Deutsch
Francais
Nederlands
Svenska
Norsk
Dansk
Suomi
Espanol
Italiano
Portugues
Magyar
Polski
Cestina
Русский
Grensen mellom undergrunnsteknologi og overflateteknologi settes generelt etter oljeneslesdyse, og sikkerhetssystemet for beskyttelse er vanligvis et integrert system. Ofte krever det en helhetlig tilnærming å vurdere både overflateteknologi og undergrunnsteknologi sammen, men for diskusjonens skyld vil vi i denne sammenhengen vurdere dem separat fra perspektivet til overflateteknologi, og vil også komme tilbake til situasjoner hvor det er nødvendig å vurdere dem sammen. For å etablere et trygt og fornuftig sikkerhetsapparat, må en sikkerhetsanalyse av hele rørledningssystemet utføres.
De utilsiktede hendelsene som kan påvirke rørledningen til et enkelt brønn, er overtrykk og lekkasje. De typiske sikkerhetsanordningene for brønnhodet og rørledningen kan sees i figurene 3.5, 3.6 og 3.7, mens sikkerhetsanalysen for rørledningen vises i tabellene 3.7 og 3.8.
Rørledningen for injeksjon er en viktig del av systemet som sender væsker for gaslift eller reservoarinjeksjon ned i brønnene. Vanligvis vil overtrykkbeskyttelse bli levert av PSH og PSL fra injeksjonskilden (som en kompressor eller pumpe), som stenger for væskestrømmen. Hvis PSH og PSL også beskytter injeksjonsrørledningen, brønnhodet og annet utstyr, vil disse anordningene ikke være nødvendige på selve injeksjonsrørledningen. Dersom den designede injeksjonsrørledningen kan tåle maksimalt trykk som injeksjonskilden kan påføre, vil en PSV (trykkbeskyttelsesventil) ikke være nødvendig. Generelt kan PSV som er installert på injeksjonskilden også beskytte både injeksjonsrørledningen og annet utstyr.
De anbefalte sikkerhetsanordningene for injeksjonsrørledninger finnes i figur 3.8, og sikkerhetsanalyse-tabellen og sjekklisten vises i tabellene 3.9 og 3.10.
Manifolden har en annen viktig rolle. Den mottar væskene produsert fra to eller flere brønnhoder og distribuerer disse til de nødvendige prosessystemene som lavt trykk, middels trykk eller høyt trykk produksjons- og testseparatorer. Sikkerhetsanalyse for manifolder finnes i tabellene 3.11 og 3.12.
Trykkbeholdere brukes til å bearbeide hydrokarboner under trykk, og utfører oppgaver som gass–væske separasjon, dehydrering, lagring og buffering. Enkelte trykkbeholdere krever også tilførsel av varme under bruk. Denne delen av analysen fokuserer på påvirkningen av varmeinput på prosesseringsdelen av trykkbeholderen.
Atmosfæriske beholdere er en annen viktig komponent i prosessutstyret. Disse brukes til å behandle og midlertidig lagre flytende hydrokarboner. I noen tilfeller kreves det også varmeinnspill i disse beholderne. I denne analysen vil vi fokusere på sikkerhet ved trykkbeskyttelse for atmosfæriske beholdere. Beholdere som brukes til lagring av diesel eller kjemikalier er ikke en del av produksjonssystemet og er derfor ikke inkludert i denne analysen.
Atmosfæriske beholdere må beskyttes med et korrekt dimensjonert ventilasjonssystem for å hindre overtrykk og undertrykk. API Standard 2000 kan brukes som veiledning for beregning av ventilasjonssystemets størrelse. Sikkerhet for væskenivå i atmosfæriske beholdere kan også oppnås ved hjelp av LSHH (Low Shutdown High High) og LSLL (Low Shutdown Low Low) sensorer, som kutter av væskeinnløpet for å forhindre overfylling. Dette er kritisk for å unngå at væskenivåene når farlige nivåer og forårsaker lekkasjer eller strukturell skade på beholderne.
For å sikre trygt og effektivt arbeid av disse prosessutstyrene må det gjennomføres grundige sikkerhetsanalyser for å vurdere risikoen for feil, som kan oppstå på grunn av mekanisk svikt, slitasje, korrosjon eller feil i utstyret. Alle sikkerhetstiltak bør være i samsvar med de aktuelle industristandardene og retningslinjene for prosessikkerhet, og disse tiltakene må inkludere både forebygging av hendelser og nødtiltak for å håndtere ulykker når de skjer.
Sikkerhet i prosessutstyr handler ikke bare om å beskytte mot overtrykk og lekkasjer. Det handler om å implementere et robust system som kan oppdage avvik tidlig, handle raskt for å hindre alvorlige hendelser og sikre at de nødvendige sikkerhetsprotokollene er på plass og blir fulgt gjennom hele produksjonssyklusen. I tillegg er opplæring av operatører, vedlikehold av utstyr og regelmessige inspektasjoner avgjørende for å opprettholde en høy standard for prosessikkerhet.
Hva er kritisk trykk og hvordan beregnes sikkerhetsventilers kapasitet ved kritisk og subkritisk strømning?
Kritisk trykk, også kalt absolutt trykk ved kritisk strømning, defineres som det trykket hvor strømningshastigheten gjennom en ventilåpning når lydens hastighet. Dette trykket kan beregnes ved hjelp av formelen , der er det kritiske trykket, er trykket på ventilens innløp (avlastningstrykket), og er forholdet mellom spesifikk varme ved konstant trykk og volum (cp/cv) for gassen. Når strømningshastigheten når dette kritiske punktet, kan ikke trykket ved ventilmunningen falle under , uavhengig av hvor lavt trykk som eventuelt er nedstrøms.
Denne tilstanden med kritisk strømning innebærer en irreversibel ekspansjon fra ventilmunningen og utover, hvor energien delvis forsvinner til omgivende fluid gjennom turbulens og diffusjon. Dette er sentralt for forståelsen av sikkerhetsventilers funksjon og dimensjonering, fordi ventilens evne til å slippe ut trykk avhenger av om strømningsforholdene er kritiske eller subkritiske.
Ved kritisk strømning kan sikkerhetsventilens nødvendige åpningsareal beregnes med formler som tar hensyn til flere faktorer: trykkavlastningsmengde , temperatur , molekylmasse , kompresjonsfaktor , og koeffisienter som beskriver ventilens virkningsgrad () og eventuelle tilleggskomponenter som sikringsskiver (). Formlene justeres også for gassens termodynamiske egenskaper gjennom og korreksjonsfaktorer for baktrykk ().
Når strømningen er subkritisk, det vil si når trykket nedstrøms for ventilmunningen er høyere enn det kritiske trykket, kreves en annen tilnærming for beregning. Her anvendes komplekse uttrykk som inkluderer differansen mellom innløps- og utløpstrykk, samt en strømningskoeffisient som er en funksjon av forholdet mellom baktrykk og innløpstrykk. For damp må det også inkluderes korreksjonsfaktorer som tar hensyn til overoppheting og tilstandslikninger.
Disse beregningene danner grunnlaget for dimensjonering av sikkerhetsventiler under ulike driftsforhold. Det er vesentlig å forstå at korrekt fastsetting av trykk- og temperaturforhold, samt ventilens fysiske egenskaper, er avgjørende for å sikre trygg og effektiv trykkavlastning i industrielle systemer.
I tillegg til de tekniske beregningene er det viktig å vurdere de operasjonelle scenarioene som kan føre til maksimal trykkbelastning: feil på pumpeutløp, kondensatorfeil, prosessvarme ved unormale tilstander, og eksterne faktorer som brann. Hver situasjon kan kreve ulik sikkerhetsventilstørrelse og tilpassede korreksjonsfaktorer.
Det er også essensielt å forstå at sikkerhetsventilens ytelse ikke bare påvirkes av gassens termodynamikk, men også av mekaniske forhold som ventilens avløpsgeometri og eventuelle sikringsmekanismer som rupturskiver. Disse elementene kan påvirke utløpsstrømmen og dermed ventilens kapasitet.
Videre bør leseren være oppmerksom på at virkelige gasser avviker fra idealgassmodellen, og faktorer som kompresjonsfaktor og molekylvekt må bestemmes ut fra gjeldende temperatur- og trykkforhold for å sikre nøyaktighet i beregningene. Samtidig må man inkludere eventuelle sikkerhetsmarginer for å håndtere usikkerheter og dynamiske variasjoner i prosessene.
Å forstå samspillet mellom trykkforhold, gassens termodynamiske egenskaper og ventilens mekaniske karakteristikker er nøkkelen til å designe sikkerhetsventiler som fungerer pålitelig under både kritiske og subkritiske strømningstilstander. Dette sikrer at trykkavlastning skjer effektivt, og risikoen for skade på systemet eller personell minimeres.