Les sites de production en amont utilisent des réservoirs fermés pour le stockage temporaire de pétrole brut, d’eau de production et de condensats de gaz, après séparation des phases. WIKA propose une gamme complète d’instruments pour la mesure et le contrôle de niveau dans les réservoirs de stockage de production.
Les effluents pompés ou extraits d’un puits contiennent du pétrole, du gaz naturel, de l’eau et parfois des solides tels que du sable et du schiste. Une fois que les séparateurs et les traitements ont isolé les différentes phases et composants, les liquides restants sont stockés brièvement dans une batterie de réservoirs afin de stabiliser le débit entre les puits en production continue et le transport périodique par pipeline ou par camion.
Types de réservoirs de stockage de production
Les réservoirs de stockage sont ventilés vers l’atmosphère ou pressurisés selon la volatilité du fluide. Le type de liquides stockés, la capacité requise, la pression de service et l’objectif de réduction des émissions de composés organiques volatils (COV) influencent les choix de conception.
La plupart des réservoirs de production possèdent un toit plat ou bombé fixe qui ne bouge pas. Ces cuves fermées stockent des liquides comme le pétrole ou l’eau produite à une pression égale ou proche de la pression ambiante. Ces toits fixes ne supportent pas une pression ou un vide importants et sont donc ventilés librement ou équipés d’un évent de pression/vide.
Pour éviter le rejet de COV, les réservoirs à toit flottant stockent le pétrole brut et les liquides de gaz naturel (LGN). Ces toits flottent à la surface du liquide, réduisant considérablement l’espace de vapeur au-dessus du liquide stocké. Cette conception diminue l’évaporation et les émissions de COV par rapport aux réservoirs à toit fixe. Les réservoirs à toit flottant sont essentiels pour respecter les normes environnementales, car les COV sont réglementés en raison de leur rôle dans la formation du smog et d’autres polluants nocifs.
Il existe deux principaux types de réservoirs à toit flottant :
- Réservoirs à toit flottant externe (EFR) sont dotés d’une coque ouverte sur le dessus avec un pont qui flotte directement sur le liquide. Ils sont efficaces, mais sensibles au vent, ce qui peut augmenter les pertes par évaporation.
- Les réservoirs à toit flottant interne (IFR) ont un toit flottant à l’intérieur d’un réservoir à toit fixe, créant ainsi un dôme. Cette conception offre une protection supérieure contre le vent, réduit plus efficacement les émissions et aide à isoler le liquide des fluctuations de température.
Mesure de niveau dans les cuves de stockage de production
Les producteurs de pétrole et de gaz utilisent diverses technologies pour surveiller et contrôler les fluides dans les réservoirs de production. Le choix du bon instrument de mesure dépend de nombreuses variables.
Caractéristiques des fluides et conditions du process
- Pression : La pression interne ou les conditions de vide du réservoir sont déterminantes pour le choix du capteur, en particulier dans les réservoirs scellés avec une pression de vapeur dans l’espace de tête.
- Température : les températures de process et ambiantes doivent se situer dans la plage de fonctionnement du capteur afin de garantir sa précision et sa longévité.
- Compatibilité chimique : la nature chimique du liquide, y compris sa corrosivité, influe sur le choix des matériaux et de la technologie du capteur.
- Densité du fluide (densité relative) : elle est essentielle pour convertir les mesures de pression en niveau pour certaines méthodes de détection, telles que la mesure hydrostatique du niveau.
Réservoir et installation
- Forme et taille : La géométrie du réservoir affecte la méthode de mesure.
- Raccordements disponibles : Il est important de vérifier les raccords appropriés ou la nécessité d’en installer de nouveaux.
- Facteurs environnementaux : la mousse, la vapeur, la conductivité ou la présence de gaz peuvent interférer avec la mesure de niveau.
Exigences de mesure
- Précision : Le niveau de précision requis guide le choix du capteur.
- Signal de sortie : il est nécessaire de définir le type de signal souhaité (par exemple 4… 20 mA, 0… 10 VDC) pour l’intégration dans le système de commande.
- Mesure de niveau continue ou ponctuelle : il faut déterminer si une surveillance continue, par ex. un capteur de pression est nécessaire.
Instruments WIKA pour la surveillance du niveau dans les réservoirs
WIKA propose une gamme complète de solutions intelligentes pour la mesure de niveau dans les réservoirs de production de champs pétrolifères.
Sonde de niveau immergeable à sécurité intrinsèque Modèle LS-1000 et Sonde de niveau immergeable modèle LF-1
Capteur de niveau immergeable à sécurité intrinsèque modèle LS-1000 et LF-1
- Capteur de niveau immergeable :
LS-1000: capteur de niveau immergeable à sécurité intrinsèque mesure en continu jusqu’à 10 m. Il fournit des signaux de sortie standard de 4 à 20 mA ou, en option, un signal de sortie à faible puissance de 0,5 à 4,5 V CC radiométrique adapté au fonctionnement sur batterie. Son boîtier soudé en acier inoxydable 316L avec protection IP68 et son câble renforcé par un treillis en fibre assurent robustesse et fiabilité. Le capteur LS-1000 ne requiert aucun entretien régulier, garantit une précision de ±0,5 % de la plage et inclut des homologations internationales pour une utilisation dans les zones dangereuses.
LF-1: capteur de niveau immergeable mesure en continu le niveau jusqu’à 61 m. Il fournit des signaux de sortie de 4…20 mA, 4…20 mA + HART® ou, en option, une sortie basse consommation de 0,1…2,5 V CC. Ce transmetteur de niveau fonctionne à long terme avec divers liquides, y compris les pétroles bruts, et son système électronique à sécurité intrinsèque respecte les normes internationales pour les environnements contenant des gaz et des vapeurs explosifs. Équipé de câbles spéciaux, de composants en acier inoxydable et d’une protection optionnelle contre les surtensions dues à la foudre, le LF-1 convient aux applications de mesure en extérieur.
- Transmetteur de pression différentielle :
Le transmetteur de pression différentielle DPT-20 offre une solution précise, durable et flexible, idéale pour la surveillance continue des niveaux. Il mesure la différence de pression hydrostatique entre le fond du réservoir et un point de référence – la pression atmosphérique pour les réservoirs ouverts ou la pression de l’espace de vapeur pour les réservoirs fermés – et convertit cette différence en lecture de niveau, en tenant compte de la densité du fluide pour garantir des résultats précis.
Adapté aux environnements à basse et haute pression, le DPT-20 couvre des plages de -0,15 à 240 psi et tolère une pression statique jusqu’à 5 800 psi. Il fournit des signaux de sortie 4…20 mA, HART, FONDATION™ Fieldbus et PROFIBUS PA. Des versions à sécurité intrinsèque ou antidéflagrantes sont disponibles. Associé à un séparateur à membrane, il traite des fluides corrosifs, abrasifs, visqueux ou toxiques ainsi que des températures extrêmes.
La configuration s’effectue simplement sur le terrain via un module d’affichage en option doté d’un menu intuitif et installable dans quatre orientations différentes. Elle peut aussi être réalisée à distance via PACTware™ et le logiciel Device Type Manager (DTM).
Transmetteurs de niveau magnétostrictifs Modèles FLM-TB et FLM-TB-FLEX
- Transmetteur de niveau magnétostrictif :
Le transmetteur de niveau magnétostrictif FLF-TB s’utilise avec une grande variété de fluides liquides dans l’industrie des procédés. Cet instrument robuste mesure en continu le niveau avec une précision allant jusqu’à ±0,2 mm ou ±0,01 % sur toute la plage de mesure.
Il détecte également les couches de séparation ou fonctionne dans des process avec une mousse importante, avec une longueur d’insertion jusqu’à 6 m. Le FLM-TB est disponible avec un écran LCD et en versions à sécurité intrinsèque et antidéflagrante.
Le FLM-TB-FLEX : Cette version innovante du transmetteur magnétostrictif intègre un tube sonde flexible. À son extrémité inférieure, un pied magnétique fixe le tube ondulé en acier inoxydable au fond du réservoir tout en servant de lest. La conception flexible facilite l’installation dans les environnements à espace restreint et rend le transport plus simple que pour les sondes rigides. Le FLM-TB-FLEX mesure également l’interface entre différents fluides. Il est disponible avec un écran LCD et proposé dans des boîtiers à sécurité intrinsèque et antidéflagrants.
Détecteurs de niveau FLS (montage vertical) et HLS (montage horizontal)
- Détecteur de niveau :
Le détecteur de niveau FLS utilise un flotteur contenant un aimant permanent qui se déplace de manière fiable le long du tube de guidage en fonction des variations du niveau de liquide.
Un contact Reed (de type gaz inerte) installé à l’intérieur du tube de guidage s’actionne à travers les parois non magnétiques du flotteur et du tube grâce à la proximité de l’aimant du flotteur. Cette conception repose sur un actionnement magnétique et un contact Reed pour une commutation sans contact, garantissant un fonctionnement sans usure et supprimant le besoin d’alimentation électrique externe.
Les interrupteurs à flotteur offrent plusieurs points de commutation pour détecter l’interface entre différents milieux. Le montage reste simple et l’entretien minimal, ce qui réduit les coûts d’installation, de mise en service et d’exploitation.
Le détecteur de niveau à flotteur HLS-S, offre de nombreuses options pour contrôler ou commuter les niveaux minimum et maximum.
Le flotteur fixé à un bras pivotant suit la surface du fluide et active un contact Reed via un aimant.
La commutation s’effectue sans contact, ne nécessite aucune alimentation électrique et ne s’use pas.
Le HLS-S prend en charge le traitement universel du signal, y compris les connexions directes aux API ou aux NAMUR.
Facile à installer et sans entretien, il réduit les coûts d’assemblage et d’exploitation.
Détecteur de niveau à lames vibrantes modèle TLS-S
Le détecteur de niveau à lames vibrantes TLS-S repose sur une fourche vibrante qui change de fréquence lorsqu’elle est immergée. Le circuit électronique détecte cette variation et la convertit en signal de commutation.
La détection précise des changements de niveau est assurée quelle que soit la position de montage. Pour modifier le point de commutation, il suffit d’allonger ou de raccourcir le tuyau.
Dix niveaux de sensibilité sélectionnables garantissent un réglage spécifique à l’application.
Le TLS-S peut commuter immédiatement ou avec un délai de 1 à 20 secondes pour stabiliser le signal. Un délai prédéfini évite les lectures erronées dans les milieux turbulents ou mousseux.
Dans les réservoirs calmes, aucun délai n’est nécessaire. Des versions antidéflagrantes sont disponibles pour une utilisation dans des environnements dangereux.
WIKA, experts en mesure de niveau
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Transmetteur de pression immergeable LS-1000 – Blog WIKA
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