분리 탱크 내 모래가 과도하게 축적되면 배출구를 막아 후단의 장치들을 손상시키고, 정비를 위한 비계획적인 셧다운을 야기한다. 에머슨의 마리안 윌리엄스(Marianne Willams)는 “신뢰할 수 있는 모래 감지가 필수적인데, 최신 진동 포크 레벨 감지기가 효과적인 솔루션을 제공한다.”고 설명한다.

분리 탱크에서 오일, 가스, 물을 분리하는 것은 탄화수소를 최대로 회수할 수 있게 하므로 오일 및 가스 생산 공정의 중요한 부분이다. 또한 유량이나 측정할 개별 구성물의 생산 속도를 좌우하여, 각각의 유정에서 생성되는 유체의 양에 대한 필수 데이터를 확인할 수 있다. 유정 배관에서의 모래는 결국 분리기에 계속해서 축적된다. 축적물이 과도하게 쌓이면 모래 배출구를 막을 수 있다. 이것은 탱크 내 공간을 차지할 뿐 아니라 모래를 직접 제거하기 위해 많은 비용이 드는 비계획적인 셧다운으로 이어질 수 있어 매우 바람직하지 못하다. 게다가 모래가 제대로 배출되지 못하면 물과 함께 쏟아져 나올 수 있어, 후단의 장치를 손상시킬 수 있다.

따라서 운전자는 지속적으로 모래의 축적을 모니터링하고, 한도를 넘기 전에 사전 유지보수를 계획할 수 있도록 알람을 울릴 수 있는 기술 설치가 반드시 필요하다. 전통적으로 지속적인 모니터링에 핵입자 기술(Nucleonic technology)을 활용했는데, 최근의 진동 포크 레벨 감지기가 여러 가지 장점을 제공하고 있다. 이 장치에는 모래 축적을 지속적으로 모니터링하기 위한 모래와 액체의 경계를 알려주는 새로운 기능이 있는데, 이 기능으로 정비(Clean-out) 주기를 최적화하거나 자동화할 수 있고, 생산 효율성을 높일 수 있다.

유정 배관에서 구성 성분 분리

분리기는 중력에 의한 침전 방법으로 유정 배관의 다양한 구성 성분을 분리한다. 탱크로 유체가 흘러 들어가면, 기름이나 물보다 가벼운 가스는 곧바로 액체에서 분리된다. 가스는 분리 챔버를 선회하여 유출 배관을 통해 분리기를 나가 가스 공정 시스템으로 이동한다. 그 동안 밀도가 낮은 기름은 물 상단에 층을 형성한다. 기름층은 위어(Weir)를 거쳐 탱크의 오일 챔버로 흘러간다. 그리고 기름과 물은 각각 분리기에서, 서로 다른 유출 배관을 통해 개별 공정 시스템으로 나간다.

모래 관리 조치 방법

유정 배관에 포함된 모래는 분리기의 낮은 쪽 챔버에 계속해서 축적된다. 분리기에 도달되는 모래의 양은 확장식 모래 스크린(Expandable sand screens)이나 자갈 패킹(Gravel packing)과 같은 선행적 제어 측정 방법으로 최소화될 수 있다. 그러나 이와 같은 측정은 직접적인 방법과는 거리가 멀다. 가까운 거리의 유정이라 할지라도 지질학적으로는 달라서 어떤 생산물은 많은 모래가 포함되어 있기도 하고, 거의 없는 경우도 있다. 이 점은 모래를 어떤 수준으로 관리해야 할지 예측하기 어려운 이유기도 하다. 각각의 원유 유정의 광구(Well pad)들은 서로 다른 모래 제어 기술을 필요로 할 수 있는데, 이로 인해 운영의 복잡성이 더해질 수 있다. 또한, 이러한 선행적 제어를 적용하는 것은 많은 시간과 숙련된 리소스가 요구된다.

침전물의 축적

적절한 모래 관리 방법이 적용되어 올바르게 수행된다 하더라도, 일부 구성물들이 오랜 시간에 걸쳐 분리기 내에서 축적되는 것은 피할 수 없다. 이것들도 적절하게 관리되지 않는다면 축적 속도가 가속되어 결국에는 모래 배출구가 막힌다. 모래 배출을 위한 일반적인 방법은 배출구를 개방하여 고압 워터젯으로 물질들을 씻어 내는 것인데, 배출구가 막히면 이 작업을 수행할 수 없다.

분리기 내의 과도한 모래가 바람직하지 못한 데는 여러 가지 이유가 있다. 오일과 물 경계에 원치 않는 에멀전을 형성시켜 탱크 내 공간을 차지하고 결국 오일의 흐름 속도를 줄어들게 한다. 게다가 모래가 일정 수준까지 쌓이게 되면 물과 함께 쏟아져 나와 고가의 펌프, 밸브, 유량계와 같은 분리기 후단의 장치들을 손상시킬 수 있다. 이 장치들의 막힘, 부식, 마모와 같은 손상은 많은 비용을 치르게 한다. 나아가 과도하게 축적되면, 배출구의 모래를 제거하기 위한 비계획적인 셧다운으로 이어질 수 있다. 이것은 시간이 소모되고, 생산 손실 측면에서 엄청난 비용이 들 것이다.

핵입자 기술(Nucleonic technology)

분리기와 생산 효율성을 극대화하고, 고가의 손상을 막기 위해 지속적인 모니터링과 모래 축적을 감지할 수 있는 기술을 도입하는 것이 아주 중요하다. 이것은 핵입자 기술(Nucleonic technology)로 가능한데, 딥 배관(Dip pipe) 내에서 잡히는 감마 방출기 어레이의 신호가 용기의 반대쪽 감지기에서 수신되는 것이다. 오일, 물, 모래는 모두 다른 밀도를 가지고 있어서 연속적으로 바뀌는 양에 의해 이 감마 신호를 약화시킨다. 감지기에 도달하는 신호의 감도로부터 각 레벨을 계산할 수 있다. 그러나 이 방법에도 여러 결점이 있는데, 레벨의 위험도와 복잡성, 연례 검증에 대한 요구, 현지 법률 준수, 고가의 소유 비용과 같은 것들이다. 따라서 운전자는 보다 신뢰할 수 있고, 안전하며 복잡하지 않고 비용은 적게 드는 대체 솔루션을 더욱 찾게 된다.