای از نقطه کنترل آب پایین است.
شناورها به دلایل مختلفی می توانند در کاربردهای تخلیه آب مشکل ساز باشند. قطعات متحرک سوئیچ شناور در معرض سایش و آسیب هستند. شناور ممکن است به خطر بیفتد و باعث غرق شدن آن شود. نفت خام و موم سنگین می تواند روی بازوی شناور و شناور جمع شود و باعث قطع شدن و خرابی شود. در نهایت، وزن مخصوص آب زیرزمینی و نفت متغیر است و به طور منظم نیاز به "ترفندهای" کالیبراسیون دارد.