NO20092463A1 - Ventilinnretning med midler for a male egenskaper til fluid - Google Patents

Abstract

Ventilinnretning (100) omfattende integrerte midler for å måle egenskaper til fluid som strømmer gjennom denne. Ventilinnretningen (100) omfatter ved sitt innløp (110) og/eller utløp (120) måleseksjoner (130, 140) for å måle karakteristiske egenskaper ved det strømmende fluidet.

Description

Introduksjon

Den foreliggende oppfinnelsen omfatter en innretning for å karakterisere egenskaper til fluid(er). Nærmere bestemt omhandler oppfinnelsen en ventilinnretning med integrerte midler for å måle egenskaper til fluid(er) som strømmer gjennom ventilinnretningen.

Tidligere kjent teknikk

Ulike innretninger for å måle egenskaper til strømmende fluid(er) er velkjent. Disse er som regel selvstendige enheter med det ene formålet å måle egenskaper til fluid(er) som strømmer gjennom innretningen.

Ved å kombinere en ventil med midler for å måle egenskaper til fluid(er) som strømmer gjennom denne, vil flere fordeler oppnås.

DE-3913374 beskriver en innretning som kombinerer en ventil med midler for å måle egenskaper ved fluidet som strømmer gjennom ventilen. Denne fungerer på den måten at det er ventilen selv som skaper et trykkfall slik at differensialtrykk, og dermed strømningshastighet, kan måles. Ventilåpningen måles videre med elektromagnetiske midler forbundet med selve ventilen, og som fungerer som forskyvningssensor slik at strømningsraten som strømmer gjennom innretningen kan måles og bestemmes. Innretningen er tiltenkt brukt til å bestemme avgitt mengde varme i radiatorsystemer. Dette er systemer som opererer med forholdsvis lave strømningsrater og trykk.

Konstruksjonen av ventilinnretningen gjør at den er avgrenset til sitt tiltenkte bruksområde, og vil ikke være egnet i sammenhenger hvor det er store strømningsrater og høye trykk, slik som i for eksempel offshoreindustrien. Dersom ventilen er helt åpen vil det ikke oppstå forskjell i trykk før og etter ventilen, og strømningsraten kan av den grunn ikke bestemmes. Innretningen er videre begrenset i sin anvendelse når det gjelder hvilke egenskaper den kan bestemme ved et fluid som strømmer gjennom den.

Den foreliggende oppfinnelsen er tiltenkt brukt i offshoreindustrien, og er ikke avhengig av ventilens posisjon for at parametere ved det strømmende fluidet skal kunne karakteriseres korrekt. Ventil og målemidler kan operere helt uavhengig av hverandre, i motsetning til det nevnte DE-skriftet. Videre er ventilinnretningen godt egnet for å karakterisere flerfasestrømningsmålinger ved produksjon av gass og/eller olje hvor det både er høye strømningsrater og høye trykk.

Ved å måle egenskaper ved et strømmende fluid i den samme innretningen som en ventil som opererer på det samme fluidet, vil en oppnå flere fordeler som er nærmere beskrevet i den detaljerte beskrivelsen under.

Kort beskrivelse av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen er beskrevet ved en ventilinnretning som i tillegg til i det minste én ventil har integrerte midler for å måle egenskaper til et fluid som strømmer gjennom ventilinnretningen, og hvor dette muliggjøres ved at den ved sitt innløp og/eller utløp omfatter måleseksjoner med midler for å måle karakteristiske egenskaper ved det strømmende fluidet. Fluidet det er snakk om her, kan bestå av flere forskjellige komponenter. Innen offshoreindustrien kan slike komponenter for eksempel være olje, vann og naturgass.

De nevnte integrerte midlene omfatter en eller flere sensorer som er følsomme for karakteristiske egenskaper til det strømmende fluidet. Dette kan være strømningsrate og/eller komposisjon og/eller prosessparametre slik som trykk og temperatur.

Ytterligere kjennetegnende trekk ved ventilinnretningen er definert i det tilhørende kravsettet.

Oppfinnelsen er også beskrevet ved et system for å måle og presentere fysiske egenskaper til fluid, og hvor systemet omfatter en ventilinnretning som i tillegg til i det minste én ventil omfatter integrerte midler for å måle egenskaper til fluid som strømmer gjennom denne, og hvor dette muliggjøres ved at ventilinnretningen ved sitt innløp og/eller utløp omfatter måleseksjoner med midler for å måle karakteristiske egenskaper ved det strømmende fluidet. Videre omfatter systemet én eller flere sensorer som er følsomme for karakteristiske egenskaper til det strømmende fluidet, slik som strømningsrate og/eller komposisjon og/eller prosessparametre slik som trykk og temperatur, samt måletekniske midler forbundet til de nevnte sensorene for å innhente måledata fra det strømmende fluidet. Omfattet i systemet er også presentasjonsmidler for å presentere fysiske egenskaper til fluidet, samt midler for å utføre databehandling, herunder beregninger på målte data, samt midler for å lagre data.

Detaljert beskrivelse

Den foreliggende oppfinnelsen omhandler som nevnt en ventilinnretning for bruk i et system for å måle karakteristiske egenskaper til et fluid som strømmer gjennom denne. I det følgende vil innretningen bli beskrevet i detalj med henvisning til figurene hvor: Figur 1 viser ventilinnretning med innløp og utløp som omfatter måleseksjoner, og Figur 2 viser ventilinnretningen hvor måleseksjonene strekker seg utenfor selve ventilinnretningen. Figur 1 viser som nevnt en ventilinnretning 100 i henhold til oppfinnelsen som i tillegg til i det minste én ventil 105 omfatter integrerte midler for å måle egenskaper til fluid som strømmer gjennom ventilinnretningen 100. Dette muliggjøres ved at den ved sitt innløp 110 og/eller utløp 120 omfatter måleseksjoner 130, 140 med midler for å måle karakteristiske egenskaper ved det strømmende fluidet.

De integrerte midlene omfatter en eller flere sensorer 150, 160 som er følsomme for karakteristiske egenskaper til det strømmende fluidet. Dette kan være strømningsrate og/eller komposisjon og/eller prosessparametre slik som trykk og temperatur.

Sensorene 150, 160 som brukes for å kunne karakterisere egenskapene til det strømmende fluidet kan være alle typer kjente sensorer som er egnet for dette formålet.

Det kan være én eller flere akustiske sensorer 150, 160 for å fange opp signaler som er karakteristiske for fluidet når dette strømmer gjennom ventilinnretningen 100, og hvor de akustiske sensorene er plassert ved innløpet 110 og/eller utløpet 120 til ventilinnretningen 100.

Det kan videre være én eller flere sensorer 150, 160 for å måle temperatur og/eller trykk ved innløpet 110 og/eller utløpet 120 til ventilinnretningen 100.

Andre typer sensorer som er egnet er kapasitive sensorer. Disse er egnet til å måle dielektriske egenskaper ved fluidet som strømmer gjennom ventilinnretningen 100. Det kan videre være sensorer for å måle elektrisk ledningsevne til det strømmende fluidet som strømmer gjennom ventilinnretningen 100.

De integrerte midlene kan også være én eller flere sensorer 150, 160 for å måle tetthet, herunder også massetetthet.

Ved å kombinere to eller flere ulike typer sensorer 150, 160 som nevnt over kan en ved hjelp av kjente prinsipper bestemme fraksjonsforhold når fluidet omfatter ulike medier i en flerfasestrømning som strømmer gjennom ventilinnretningen 100.

I tillegg til de nevnte sensorinnretningene 150, 160 kan måleseksjonene 130, 140 omfatte venturimåler(e) ved innløpet 110 og/eller utløpet 120 til ventilinnretningen 100. Her kan det da på kjent vis innlemmes trykktappinger forbundet til trykksensorer for å bestemme differensialtrykk oppstrøms for ventilen 105 og/eller nedstrøms for ventilen 105 og/eller over ventilen 105. Det bemerkes at den her beskrevne oppfinnelsen ikke er begrenset til at de differensialtrykkskapende midlene må være en venturimåler, men at andre midler, slik som måleblende

(orifice plate) og V-Cone kan benyttes for å oppnå oppfinnelsens tiltenkte virkning.

Som nevnt kan de integrerte midlene som sensorer 150, 160 være implementert i en måleseksjon 130 ved innløpet til ventilinnretningen 100. Fortrinnsvis er de plassert i måleseksjonen 140 ved utløpet slik at en på den måten kan bestemme hvilken påvirkning ventilåpningen har på det strømmende fluidet. I nok en utførelse kan måleseksjoner 130, 140 i både innløpet 110 og utløpet 120 omfatte midler som i samspill muliggjør målinger som karakteriserer det strømmende fluidet.

Konstruksjonen av ventilinnretningen 100 i henhold til oppfinnelsen muliggjør at man i én og samme innretning kan regulere mengden fluid som passerer gjennom ventilinnretningen 100, og samtidig måle karakteristiske egenskaper til det strømmende fluidet. Dette kan gjøres uavhengig av om ventilen 105 er delvis lukket eller helt åpen.

Ventilinnretningen 100 kan omfatte en choke ventil, en kontrollventil, isoleringsventil eller en nødavstengningsventil (ESV). Innretningen kan også omfatte to ventiler i serie for å oppnå redundans.

Hensikten til en ventil 105 er å kunne regulere strømningsraten nedstrøms for denne. Med regulering menes det at ventilen 105 kan styres til å være i en helt åpen, delvis åpen, eller i en helt lukket stilling.

I en typisk installasjon er en ventil 105 forbundet til rørledninger oppstrøms og nedstrøms for ventilen 105, og hvor ulike typer målere som skal karakterisere egenskaper til fluidet som strømmer gjennom rørledningene er montert i forbindelse med rørledningen nedstrøms for ventilen 105.

Det å kombinere en ventil 105 i den samme innretningen som midler for å måle egenskaper ved strømmende fluid som passerer gjennom ventilen 105 gir som nevnt flere fordeler. Alle olje- og gassbrønner har som et minimum en chokeventil (reguleringsventil) og en nødavstengningsventil. Ved å integrere måleutstyret inn i ventilhuset vil man kunne oppgradere enhver brønn med ønsket måleutstyr. Dette gir en ny fleksibilitet og vesentlige kostnadsbesparelser for eksisterende anlegg.

Dette skyldes at det er betydelige kostnader forbundet med å oppgradere gamle installasjoner med moderne strømningsmålingsutstyr. En tradisjonell måler er utformet slik at den må flenses inn i eksisterende rørledninger. Det betyr at det gamle røret må kuttes for å gi plass til måleutstyret. Dette gir høye kostnader i form av tapt produksjon, samt betydelige arbeidskostnader, spesielt hvis jobben skjer i en offshoreinstallasjon. Ved å integrere måleutstyret i et ventilhus som er kompatibelt med eksisterende ventiler, kan ventilen skiftes uten at man må endre eksisterende rørkonfigurasjon. Dette gir store besparelser i installasjonskostnaden.

Figur 2 er ment for å illustrere at måleseksjonene 130, 140 ikke trenger å være avgrenset til å være inni innløpet og utløpet til selve ventilinnretningen 100, slik som vist i figur 1. Måleseksjonene 130, 140 kan også strekke seg utenfor ventilinnretningen 100. Dette er aktuelt i tilfeller hvor ventilens innløp/utløp er så kort at det er ønskelig å benytte tilstøtende rør for å gi plass til måleutstyret. En slik innretning vil da konstrueres slik at det ikke må gjøres endringer ved tilstøtende rør, men at de deler av måleseksjonen som strekker seg utenfor selve ventilen passer inn i nevnte tilstøtende rør.

Eksempelvis kan en Venturi strekke seg over to seksjoner med en del i ventilinnretningen og en del i tilstøtende rør. Trykktappingen tas da i ventildelen.

Den foreliggende oppfinnelsen omfatter også et system for å måle og presentere fysiske egenskaper til fluid, samt midler for å utføre databehandling, herunder beregninger på målte data, samt midler for å lagre data. Et slikt system omfatter den nevnte ventilinnretningen 100 med integrerte midler for å måle egenskaper til fluid som strømmer gjennom denne, og hvor dette muliggjøres ved at ventilinnretningen 100 ved sitt innløp 110 og/eller utløp 120 omfatter måleseksjoner 130, 140 for å måle karakteristiske egenskaper ved det strømmende fluidet. Videre omfatter systemet én eller flere sensorer 150, 160 som er følsomme for karakteristiske egenskaper til det strømmende fluidet, slik som strømningsrate og/eller komposisjon og/eller prosessparametre slik som trykk og temperatur.

Måletekniske midler er videre forbundet til de nevnte sensorene 150, 160 for å innhente måledata fra det strømmende fluidet. Systemet omfatter også presentasjonsmidler for å presentere fysiske egenskaper til fluidet, samt midler for å utføre databehandling, herunder beregninger på målte data, samt eventuelt midler for å lagre data.

Ved å anvende et slikt system vil det være mulig å automatisere ønsket åpningsgrad på en ventil 105 basert de målte karakteristiske egenskapene ved det strømmende fluidet.

Claims (12)

1. Ventilinnretning (100) som erkarakterisert vedat den i tillegg til i det minste én ventil (105) omfatter integrerte midler for å måle egenskaper til fluid som strømmer gjennom ventilinnretningen (100), og hvor dette muliggjøres ved at den ved sitt innløp (110) og/eller utløp (120) omfatter måleseksjoner (130, 140) med midler for å måle karakteristiske egenskaper ved det strømmende fluidet.

2. Ventilinnretning (100) i henhold til krav 1,karakterisert vedat de integrerte midlene omfatter en eller flere sensorer (150, 160) som er følsomme for karakteristiske egenskaper til det strømmende fluidet, slik som strømningsrate og/eller komposisjon og/eller prosessparametre slik som trykk og temperatur.

3. Ventilinnretning (100) i henhold til krav 1,karakterisert vedat ventilinnretningen (100) er en choke ventil, en kontrollventil, isoleringsventil eller en nødavstengningsventil.

4. Ventilinnretning (100) i henhold til krav 1,karakterisert vedat måleseksjonen(e) (130, 140) omfatter venturimåler(e) ved innløpet (110) og/eller utløpet (120) til ventilinnretningen (100).

5. Ventilinnretning (100) i henhold til krav 1,karakterisert vedat det er måleseksjoner (130, 140) både ved innløpet (110) og utløpet (120), og hvor disse i samspill muliggjør målinger som karakteriserer det strømmende fluidet.

6. Ventilinnretning (100) i henhold til krav 2,karakterisert vedat de integrerte midlene omfatter én eller flere akustiske sensorer for å fange opp signaler som er karakteristiske for fluidet når dette strømmer gjennom ventilinnretningen (100), og hvor de akustiske sensorene er plassert ved innløpet (110) og/eller utløpet (120) til ventilinnretningen (100).

7. Ventilinnretning (100) i henhold til krav 2,karakterisert vedat de integrerte midlene er én eller flere sensorer (150, 160) for å måle temperatur og/eller trykk ved innløpet (110) og/eller utløpet (120) til ventilinnretningen (100).

8. Ventilinnretning (100) i henhold til krav 2,karakterisert vedat de integrerte midlene er én eller flere sensorer (150, 160) for å måle dielektriske egenskaper ved fluidet som strømmer gjennom ventilinnretningen (100).

9. Ventilinnretning (100) i henhold til krav 2,karakterisert vedat de integrerte midlene er én eller flere sensorer (150, 160) for å måle elektrisk ledningsevne til det strømmende fluidet som strømmer gjennom ventilinnretningen (100).

10. Ventilinnretning (100) i henhold til krav 2,karakterisert vedat de integrerte midlene er én eller flere sensorer (150, 160) for å måle tetthet.

11. Ventilinnretning (100) i henhold til de foregående kravene,karakterisert vedat to eller flere ulike typer sensorer (150, 160) anvendes for å bestemme fraksjonsforhold når fluidet omfatter ulike medier i en flerfasestrømning som strømmer gjennom ventilinnretningen (100).

12. System for å måle og presentere fysiske egenskaper til fluid,karakterisert vedat systemet omfatter: - en ventilinnretning (100) med i det minste én ventil (105) med integrerte midler for å måle egenskaper til fluid som strømmer gjennom denne, og hvor dette muliggjøres ved at ventilinnretningen (100) ved sitt innløp (110) og/eller utløp (120) omfatter måleseksjoner (130, 140) for å måle karakteristiske egenskaper ved det strømmende fluidet; - én eller flere sensorer (150, 160) som er følsomme for karakteristiske egenskaper til det strømmende fluidet, slik som strømningsrate og/eller komposisjon og/eller prosessparametre slik som trykk og temperatur; - måletekniske midler forbundet til de nevnte sensorene for å innhente måledata fra det strømmende fluidet; - presentasjonsmidler for å presentere fysiske egenskaper til fluidet, og - midler for å utføre databehandling, herunder beregninger på målte data.