石油和天然气行业压力变送器的危险场所要求
在石油和天然气行业的动态和动荡环境中，使用坚固可靠的测量仪器来保持操作平稳安全地运行至关重要。随着石油和天然气生产进一步推进到偏远地区寻找新的来源，勘探、钻井和生产中使用的设备变得越来越复杂，使得对可靠耐用的压力传感器的需求比以往任何时候都更加重要。
需要危险场所压力变送器的应用包括井口、完井作业中的钻井、油井服务车辆、钻井工具、泥浆系统、智能回收器、岩心分析、压缩系统和蒸汽回收装置。
在水力压裂或水力压裂过程中，数百万加仑的水、沙子和化学添加剂被泵入井中，以分解岩石并释放气体和石油。这些材料在高达10，000 psi的高压下注入，并穿过地表以下10，000英尺的水平钻井中。加压混合物导致岩层开裂。这些裂缝被沙粒或其他粘性材料（通常使用支撑剂）保持打开，以便天然气和石油可以流向井中。
压力变送器在水力压裂过程中发挥着重要作用，用于监测远程数据监控车辆（包括压裂泵、混合装置以及固井、电缆和修井机）中不同阶段的压力。在这些应用中，必须使用FM、CSA和ATEX认证的防爆和本质安全变送器，以实现安全、可靠、可重复的性能。
其他油井服务应用包括钻井地点泥浆录井装置的泵压力测量、液体添加剂拖车上从储罐到排放软管的液体切换控制，以及移动和固定设备控制面板的压力测量。压力测量在固井车、阀门试验台、阀门执行器面板和化学品注入撬块的控制系统中也起着关键作用。
监测井口压力需要使用坚固耐用且耐候的本质安全或防爆压力变送器。如果在钻井作业期间钻井液柱、套管、井口和防喷器没有控制压力，则可能发生井喷。
井下钻探工具使用压力变送器来监测液压和管道油压。这种极端环境通常需要具有极高压和温度范围的变送器。
压力测量在泥浆流管线中也很重要。这是一种特别粘稠的应用，有时使用带有齐平隔膜或隔膜密封的变送器以避免堵塞。
智能或智能管道猪是用于测试和执行石油和天然气管道维护操作的设备，以及检查可能具有爆炸性和对环境危险的泄漏。回收球上可以安装多个压力变送器来监测管道和液压，包括差压变送器。在此应用中，低功耗变送器最适合最大限度地减少猪电池系统的能量消耗。
岩心分析用于研究储层岩石样本，这些样本提供有关油井状况的信息，包括孔隙度、渗透率、流体饱和度和晶粒密度，从而深入了解油井的潜在生产力。在岩心分析过程中，油样可能会在高压下被迫通过一块岩心。此应用中使用的压力变送器必须通过哈氏合金或蒙乃尔合金结构提供高达 10，000 psi 的高精度测量，以避免膜片腐蚀。
随着 EPA 法规变得更加严格，以减少处理石油和天然气生产中盐水和其他腐蚀性副产品产生的排放，可靠的低压测量变得更加重要。蒸汽回收装置的设计符合这些EPA标准，为生产商提供可能因储罐蒸汽排放而损失的额外利润，并消除储罐蒸气排放到大气中。回收的蒸汽比管道中的天然气具有显着更高的BTU含量，因此回收的蒸汽比单独的甲烷更有价值。
蒸汽回收装置以及盐水处理系统和储罐需要精确的压力测量，以确保最佳控制和监测，并最大限度地提高回收的排放和生产商的利润。用于蒸汽回收控制、盐水处理控制系统、储罐排气口监测系统和浅储罐液位监测的压力变送器必须提供低压范围，并且对于危险场所服务是安全的。
根据应用类型，危险场所压力变送器必须采用本质安全、防爆或非易燃设计。齐平隔膜连接也可用于防止堵塞，这是涉及测量粘性流体的应用以及在将流体泵入井中时测量压力的理想选择。
危险场所变送器的存在与其安装区域的分类等级一致。压力变送器很少单独安装，需要其他相关设备才能运行。因此，已知具有燃烧或爆炸危险的区域被赋予区域分类。
通常，分类系统确定该区域可能存在的有害物质的类型，危险物质将存在多少或频率，以及由于该区域设备故障条件而引起的着火风险。在考虑危险位置时，记住危险三角形的概念会很有帮助。该概念指出，如果燃料源（危险气体，液体或固体），氧气和点火源都存在，则可以认为该区域是危险的。在这种结构中，可以看出天然气壁炉的内部可以被认为是危险场所，因为危险三角形的所有三个组成部分都存在。或者，如果不存在氧气，密封氢气容器的内部可能不被归类为危险，即使氢气是一种非常容易燃烧的气体。
识别危险区域和相关设备的分类系统是一个深入的讨论，超出了本文的范围。但是，以下是危险场所设备上标记的一些一般定义。对于使用美国国家电气规范分类的设备，类别、分区或区域、组和温度额定值将经常遇到标记。在该标准中，类定义了可能存在的有害物质的类型。I 类为气体，II 类为粉尘，III 类为纤维和飞链。分区标记（和类似的区域标记）定义了危险材料存在的风险。例如，分区 I 和区域 0 确定在正常运行条件下持续存在有害物质的位置。其中，如II项确定在正常条件下不太可能存在有害物质的区域。组标记进一步标识特定的有害物质（例如B组用于氢）。最后，温度额定值将被视为T，后面有一个数字。额定温度范围从 T1 到 T6，定义了分类区域内设备的最高安全工作温度。
在考虑危险地点评级时，通常有两种不同的范式来缓解风险。防爆和非易燃变送器旨在通过管理爆炸的能量来最大程度地降低灾难性事件的风险。具体来说，防爆设备旨在容纳和消散燃烧的能量，使爆炸不会进一步传播到其他设备和区域。这表现为外壳和布线导管系统，如果发生爆炸，它们能够控制爆炸。虽然这种类型的区域分类确实需要更昂贵的安装和布线技术，但它是危险场所安装中非常发达和理解的标准。防爆变送器是监测井口中油管和套管压力的理想选择。这些传感器提供始终如一的准确和稳定的输出，能够承受极端恶劣的环境，并经受住时间的考验。
值得注意的是，防爆和非易燃变送器的结构与危险场所标准非常相似。尽管它们的分类严格不同，但这两种类型的设备的安装技术和设备非常相似。此外，在某些情况下，当区域分类允许时，防爆或非易燃变送器可以安全使用，并且可以遵循典型的安装实践和程序。
相比之下，本质安全变送器的设计方式使其不能包含或提供足以在危险区域引起点火的任何能量。这些设备与本质安全电源屏障配对，可限制可进入危险区域的能量。值得注意的是，与防爆和非易燃安装相比，这种类型的分类允许更便宜的布线和现场安装。许多石油应用需要本质安全传感器，这些传感器可以浸入储罐或钻孔中，以监测潜在易燃液体的水平或具有潜在爆炸性环境的区域。
在危险的石油和天然气环境中，操作员不能冒险使用故障或不准确的压力测量传感器。选择正确的高质量、耐用的压力变送器可以保持这些系统安全平稳地运行，并防止代价高昂的事故。
