セパレーター（石油生産）

油田用語におけるセパレーター という用語は、油井やガス井から生産された油井流体をガス成分と液体成分に分離するために使用される圧力容器を指します。石油生産用のセパレーターは、生産流体を構成成分である油、ガス、水に分離するように設計された大型容器です。分離容器は、次のように呼ばれることがあります：油ガスセパレーター、セパレーター、ステージセパレーター、トラップ、ノックアウト容器（ノックアウトドラム、ノックアウトトラップ、水ノックアウト、または液体ノックアウト）、フラッシュチャンバー（フラッシュ容器またはフラッシュトラップ）、膨張セパレーターまたは膨張容器、スクラバー（ガススクラバー）、フィルター（ガスフィルター）。これらの分離容器は通常、油井やガス井から生産された流体を油とガス、または液体とガスに分離するために、坑口、マニホールド、またはタンクバッテリーの近くの生産リースまたはプラットフォームで使用されます。油ガスセパレーターには通常、次の必須コンポーネントと機能が含まれます。

1. (a) 一次分離装置および/またはセクション、(b) 二次「重力」沈殿（分離）セクション、(c) ガスから小さな液体粒子を除去するミスト抽出器、(d) ガス出口、(e) 油からガスまたは蒸気を除去する液体沈殿（分離）セクション（三相ユニットでは、このセクションでは油から水も分離します）、(f) 油出口、および (g) 水出口（三相ユニット）を含む容器。
2. 井戸やフローラインからの液体の急増（スラグ）を処理するのに十分な液体容積。
3. ミスト抽出装置が浸水しないように、液体の大部分をガスから分離できる適切な容器の直径と高さまたは長さ。
4. セパレータ内のオイル レベルを制御する手段。通常、液面コントローラとオイル出口のダイヤフラム モーターバルブが含まれます。
5. 容器内の圧力を一定に保つためにガス出口に背圧弁を設置します。
6. 圧力緩和装置。

分離器は、3 つの成分の密度が異なるという原理に基づいて動作します。このため、ゆっくりと移動すると、ガスが上部、水が下部、油が中央に層状に分布します。砂などの固形物も分離器の底に沈殿します。油分離器とガス分離器の機能は、後ほど説明する一次機能と二次機能に分けられます。

オイルおよびガスセパレーターには、垂直、水平、球形の3 つの一般的な構成があります。垂直セパレーターのサイズは、直径10 または 12 インチ、継ぎ目から継ぎ目まで (S から S) 4 ～ 5 フィートから、直径 10 または 12 フィート、S から S 15 ～ 25 フィートまでさまざまです。水平セパレーターのサイズは、直径 10 または 12 インチ、 S から S 4 ～ 5 フィートから、直径 15 ～ 16 フィート、S から S 60 ～ 70 フィートまでさまざまです。球形セパレーターは通常、直径 24 または 30 インチから、最大 66 ～ 72 インチで利用できます。水平オイルおよびガスセパレーターは、モノチューブおよびデュアルチューブ シェルで製造されます。モノチューブ ユニットには 1 つの円筒形シェルがあり、デュアルチューブ ユニットには上下に並んだ 2 つの円筒形平行シェルがあります。どちらのタイプのユニットも、2 相および 3 相サービスに使用できます。モノチューブ水平オイル＆ガスセパレーターは、通常、デュアルチューブユニットよりも好まれます。モノチューブユニットは、同等の価格のデュアルチューブセパレーターで通常利用できるものよりも、ガスフローの面積が大きく、オイル/ガスインターフェース面積も大きいです。モノチューブセパレーターは、より大きなシングルチューブ容器がデュアルチューブセパレーターよりも大量のオイルを保持するため、通常、より長い保持時間を実現します。また、デュアルチューブユニットよりも洗浄が簡単です。寒冷な気候では、モノチューブユニットでは、液体がセパレーターを流れる暖かいガス流と密接に接触するため、凍結によるトラブルは少なくなります。モノチューブ設計は通常、デュアルチューブユニットよりも低いシルエットで、スペースが限られているオフショアプラットフォームで多段階の分離を行うために積み重ねるのが簡単です。Powers ら( 1990) ^[1]は、垂直セパレーターは、水平セパレーターとは異なり、競合する代替品ではありませんが、フローストリームが上部近くから入り、ガス/液体分離チャンバーを通過するように構築する必要があることを示しました。

分離器の 3 つの構成は、2 相操作と 3 相操作で使用できます。2 相ユニットでは、ガスが液体から分離され、ガスと液体は別々に排出されます。Arnoldら (2008)によると、オイルおよびガス分離器は、特定の温度と圧力で液体およびガス成分が炭化水素蒸気から分離されるように機械的に設計されています。^[2]三相分離器では、油井流体がガス、オイル、水に分離され、3 つの流体が別々に排出されます。分離器のガス - 液体分離セクションは、適切な K 係数を使用したSouders-Brown 式を使用して、最大除去液滴サイズによって決定されます。オイル - 水分離セクションは、実験室テスト データ、パイロット プラントの操作手順、または操作経験によって提供される保持時間の間保持されます。保持時間が利用できない場合は、API 12J の三相分離器の推奨保持時間が使用されます。K 係数と保持時間によるサイジング方法により、適切な分離器サイズが得られます。 Song et al (2010)によると、^[3]エンジニアは、ミスト抽出装置の液体負荷、原油脱水装置/脱塩装置の水分含有量、水処理の油含有量など、下流の装置の設計条件に関するさらなる情報を必要とする場合があります。

オイルおよびガス分離器は、高真空から 4,000 ～ 5,000 psi までの圧力で作動します。ほとんどのオイルおよびガス分離器は、 20 ～ 1,500 psi の圧力範囲で作動します。分離器は、低圧、中圧、高圧と呼ばれることがあります。低圧分離器は通常、10 ～ 20 psi から 180 ～ 225 psi までの圧力で作動します。中圧分離器は通常、230 ～ 250 psi から 600 ～ 700 psi までの圧力で作動します。高圧分離器は通常、750 ～ 1,500 psi の広い圧力範囲で作動します。

石油・ガス分離器は、用途に応じて、試験用分離器、生産用分離器、低温用分離器、計量用分離器、高架式分離器、ステージ分離器（第 1 ステージ、第 2 ステージなど）に分類できます。

テストセパレーター

テストセパレーターは、井戸の流体を分離して計測するために使用されます。テストセパレーターは、井戸テスターまたは井戸チェッカーと呼ばれることもあります。テストセパレーターは、垂直、水平、または球形にすることができます。2相または3相にすることができます。恒久的に設置することも、移動式（スキッドまたはトレーラーに搭載）にすることもできます。テストセパレーターには、電位テスト、定期生産テスト、限界井戸テストなどで石油、ガス、および/または水を測定するためのさまざまなタイプのメーターを装備できます。

生産セパレーター

生産分離器は、毎日または継続的に、井戸、井戸群、またはリースから生産された井戸流体を分離するために使用されます。生産分離器は、垂直、水平、または球形にすることができます。2 相または 3 相にすることができます。生産分離器のサイズは、直径12 インチから 15 フィートの範囲で、ほとんどのユニットの直径は 30 インチから 10 フィートです。長さは 6 フィートから 70 フィートの範囲で、ほとんどが 10 フィートから 40 フィートです。小規模な陸上油田アプリケーションでは、生産分離器を蒸気密閉タンクパッケージに統合できます。

低温分離器

低温分離器は特殊なもので、高圧の油井流体がチョークまたは減圧弁を通して容器に噴射され、分離器の温度が油井流体の温度よりかなり低くなります。温度低下は、油井流体が減圧チョークまたは減圧弁を通って分離器に流れ込む際に膨張するジュール・トムソン効果によって得られます。分離器の動作温度が低いため、本来は蒸気状態で分離器から排出されるはずの蒸気が凝縮します。このように回収された液体は、貯蔵タンク内で過剰に蒸発するのを防ぐために安定化させる必要があります。

計量セパレーター

油井流体を油、ガス、水に分離し、液体を計量する機能は、1 つの容器で実行できます。これらの容器は一般に計量分離器と呼ばれ、2 相および 3 相操作に使用できます。これらのユニットには、泡立ちのある重粘性油を正確に計量するのに適した特別なモデルがあります。

石油とガスの分離は、流体が生産層を通って坑井に流れ込むときに始まり、配管、フローライン、および表面処理装置を通じて徐々に増加する可能性があります。特定の条件下では、流体は、石油とガスの分離器に到達する前に、液体とガスに完全に分離される場合があります。このような場合、分離器容器は、ガスが 1 つの出口に上昇し、液体が別の出口に下降できるようにするための「拡張」のみを提供します。

液体炭化水素とガス炭化水素の密度の差により、油ガス分離器で適切な分離が達成される場合があります。ただし、場合によっては、ガスが分離器から排出される前に、ガスから液体ミストを除去するために、一般に「ミスト抽出器」と呼ばれる機械装置を使用する必要があります。また、油が分離器から排出される前に、油から非溶解ガスを除去するための何らかの手段を使用することが望ましいか、または必要な場合があります。

油の物理的および化学的特性と圧力および温度条件によって、溶解したガスの量が決まります。特定の油からガスが放出される速度は、圧力と温度の変化に左右されます。油ガス分離器が原油から除去するガスの量は、(1) 原油の物理的および化学的特性、(2) 動作圧力、(3) 動作温度、(4) 処理速度、(5) 分離器のサイズと構成、(6) その他の要因によって異なります。

撹拌、加熱、特殊なバッフル、凝集パック、および濾過材は、油の粘性と表面張力により油中に保持される可能性のある非溶解ガスの除去に役立ちます。ガスはガスであるため、ドラムの上部から除去できます。油と水は、分離器の端にあるバッフルによって分離されます。バッフルは油と水の接触面に近い高さに設定されており、油は反対側にこぼれ落ち、水は近い側に閉じ込められます。次に、2 つの流体をバッフルのそれぞれの側から分離器からパイプで排出できます。生成された水は、油槽に注入し直すか、廃棄するか、または処理します。バルク レベル (ガスと液体の界面) と油と水の界面は、容器に固定された計器を使用して決定されます。 油と水の出口のバルブは、界面が分離が起こるのに最も適したレベルに保たれるように制御されます。分離器はバルク分離のみを実現します。小さな水滴は重力で沈降せず、油流に残ります。通常、分離器からの油はコアレッサーに送られ、水分含有量がさらに減少します。

石油とともに水を生成することは、技術者や石油生産者にとって依然として問題である。1865年に炭化水素とともに水が生成されて以来、有用な炭化水素を使い捨ての水から分離することは、石油産業にとって課題であり、悩みの種となっている。Rehmら(1983)によると、^[4]長年にわたる技術革新により、スキムピットからストックタンクの設置、ガンバレル、フリーウォーターノックアウト、干し草を詰めたコアレッサー、そして最近では強化された重力沈降分離器であるPerformaxマトリックスプレートコアレッサーが開発された。水処理の歴史は、大部分が不完全で質素なものである。生産された水に経済的価値はほとんどなく、生産者がその処分を手配するには余分なコストがかかる。

今日、油田は石油よりも多くの水を生産しています。^[要出典]水の生産量が増えると、処理がより困難なエマルジョンや分散液も発生します。最後の一滴の石油を貯留層から回収するにつれて、分離プロセスは無数の汚染物質と絡み合うようになります。場合によっては、チョークやバルブなどによる圧力低下を通過する前に、井戸の流体から水を分離して除去することが望ましい場合があります。このような水の除去により、水によって下流で引き起こされる可能性のある問題、たとえば腐食を防ぐことができます。腐食は、ガスまたは液体が露出した金属表面を化学的に攻撃するときに常に発生する化学反応であると言えます。^[5]腐食は通常、温度が高いと加速され、同様に酸や塩の存在によっても加速されます。

油から水を除去する際に影響するその他の要因としては、水和物の形成や、油と水に分離するのが難しい場合があるタイトなエマルジョンの形成などがあります。水は、化学薬品と重力分離を使用して、三相分離器で油から分離できます。三相分離器が十分に水を分離できるほど大きくない場合は、分離器の上流または下流に設置された自由水ノックアウト容器で分離できます。

石油ガス分離器が主な機能を果たすには、液体とガスをそれぞれの処理システムまたは収集システムに排出できるように、分離器内の圧力を維持する必要があります。分離器の圧力は、各分離器のガス背圧バルブ、または 2 台以上の分離器のバッテリーの圧力を制御する 1 つのマスター背圧バルブを使用して維持されます。分離器で維持する最適な圧力は、液体およびガス状炭化水素の販売から最高の経済的収益が得られる圧力です。

分離器の圧力を維持するために、容器の下部で液体シールを行う必要があります。この液体シールは、油とともにガスが失われるのを防ぐため、液面コントローラーとバルブを使用する必要があります。

効果的な油とガスの分離は、必要な輸出品質が達成されることを保証するだけでなく、下流のプロセス機器やコンプレッサーでの問題を防ぐためにも重要です。バルク液体が除去されると（これはさまざまな方法で達成できます）、残りの液滴はデミスト装置で分離されます。最近まで、この用途に使用されていた主な技術は、逆流サイクロン、メッシュパッド、ベーンパックでした。最近では、ガス処理能力の高い新しい装置が開発され、スクラバー容器のサイズを小さくできる可能性があります。現在開発中の新しいコンセプトがいくつかあり、その中では流体が一次分離器の上流で脱ガスされます。これらのシステムは遠心分離およびタービン技術に基づいており、コンパクトで動きの影響を受けないという利点もあり、浮体式生産施設に最適です。^[6]以下は、分離器で油がガスから分離される方法の一部です。

天然ガスは液体 炭化水素よりも軽い。天然ガス流中に一時的に浮遊する液体炭化水素の微粒子は、ガスの速度が十分に遅い場合、密度の差または重力によってガス流から沈殿する。炭化水素の大きな液滴はガスからすぐに沈殿するが、小さな液滴はより長い時間がかかる。圧力と温度の標準状態では、液体炭化水素の液滴の密度は天然ガスの 400 ～ 1,600 倍になる可能性がある。しかし、動作圧力と温度が上昇するにつれて、密度の差は小さくなる。動作圧力が 800 psig の場合、液体炭化水素の密度はガスの 6 ～ 10 倍にすぎない可能性がある。したがって、動作圧力は、液体とガスを適切に分離するために必要な分離器のサイズとミスト抽出器のサイズおよびタイプに大きく影響する。液体の液滴の密度がガスの 6 ～ 10 倍になる可能性があるという事実は、液体の液滴がガスからすぐに沈殿して分離することを示している可能性がある。ただし、液体の粒子が非常に小さいためガス中に「浮遊」する傾向があり、ガスがオイルおよびガス分離器内にある短時間ではガス流から沈殿しない可能性があるため、この現象は発生しない可能性があります。分離器の動作圧力が増加すると、液体とガスの密度差が減少します。このため、オイルおよびガス分離器は、他のプロセス変数、条件、および要件と一致する限り低い圧力で動作させることが望ましいです。

液体ミストを含むガスの流れが表面に衝突すると、液体ミストが表面に付着して凝集することがあります。ミストが凝集して大きな液滴になると、液滴は容器の液体部分に引き寄せられます。ガスの液体含有量が多い場合、またはミスト粒子が非常に細かい場合は、ミストを十分に除去するために、複数の連続した衝突面が必要になる場合があります。

液体ミストを含むガス流の流れの方向が突然変わると、慣性により液体は元の流れの方向を進み続けます。ガスは流れの方向の変化に容易に対応し、液体ミスト粒子から離れて流れるため、ガスから液体ミストを分離することができます。このようにして除去された液体は、表面で凝集するか、下の液体部分に落下します。

液体とガスの分離は、ガス速度の急激な増加または減少によって行うことができます。どちらの条件も、ガスと液体の慣性の差を利用しています。速度が低下すると、液体のミストの高い慣性により、ミストは前方に運ばれ、ガスから離れます。^[7]その後、液体は表面で凝集し、分離器の液体部分に重力で移動します。ガス速度が増加すると、液体のより高い慣性により、ガスが液体から離れ、液体が容器の液体部分に落ちる可能性があります。

液体ミストを運ぶガス流が十分に高速で円運動しながら流れる場合、遠心力により液体ミストは容器の壁に向かって外側に投げ出されます。ここで液体は次第に大きな液滴に凝集し、最終的に下の液体セクションに引き寄せられます。遠心力は、液体ミストをガスから分離する最も効果的な方法の 1 つです。ただし、Keplinger (1931) によると、 ^[8]一部の分離器設計者は、自由表面を持つ液体が全体として回転すると、その表面が回転軸上にある最低点の周りで湾曲するという欠点を指摘しています。この作成された偽のレベルにより、分離器の液面制御の調整が困難になる場合があります。これは、分離器の底部から出口の上まで延びる垂直の静音バッフルを配置することで大部分克服されます。このタイプのミスト抽出器の効率は、ガス流の速度が増加するにつれて増加します。したがって、所定のスループット率の場合、より小さな遠心分離器で十分です。

天然ガス価格の高騰、液体 炭化水素の計量への広範な依存、およびその他の理由により、現場での処理中に原油から非溶解性ガスをすべて除去することが重要です。石油およびガス分離器で原油からガスを除去するために使用される方法については、以下で説明します。

原油を急激な力で動かすと定義される適度な制御された撹拌^{[9]は、通常、表面張力と油の粘度によって油中に機械的に閉じ込められている非溶解}ガスを除去するのに役立ちます。撹拌により、通常、ガス泡は凝集し、撹拌を行わない場合よりも短時間で油から分離します。

熱は、ある物体から別の物体に伝達されるエネルギーの一種であり、温度差を生じます。^[10]これにより、油の表面張力と粘度が低下し、油中に水力学的に保持されているガスの放出が促進されます。原油を加熱する最も効果的な方法は、温水浴に通すことです。油を小さな流れや細流に分散させるスプレッダープレートにより、温水浴の効果が向上します。油が水浴を上向きに流れることでわずかに撹拌され、混入したガスを油から凝集させて分離するのに役立ちます。温水浴は、発泡した原油から泡を取り除く最も効果的な方法であると考えられます。温水浴は、ほとんどの油・ガス分離装置では実用的ではありませんが、直接または間接加熱ヒーターや熱交換器で油に熱を加えたり、加熱された自由水ノックアウトやエマルジョン処理装置を使用して温水浴を実現したりできます。

遠心力は、円軌道上を移動する粒子に特有の架空の力として定義でき、粒子を円軌道上に維持する力（向心力） [ ^11]と同じ大きさと寸法を持ちながら反対方向を向いており、ガスと油を分離するのに効果的です。重い油は渦保持器の壁に向かって外側に投げ出され、ガスは渦の内側部分を占めます。適切な形状とサイズの渦により、ガスは上昇し、液体はユニットの底に向かって下方に流れます。

分離器内および分離器周りの流れの方向は、通常、他の流量計とともに配管および計装図(P&ID) に示されます。これらの流量計には、流量指示計 (FI)、流量トランスミッター (FT)、流量コントローラー (FC) などがあります。主要なプロセス変数としての流量は、それを理解することでエンジニアがより優れた設計を考え出すのに役立ち、自信を持って追加の研究を実施できるため、石油およびガス産業では極めて重要です。Mohanら(1999) ^{[12] は}、三相フロー システム用の分離器の設計と開発に関する研究を実施しました。この研究の目的は、三相石油およびガス分離器における複雑な多相流体力学的流動挙動を調査することでした。機械モデルは、数値流体力学(CFD) シミュレータと並行して開発されました。次に、これらを使用して三相分離器の詳細な実験を実施しました。実験結果と CFD シミュレーション結果は、機械モデルと適切に統合されました。実験のシミュレーション時間は 20 秒で、油の比重は 0.885、セパレーターの下部の長さと直径はそれぞれ 4 フィートと 3 インチでした。最初の一連の実験は、詳細な調査を実施し、さまざまな流速やその他の動作条件で同様のシミュレーション研究を実施するための基礎となりました。

前述のように、石油およびガス環境でセパレータとともに機能するフロー機器には、フローインジケータ、フロートランスミッタ、フローコントローラが含まれます。メンテナンス（後述）または使用頻度が高いため、これらの流量計は時々校正する必要があります。^[13]校正は、必要な測定範囲に合うように事前に決定された既知の量の信号を参照するプロセスとして定義できます。校正は、適切な補正係数を確かめるために事前に決定された標準からの偏差を決定することによって流量計を標準化するという数学的観点からも見ることができます。事前に決定された標準からの偏差を決定する際には、通常、高精度で校正されたタイプの流量計であるマスターメーターを使用して実際の流量を最初に決定するか、質量流量の重量測定値を取得できるように流量を計量することによって実際の流量を決定します。

使用される別のタイプのメーターはトランスファーメーターです。しかし、Ting et al (1989) ^[14]によると、トランスファーメーターは、動作条件が元の校正ポイントと異なる場合、精度が低下することが証明されています。Yoder (2000) ^[15]によると、マスターメーターとして使用される流量計の種類には、タービンメーター、容積式メーター、ベンチュリーメーター、コリオリメーターがあります。米国では、マスターメーターは、米国国立標準技術研究所(NIST) によって認定されたフローラボで校正されることがよくあります。流量計ラボの NIST 認定は、その方法が NIST によって承認されていることを意味します。通常、これには NIST トレーサビリティが含まれており、流量計の校正プロセスで使用される標準がNIST によって認定されているか、NIST によって承認された標準に因果関係でリンクされていることを意味します。しかし、業界では、校正手順中にメーターから容器に流入または流出する流体（液体または気体）の量を重量計量する2番目の方法が、実際の流量を測定する最も理想的な方法であると一般に信じられています。どうやら、この方法で使用される計量器も、米国国立標準技術研究所（NIST）にトレーサブルでなければならないようです。^[16]

適切な補正係数を確かめるには、多くの場合、流量計が正しく読み始めるようにするための簡単なハードウェア調整は不要です。代わりに、さまざまな流量における正しい読み取り値からの偏差が記録されます。データ ポイントがプロットされ、流量計の出力と、標準化された米国国立標準技術研究所のマスター メーターまたは重量計によって測定された実際の流量が比較されます。

石油・ガス分離器に必要な制御装置は、油および油/水界面（三相操作）用の液面制御装置と、圧力制御装置付きのガス背圧制御弁である。制御装置の使用は高価であるため、分離器を備えた油田の運用コストは非常に高いが、フェア（1968）が目撃したワイオミング州ビッグパイニーの70のガス井の場合のように、制御装置の設置によって全体的な運用費用が大幅に節約された。^[17]分離器を備えた油井は、標高7,200フィート以上、上は9,000フィートに及んでいた。制御装置の設置は十分に自動化されていたため、制御装置周辺の油田操作は、分散制御システムを使用して現場事務所の遠隔制御ステーションから操作することができた。全体として、これにより人員と油田の運用の効率が向上し、それに応じてその地域の生産量が増加した。

油ガス分離器に必要なバルブは、油排出制御バルブ、排水制御バルブ（三相作動）、ドレンバルブ、ブロックバルブ、圧力リリーフバルブ、緊急遮断バルブ（ESD）です。ESDバルブは通常、作動指令信号を待って数か月または数年間開いたままになります。予定されたターンアラウンド以外では、これらのバルブにはほとんど注意が払われません。連続生産の圧力により、これらの間隔がさらに長くなることがよくあります。これにより、これらのバルブに堆積物や腐食が生じ、バルブが動かなくなります。安全性が重要な用途では、バルブが要求に応じて作動するようにする必要があります。^[18]

油ガス分離器に必要な付属品は、圧力計、温度計、減圧レギュレーター（制御ガス用）、レベルサイトグラス、破裂板付き安全ヘッド、配管、チューブです。

オイルおよびガス分離器は、他のリース機器から安全な距離に設置する必要があります。 オフショア プラットフォーム上または他の機器の近くに設置する場合は、分離器またはその制御または付属品が故障した場合に人員の負傷や周囲の機器の損傷を防ぐための予防措置を講じる必要があります。 ほとんどのオイルおよびガス分離器には、次の安全機能が推奨されています。

高低液面制御

高液位および低液位制御は通常、フロート操作パイロットであり、分離器の入口にあるバルブを作動させ、分離器の周囲のバイパスを開き、警告アラームを鳴らし、または分離器内の高液位または低液位によって生じる可能性のある損傷を防止するためのその他の関連機能を実行します。

高圧および低圧制御

高圧および低圧制御装置は、過度の高圧または低圧が通常の操作を妨げないように分離器に取り付けられています。これらの高圧および低圧制御装置は、機械式、空気圧式、または電気式で、警告音を鳴らしたり、シャットインバルブを作動させたり、バイパスを開いたり、その他の関連機能を実行して人員、分離器、および周囲の機器を保護します。

高温・低温制御

温度制御は、セパレーターに取り付けられ、ユニットを閉めたり、ヒーターへのバイパスを開閉したり、セパレーター内の温度が高すぎたり低すぎたりした場合に警告を鳴らしたりするために使用できます。このような温度制御は通常セパレーターでは使用されませんが、特別な場合には適切な場合があります。フランシス (1951) によると、セパレーターの低温制御は、ガス生産者が使用するもう 1 つのツールであり、通常「気相」貯留層と呼ばれる高圧ガス田で使用されています。これらの高圧ガス流の膨張によって得られる低温は、収益性の高い利点として利用されます。従来のヒーターとセパレーターの設置と比較して、炭化水素凝縮物のより効率的な回収とガスの脱水度の向上は、石油およびガスセパレーターの低温制御の主な利点です。^[19]

安全リリーフバルブ

通常、すべてのオイルおよびガス分離器には、スプリング式の安全リリーフバルブが取り付けられています。これらのバルブは通常、容器の設計圧力に設定されます。安全リリーフ バルブは主に警告として機能し、ほとんどの場合、分離器の定格流体容量全体を処理するには小さすぎます。全容量の安全リリーフ バルブを使用することもできますが、分離器に安全ヘッド (破裂ディスク) が使用されていない場合は特に推奨されます。

安全ヘッドまたは破裂ディスク

安全ヘッドまたは破裂ディスクは、分離器内の圧力が所定の値を超えると破裂するように設計された薄い金属膜を含む装置です。これは通常、分離器容器の設計圧力の 1 1/4 ～ 1% です。安全ヘッド ディスクは通常、安全リリーフバルブが開き、分離器内の過剰な圧力上昇を防ぐことができなくなるまで破裂しないように選択されます。

生産システムの寿命全体にわたって、分離器は広範囲の生産流体を処理することが期待されます。水浸しからのブレークスルーとガスリフト循環の拡大により、生産流体の水分カットとガスと油の比率は常に変化します。多くの場合、分離器の流体負荷は容器の元の設計容量を超える可能性があります。その結果、多くのオペレーターは、分離器が必要な油と水の排出基準を満たせなくなったり、Powerら(1990) によるとガス中の液体のキャリーオーバーが高くなったりすることに気づきました。^[20]以下に、運用上のメンテナンスと考慮事項をいくつか説明します。

製油所や処理工場では、すべての圧力容器と配管を定期的に腐食や浸食がないか検査するのが通常の方法です。油田では、この方法は一般的には採用されていません (検査は事前に決められた頻度で行われ、通常は RBI 評価によって決定されます)。機器は実際に故障した後にのみ交換されます。このポリシーは、操作員や周囲の機器に危険な状態をもたらす可能性があります。不必要な故障を防ぐために、すべての圧力機器の定期検査スケジュールを確立し、それに従うことをお勧めします。

すべての安全放出装置は、容器にできるだけ近い場所に設置し、排出される流体の反力によって安全装置が破損したり、ねじが外れたり、その他の方法で外れたりしないようにする必要があります。安全装置からの放出によって人や他の機器が危険にさらされることがあってはなりません。

分離器は、水和物形成温度以上で運転する必要があります。そうしないと、容器内に水和物が形成され、容器が部分的にまたは完全に詰まって分離器の容量が低下する可能性があります。液体またはガスの出口が詰まったり制限されたりすると、安全弁が開いたり、安全ヘッドが破裂したりする場合があります。油およびガス分離器の液体セクションに蒸気コイルを設置して、そこに形成される可能性のある水和物を溶かすことができます。これは、低温分離器に特に適しています。

腐食性流体を扱うセパレーターは、定期的に点検し、修復作業が必要かどうかを判断する必要があります。腐食がひどい場合は、容器の定格作動圧力を下げる必要がある場合があります。特に、取り扱う流体が腐食性である場合は、定期的な静水圧テストをお勧めします。消耗アノードは、セパレーターを電気 腐食から保護するために使用できます。一部のオペレーターは、超音波厚さ計を使用してセパレーターのシェルとヘッドの厚さを測定し、残りの金属の厚さから最大許容作動圧力を計算します。これは、オフショアでは毎年、陸上では 2 ～ 4 年に 1 回行う必要があります。

上流からの砂やその他の固形物は、分離機の底に沈殿する傾向があります。固形物が蓄積すると、油/ガス/水の分離に使用できる容積が減少し、効率が低下します。容器をオフラインにして排水し、固形物を手で掘り出して除去することができます。または、分離機の底にある水散布パイプを使用して砂を流動化し、底にある排水バルブから排出することができます。  

• 配管および計装図
• 流体力学
• 数値流体力学
• サウダース・ブラウン方程式
• ジュール・トムソン効果
• 気液分離器
• 天然ガスコンデンセート
• 石油生産工場
• 熱
• サイクロンセパレーター
• バルブ
• ストークスの法則
• 安全性

• Flottweg セパレータ – 最良の分離結果を得るためのパラメータと影響要因（セパレータ ビデオを含む）
• オイルおよびガス分離装置の内部構造の図解 – 脱泡内部部品、凝集内部部品、デミスター内部部品、ワイヤーメッシュデミスター、ベーンミストエリミネーター、砂除去内部部品、渦ブレーカー、およびその他の一般的な分離装置の部品が分離装置内でどのように配置されているかを示しています。
• 三相分離容器の一般的な P&ID 配置 -配管および計装図(P&ID) は、オイルおよびガス分離器内および周囲の流れの方向を示します。同様に、分離器の周囲のバルブ、レベル コントローラー、レベル インジケーター、フロー インジケーター、フロー トランスミッター、圧力インジケーター、圧力トランスミッターなどの他の計器の接続も示します。
• 3 相の油、ガス、水の分離器を示す数値流体力学 (CFD) シミュレーション – これは分離器内の流れの方向を示しています。
• 水平ノックアウト ドラムのサイズを素早く計算します。所定の最小サイズの液滴を分離するために必要な沈降時間に基づきます。