眾所周知，水力壓裂法是目前開采天然氣的主要形式。在水力壓裂過程中，部分過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，其中一些沙子會回到地面，進(jìn)入分離器。在分離油和水的過程中，必須要注意砂石對非法蘭分離器的消防管損害，如果沙子壓塌了消防管，就需要更換整個容器。那么該如何預(yù)防呢？
沙石堆積有風(fēng)險，除沙需高效
分離器平均每臺售價約為10萬美元。在分離的過程中，如果沙子堆積在加熱元件上，最終會導(dǎo)致加熱元件塌陷，這可能會導(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，二是它可能會引發(fā)火災(zāi)。
事實(shí)證明，捕沙器和其他過濾機(jī)制在防止沙石進(jìn)入分離器方面是無效的。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，所以能源開采的工程師們最初通過摩擦每艘船的腹部來感受溫差，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)時費(fèi)力還需要停機(jī)的過程。
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)而符合報告要求。
一機(jī)多用，熱成像技術(shù)測溫差
Noble Energy公司已經(jīng)在其氣體泄漏檢測和修復(fù)(LDAR)項(xiàng)目中使用了FLIR OGI熱像儀。他們投資了這些熱像儀，以滿足科羅拉多州第7條法規(guī)：通過臭氧前體控制臭氧，通過石油和AS排放控制碳?xì)浠衔铩Ｓ捎跈z測到了3萬多處泄漏，工程師們已經(jīng)熟悉了如何操作FLIR熱像儀。后來，該團(tuán)隊(duì)意識到，用于檢測氣體泄漏的FLIR技術(shù)也可以推動分離器的預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃。
“通過熱成像技術(shù)，也許可以檢測到分離器厚金屬壁后面發(fā)生的事情。通過檢測溫差（油熱沙冷），我們可以確定分離器內(nèi)部是否有堆積。”Noble Energy LDAR經(jīng)理Doug Hess說。
FLIR GFx320熱像儀拍攝的高對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。
收集每個容器上的溫度設(shè)定點(diǎn)只需要幾分鐘。熱圖像中的高對比度彩虹調(diào)色板顯示隨溫度變化的特定顏色。負(fù)責(zé)開發(fā)Noble Energy大量沙子測量方法的工程師Landon Hawkins說:“這個高對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范圍。”
熱像儀監(jiān)控分離罐，及時報警
在每個分離器上，Hawkins首先將FLIR GFx320熱像儀固定在一個單腳架上，用來查看分離罐的側(cè)面，并設(shè)置為手動模式以建立設(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。石蠟會粘在容器的側(cè)面，而沙子不會。
為了跟蹤每個分離器，Hawkins根據(jù)每個分離器的序列號創(chuàng)建了一個監(jiān)控程序。當(dāng)檢測到沙堆時，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。
FLIR GFx320熱像儀拍攝的高對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
對于監(jiān)測項(xiàng)目中的分離器，Noble Energy會比較每月的圖像，以了解沙子積聚的速度以及何時該進(jìn)行清理。該計(jì)劃需要兩個關(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，必須對熱像儀進(jìn)行設(shè)計(jì)和評估，以便在危險區(qū)域使用。FLIR熱像儀經(jīng)過精心設(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”，能維持危險場所內(nèi)的安全性。因此，Hawkins及其團(tuán)隊(duì)可以使用GFx320接近分離器。它們可以捕捉多個角度，避免陽光照射，從而加熱分離器表面。
據(jù)Hawkins介紹，“在選擇FLIR GFx320熱像儀之前，我有時只能拍攝油罐前部的照片，因?yàn)槲覠o法到達(dá)離它旁邊的分離器5英尺以內(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FLIR光學(xué)氣體成像熱像儀來對危險區(qū)域進(jìn)行沙子測量
正如航拍照片中所顯示的那樣，密集排列的隔板對進(jìn)入有限制。Hess說:“擁有一臺可以在危險區(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)入以前無法進(jìn)入的角落和縫隙。”
準(zhǔn)確率100%，讓客戶高度認(rèn)可
Hawkins及其團(tuán)隊(duì)使用兩個FLIR GFx320紅外熱像儀來優(yōu)化Noble Energy對其分離器的預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃。該監(jiān)測項(xiàng)目在不到一年的時間里就監(jiān)控了300個油罐，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，我們無法知曉那300個油罐是否會在不被清理的情況下全部失效。即使FLIR GFx320的監(jiān)測只避免了一次故障，但它也節(jié)省了10萬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。
“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，我們識別出的每一個需要清洗的分離器都存在明顯的積沙現(xiàn)象。”
FLIR GFx320是本質(zhì)安全型防爆紅外熱像儀，能快速進(jìn)行氣體泄漏探測，同時維持危險場所內(nèi)的安全性，但我們也不要忽視它熱像儀的功能，它既能可視化400種不同的工業(yè)氣體，還可以紅外檢測設(shè)備中的溫差故障。
