셰일 오일 및 오일샌드 추출 증진

III. 현장 적용, 설치 및 운영 수명

운영 성공연속 점도 측정비전통적인 자원 회수는 우수한 센서 기술과 전문적인 응용 엔지니어링에 모두 의존합니다. 적절한 배치로 외부 유동의 영향을 최소화하고 정체가 발생하기 쉬운 영역을 피하며, 엄격한 유지 관리 프로토콜을 통해 불가피한 오염 및 마모 문제를 관리합니다.

3.1 최적 배치 전략

3.1.1 센서 배치 및 정체 구역 완화

측정은 항상 유체가 감지 영역 전체에 걸쳐 지속적으로 움직이는 유동 상태에서 수행되어야 합니다. 이는 항복 응력 거동을 자주 나타내는 중질유 및 역청에 있어 필수적인 고려 사항입니다. 유체가 정체되면 측정값이 매우 가변적이 되어 전체 흐름의 실제 점도를 제대로 반영하지 못하고, 움직이는 유체의 실제 점도보다 수백 배 더 높게 나타날 수 있습니다.

엔지니어는 감지 소자 하단 부근을 포함하여 잠재적인 정체 구역을 작은 것까지 모두 적극적으로 제거해야 합니다. 파이프라인에서 흔히 볼 수 있는 T자형 연결부의 경우, 짧은 프로브로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 감지 소자가 지속적이고 균일한 흐름에 노출되도록 하려면 긴 프로브를 사용하는 것이 필수적입니다.긴 삽입형 센서센서는 파이프 내부 깊숙이, 이상적으로는 유체 흐름이 T자형 연결부를 빠져나가는 지점 너머까지 연장되어야 합니다. 이러한 전략은 감지 소자를 유체 흐름의 중심부에 위치시켜 대표적인 공정 유체에 대한 노출을 극대화합니다. 항복 응력이 큰 유체를 사용하는 경우, 저항을 최소화하고 센서 면에서 지속적인 유체 전단을 촉진하기 위해 유체 흐름 방향과 평행하게 설치하는 것이 바람직합니다.

3.1.2 혼합 및 탱크 작업에서의 통합

파이프라인의 유동 보장이 주요 동인이지만, 그 적용 분야는 다양합니다.인라인 점도 측정정지된 환경에서의 점도 측정 또한 매우 중요합니다. 점도계는 다양한 원유, 역청, 희석제를 혼합하여 하류 공정의 사양을 충족시키는 블렌딩 탱크에서 광범위하게 사용됩니다. 이러한 응용 분야에서 센서는 적절한 공정 피팅을 사용하면 어떤 방향으로든 탱크에 장착할 수 있습니다. 실시간 측정값은 혼합물의 점도에 대한 즉각적인 피드백을 제공하여 최종 제품이 요구되는 점도와 같은 지정된 품질 목표를 충족하도록 보장합니다.점도 지수.

3.2 교정 및 검증 프로토콜

정확도를 유지하려면 교정 절차가 엄격하고 완벽하게 추적 가능해야 합니다. 이를 위해서는 교정 표준을 신중하게 선택하고 환경 변수를 꼼꼼하게 관리해야 합니다.

산업용 점도윤활유측정 단위는 다음과 같습니다.점도는 센티포이즈(centipoise) 또는 밀리파스칼-초(mPa⋅s) 또는 동점도(centistokes, cSt) 단위로 측정되며, 측정값을 인증된 교정 표준과 비교하여 정확도를 유지합니다. 이러한 표준은 신뢰성을 보장하기 위해 국가 또는 국제 계측 표준(예: NIST, ISO 17025)에 소급 가능해야 합니다. 표준은 예상되는 최저 점도(희석 제품)부터 최고 점도(원료)까지 전체 작동 범위를 포괄하도록 선정해야 합니다.

중질유 점도는 온도에 매우 민감하기 때문에 정확한 교정을 위해서는 정밀한 온도 조건을 유지하는 것이 필수적입니다. 교정 과정 중 온도가 조금이라도 벗어나면 표준유의 기준 점도값이 손상되어 현장 센서의 정확도 기준선이 근본적으로 무효화됩니다. 따라서 교정 중 엄격한 온도 제어는 현장 센서의 신뢰성을 결정하는 중요한 요소입니다.연속 점도 측정가동 중인 시스템. 정제 공정 업체들은 종종 40°C와 100°C와 같은 특정 온도에서 보정된 두 개의 센서를 사용하여 실시간 값을 정확하게 계산합니다.점도 지수(VI) 윤활유의.

3.3 오염이 심한 환경에서의 문제 해결 및 유지 보수

기계적 내구성이 가장 뛰어난 공진 센서라 할지라도 역청, 아스팔텐, 중질 원유 잔류물로 인한 오염이 심한 환경에서는 정기적인 유지보수가 필요합니다. 가동 중지 시간을 최소화하고 측정값의 오차를 방지하려면 체계적이고 선제적인 세척 프로토콜이 필수적입니다.

3.3.1 특수 세척 솔루션

일반적인 산업용 용제는 중유와 역청에서 발생하는 복잡하고 점착성이 강한 침전물을 제거하는 데 효과적이지 않은 경우가 많습니다. 효과적인 세척을 위해서는 강력한 분산제와 계면활성제를 방향족 용제 시스템과 결합한 특수 설계된 화학 용액이 필요합니다. 하이드로솔(HYDROSOL)과 같은 이러한 용액은 침전물 침투력과 표면 습윤성을 향상시키도록 특별히 제조되어 중유, 원유, 역청, 아스팔텐, 파라핀 침전물을 빠르고 효과적으로 용해시키는 동시에 세척 과정 중 시스템의 다른 부위에 이러한 물질이 재침착되는 것을 방지합니다.

3.3.2 청소 프로토콜

세척 과정은 일반적으로 특수 용제를 순환시키는 것으로 시작하며, 종종 아세톤과 같은 휘발성이 높은 보조 용제를 사용하여 후속 세척을 진행합니다. 아세톤은 잔류 석유 용제와 미량의 수분을 용해하는 능력이 뛰어나기 때문에 선호됩니다. 용제 세척 후에는 센서와 하우징을 완전히 건조해야 합니다. 건조는 깨끗하고 따뜻한 공기를 저속으로 불어넣는 것이 가장 효과적입니다. 휘발성 용제가 빠르게 증발하면 센서 표면이 이슬점 이하로 냉각되어 습한 공기에 수막이 형성될 수 있으며, 이는 재가동 시 공정 유체를 오염시킬 수 있습니다. 공기 또는 기기 자체를 가열하면 이러한 위험을 줄일 수 있습니다. 세척 프로토콜은 운영 중단을 최소화하기 위해 정기적인 파이프라인 또는 용기 정비 일정에 통합되어야 합니다.

표 3: 연속 점도 측정 불안정 문제 해결 가이드

관찰된 이상 현상	비정상적인 서비스에서 발생할 가능성이 높은 원인	시정 조치/현장 지침	관련 센서 기능
갑작스럽고 원인 불명의 높은 점도 수치	센서 오염(아스팔텐, 중질유막) 또는 입자 축적	특수 방향족 용제를 사용하여 화학 세척 과정을 시작합니다.	고주파 진동은 종종 오염 발생 가능성을 줄여줍니다.
점도는 유속에 따라 크게 달라집니다.	센서가 정체 영역에 설치되었거나 유동이 층류/비균일 유동(비뉴턴 유체)인 경우	유체의 중심부에 도달할 수 있도록 긴 삽입형 센서를 설치하고, 유체 흐름과 평행하게 위치를 조정하십시오.	긴 삽입 센서(설계 특징).
시동 후 읽기 편차	갇힌 공기/가스 주머니(다상 효과)	적절한 환기 및 압력 평형을 확보하고, 순간 유량 세척을 실시하십시오.	동시 밀도 측정(SRD)은 가스/공극 비율을 감지할 수 있습니다.
실험실 테스트 결과와 비교했을 때 점도가 지속적으로 낮게 나타났습니다.	고분자/DRA 첨가제의 고전단 분해/박화	주입 펌프의 저전단 작동을 확인하고, DRA 용액 준비 절차를 조정하십시오.	유량에 관계없이 측정이 가능합니다 (센서 설계).

IV. 공정 최적화 및 예측 유지보수를 위한 실시간 데이터

신뢰도가 매우 높은 소스에서 실시간 데이터 스트리밍연속 점도 측정이 시스템은 비전통적인 자원 추출 및 운송의 여러 측면에 걸쳐 운영 제어를 사후 모니터링에서 사전 예방적이고 최적화된 관리로 전환합니다.

4.1 정밀 화학물질 주입 제어

4.1.1 항력 감소(DRA) 최적화

마찰 저감제(DRA)는 원유에 광범위하게 사용됩니다.오일 점도난류 마찰을 줄이고 펌핑 동력 요구량을 최소화하기 위해 파이프라인에 이러한 첨가제를 사용합니다. 일반적으로 폴리머 또는 계면활성제인 이러한 첨가제는 유체의 전단 박화 현상을 유도하여 작용합니다. 압력 강하 측정에만 의존하여 DRA 주입을 제어하는 ​​것은 비효율적입니다. 압력 강하는 온도, 유량 변동 및 일반적인 기계적 마모의 영향을 받을 수 있기 때문입니다.

탁월한 제어 패러다임은 실시간 겉보기 점도를 주요 피드백 변수로 활용하여 화학물질 투입량을 조절합니다. 시스템은 유체의 유동학적 특성을 직접 모니터링함으로써 DRA 주입 속도를 정밀하게 조정하여 유체를 최적의 유동학적 상태(즉, 목표 겉보기 점도 감소 및 전단 박화 지수 최대화)로 유지할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 최소한의 화학물질 소비로 최대의 마찰력 감소 효과를 달성하여 상당한 비용 절감을 가져옵니다. 또한, 지속적인 모니터링을 통해 작업자는 높은 유속 전단력으로 인해 발생할 수 있는 DRA의 기계적 열화를 감지하고 완화할 수 있습니다. 저전단 주입 펌프를 사용하고 주입 지점 바로 하류에서 점도를 모니터링하면 마찰력 감소 효과를 저하시키는 고분자 사슬 절단 없이 적절한 분산이 이루어졌음을 확인할 수 있습니다.

4.1.2 중질유 수송을 위한 희석제 주입 최적화

점도가 매우 높은 원유와 역청을 운송하려면 희석이 필수적이며, 파이프라인 규격을 충족하는 혼합액을 얻기 위해 희석제(응축유 또는 경질 원유)를 혼합해야 합니다. 이러한 과정을 수행할 수 있는 능력은 매우 중요합니다.인라인 점도 측정혼합물의 점도(μm)에 대한 즉각적인 피드백을 제공합니다.

이 실시간 피드백을 통해 희석제 주입 비율을 정밀하고 지속적으로 제어할 수 있습니다. 희석제는 종종 고가의 제품이기 때문에 파이프라인 유동성 및 안전 규정을 엄격히 준수하면서 사용량을 최소화하는 것이 경제적으로 매우 중요한 목표입니다.오일샌드 추출점도 및 밀도 모니터링은 혼합 과정에서 예상치 못한 원유의 비호환성을 감지하는 데에도 매우 중요하며, 이러한 비호환성은 하류 공정에서 오염을 가속화하고 에너지 비용을 증가시킬 수 있습니다.

4.2 유량 보장 및 파이프라인 수송 최적화

비전통 원유는 상변화가 잦고 마찰 손실이 크기 때문에 안정적이고 효율적인 흐름을 유지하기가 어렵습니다. 따라서 실시간 점도 데이터는 현대적인 흐름 보장 전략의 핵심 요소입니다.

4.2.1 정확한 압력 분포 계산

점도는 마찰 손실과 압력 분포를 계산하는 유압 모델에 있어 매우 중요한 입력값입니다. 유전마다 물성이 크게 달라질 수 있는 원유의 경우, 지속적이고 정확한 데이터는 파이프라인의 유압 모델이 예측력과 신뢰성을 유지하는 데 필수적입니다.

4.2.2 누출 감지 시스템 개선

최신 누출 감지 시스템은 압력 및 유량 데이터를 사용하여 누출을 나타내는 이상 징후를 식별하는 실시간 과도 모델(RTTM) 분석에 크게 의존합니다. 점도는 압력 강하 및 유동 역학에 직접적인 영향을 미치기 때문에 원유의 특성 변화는 누출을 모방하는 압력 프로파일 변화를 일으켜 오경보율을 높일 수 있습니다. 실시간 데이터를 통합함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있습니다.연속 점도 측정데이터를 활용하면 RTTM은 이러한 실제 속성 변화를 반영하여 모델을 동적으로 조정할 수 있습니다. 이러한 개선을 통해 누출 감지 시스템의 감도와 신뢰성이 크게 향상되어 누출률과 위치를 더욱 정확하게 계산할 수 있으며 운영 위험을 줄일 수 있습니다.

4.3 펌핑 및 예측 유지보수

유체의 유동학적 상태는 펌핑 장비의 기계적 부하 및 효율에 지대한 영향을 미칩니다. 실시간 점도 데이터는 최적화 및 상태 기반 모니터링을 모두 가능하게 합니다.

4.3.1 효율 및 캐비테이션 제어

유체 점도가 증가하면 펌프 내부의 에너지 손실이 커져 유압 효율이 급격히 저하되고 유량 유지를 위해 필요한 전력 소비량이 증가합니다. 지속적인 점도 모니터링을 통해 작업자는 실제 펌프 효율을 추적하고 가변 속도 드라이브를 조정하여 최적의 성능을 보장하고 전력 소비를 관리할 수 있습니다.

또한, 높은 점도는 캐비테이션 위험을 악화시킵니다. 고점도 유체는 펌프 흡입구에서의 압력 강하를 증가시켜 펌프 곡선을 이동시키고 필요 순흡입양정(NPSHr)을 높입니다. 정적 또는 지연된 점도 데이터를 사용할 때 흔히 발생하는 것처럼, 필요 NPSHr을 과소평가하면 펌프가 캐비테이션 지점에 매우 근접하게 작동하여 기계적 손상을 초래할 위험이 있습니다.인라인 점도 측정이 기능은 적절한 NPSHr 보정 계수를 동적으로 계산하는 데 필요한 데이터를 제공하여 펌프가 안전한 작동 여유를 유지하고 장비 마모 및 고장을 방지하도록 합니다.

4.3.2 이상 탐지

점도 데이터는 예측 유지보수를 위한 강력한 맥락적 정보를 제공합니다. 점도의 비정상적인 변화(예: 입자 유입으로 인한 갑작스러운 증가 또는 예상치 못한 희석제 급증이나 가스 발생으로 인한 감소)는 펌프 부하 변화 또는 유체 호환성 문제를 나타낼 수 있습니다. 점도 데이터를 압력 및 진동 신호와 같은 기존 모니터링 매개변수와 통합하면 이상 징후를 더 빠르고 정확하게 감지하고 고장을 진단하여 주입 펌프와 같은 중요 장비의 고장을 예방할 수 있습니다.

표 4: 비전통 석유 시추 작업에서의 실시간 점도 데이터 활용 매트릭스

작전 영역	점도 데이터 해석	최적화 결과	핵심성과지표(KPI)
저항 감소(파이프라인)	주입 후 점도 감소는 전단 박화 효과와 상관관계가 있습니다.	최적의 유량을 유지하면서 화학물질 과다 투입을 최소화합니다.	펌핑 동력 감소(kWh/bbl); 압력 강하 감소.
희석제 혼합 (오일 점도 측정기)	신속한 피드백 루프를 통해 목표 혼합 점도를 달성할 수 있습니다.	파이프라인 규격 준수 보장 및 희석제 비용 절감.	생산물의 점도 지수(VI) 일관성; 희석제/오일 비율.
펌프 상태 모니터링	원인을 알 수 없는 점도 편차 또는 진동.	유체 부적합, 침투 또는 초기 공동화에 대한 조기 경고; 최적화된 NPSHr 마진.	예기치 않은 가동 중단 시간 감소; 전력 소비 최적화.
흐름 보장(연속 점도 측정)	마찰 손실 계산 및 과도 모델 정확도가 높습니다.	배관 막힘 위험 최소화; 누출 감지 감도 향상.	유량 보장 모델 정확도 향상; 오경보 감소.

결론 및 권고사항

신뢰할 수 있고 정확한연속 점도 측정비전통적인 탄화수소, 특히셰일 오일 점도그리고 유체로부터오일샌드 추출이는 단순히 분석적 요구사항일 뿐만 아니라 운영 및 경제적 효율성을 위한 핵심적인 필수 요소입니다. 극도로 높은 점도, 복잡한 비뉴턴 유체 거동, 항복 응력 특성, 그리고 오염과 마모라는 이중적인 위협으로 인해 기존의 인라인 측정 기술은 더 이상 적합하지 않습니다.

고급 공명 또는진동 점도계이러한 기술은 기본적인 설계상의 이점, 즉 움직이는 부품이 없고, 비접촉식 측정이 가능하며, (단단한 코팅을 통해) 마모에 대한 저항성이 높고, 유량 변동에 본질적으로 영향을 받지 않는다는 점에서 이 서비스에 가장 적합한 기술입니다. 최신 계측기가 점도, 온도 및 밀도를 동시에 측정(SRD)할 수 있는 능력은 다상 유체에서 정확한 동적 점도를 도출하고 포괄적인 유체 특성 관리를 가능하게 하는 데 매우 중요합니다.

전략적 배치에는 설치 형상에 대한 세심한 주의가 필요하며, 항복응력 유체에 내재된 정체 영역을 방지하기 위해 T자형 연결부 및 엘보우에 긴 삽입형 센서를 사용하는 것이 바람직합니다. 특수 방향족 용제를 사용하여 중질 탄화수소 오염 물질을 침투 및 분산시키는 정기적인 유지보수를 통해 작동 수명을 확보할 수 있습니다.

실시간 점도 데이터의 활용은 단순한 모니터링을 넘어 핵심 공정에 대한 정교한 폐루프 제어를 가능하게 합니다. 주요 최적화 결과에는 목표 유변학적 상태를 유지하여 마찰 감소에 필요한 화학물질 사용량을 최소화하고, 혼합 공정에서 희석제 소비량을 정밀하게 최적화하며, RTTM 기반 누출 감지 시스템의 정확도를 높이고, 유체 점도에 따라 동적으로 조정되는 안전한 NPSHr 범위 내에서 펌프가 작동하도록 하여 기계적 고장을 방지하는 것이 포함됩니다. 견고하고 지속적인 시스템에 투자하는 것은 매우 중요합니다.인라인 점도 측정이는 비전통 석유 생산 및 운송에서 처리량을 극대화하고 운영 비용을 절감하며 흐름 보장 무결성을 확보하는 데 매우 중요한 전략입니다.