با گذشت سالها ، افرادی که در صنعت نفت و گاز فعالیت می کنند ، در حال نوآوری و ایجاد راه هایی برای اندازه گیری دقیق بودند. از استخراج گرفته تا تحویل این مواد اولیه ، هر کس در این تجارت سرمایه گذاری کرده است تا دقیق ترین اندازه گیری های ممکن را بدست آورد. بنابراین ، دانشمندان و مهندسان برای کشف روش ها و فن آوری های جدید برای ساختن سیستم های اندازه گیری کارآمد ، طولانی و سخت تلاش کرده اند. به دلیل سخت کوشی آنها ، ایجاد کنتورهای متفاوتی تحقق یافت و به همین دلیل ، صنعت نفت و گاز همچنان در حال پیشرفت است. این کنتورها توسط صنایع ، به ویژه گاز و نفت ، برای محاسبه سرعت جریان جرم یا سرعت جریان حجمی مایعات استفاده می شوند. چنین کاربردی ظرفیت و نوع جریان سنج را مشخص می کند. گازها ، مایعات و مایعات از نظر سرعت جرم و سرعت جریان حجمی اندازه گیری می شوند.
نفت و گاز طبیعی از کجا و چگونه تشکیل می شود؟
قبل از اینکه به شما کنتورهای متفاوتی را که معمولاً در صنعت نفت و گاز استفاده می شود بگوییم ، دانستن روند چگونگی جمع آوری صنایع برای تولید مواد اولیه باید ابتدا باشد. هر دو ماده اولیه در منابع زمین شناسی مختلف وجود دارد. بیشتر اوقات میادین گازی و نفتی در سنگهای رسوبی مانند ماسه سنگ و سنگ آهک وجود دارد. دلیل اصلی این است که این مواد به راحتی می توانند از میان صخره‌ها عبور کنند و باعث انباشت آسانتر آنها می شوند. ظرفیت مخازن موجود می تواند با تخلخل آن مشخص شود ، در حالی که بهره وری با نفوذپذیری آنها متناسب است.
برای شروع جریان ، آنها درون این صخره ها حفر می کنند که استخراج مایعات آسان تر خواهد بود. برای شروع یا افزایش یا جریان مداوم ، آب درون صخره ها که معمولاً در زیر زمین قرار دارند ، پمپ می شود. آب پر فشار در این سنگ ها پمپ می شود که باعث افزایش سرعت جریان و افزایش استخراج مایعات می شود. از نوعی کنتور جریان به نام کنتور الکترومغناطیسی ABB برای اندازه گیری دقیق و دقیق آب پمپاژ درون صخره ها استفاده می شود. اما موارد خاصی وجود دارد که حفاری و پمپاژ آب برای به دست آوردن این مواد کافی نیست. نفت یا گاز طبیعی که در سنگهای غیرقابل نفوذ یافت می شود ، عمدتاً قادر به تشکیل وسایل معمولی نیستند. این مواد “هیدروکربن های غیر متعارف” نامیده می شوند و شامل روغن شیل ، متان بستر زغال سنگ و گاز شیل می شوند. به دلیل نفوذپذیری بسیار پایین سنگ ، تجمع باید برای شروع جریان تحریک شود و فرآیند استخراج را فعال کند.
برای این کار روشی به نام “شکست هیدرولیک” لازم است. در شکستگی هیدرولیکی ، مخلوطی از ماسه و آب درون صخره ها پمپ می شود. به دلیل فشار زیاد ، شکستگی های کوچک (شکاف) ایجاد می شود که باعث می شود مواد آزاد شوند تا داخل فونداسیون حرکت کنند. شکستن هیدرولیک با فعال کردن این شکاف ها برای جابجایی مواد انجام می شود ، این همان کاری است که ماسه انجام می دهد. باز کردن این شکستگی ها ، که منجر به نفوذ پذیری بالایی می شود. برای اندازه گیری دقیق مایع شکستگی و ترکیب مواد افزودنی در مخلوط ، از جریان سنج الکترومغناطیسی ABB استفاده می شود. اکنون که ما توضیح داده ایم که چگونه صنعت نفت و گاز این مواد اولیه را به دست می آورد؛ مرحله بعدی آشنایی با نحوه اندازه گیری آنها با انواع مختلف سیستم های اندازه گیری است.
فلومتر کوریولیس
فناوری مورد استفاده در فلومترهای کوریولیس دقیقاً جدیدترین از نظر اندازه گیری مواد طبیعی در صنعت نفت و گاز نیست. اولین حق ثبت اختراع صنعتی برای فلومترس Coriolis در دهه 50 میلادی برمی گردد. با این حال ، شروع به کار بردن فن آوری گفته شده در این زمینه تا سال 1970 نیست. و تا به امروز ، هیچ چیز تغییر نکرده اگرچه پالایش کنتورها برای اندازه گیری دقیق تر. یکی از طرح های اصلی کنتور این است که یک لوله منفرد با دیوارهای نازک دارد. بسیار دقیق است؛ با این حال ، عملی بودن مدل به دلیل مشکلات لرزش نگران کننده اصلی است. برای پرداختن به آن ، طرح به جای یک طرح به یک طرح دو لوله تغییر یافت. اگرچه با طرح های مختلفی روبرو شده اید ، اما اصل اصلی فلومتر سنج کوریولیس هرگز تغییر نکرده است. با ایجاد بی تحرکی از طریق لوله های نوسان ، در هنگام عبور مواد از طریق آنها ، لوله ها پیچ می شوند. تعداد پیچش ها به طور مستقیم متناسب با سرعت جریان جرم است. سپس این فرستنده سنج و یک سنسور اندازه گیری می شود تا سیگنال جریان خطی ایجاد شود. استفاده از فلومتر سنج Coriolis چندین مزیت دارد. یکی از این موارد این است که بسیار دقیق است. این کنتورها معمولاً برای اندازه گیری طیف گسترده ای از فرآورده های نفتی مانند نفت خام و گاز طبیعی استفاده می شوند. مشکل اصلی جریان سنج این است که بطور عمده سرعت جریان انبوه را به جای حجم آن اندازه گیری می کند. برای اندازه گیری فرآورده های نفتی بهترین کار را می کند زیرا مهمترین نگرانی در اندازه گیری این محصولات ، گرما است نه کمیت. به طور معمول ، این نوع کنتور برای لوله هایی با قطر 1 تا 4 اینچ اعمال می شود. اما امروزه مدل های بزرگتر از قبل موجود بوده اند. احتمالاً تنها پایین آمدن جریان سنج های کوریولیس گرانتر از سایر انواع سیستم های اندازه گیری است. این می تواند به عنوان ارزش نگهداری کمتری نسبت به دیگر کنتورهای جریان داشته باشد.
فلومتر التراسونیک
کنتورهای اولتراسونیک سرعت مایعات در حال عبور از طریق لوله را با استفاده از امواج صوتی اندازه گیری می کنند. هنگامی که سرعت سیال به آرامی افزایش می یابد ، یک تغییر خطی در فرکانس آن قابل توجه خواهد بود. از فلومتر های اولتراسونیک می توان برای اندازه گیری سرعت مایع در داخل و خارج از لوله استفاده کرد. طرح های درون خطی در حالی که مدل های گیره روی را دارند ، جریان سنج را درون لوله سوار می کنند سرعت را با استفاده از مبدل ها اندازه گیری کنید. با این حال ، بست ها نسبت به مدل های درون خطی از دقت کمتری برخوردار هستند. بنابراین ، آنها فقط برای مشخص کردن چک مورد استفاده قرار می گیرند تا سریعاً اندازه گیری شوند. برخلاف کنتور جریان کوریولیس ، کنتورهای مافوق صوت و سایر کنتورهای جریان که به طور خاص برای روغنهای خام طراحی شده اند ، می توانند برای لوله هایی که دارای اندازه گیری 20 اینچی هستند ، از خط لوله استفاده کنند. همچنین طراحی گیره در موارد مختلفی کاربرد دارد و از دوام بالایی برخوردار است. ناگفته نماند ، همچنین نیاز به نگهداری کم دارد.
فلومتر ترمال
به معنای اصلی آن ، کنتورهای حرارتی سرعت گرما را که از طریق تزریق مستقیم به یک جریان گاز جریان می یابد ، اندازه گیری می کنند. بیشتر ، کنتورهای حرارتی منحصراً برای اندازه گیری گازها استفاده می شوند. اتلاف حرارت بسته به ترکیب و دمای گاز متفاوت است. کنتورهای جریان حرارتی بهترین انتخاب زمانی است که هرکدام از ترکیبها یا درجه حرارت به حداقل برسد و یا اینکه آن سطح از دقت در پارامترهای قابل قبول باشد.
فلومتر توربین
در این نوع کنتور از روتور مکانیکی استفاده شده است که به شافت وصل شده در داخل لوله وصل می شود. سپس از آن برای اندازه گیری حجم گاز ، سیال یا بخار که از طریق لوله عبور می کند استفاده می شود. با عبور ماده از طریق لوله ، روتور بسته به سرعت مواد در خط لوله ، با سرعت خود می چرخد. سرعت چرخش حاصل از چرخش روتور با استفاده از سنسورها یا سایر روشهای مکانیکی مشخص می شود. به طور معمول از مغناطیس استفاده می شود تا حسگرها از روتور بخوانند ، با آهنربایی که در خارج از لوله قرار دارد. با استفاده از سیگنال ها ، سنسورها و فرستنده ها میزان موادی را که در داخل لوله حرکت می کند تعیین می کنند. کنتورهای توربین از نظر قیمت ارزان هستند. همچنین ، هنگامی که ماده اندازه گیری شده از گاز یا هر ماده دیگری باشد که هیچ نوع زباله با سرعت کم نداشته باشد ، نتایج دقیق تری می دهند. یکی از مضرات استفاده از کنتور توربین این است که با یک جریان متفاوت عملکرد خوبی ندارد زیرا قطعات مکانیکی می توانند به طور قابل توجهی از بین بروند و نیاز به تعویض فوری دارند. همچنین ، کنتورهای جریان توربین در هنگام اندازه گیری جرم یک گاز با خواص ناشناخته ، به بهترین وجه کار می کنند. علاوه بر کاربردهای آن ، معمولاً برای اندازه گیری میزان گاز یا آب در ساختمانهای تجاری ، صنعتی و مسکونی نیز از متریال های صورتحساب استفاده می شود. با این حال ، در این جنبه ، با کنتورهای جابجایی مثبت رقابت می کند. حالت دوم با لوله هایی با اندازه گیری 1.5 تا 10 اینچ مناسب تر است در حالی که کنتورهای توربین با لوله های 10 اینچ یا بالاتر مناسب هستند.
فلومتر دیفرنشیال
همانند پسر عموی دور خود ، کنتور اولتراسونیک ، میزان جریان عبور از داخل لوله را نیز اندازه گیری می کند. آنچه آن را از سایر کنتورها جدا می کند ، استفاده از معادله برنولی است. همچنین کنتورهای جریان دیفرانسیل برای کاهش سرعت جریان و فشار ماده داخل لوله از انقباض استفاده می کنند. با افزایش فشار جریان به آرامی ، اندازه افت فشار نیز به طور متناسب افزایش می یابد. داده های این رویداد به مجموعه های مختلف قرائت فشار منتقل می شود. با آن اطلاعات ، اختلاف فشار را برای بدست آوردن اندازه گیری جریان حجمی محاسبه می کند. کنتورهای دیفرانسیل معمولاً کم هزینه هستند. و نسخه های مختلفی برای مواد مختلف نیز وجود دارد تا اندازه گیری های دقیقی از هر سیال انجام شود. گازها موارد ویژه ای هستند ، زیرا برای بدست آوردن دقیق یک گاز خاص ، باید کنتورهای دیفرانسیل با فاکتورهای مختلف مانند دما ، فشار ، ترکیب گاز و تراکم گاز با سنسورهای دیگر ترکیب شوند. اگرچه به خودی خود یک جریان سنج عالی است ، صنایع انواع دیگر سیستم های اندازه گیری را ترجیح می دهند. این بیشتر به دلیل عدم دقت آن در مواردی است که فاکتورهای دیگری مانند دما ، فشار و غیره درگیر می شوند همچنین برای بدست آوردن دقیق ترین اندازه گیری گاز ، باید با سنسورهای دیگر ترکیب شود یا نسخه متفاوتی از یک جریان سنج دیفرانسیل را بدست آورد. به دلیل عوامل ذکر شده ، می توان خواندن دقیق را سخت کرد. این امر عمدتا به همین دلیل است که صنعت نفت و گاز انواع دیگری از اندازه گیری ها را ترجیح می دهد ، به خصوص هنگام برخورد با گازها.
فلومتر دیسپلیسمنت
انواع مختلف جابجایی مثبت وجود دارد: دنده بیضی ، پیستون ، دوار ، دیافراگم ، دیسک تغذیه کننده و مارپیچ. کنتورهای جابجایی مثبت می توانند برای طیف وسیعی از موارد کاربردهای تجاری ، صنعتی و مسکونی کاربرد داشته باشند. آنها معمولاً برای اندازه گیری جریان گاز استفاده می شوند. با این حال ، کنتورهای توربینی از این جنبه با کنتورهای جابجایی مثبت رقابت می کنند. یکی از مزایای آن نسبت به کنتورهای توربین این است که در برخورد با سرعت جریان ثابت در یک خط لوله که قطر آن 10 اینچ یا کمتر است ، بسیار عالی است. هر دو دیافراگم و کنتورهای جابجایی مثبت مبتنی بر چرخش معمولاً برای اندازه گیری جریان گاز استفاده می شوند. در برابر رقبا مانند جریان سنج های کوریولیس ، انتخاب دوم عمدتاً به این دلیل است که کنتورهای جابجایی مثبت مصوبات مورد نیاز صنعت را برای استفاده در این زمینه ندارند.
فلومتر ورتکس
یکی از پرکاربردترین متر کنتورها ، کنتورهای گردابی ، می تواند به راحتی جریان گاز ، مایع و بخار را اندازه گیری کند. طی سالهای گذشته ، جریان سنج های گرداب فاقد مصوبات لازم برای کاربرد در صنعت بودند. اما ، در سال 2007 ، مؤسسه نفتی آمریكا پیش نویس استانداردی را برای استفاده از جریان سنج مذكور تصویب كرده بود. و از آن زمان ، چندین شرکت در این صنعت به طور جدی با API برای تحولات بیشتر در رابطه با این استاندارد و تصویب آن همکاری می کنند. این استاندارد در جریان مایع ، بخار و گاز اعمال می شود و در سال 2010 برای استفاده بیشتر تمدید شد. علیرغم داشتن آینده نامشخص ، طرح هایی به صراحت برای گاز و مایع وجود دارد. کنتورهای گرداب در سالهای اخیر تأثیر محدودی بر بازار داشته است ، اما افزایش مداوم ترجیح آن برای شرکتهای آینده وجود دارد. با این حال ، تأثیر آن در بازار در مورد انتقال حضانت در گاز طبیعی به دلیل سایر رقبا مانند التراسونیک ، فشار دیفرانسیل و کنتورهای توربین کم است.
نتیجه
فناوری های زیادی وجود دارد که به راحتی در صنعت نفت و گاز برای استفاده و انطباق وجود دارد. ناگفته نماند که بازار انواع جدیدی از کنتورها را ارائه کرده است که منتظر تأیید API هستند. با توجه به مایعات مختلفی که بسیاری از صنایع جمع آوری می کنند ، نیاز به سیستم های اندازه گیری کم هزینه و نگهداری در حال افزایش است. این امر به ایجاد مدل های بزرگتر از جریان سنج های کوریولیس منجر شده و آن را به یکی از پرکاربردترین سیستم های اندازه گیری تا به امروز تبدیل کرده است.
