使用FLIR GFx320光學(xué)氣體成像熱像儀的含沙測(cè)量方法

眾所周知，水力壓裂法是目前開(kāi)采天然氣的主要形式。在水力壓裂過(guò)程中，部分過(guò)程涉及注入沙子以保持井孔暢通。當(dāng)水力壓裂后，油井恢復(fù)工作時(shí)，其中一些沙子會(huì)回到地面，進(jìn)入分離器。在分離油和水的過(guò)程中，必須要注意砂石對(duì)非法蘭分離器的消防管損害，如果沙子壓塌了消防管，就需要更換整個(gè)容器。那么該如何預(yù)防呢？

沙石堆積有風(fēng)險(xiǎn)，除沙需高效

分離器平均每臺(tái)售價(jià)約為10萬(wàn)美元。在分離的過(guò)程中，如果沙子堆積在加熱元件上，最終會(huì)導(dǎo)致加熱元件塌陷，這可能會(huì)導(dǎo)致分離器本身的災(zāi)難性故障：一是分離器外有氣、油、水泄漏，二是它可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)。

事實(shí)證明，捕沙器和其他過(guò)濾機(jī)制在防止沙石進(jìn)入分離器方面是無(wú)效的。如果沙子擋不住，那就得把它移走。沙子和石蠟的溫度比石油、天然氣和水要低，所以能源開(kāi)采的工程師們最初通過(guò)摩擦每艘船的腹部來(lái)感受溫差，但這種方法并不可靠，因此需要清沙維護(hù)人員，但除沙是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力還需要停機(jī)的過(guò)程。

為了解決因結(jié)沙而導(dǎo)致的分離器更換成本高昂的問(wèn)題，并提高分離器預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃的效率，Noble Energy公司（能源開(kāi)采公司）使用FLIR GFx320光學(xué)氣體成像熱像儀發(fā)明了一種含沙測(cè)量方法。

GFx320本質(zhì)安全型光學(xué)氣體熱像儀

它是一款制冷型OGI熱像儀，經(jīng)濾波后可檢測(cè)石油和天然氣石化煉油、化工生產(chǎn)、運(yùn)輸和處理設(shè)施中的甲烷和碳?xì)浠衔镄孤?。?jīng)驗(yàn)證，其符合美國(guó)環(huán)保局的OOOOa甲烷法規(guī)中定義的靈敏度標(biāo)準(zhǔn)，并且因每幅記錄的熱圖像都標(biāo)注GPS數(shù)據(jù)而符合報(bào)告要求。

一機(jī)多用，熱成像技術(shù)測(cè)溫差

Noble Energy公司已經(jīng)在其氣體泄漏檢測(cè)和修復(fù)(LDAR)項(xiàng)目中使用了FLIR OGI熱像儀。他們投資了這些熱像儀，以滿(mǎn)足科羅拉多州第7條法規(guī)：通過(guò)臭氧前體控制臭氧，通過(guò)石油和AS排放控制碳?xì)浠衔?。由于檢測(cè)到了3萬(wàn)多處泄漏，工程師們已經(jīng)熟悉了如何操作FLIR熱像儀。后來(lái)，該團(tuán)隊(duì)意識(shí)到，用于檢測(cè)氣體泄漏的FLIR技術(shù)也可以推動(dòng)分離器的預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃。

“通過(guò)熱成像技術(shù)，也許可以檢測(cè)到分離器厚金屬壁后面發(fā)生的事情。通過(guò)檢測(cè)溫差（油熱沙冷），我們可以確定分離器內(nèi)部是否有堆積?！盢oble Energy LDAR經(jīng)理Doug Hess說(shuō)。

FLIR GFx320熱像儀拍攝的高對(duì)比度彩虹圖像顯示出該分離器中的高含沙量，如果不檢查積沙情況，分離器中的消防管最終可能塌陷。

收集每個(gè)容器上的溫度設(shè)定點(diǎn)只需要幾分鐘。熱圖像中的高對(duì)比度彩虹調(diào)色板顯示隨溫度變化的特定顏色。負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)Noble Energy大量沙子測(cè)量方法的工程師Landon Hawkins說(shuō):“這個(gè)高對(duì)比度熱像圖向我們展示了最佳的溫差，我們的工程師很喜歡這個(gè)范圍?！?/p>

熱像儀監(jiān)控分離罐，及時(shí)報(bào)警

在每個(gè)分離器上，Hawkins首先將FLIR GFx320熱像儀固定在一個(gè)單腳架上，用來(lái)查看分離罐的側(cè)面，并設(shè)置為手動(dòng)模式以建立設(shè)定值。分離器的油浴溫度通常在90°F和100°F（32°C和37.7°C）之間徘徊，沙堆的溫度與環(huán)境溫度大致相同。因此，如果環(huán)境溫度為60°F(15.5°C)，那么油浴和沙堆之間將有30°F至40°F(-1°C至4.4°C)的差值。沙子通常位于容器的底部，而石蠟通常呈鋸齒狀，位于容器中間。石蠟會(huì)粘在容器的側(cè)面，而沙子不會(huì)。

為了跟蹤每個(gè)分離器，Hawkins根據(jù)每個(gè)分離器的序列號(hào)創(chuàng)建了一個(gè)監(jiān)控程序。當(dāng)檢測(cè)到沙堆時(shí)，分離器就被添加到監(jiān)控程序中。新壓裂井上的分離器被密切關(guān)注，因?yàn)樵谧畛醯膲毫押螅蠖鄶?shù)沙子都被排出。

FLIRGFx320熱像儀拍攝的高對(duì)比度彩虹圖像顯示出該分離器中的低含沙量

本質(zhì)安全型防爆紅外熱像儀

對(duì)于監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中的分離器，Noble Energy會(huì)比較每月的圖像，以了解沙子積聚的速度以及何時(shí)該進(jìn)行清理。該計(jì)劃需要兩個(gè)關(guān)鍵要素才能正常運(yùn)行。首先，由于分離器附近存在火災(zāi)危險(xiǎn)，必須對(duì)熱像儀進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)估，以便在危險(xiǎn)區(qū)域使用。FLIR熱像儀經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，可將能量（電能和熱能）控制在非易燃水平，因此任何短路或故障都不會(huì)導(dǎo)致火花，有效避免發(fā)生爆炸。

FLIR GFx320經(jīng)獨(dú)立認(rèn)證為“本質(zhì)安全型防爆紅外熱像儀”，能維持危險(xiǎn)場(chǎng)所內(nèi)的安全性。因此，Hawkins及其團(tuán)隊(duì)可以使用GFx320接近分離器。它們可以捕捉多個(gè)角度，避免陽(yáng)光照射，從而加熱分離器表面。

據(jù)Hawkins介紹，“在選擇FLIR GFx320熱像儀之前，我有時(shí)只能拍攝油罐前部的照片，因?yàn)槲覠o(wú)法到達(dá)離它旁邊的分離器5英尺以?xún)?nèi)的地方。”

分離器之間距離如此之近，以至于工程師們需要一臺(tái)FLIR光學(xué)氣體成像熱像儀來(lái)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行沙子測(cè)量

正如航拍照片中所顯示的那樣，密集排列的隔板對(duì)進(jìn)入有限制。Hess說(shuō):“擁有一臺(tái)可以在危險(xiǎn)區(qū)域使用的熱像儀，讓這項(xiàng)計(jì)劃的實(shí)施產(chǎn)生了巨大的不同——我們的視野能夠進(jìn)入以前無(wú)法進(jìn)入的角落和縫隙?！?/p>

準(zhǔn)確率100%，讓客戶(hù)高度認(rèn)可

Hawkins及其團(tuán)隊(duì)使用兩個(gè)FLIR GFx320紅外熱像儀來(lái)優(yōu)化Noble Energy對(duì)其分離器的預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃。該監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在不到一年的時(shí)間里就監(jiān)控了300個(gè)油罐，這些油罐堆積的沙子高到足以危及它們脆弱的消防管。當(dāng)然，我們無(wú)法知曉那300個(gè)油罐是否會(huì)在不被清理的情況下全部失效。即使FLIR GFx320的監(jiān)測(cè)只避免了一次故障，但它也節(jié)省了10萬(wàn)美元的分離器更換成本，以及維護(hù)團(tuán)隊(duì)浪費(fèi)的工時(shí)。

“我與所有負(fù)責(zé)清理工作的維修團(tuán)隊(duì)密切合作，他們說(shuō)到目前為止，我們的準(zhǔn)確率達(dá)到了100%。事實(shí)上，基于該方法，我們識(shí)別出的每一個(gè)需要清洗的分離器都存在明顯的積沙現(xiàn)象。”

原文標(biāo)題：FLIR GFx320在易爆環(huán)境中測(cè)量，讓客戶(hù)檢測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)100%！

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審核編輯：湯梓紅