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Oct 05, 2023

生産品の増大する課題に対処する

L’industria energetica sta cercando di riutilizzare l’acqua prodotta e ridurre i costi di smaltimento.

エネルギー業界は生成水の再利用に努めており、生成水の廃棄コストが増加しているため、コストを節約するためにより正確な測定の必要性が高まっています。

米国の非従来型市場における生成水の測定は、メーター上のパラフィンの堆積の影響を受け、生成水量の不正確な測定値を引き起こします。 業界は、一時的な解決策を提供する定期メンテナンスの代わりに、永続的な精度を可能にする新しいテクノロジー ソリューションを適用することで、この増大する問題に対処し始めています。

ほとんどの石油およびガス生産者は、電磁流量計の内面にパラフィンが蓄積することに直面しています。 これらのメーターは通常、生産および試験分離器の下流の生産水区間に設置されます。 原油生産中に存在するワックス状物質であるパラフィンは、流体が坑口から地上装置を通って冷却されるにつれて溶液から落下します。

流体がパイプを通って輸送されると冷却され、パラフィンが凝固してパイプや流量計の壁に堆積します。 熱によってパラフィンの大部分を除去するように設計された分離器でも、パイプや測定装置を覆う可能性のある少量のパラフィンが蓄積する可能性があります。

電磁流量計は、生成水など、パイプライン内の導電性流体の体積流量を測定するために使用されます。 これらは、流路全体に磁場を生成することによって動作し、流体が磁場を流れるときに流体によって誘導される電圧を測定します。

電圧は流速と磁場の強さに比例し、流体の体積流量の計算に使用されます。 電磁流量計には、メーカーに応じてセラミックまたは金属材料で構成される少なくとも 2 つの電極が含まれています。 電極は、メーターを流れる生成水の誘導電圧を読み取ります。

絶縁ライナーは、メーター内部の導電性流体と金属本体の間に配置されます。 これにより、測定対象の流体がメーター本体から隔離され、流体による電気的短絡が防止されます。

パラフィンの蓄積は、電磁流量計の電極やライナー上で核生成するため、電磁流量計の精度と信頼性に影響を与えます。 時間の経過とともに、パラフィンの堆積が電極の周囲に増加し、本質的に電極を流体から絶縁します。 この時点で、流体の導電率が人為的に低下し、流量計の読み取り値が低くなります。

電極上のパラフィン コーティングが十分に厚くなると、流量計は生成水から完全に絶縁され、流量計はこれをゼロ流量と解釈します。 ライナー上のパラフィンコーティングが増加すると、メーターの断面積が減少し、流速が高くなり、メーターが流量を読み過ぎることになります（Q = Av ここで、A は流れの断面積、v はその平均速度）。

石油およびガスの生産者は、特に過去に不正確な測定や流量計の故障による問題を経験したことがある場合、電磁流量計にパラフィンが蓄積する問題を認識している可能性があります。

米国の非在来型石油ガス市場で現在使用されている数万台の電磁流量計は、パラフィン堆積の影響を受けやすいと推定されています。 多くのオペレータは、パラフィンの融点以上の温度を維持する加熱システムを使用して流量計を加熱してパラフィンを液体状態に保つなど、流量計内のパラフィンの蓄積の問題を軽減する戦略を開発しています。

他の戦略には、電極とライナーに蓄積したパラフィンを溶解するために使用される化学処理プログラムが含まれますが、これらの処理は費用がかかり、メーターのダウンタイムが必要です。 企業によっては、流量計が正しく機能していることを確認するために、定期的なメンテナンスと洗浄手順を実施している場合もあります。 ただし、定期的なメンテナンスと清掃の手順には時間もコストもかかります。

ただし、一部の石油およびガス生産者は、特に包括的なメンテナンスおよび監視プログラムを導入していない場合、電磁流量計のパラフィン蓄積の問題に気づいていない可能性もあります。 このような場合、流量計のエラーは、重大な問題やダウンタイムを引き起こすまで検出されない可能性があります。

テキサス州南部の石油・ガス事業者は、メーターから流量の測定値を取得できないため、汚れたメーターを 60 日ごとに取り外して清掃する必要がありました。

2021 年 10 月から、同社は販売パートナーである KopMan Industries と協力して、現在商業的に Aculon Measurement Integrity (AMI) 処理と呼ばれているものを導入し、6 台の電磁流量計のパラフィン蓄積の問題に対処しました。

生産業務における流量計は、1 メートルあたり 3 ～ 4 時間以内に処理できます。 新しいメーターは 1 時間以内に簡単に処理できます。 これらのメーターの処理に必要な硬化時間や温度の要件はありません。

AMI アプリケーションの結果、オペレーターはメーターのメンテナンスから計測までの時間を 60 日から 540 日 (つまり 18 か月) に延長することができました。

最初に、180 日後にメーターの汚れが物理的に検査され、電極にパラフィンの堆積がないことが判明しました。 それ以来、磁気流量計によって報告される流量がオペレーターの毎日の生成水量と一致しているため、汚れが原因でメーターがメンテナンスのために取り外されることはありません。

AMI サービスは、水と炭化水素の両方をはじくオムニフォビック表面改質化学薬品による電磁流量計の表面の洗浄、準備、処理で構成されます。 Aculon のオムニフォビックケミストリーはセラミックまたは金属電極の処理に使用され、厚さ 2 ～ 5 ナノメートルの光学的に透明な処理で表面に共有結合します。

ライナーは通常ポリテトラフルオロエチレンで構成されており、非金属合金表面用に設計された Aculon のナノプルーフ化学薬品で処理されています。 このような化学は、石油およびガス産業の外で 20 年以上使用されてきました。

Aculon は、2000 年代初頭以来、ナノ表面修飾化学物質の合成と製造を専門とし、さまざまなタイプの基板の表面エネルギーを修飾する 100 以上の製品を開発してきました。 2022 年に、Aculon は、Aculon の化学薬品を使用して機器の洗浄、準備、処理を 5 年間行っており、6,000 を超えるさまざまな機器を処理していた KopMan と提携しました。

パートナーは協力して AMI を作成し、ここで説明されているメンテナンス間隔を 6 メートルから 9 倍に延長するために使用することに成功しました。 現在、電磁流量計の定期的な引き抜きや清掃に伴う非生産的な時間を削減するために、電磁流量計のメンテナンスに資金を割り当て始めているオペレータが増えています。

2021 年以来、サイズが 2 ～ 10 インチの 250 以上の電磁流量計が AMI テクノロジーで処理されています。 処理された 250 メートルのうち 200 メートルは、現場で引かれて洗浄された浄水サービスに使用されていました。

今日では、炭化水素と比較して、生成水の計量の不確実性についてはあまり焦点が当てられていません。 しかし、取り扱いおよび廃棄コストの増加、規制、リサイクルの需要、および漏れ検出の改善の必要性を考慮して、生成水のより正確かつ信頼性の高い測定を保証するというプレッシャーが高まるにつれて、この状況は変化しつつあります。 要約すると、現場で実証済みの AMI テクノロジーは、長期的な流量測定パフォーマンスを向上させながら、これらの問題に対処することができます。

KopMan Industries の CEO 兼創設者である Clay Wernli は、複雑な形状の中古機器を「ホワイト クリーン」に再生し、表面特性を変更する処理を適用する業界のリーダーです。 1991 年以来、製油所市場向けの工業用洗浄業界に従事しています。 2014 年に、彼は特殊サービス市場に参入し、生産サービスを混乱させる有機要素、汚れ、その他の問題に関連する課題の解決についてオペレーターとコンサルティングを行いました。 彼は、Ohmtede Industrial Services および Ohmstead LTD と協力して、製油所市場における ONE プログラムの構築に取り組みました。 彼はAIUビジネススクールの卒業生です。

Elizabeth Cambre (SPE) は、Aculon のエネルギー部門のグローバル ビジネス開発マネージャーです。 彼女は、シュルンベルジェ社でオマーン、カタール、アラブ首長国連邦のオペレーションと技術営業において、無機スケールと有機スケールの両方の問題に取り組んだ 15 年の石油とガスの経験があります。 彼女は元水圧破砕および酸性化のインストラクターであり、ベーカー ヒューズ社の新技術の製品チャンピオンでした。 さらに、彼女は Tendeka の生産強化ディレクターでもありました。 彼女は SPE の出版物を 9 冊執筆しており、SPE 国際水圧破砕技術委員会の前共同委員長でもあります。 彼女は、コロラド大学ボルダー校で化学工学、数学、経済学、国際情勢、中国語 (優等) の学位を取得しています。