Flerfas flödesmätare

En flerfasflödesmätare där är en anordning som används för att mäta de individuella fasflödeshastigheterna för ingående faser i ett givet flöde (till exempel inom olje- och gasindustrin) olja, vatten och gasblandningar initialt blandas ihop under oljeproduktionsprocesserna.

Bakgrund

Kunskap om de individuella vätskeflödena i en producerande oljekälla krävs för att underlätta reservoarhantering , fältutveckling, driftskontroll, flödessäkring och produktionsallokering .

Konventionella lösningar ^{[ modeord ]}

Konventionella lösningar ^{[ buzzword ]} gällande två- och trefasmätsystem kräver dyra och krångliga testseparatorer , med tillhörande högt underhåll, och fältpersonalinsatser. Dessa konventionella lösningar ^{[ buzzword ]} lämpar sig inte för kontinuerlig automatiserad övervakning eller mätning. Dessutom, med minskande oljeresurser, konfronteras oljebolagen nu ofta med behovet av att utvinna kolväten från marginellt ekonomiska reservoarer. För att säkerställa ekonomisk bärkraft för dessa ansamlingar kan brunnarna behöva färdigställas under havsytan, eller råolja från flera brunnar skickas till en gemensam produktionsanläggning med överskottsprocesskapacitet. De ekonomiska begränsningarna för sådan utveckling lämpar sig inte för fortsatt användning av trefasseparatorer som primära mätanordningar. Följaktligen är livskraftiga alternativ till trefasseparatorer väsentliga. Industrins svar är flerfasflödesmätaren (MPFM).

Historisk utveckling

Olje- och gasindustrin började intressera sig för att utveckla MPFM i början av 1980-talet, eftersom mättekniken förbättrades och brunnshuvudseparatorer var dyra. Uttömmande oljereserver, (mer vatten och gas i den producerade oljan) tillsammans med mindre, djupare brunnar med högre vattenhalt, såg tillkomsten av allt oftare förekomster av flerfasflöde där enfasmätarna inte kunde ge korrekta svar. Efter en lång dräktighetsperiod blev MPFM som kunde utföra de erforderliga mätningarna kommersiellt tillgängliga. Mycket av den tidiga forskningen gjordes vid Christian Michelsen forskningscenter i Bergen, Norge, och detta arbete gav upphov till ett antal spin-off-företag i Norge som ledde till Roxar/Emerson, Schlumberger, Framo och MPM-mätarna. ENI och Shell stödde utvecklingen i Italien av Pietro Fiorentini-mätaren. Haimo introducerade en mätare med partiell separation, vilket gör exakt mätning enklare, men på bekostnad av en fysiskt större enhet. Norge har förblivit ett teknologiskt centrum för MPFM med det norska foreningen for olje- och gasmåling (NFOGM) som tillhandahåller en akademisk och pedagogisk roll. Sedan 1994 har antalet MPFM-installationer stadigt ökat i takt med att tekniken på området har avancerat, med en betydande tillväxt som har setts från 1999 och framåt. En nyligen genomförd studie uppskattade att det fanns cirka 2 700 MPFM-applikationer, inklusive fälttilldelning, produktionsoptimering och mobila brunnstester under 2006.

Ett antal faktorer har föranlett den senaste tidens snabba användning av flerfasmätteknik: förbättrad mätarprestanda, sänkta mätarkostnader, mer kompakta mätare som möjliggör användning av mobila system, behovet av undervattensmätning, ökningar av oljepriser och ett bredare utbud av operatörer . Eftersom det initiala intresset för flerfasflödesmätning kom från offshoreindustrin, koncentrerades det mesta av flerfasmätningsverksamheten till Nordsjön . Den nuvarande distributionen av flerfasflödesmätare är dock mycket mer varierad.

De flesta moderna mätare kombinerar en venturi-flödesmätare med en gamma-densitometer, och vissa mätare har ytterligare mätningar för vattnets salthalt. Mätaren mäter flödeshastigheterna vid ledningstryck, som vanligtvis är storleksordningar större än atmosfärstrycket, men mätaren måste rapportera olje- och gasvolymerna vid standard (atmosfäriskt) tryck och temperatur. Mätaren måste alltså känna till oljans tryck-/volym-/temperaturegenskaper, för att addera till den uppmätta gashastigheten vid ledningstryck den ytterligare gas som skulle frigöras från oljan vid atmosfärstryck, och även känna till förlusten i oljevolym från utsläpp av den gasen vid omvandling till standardförhållanden. Med ett blandat flöde från oljezoner med olika PVT-respons, och olika vattensalthalter och därmed densiteter, kan denna PVT-osäkerhet vara den största felkällan i mätningen.

Införandet av multiport-väljarventilen (MSV) underlättade också automatiseringen av användningen av MPFM, men detta kan också uppnås med konventionella ventilkonstruktioner för brunnstester. MSV:er är särskilt lämpliga för borrning på land, och där många närliggande brunnar har liknande tryck, och tillåter att MPFM:er delas mellan grupper av brunnar. Undervattensmätare använder vanligtvis konventionella undervattensventilkonstruktioner för att säkerställa underhåll.

Okonventionella lösningar ^{[ buzzword ]} - SONAR flerfasmätning

Mätning och tolkning av 2- och 3-fas flerfasflöde kan också uppnås genom att använda alternativa flödesmätningstekniker som SONAR . SONAR-mätare tillämpar principerna för undervattensakustik för att mäta flödesregimer och; kan klämmas fast på brunnshuvuden och flödesledningar för att mäta bulk(medel)vätskehastigheten för den totala blandningen som sedan efterbehandlas och analyseras tillsammans med borrhålssammansättningsinformation och processförhållanden för att härleda flödeshastigheterna för varje enskild fas. Detta tillvägagångssätt kan användas i olika applikationer som svartolja , gaskondensat och våtgas.

Marknadsföra

Branschexperter har förutspått att MPFM kommer att bli genomförbara på en installation per brunn när deras kapitalkostnad sjunker till cirka 40 000 USD – 60 000 USD. Kostnaden för MPFM ligger idag i intervallet 100 000 USD – 500 000 USD (varierar med onshore/offshore, topside/subsea, mätarens fysiska dimensioner och antalet beställda enheter). Installation av dessa MPFM kan kosta upp till 25 % av hårdvarukostnaden och tillhörande driftskostnader uppskattas till mellan 20 000 USD och 40 000 USD per år.

Ett antal nya flerfasmätningstekniker, som använder en mängd olika teknologier, har utvecklats som eliminerar behovet av trefasseparatorutbyggnad. Dessa MPFM erbjuder betydande ekonomiska och driftsmässiga fördelar jämfört med deras fasseparerande föregångare. Ändå är det fortfarande allmänt erkänt att ingen enskild MPFM på marknaden kan uppfylla alla flerfasmätningskrav.

externa länkar