در محیط داینامیک و ناپایدار صنعت نفت و گاز، لازم است که از تجهیزات بادوام، مقاوم و قابل اطمینان اندازه‌گیری استفاده شود تا عملیات و فعالیت‌ها به شکل روان و ایمن ادامه پیدا کند. تلاش برای یافتن منابع جدید نفتی، هر روز بیشتر و بیشتر به سمت نواحی دوردست و دورافتاده پیش می‌رود و تجهیزات استفاده شده در اکتشاف، حفاری، استخراج و تولید هم به شکل فزاینده‌ای پیچیده‌تر شده‌اند و در نتیجه نیاز به سنسورهای فشار قابل اطمینان و بادوام و مقاوم، این روزها حیاتی‌تر از قبل شده است.
کاربردهایی که نیازمند ترانسمیترهای فشار در محل‌های خطرناک هستند، عبارتند از: سرچاه نفت، شکست هیدرولیکی، کامیون‌های خدماتی، سیستم‌های گِل (mud)، پیگ‌های هوشمند، تحلیل هسته (core)، سیستم‌های فشرده‌سازی (کمپرس) و واحدهای بازیابی بخار.
در هنگام شکست هیدرولیکی یا فرکینگ، میلیون‌ها گالن آب، شن و افزودنی‌های شیمیایی به چاه پمپ می‌شوند تا سنگ‌ها را درهم بشکنند و گاز و نفت آزاد شود.
این متریال و مواد با فشار بالا تا سقف 10,000 psi به سمت پایین و در عرض، در چاه‌های حفاری‌شده افقی، تزریق می‌شوند، تا سقف 3000 متر پایین‌تر از سطح. این ترکیب تحت فشار، باعث می‌شود که لایه‌ی سنگی شکسته شود. این شکاف‌ها با ذرات شن یا دیگر متریال‌های چسبنده و ویسکوز، باز نگه داشته می‌شود تا گاز و نفت از چاه بالا بیاید.
شکست هیدرولیکی
ترانسمیترهای فشار، نقشی مهم در فرآیند شکست هیدرولیکی دارند؛ نظارت بر فشار در مراحل مختلف در وسایل نقلیه نظارت بر داده‌ها از راه دور (ریموت)، همچون پمپ‌های شکست، واحدهای بلندینگ (مخلوط کردن) و سیمان‌سازی، خط سیمی و کامیون‌های workover. ترانسمیترهای FM، CSA و ATEX تاییدشده ضد انفجار و ذاتا ایمن (IS) باید برای دستیابی به عملکرد ایمن، قابل اطمینان، تکرارپذیر در این کاربردها، مورد استفاده قرار بگیرند.
دیگر کاربردهای خدمات چاه عبارتند از: اندازه‌گیری فشار پمپ در واحدهای لاگینگ گِل در موقعیت‌های حفاری، کنترل سوییچینگ انتقال مایع از مخازن به شلنگ تخلیه در تریلرهای افزودنی مایع و اندازه‌گیری فشار در پنل‌های کنترل تجهیزات ایستا و سیار.
اندازه‌گیری فشار نقشی کلیدی در سیستم‌های کنترلی کامیون‌های سیمان‌کاری، بِنچ‌های تست شیر، پنل‌های فعال‌گر شیر و همچنین اسکیدهای ترزیق مواد شیمیایی، ایفا می‌کند.
در سرچاه‌ها و درخت‌های کریسمس، نظارت بر فشار سرچاه، نیازمند استفاده از ترانسمیترهای فشار ضد انفجار یا ذاتا ایمن (IS) مقاوم در برابر آب و هواست. اگر فشار در عملیات حفاری توسط ستون سیال حفاری، پوشش (کیسینگ)، سرچاه و پیشگیر بلواوت (blowout preventer)، کنترل نشود، ممکن است چاه یک بلواوت یا blowout را تجربه کند.
بلواوت، به معنی آزادسازی کنترل‌نشده‌ی نفت خام و/یا گاز طبیعی از چاه نفتی یا چاه گاز است که معمولا وقتی سیستم کنترل فشار دچار مشکل شود، رخ می‌دهد و می‌تواند به فوران مواد از چاه منجر شود.
ابزار حفاری دان‌هول (حفاری به سمت پایین) از ترانسمیترهای فشار برای نظارت بر فشار نفت در لوله و هیدرولیکی بهره می‌گیرند. این شرایط محیطی شدید و سخت، معمولا به این معناست که ترانسمیترها باید در بازه‌های بسیار بالای یا پایین دما و فشار کار کنند.
اندازه‌گیری فشار همچنین در خطوط دبی گِل (mud flow lines) مهم است. این کاربرد، به ویژه چسبناک و ویسکوز است پس یک ترانسمیتر در این کاربرد باید یک فلاش دیافراگم همراه شود تا از گرفتگی، جلوگیری شود.
پیگ‌های هوشمند یا smart، دستگاه‌هایی هستند که برای تست و آزمایش و انجام عملیات نگهداری در خط لوله‌های نفت و گاز استفاده می‌شوند و همچنین برای بررسی نشتی‌های خطرناک که ممکن است انفجاری بوده و برای محیط خطرناک است.
چند ترانسمیتر فشار را می‌توان به پیگ متصل کرد تا بر فشار هیدرولیکی و خط لوله نظارت شود، از جمله ترانسمیترهای فشار تفاضلی. در این کاربرد، یک ترانسمیتر با مصرف پایین برق بهتر کار می‌کند تا عمری طولانی تضمین می‌شود.
تحلیل هسته
از تحلیل هسته (core analysis) برای مطالعه و تحقیق روی نمونه‌های سنگ‌های مخزن استفاده می‌شود که می‌تواند اطلاعاتی را در مورد وضعیت یک چاه فراهم آورد، از جمله تخلخل (پرمنفذی)، نفوذپذیری، اشباع سیال و چگالی دانه که می‌تواند بینشی مناسب در مورد کارآمدی و بهره‌وری احتمالی چاه ارائه کند.
در زمان انجام تحلیل هسته، یک نمونه نفت شاید با فشار بالا داخل هسته سنگ برود. ضروری است که ترانسمیتر فشار استفاده شده در این کاربرد، اندازه‌گیری با دقت بالا تا سقف 10,000 psi با ساختار هستلوی یا مونل را ارائه کند تا از خوردگی دیافراگم جلوگیری شود.
سازمان EPA (سازمان حفاظت از محیط زیست ایالات متحده آمریکا) به دنبال کاهش انتشار ایجاد شده حاصل از دفع آب نمک و دیگر پسماندهای جانبی سوزاننده تولید نفت و گاز است و این مقررات این روزها سختگیرانه‌تر شده‌اند و در نتیجه اندازه‌گیری قابل اطمینان فشار پایین، حتی حیاتی‌تر از قبل شده است.
بازیابی بخار
واحدهای بازیابی بخار طراحی شده‌اند تا مطابق با این استانداردهای EPA باشند، تولیدکننده به سود بیشتری دست پیدا کند که شاید به دلیل انتشار بخار مخزن موجود، از دست برود و همچنین از انتشار بخار مخزن موجود و رهاسازی آن در اتمسفر جلوگیری شود.
بخارهای بازیابی‌شده، به شکل قابل توجهی، محتوای BTU بیشتری نسبت به گاز طبیعی موجود در خط لوله‌ها دارند، در نتیجه بخارهای بازیابی‌شده ممکن است ارزشمندتر از صرفا متان باشند.
واحدهای بازیابی بخار، همراه با سیستم‌های دفع آب نمک و مخازن نگهداری، نیازمندی اندازه‌گیری دقیق فشار هستند تا نظارت و کنترل بهینه تضمین شود و انتشارهای بازیابی‌شده و سود تولیدکننده، به حداکثر ممکن برسد. ترانسمیترهای استفاده شده در کنترل بازیابی بخار، سیستم‌های کنترل دفع آب نمک، سیستم‌های نظارت بر ونت مخازن و نظارت بر سطح مایع در مخازن کم‌عمق، باید در بازه‌های فشار پایین کار کنند و ذاتا ایمن (IS) باشند.
کاربردهای ذاتا ایمن
بسته به نوع کاربرد، ترانسمیترهای فشار مناسب نواحی خطرناک، باید ذاتا ایمن (IS)، ضد انفجار یا دارای طراحی غیرقابل احتراق (non-Incendive) باشند. همچنین می‌توان از یک اتصال فلاش دیافراگم استفاده کرد تا در مقابل گرفتگی محافظت شود، که برای کاربردهایی ایده‌آل هستند که سیالات چسبنده و ویسکوز را اندازه‌گیری می‌کنند و همچنین برای اندازه‌گیری فشار، زمانی که سیال به داخل چاه، پمپ می‌شود.
ترانسمیترهای ذاتا ایمن (IS) از برق کمتری نسبت به سطح برق مورد نیاز برای ایجاد انفجار در یک محیط خطرناک تعریف‌شده استفاده می‌کنند.
ترانسمیترهای ذاتا ایمن، توانایی ذخیره‌ی مقادیر بالای انرژی را ندارند، مقادیری که بتواند باعث احتراق و جرقه اولیه برای انفجار شود. بسیاری از کاربردهای نفتی، نیازمندی سنسورهای ذاتا ایمنی هستند که بتوان آن‌ها را در مخازن نگهداری یا گمانه‌ها (boreholes) غوطه‌ور کرد تا بر سطح مایعات احتمالا اشتعال‌زا یا در نواحی با اتمسفرهای احتمالا انفجاری، نظارت کنند.
مشابه ترانسمیترهای ذاتا ایمن، ترانسمیترهای غیرقابل احتراق (non-Incentive) هم نمی‌توانند انرژی حرارتی یا الکتریکی را در حدی تولید کنند که در شرایط کاری و عملیاتی نرمال در اتمسفری ناپایدار، به احتراق منجر شود، اما برخلاف ترانسمیترهای ذاتا ایمن، ممکن است در شرایط کاری مشکل‌دار، انرژی کافی را برای احتراق و جرقه تولید کنند.
به جای جلوگیری از انفجار، ترانسمیترهای ضدانفجار به شکلی مهندسی و طراحی شده‌اند که یک انفجار را کنترل و تعدیل کنند. این ترانسمیترهای الزاما به شکلی طراحی نشده‌اند که یک انفجار خارجی را تحمل کنند، بلکه به شکلی طراحی شده‌اند که اگر یک انفجار داخلی رخ داد، اجازه ندهند شعله‌ها یا گازهای داغ از پوشش ترانسمیتر خارج شود و در نتیجه از انفجار احتمالی در محیط پیرامونی ترانسمیتر جلوگیری می‌کنند.
ترانسمیترهای ضد انفجار برای نظارت بر لوله‌ها و فشارهای کیسینگ در سرچاه‌ها ایده‌آل هستند. این سنسورها خروجی دقیق و پایدار با ثباتی دارند، شرایط بسیار سخت محیطی را تحمل می‌کنند و حسابی جواب خود را پس داده‌اند.
ترانسمیترهای همر یونیون (hammer union) در کاربردهایی با شرایط سخت محیطی و چسبنده استفاده می‌شوند، جایی که ضربه و لرزش شدید وجود دارد، همچون اسیدی کردن، منیفولد چوک و کیل (choke & kill)، شکست و سیمان‌کاری، لاگینگ گِل و پمپ‌های گِل، اندازه‌گیری میدان نفتی و فراساحل (آف‌شور) و سر چاه.
در محیط‌های خطرناک نفت و گازی، اپراتورها نمی‌توانند ریسک کنند و از سنسورهای دارای ایراد یا با اندازه‌گیری نه چندان دقیق فشار استفاده کنند. انتخاب سنسورهای فشار با دوام و با کیفیت کمک می‌کند که این سیستم‌ها روان و به شکلی ایمن کار کنند و از اتفاقات و حوادث پرهزینه جلوگیری می‌کند.