利用纳米技术解决采出水计量 不准确的问题

时间:2023-06-26 14:56 来源:石油与装备23年6月 作者:编译 / 李海

石蜡沉积在测量采出水量的仪 表上,导致读数不准确。新技术解 决方案可以在日常维护的地方提供 临时解决方案,从而实现持久的准 确性。 随着能源行业致力 于采出水的再利 用, 采 出 水 的 处 理成本也在增加, 因此需要更精确的测量来节省成 本。 在美国非常规市场,采出水 的测量受到石蜡沉积在仪表上的 影响,导致采出水的体积读数不 准确。该行业开始通过应用新技 术解决方案来解决这一日益严重 的问题,这些新技术解决方案可 以在日常维护中提供临时解决方 案,从而实现持久的准确性。 大多数油气生产商都面临着 电磁流量计内表面结蜡的问题。 这些仪表通常位于生产水段,生 产和测试分离器的下游。石蜡是 原油生产中存在的一种蜡状物质, 当液体从井口通过地面设备冷却 时,石蜡会从溶液中脱落。
 
石蜡如何影响计量
 
当液体通过管道输送时,它 会冷却下来,导致石蜡凝固并沉 积在管道和流量计的壁上。设计 用于通过加热去除大部分石蜡的 分离器仍然容易受到可能覆盖管 道和测量装置的少量石蜡的积累 的影响。 电磁流量计用于测量管道中 导电流 体 ( 如采出水 ) 的体积流 量。它们的工作原理是在流动路 径上产生磁场,并测量流体流过 磁场时产生的电压。 电压与流速和磁场强度成正 比,用于计算流体的体积流量。 电磁流量计至少包含两个电极, 由陶瓷或金属材料组成,具体取 决于制造商。电极读取流过仪表 的采出水的感应电压。 绝缘衬垫放置在仪表内部导 电流体和金属体之间。这将被测 流体与仪表本体隔离,防止流体 产生电气短路。 结蜡会在电磁流量计的电极 和衬套上成核,影响电磁流量计 的精度和可靠性。随着时间的推 移,电极周围的石蜡沉积会增加, 基本上使电极与液体绝缘。此时, 流体的导电性被人为降低,流量 计将读数不足。 如果电极上的石蜡涂层变得 足够厚,流量计将与采出水完全绝缘,仪表将其解释为零流量。 随着尾管上石蜡涂层的增加,仪 表的横截面积减小,产生更高的 流体速度,导致仪表的流量过读 (Q = Av,其中 a 为流动的横截 面积,v 为平均流速 )。
 
现状 : 维护和停机时间
 
油气生产商可能会意识到电 磁流量计中的结蜡问题,特别是 如果他们过去经历过测量不准确 或流量计故障的问题。 据估计,目前在美国非常规 油气市场上使用的数以万计的电 磁流量计容易受到石蜡沉积的影 响。许多作业者已经开发出解决 流量计中石蜡堆积问题的策略, 例如通过加热系统将石蜡的温度 保持在石蜡熔点以上,从而加热 仪表以使石蜡保持液态。 其他方法包括化学处理方案, 用于溶解电极和衬套上的石蜡, 但这些处理方法成本高昂,并且 需要仪表停机。有些公司可能还 会实施定期维护和清洁程序,以 确保流量计正常工作。然而,定 期维护和清洁程序既耗时又昂贵。 然而,也有可能一些油气生 产商可能没有意识到电磁流量计 存在结蜡问题,特别是如果他们 没有全面的维护和监测计划的话。 在这种情况下,流量计误差可能 不会被发现,直到它们引起重大 问题或停机时间。
 
南德克萨斯案例
 
德克萨斯州南部的一家油气 公司由于无法从仪表上获取流量 数据,每隔 60 天就必须取出并清 洗被污染的仪表。 从 2021 年 10 月 开 始, 运 营 商 与 分 销 合 作 伙 伴 KopMan Industries 一起部署了 Aculon 测量完整性 (AMI) 处理技术,以 解决其六个电磁流量计上的石蜡 积累问题。 生产作业中的流量计可以在 每米 3 ~ 4 小时内进行处理。新 的仪表可以在一小时内处理好。 没有固化时间或温度要求,需要 处理这些仪表。 由 于 AMI 的 应 用, 作 业 者 能够将仪表的维护时间从 60 天延 长到 540 天 ( 即 18 个月 )。 最初,在 180 天内对仪表进 行了物理检查,发现电极没有石 蜡沉积。由于磁性流量计报告的 流量与作业者每天的采出水量保 持一致,因此没有因为结垢而拔 出流量计进行维护。 AMI 服务包括使用排斥水和 碳氢化合物的全憎性表面改性化 学物质清洁、准备和处理电磁流 量计的表面。Aculon 的全疏化 学用于处理陶瓷或金属电极,并 通过 2-5 纳米厚的光学透明处理 共价结合到表面。 衬垫通常由聚四氟乙烯组成, 经过Aculon的纳米防化学处理, 专为非金属合金表面设计。这种 化学方法已经在石油和天然气行 业之外使用了 20 多年。 Aculon 自 21 世 纪 初 以 来 一直专注于纳米表面改性化学物 质的合成和制造,并开发了 100 多种产品来修饰不同类型基材的 表 面 能。
 
2022 年,Aculon 与 KopMan 合作,KopMan 已经使 用 Aculon 的化学试剂清洁、准 备和处理设备 5 年,处理了 6000 多件不同的设备。 合作伙伴共同创建了 AMI, 成功地将这里描述的维护间隔时 间延长了 6 米,延长了 9 倍。现在, 越来越多的作业者开始将资金分 配到电磁流量计的维护上,以减 少与电磁流量计的常规拉拔和清 洗相关的非生产时间。 自 2021 年 以 来, 超 过 250 个电磁流量计范围从2-10英寸。 用 AMI 技术处理过的小颗粒。在 处理过的 250 米中,有 200 米属 于采出水,需要在现场进行拉拔 和清洗。 如今,与碳氢化合物相比, 人们对采出水计量不确定性的关 注较少。然而,考虑到处理和处 置成本、法规、回收需求以及改 进泄漏 检 测 的 需 要, 为 了 确 保 更准确、更可靠地测量采出水, 压力越来越大,这种情况正在发 生变化。总之,经过现场验证的 AMI 技术能够解决这些问题,同 时提高长期流量测量性能。
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