NO327020B1 - Metode for beregning av grenseskiktniva - Google Patents

Abstract

Metode for beregning av grenseskiktnivået mellom fluider, spesielt grenseskiktnivået mellom olje og vann ved anvendelse av en segmentbasert grenseskiktmåler. Beregningene baserer seg på anvendelse av målesignaler fra et antall segmenter, n, idet grenseskiktnivået, L, for vannet beregnes som følger: der: Øvre område nivå vann Nedre område n ivå vann Tetthet for segmentnr n fra profilmåle ren Korrigert tetthet for segmentnr n Beregn et midlere tetthet Midlere tetthet for vann fra profilmåleren Midlere tetthet for olje fra pro filmåleren N Totalt antall segmenter som inngår

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en metode for beregning av grensesjiktnivået mellom olje og vann ved anvendelse av en segmentbasert grensesjiktmåler.

I mange ulike sammenhenger, for eksempel i en separator i et prosessanlegg eller produksjonsinstallasjon for olje og gass hvor vann inngår som en uønsket komponent, kan det være ønskelig å bestemme nivået for de respektive fluider, oljen, vannet og gassen, i separatoren. Hensikten med en slik måling kan eksempelvis være å regulere nivået i separatoren. For å få til en god nivåregulering må nivåmålingen være "robust" og konsistent. For nivåmåling av vannivå i separatorer kan imidlertid dette være en utfordring på grunn av emulsjon.

US6548814 angir en metode for å bestemme grensesjikt mellom fluider ved bruk av en segmentbasert grensesjiktsmåler.

US6104033 beskriver en metode til måling av grensesjikt mellom fluider ved anvendelse av en rekke energikilder og en rekke sensorer anordnet i ulike høyder. Der nivået bestemmes ut i fra forskjellige algoritmer.

Ved måling av nivå for fluider kan man benytte en såkalt profilmåler som er innrettet til å detektere skillet mellom de forskjellige fasene (det enkelte fluid eller blandingen av fluider). Profilmåleren består av et stort antall segmenter anordnet i en vertikal rekke over/under hverandre, der hvert segment er innrettet til å detektere en tilstand eller egenskap ved fluidet som skal detekteres og avgir signal til en registrerings-/beregningsenhet. Slike målere kan blant annet være basert på induktiv måling, kapasitiv måling eller radioaktive kilder.

For de fleste kjente profilmåleme er det er vanskelig å detektere skifte i tetthet for den/de respektive fluid eller fluidblandinger, noe som medfører at målingene kan inneholde mye "støy". Målingene blir dessuten lite kontinuerlig da en vanlig anvendt algoritme for de kjente løsningene velger "riktig" segment for faseskiftet, basert på anvendelse av registreringene fra 2 segmenter, til nivåberegningen ved hjelp av lineær interpolasjon.

Foreliggende oppfinnelse angår en metode for beregning av nivå eller grensesjikt mellom de forskjellige faser i et fluid basert på anvendelse av signal fra flere segmenter og som derved gir vesentlig sikrere og mer konsistente beregninger over tid.

Oppfinnelsen er karakterisert ved de trekk som fremgår av vedføyde, selvstendige krav 1.

De uselvstendige kravene 2-3 angir fordelaktige trekk ved oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det etterfølgende ved hjelp av eksempel og med henvisning til figurene hvor: Fig. 1 viser en enkel skisse av en 150-segments profilmåler som er anvendt for

metoden i henhold til oppfinnelsen,

Fig. 2 viser en utskrift i form av et stolpediagram av målinger fra en slik 150-segments profilmåler.

Nivåregulering krever som nevnt ovenfor robust og kontinuerlig måling med minst mulig støy. Dette kan oppnås ved anvendelse av målesignaler fra flere segmenter i en profilmåler. Fig 1 viser en profilmåler 1 som er anvendt for metoden i henhold til oppfinnelsen. Profilmåleren 1 i foreliggende eksempel måler tetthetsprofilet i en separator for gass, olje og vann, i vertikal retning med en "oppløsning" på 150 segmenter 2, dvs. at profilmåleren er basert på anvendelse av 150 segmenter anordnet over/under hverandre.

Et utvalg av disse i aktuelt område for eksempel for vannivået velges ut. Fig. 2 viser en utskrift i form av et stolpediagram av målinger fra en slik 150-segments profilmåler anordnet i en separator for olje, vann og gass og viser prinsippet for valget av segmenter (angitt som skyggelagt område) som utgangspunkt for beregningen. Det utvalgte området går fra bunnen, over eventuelt sandlag til et stykke overoverløpet til oljeuttaket. Verdier for midlere tetthet er også tegnet inn i Fig. 2. Av figuren kan sees at vannet har en midlere tetthet på ca. 1040 kg/m<3>, og oljen ca. 900 kg/m<3>. Disse verdiene benyttes til kalibrering i kalkulasjonen av grensenivået for olje og vann. Nivået kalkuleres ved å beregne andelen av olje og vann. Nivået ligger midt mellom disse volumene uavhengig av om oljen og vannet er separert eller i form av emulsjon. Dersom det er emulsjon mellom olje og vannfasen vil nivået bli beregnet til midt i emulsjonen. For at kalkulasjonen skal bli riktig må det ikke inngå flere enn to komponenter, olje og vann (eller blanding av disse, emulsjon). Dette betyr at det ikke oppnås rett måling dersom det registreres gass på de øverste segmentene og/eller sand på de nederste segmentene. Dette problemet kan unngås ved å definere "lovlige" verdier for tettheten på segmentene. Således kan det settes at:

Hvis tetthet < olje (dvs. gass) -> tetthet = tetthet olje.

Hvis tetthet > vann (dvs. sand) -> tetthet = tetthet vann.

Tetthet "korrigert for gass og sand" blir da:

Midlere tetthet beregnes som følger: og grensesjiktnivået beregnes videre på følgende måte:

Der:

L Kalkulert nivå vann

Lu Øvre område nivå vann

L, Nedre område nivå vann

pn Tetthet forsegmentnr n fra profilmåleren

pn Korrigert tetthet forsegmentnr n

p Beregnet midlere tetthet

pv Midlere tetthet for vann fra profilmåleren

p0 Midlere tetthet for olje fra profilmåleren

N Totalt antall segmenter som inngår

Metoden i henhold til oppfinnelsen kan på enkel måte implementeres i et egnet dataprogram og tilpasses registreringsutstyret for den aktuelle segmentprofilmåleren i hver enkelt målesituasjon. Implementeringen kan også enkelt gjøres direkte i automatiseringssystemet om verdien for aktuelle segmenter er eller kan gjøres tilgjengelig.

Claims (3)

1. Metode for beregning av grensesjiktnivået mellom olje og vann ved anvendelse av en segmentbasert grensesjiktmåler, karakterisert ved at beregningene baserer seg på anvendelse av målesignaler fra et antall segmenter, n, idet grensesjiktnivået, L, for vannet beregnes som følger: der: Lu Øvre område nivå vann L, Nedre område nivå vann p Beregnet midlere tetthet pv Midlere tetthet for vann fra profilmåleren p0 Midlere tetthet for olje fra profilmåleren

2. Metode i følge krav 1, karakterisert ved at tetthet "korrigert for gass og sand" er gitt ved: Pn =max(min(/7n;pv);/)0) hvis tetthet < olje (dvs. gass) -> tetthet = tetthet olje hvis tetthet > vann (dvs. sand) -> tetthet = tetthet vann der: pn Tetthet for segmentnr n fra profilmåleren pn Korrigert tetthet for segmentnr n

3. Metode i følge kravene 1 og 2, karakterisert ved at at den midlere tetthet er gitt ved: der: N Totalt antall segmenter som inngår