KR20130119099A

KR20130119099A - Ｆｐｓｏ

Info

Publication number: KR20130119099A
Application number: KR1020120041993A
Authority: KR
Inventors: 김태후
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2013-10-31
Also published as: KR101370524B1

Abstract

코리올리 유량계를 이용한 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정방법 및 시스템가 개시된다. 본 발명의 코리올리 유량계를 이용한 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정방법은, FPSO 오일 저장탱크에 저장된 원유의 유량값 및 밀도값을 측정하는 방법에 있어서, 원유가 배출되는 배출유로에 코리올리 유량계를 설치하는 단계; 및 코리올리 유량계의 진동 변위를 기초로 별도의 밀도 측정기 없이 원유의 밀도값 및 유량값을 측정하는 단계를 포함하는 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정방법을 포함한다.

Description

코리올리 유량계를 이용한 ＦＰＳＯ 오일 저장탱크의 원유량 측정방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM DETERMINING CRUDE OIL QUANTITY OF FPSO OIL STRAGE TANK USING CORIOLIS FLOWMETER}

본 발명은, 코리올리 유량계를 이용한 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 코리올리 유량계를 이용하여 원유의 밀도값 및 유량값을 정확하게 측정할 수 있는 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정방법 및 시스템에 관한 것이다.

최근 들어, 공업화와 산업화가 가속화함에 따라 천연자원(석유, 천연가스 등)의 사용량이 점차 증가되고 있으며, 매장량이 한정된 천연자원의 안정적인 생산과 공급이 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.

이들 중 FPSO는 현재 유전에서 원유를 생산하기 위해 사용되고 있으며, 심해저 유전 개발에 있어서 FPSO는 해상에 부유된 상태에서 원유나 천연 가스를 정제, 저장 및 운반할 수 있는 부유식 해상 정유 공장이라고 할 수 있다.

한편 FPSO에서 탑 사이드(top side) 공정을 거친 분리된 오일은 원유 저장 탱크에 저장된다. 원유 저장 탱크에 저장된 원유를 하역할 시 정확한 원유의 양을 측정해야 한다. 선주 입장에서는 원유의 하역양이 이윤과 직접 연결되기 때문이다.

도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

FPSO 오일 저장탱크의 정확한 오일양을 측정하기 위해서는 원유의 밀도값이 필요(밀도값을 알면 FPSO 오일 저장탱크의 부피를 이용하여 원유의 질량을 구할 수 있기 때문이다)한데, 종래 기술의 일 실시 예는, 도 1에 도시된 바와 같이, FPSO 오일 저장탱크(T)의 상측부에 배치되는 밀도 프로파일러(DP, density profiler)를 이용하여 제어부(C)에서 밀도값을 측정하였다.

그리고 원유의 유량은 코리올리 유량계(CF)에서 전달되는 신호를 기초로 제어부(C)에서 유량값을 측정하였다.

하지만 이러한 방식은 정확한 밀도를 측정할 수 있는 장비를 추가로 설치해야 하는 데, 밀도 프로파일러는 고가의 장비이고 설치 공간상의 제약이 있다. 또한 밀도 프로파일러를 설치하기 위한 케이블 및 저장탱크의 관통 작업 등 부수적인 작업이 필요하여 시간 및 비용이 소모되는 단점이 있다.

종래 기술의 일 실시예는 전술한 방법 외에 작업자가 직접 예상값을 제어부에 입력하는 방법이 있는 데, 이는 유정에서 생성되는 오일의 성분값이 시간이 지남에 따라 달라지므로 예상치를 통한 오일의 양을 측정하는 방식은 오차가 너무 큰 문제점이 있다.

전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.

한국특허공개공보 제2011-0123865호(대우조선해양 주식회사) 2011. 11. 16.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 별도의 밀도값 측정장치 없이도 코리올리 유량계를 이용하여 밀도값을 측정할 수 있는 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, FPSO 오일 저장탱크에 저장된 원유의 유량값 및 밀도값을 측정하는 방법에 있어서, 상기 원유가 배출되는 배출유로에 코리올리 유량계를 설치하는 단계; 및 상기 코리올리 유량계의 진동 변위를 기초로 별도의 밀도 측정기 없이 상기 원유의 밀도값 및 유량값을 측정하는 단계를 포함하는 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정방법이 제공될 수 있다.

상기 코리올리 유량계는, 상기 배출유로에 상호 간에 이격되도록 마련되며 내부에 상기 원유가 흐르는 한 쌍의 튜브; 및 상기 한 쌍의 튜브에 각각 접촉되도록 마련되어 상기 한 쌍의 튜브의 진동 주기를 사인파로 변환시키는 센서를 포함하며, 상기 사인파의 주기를 기초로 하여 상기 원유의 밀도값을 측정할 수 있다.

상기 원유의 밀도값은 상기 원유의 밀도가 상기 원유가 흐르는 상기 한 쌍의 튜브의 진동 주기와 비례하는 것을 기초로 하며, 상기 원유가 흐르는 상기 한 쌍의 튜브의 진동 주기는 물이 흐르는 한 쌍의 튜브의 진동 주기와 공기가 흐르는 한 쌍의 튜브의 진동 주기의 범위 내에 있는 것을 기초로 할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 원유가 저장되는 FPSO 오일 저장탱크; 및 상기 FPSO 오일 저장탱크에서 배출되는 상기 원유의 배출유로에 마련되되 상기 배출유로를 흐르는 상기 원유의 진동 변위를 기초로 별도의 밀도 측정기 없이 상기 원유의 밀도값 및 유량값을 측정하는 코리올리 유량계를 포함하는 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정시스템이 제공될 수 있다.

상기 코리올리 유량계에서 측정된 밀도값 및 유량값을 기초로 상기 FPSO 오일 저장탱크에서 배출되는 원유의 양을 측정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 코리올리 유량계를 이용하여 원유의 유량값 외에 밀도값을 추가로 정확하게 측정할 수 있고, 별도의 밀도값 측정장치를 설치할 필요가 없으므로 갑판 상에서 유지보수 공간을 확보할 수 있으며 별도의 밀도값 측정장치의 설치에 소요되는 비용을 줄일 수 있다.

도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코리올리 유량계를 이용한 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정시스템에서 배출유로에 코리올리 유량계가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 코리올리 유량계의 한 쌍의 튜브의 진동 주기를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 진동 주기를 기초로 원유의 밀도값을 구할 수 있는 밀도와 튜브의 주기와의 비례 관계를 나타낸 그래프이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코리올리 유량계를 이용한 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정시스템에서 배출유로에 코리올리 유량계가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 코리올리 유량계의 한 쌍의 튜브의 진동 주기를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 진동 주기를 기초로 원유의 밀도값을 구할 수 있는 밀도와 튜브의 주기와의 비례 관계를 나타낸 그래프이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 코리올리 유량계를 이용한 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정시스템(1)은, 원유가 저장되는 FPSO 오일 저장탱크(10)와, FPSO 오일 저장탱크(10)에서 배출되는 원유의 배출유로(L)에 마련되는 코리올리 유량계(20)와, 코리올리 유량계(20)에서 측정된 밀도값 및 유량값을 기초로 FPSO 오일 저장탱크(10)에서 배출되는 원유의 양을 측정하는 제어부(30)를 구비한다.

FPSO 오일 저장탱크(10)에는, 탑 사이드(top side) 공정을 거친 분리된 원유(crude oil)가 저장되며, 저장된 원유를 하역시 선주 입장에서는 원유의 하역양이 곧 이윤이므로 원유양의 정확한 측정값을 필요로 한다.

원유의 양을 정확하게 측정하기 위해서는 밀도값이 필요하다. 밀도와 FPSO 오일 저장탱크(10)의 부피를 알면 원유의 양을 계산할 수 있기 때문이다.

종래에는 원유의 정확한 밀도값을 측정하기 위해 고가의 밀도 측정기인 밀도 프로파일러(density profiler)를 사용하였지만, 본 실시예는 코리올리 유량계(20)의 진동 주기와 이 진동 주기가 밀도와 선형 비례 관계에 있는 특성을 이용하여 원유의 밀도값을 구할 수 있다.

코리올리 유량계(20)는, FPSO 오일 저장탱크(10)에서 배출되는 원유의 유량뿐만 아니라 원유의 밀도값도 정확하게 측정할 수 있는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, FPSO 오일 저장탱크(10)에 연결된 배출유로(L)에 상호 간에 이격되도록 마련되며 내부에 원유가 흐르는 한 쌍의 튜브(21)와, 한 쌍의 튜브(21)에 각각 접촉되도록 마련되어 한 쌍의 튜브(21)의 진동 주기를 사인파로 변환시키는 센서(23)를 포함한다.

코리올리 유량계(20)의 한 쌍의 튜브(21)의 내부에는, 도 3에 도시된 바와 같이, FPSO 오일 저장탱크(10)에서 배출되는 원유가 유입되어 흐르며, 유입되어 흐르는 원유에 의해 한 쌍의 튜브(21)는 진동하게 된다. 한 쌍의 튜브(21)에 발생되는 진동은 한 쌍의 튜브(21)에 서로 접촉되도록 마련된 센서(23)로 전달된다.

코리올리 유량계(20)의 센서(23)는, 한 쌍의 튜브(21)에서 발생되는 진동을 마이크로초(microsecond)의 속도로 측정하여 이를, 도 4에 도시된 바와 같이, 사인파로 변환시킨다. 이렇게 변환된 사인파의 주기를 기초로 코리올리 유량계(20)는 원유의 밀도값을 측정한다.

본 실시 예에서 센서(23)는 코일과 마그네트를 포함하는 마그네틱 센서일 수 있다.

이하에서 코리올리 유량계(20)에서 원유의 밀도값을 측정하는 방법을 간략히 설명한다.

코리올리 유량계(20)는 유선 또는 무선으로 전달되는 사인파의 진동 주기와 진동 주기 및 밀도가, 도 5에 도시된 바와 같이, 선형 비례 관계에 있는 특성을 이용하여 원유의 밀도값을 측정한다.

즉 코리올리 유량계(20)의 센서(23)에서 전달되는 사인파를 기초로, 도 4에 도시된 바와 같이, 원유의 진동 주기(D)를 구할 수 있다. 원유의 진동 주기를 구하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 진동주기와 밀도가 선형 비례 관계에 있는 특성 및 원유의 진동 주기는 공기의 진동 주기(K1)와 물의 진동 주기(K2) 사이에 있는 특성으로부터 원유의 밀도를 구할 수 있다.

한편 공기의 밀도값(D1)와 물의 밀도값(D2)은 널리 알려져 있고, 공기와 물의 진동주기(K1,K2)는 원유 대신 공기와 물을 코리올리 전향계에 넣어서 실험을 통해 미리 구할 수 있다.

본 실시 예에서 일 예로 공기의 진동 주기(K1)는 10,484μsec이고, 밀도(D1)는 0.0010g/cc이며, 물의 진동 주기(K2)는 10,966μsec이고, 밀도(D2)는 0.9982g/cc일 수 있다.

결과적으로 공기와 물의 밀도 및 진동 주기, 원유의 진동 주기를 알 수 있으므로 비례법 등을 이용하여 원유의 밀도를 구할 수 있다. 즉, 본 실시 예에서 코리올이 유량계(20)를 이용하여 원유의 진동 주기(K) 10,837μsec를 구할 수 있고, 원유의 진동 주기(K)와 물과 공기의 밀도값 및 진동 주기를 이용하여 원유의 밀도값을 구할 수 있다.

제어부(30)는, 코리올리 유량계(20)에서 측정된 밀도값을 기초로 원유의 정확한 양을 최종적으로 측정한다. 즉 원유의 밀도값(D)을 알고, FPSO 오일 저장탱크(10)의 체적(v)을 알면 원유의 양(m)을 구할 수 있다.

이하에서 코리올리 유량계(20)를 이용하여 FPSO 오일 저장탱크(10)에 저장된 원유의 유량값 및 밀도값을 측정하는 방법을 간략히 설명한다.

본 실시 예에 따른 FPSO 오일 저장탱크(10)에 저장된 원유의 유량값 및 밀도값을 측정하는 방법은 원유가 배출되는 배출유로(L)에 코리올리 유량계(20)를 설치하는 단계와, 코리올리 유량계(20)의 진동 변위를 기초로 별도의 밀도 측정기 없이 원유의 밀도값 및 유량값을 측정하는 단계를 포함한다.

전술한 바와 같이 본 실시예는 코리올리 유량계(20)에서 전달되는 사인파로부터 구해지는 진동 주기, 진동 주기와 밀도가 선형 비례 관계에 있는 특성 및 원유의 진동 주기가 공기와 물의 진동 주기 사이에 있는 특성을 기초로 하여 원유의 밀도값을 구할 수 있다.

원유의 밀도값(D)이 구해지면 FPSO 오일 저장탱크(10)의 체적(v)이 정해져있으므로 원유의 양(m=D*v)을 구할 수 있다. 물론 전술한 원유의 양을 구하는 식은 개략적으로 나타낸 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 코리올리 유량계를 이용하여 원유의 유량값 외에 밀도값을 추가로 정확하게 측정할 수 있고, 별도의 밀도값 측정장치를 설치할 필요가 없으므로 갑판 상에서 유지보수 공간을 확보할 수 있으며, 별도의 밀도값 측정장치의 설치에 소요되는 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정시스템
10 : FPSO 오일 저장탱크 20 : 코리올리 유량계
21 : 튜브 23 : 센서
30 : 제어부 L : 배출유로

Claims

FPSO 오일 저장탱크에 저장된 원유의 유량값 및 밀도값을 측정하는 방법에 있어서,
상기 원유가 배출되는 배출유로에 코리올리 유량계를 설치하는 단계; 및
상기 코리올리 유량계의 진동 변위를 기초로 별도의 밀도 측정기 없이 상기 원유의 밀도값 및 유량값을 측정하는 단계를 포함하는 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정방법.
청구항 1에 있어서,
상기 코리올리 유량계는,
상기 배출유로에 상호 간에 이격되도록 마련되며 내부에 상기 원유가 흐르는 한 쌍의 튜브; 및
상기 한 쌍의 튜브에 각각 접촉되도록 마련되어 상기 한 쌍의 튜브의 진동 주기를 사인파로 변환시키는 센서를 포함하며,
상기 사인파의 주기를 기초로 하여 상기 원유의 밀도값을 측정하는 것을 특징으로 하는 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정방법.
청구항 2에 있어서,
상기 원유의 밀도값은 상기 원유의 밀도가 상기 원유가 흐르는 상기 한 쌍의 튜브의 진동 주기와 선형적으로 비례하는 것을 기초로 하며,
상기 원유가 흐르는 상기 한 쌍의 튜브의 진동 주기는 물이 흐르는 한 쌍의 튜브의 진동 주기와 공기가 흐르는 한 쌍의 튜브의 진동 주기의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정방법.
원유가 저장되는 FPSO 오일 저장탱크; 및
상기 FPSO 오일 저장탱크에서 배출되는 상기 원유의 배출유로에 마련되되 상기 배출유로를 흐르는 상기 원유의 진동 변위를 기초로 별도의 밀도 측정기 없이 상기 원유의 밀도값 및 유량값을 측정하는 코리올리 유량계를 포함하는 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 코리올리 유량계에서 측정된 밀도값 및 유량값을 기초로 상기 FPSO 오일 저장탱크에서 배출되는 원유의 양을 측정하는 제어부를 더 포함하는 FPSO 오일 저장탱크의 원유량 측정시스템.