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DE60010774T2 - Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung eines zweiphasigen Durchflusses - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung eines zweiphasigen Durchflusses Download PDF

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DE60010774T2
DE60010774T2 DE60010774T DE60010774T DE60010774T2 DE 60010774 T2 DE60010774 T2 DE 60010774T2 DE 60010774 T DE60010774 T DE 60010774T DE 60010774 T DE60010774 T DE 60010774T DE 60010774 T2 DE60010774 T2 DE 60010774T2
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liquid
gas
phase
liquid phase
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Mario Los Nuevos Teques Giallorenzo
Jose Colmenares
Francisco Los Teques Pernia
Francisco Gomez
Oswaldo Rivas
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Petroleos de Venezuela SA
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Intevep SA
Petroleos de Venezuela SA
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    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/08Air or gas separators in combination with liquid meters; Liquid separators in combination with gas-meters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
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    • GPHYSICS
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhalt von Echtzeitmessungen der Nettoproduktionsraten von Flüssigkeit und Gas einer Kohlenwasserstoffe produzierenden Quelle mit hoher Genauigkeit.
  • Kohlenwasserstoffe produzierende Quellen produzieren typischerweise einen zweiphasigen Strom mit Komponenten einer flüssigen Phase und einer Gasphase. Diese Phasen werden üblicherweise separiert, beispielsweise in Gas-Flüssigkeits-Separatoren, so dass jede Phase nach Wunsch bearbeitet und verwendet werden kann.
  • Die US-A-5,841,020 zeigt einen Behälter zum Mischen und Messen von Multiphasenfluiden, welche über eine Zufuhrleitung zugeführt werden. Die flüssigen und gasförmigen Komponenten werden in dem Behälter separiert und in einem Flüssigkeitsaufnahmeraum sowie einem Gasaufnahmeraum gesammelt. An der Trennungsscuhicht zwischen dem Gasaufnahmeraum und dem Flüssigkeitsaufnahmeraum bildet sich eine Flüssigkeitsoberfläche, deren jeweilige Höhe durch einen Sensor gemessen wird. Die im Behälter befindlichen Fluide werden durch eine Absaugeinrichtung sowie durch eine damit verbundene Drainageeinrichtung in der Strömungsrichtung als Strom aus dem Behälter wieder heraus herausgesogen und daraufhin vermischt. Die Drainageeinrichtung ist senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche angeordnet und hat Öffnungen, welche beim normaler. Betrieb des Behälters teils unterhalb, teils oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche liegen. Die Drainageeinrichtung weist im Bereich der Zufuhröffnung eine Venturi-Düse auf, um die Durchflussrate der gasförmigen Komponente, die durch die Zufuhröffnung in die Drainageeinrichtung fließt, zu messen. Ein Drucksensor ist im Bereich des Gasaufnahmeraumes befestigt, um den Druck der gasförmigen Komponente zu messen. Eine Signalauswerteeinrichtung, welche die gemessenen Werte empfängt, berechnet anhand der gemessenen Werte eine gesamte Durchflussrate, eine Durchflussrate der flüssigen Komponenten sowie eine Durchflussrate der gasförmigen Komponenten.
  • Es ist wünschenswert, genaue und aktuelle Messungen der Durchflussraten der unterschiedlichen Produkte einer Kohlenwasserstoffe produzierenden Quelle zu erhalten. Insbesondere ist es wünschenswert, genaue und sofortige bzw. Echtzeitmessungen der Komponenten der flüssigen Phasen und der Gasphasen des produzierten zweiphasigen Stroms zur Verfügung zu stellen.
  • Es ist daher die vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflussrate einer flüssigen Phase eines zweiphasigen Stromes in Echtzeit zur Verfügung zu stellen.
  • Es ist weiterhin erwünscht, ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der die Genauigkeit der Messungen innerhalb von 2% der tatsächlichen Produktionsraten liegt.
  • Es ist weiterhin erwünscht, ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei denen die Bestimmung der flüssigen Phase bezüglich des enthaltenen Gases korrigiert wird, und ebenfalls eine genaue Bestimmung der gesamten Durchflussrate an Gas zur Verfügung gestellt wird.
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben.
  • Die Aufgaben werden durch die Lehre gemäß der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Besondere Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, werden die genannten Ziele und Vorteile auf einfache Weise erreicht.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung der Durchflussrate eines Stromes einer flüssigen Phase in einem zweiphasigen Strom in Echtzeit zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellung eines Stromes eines zweiphasigen Fluids, umfassend eine Gasphase mit bekannter Gasdichte und einer flüssigen Phase mit einer bekannten Flüssigkeitsdichte; Bereitstellung eines Separators mit einem bekannten Volumengradienten, welcher mit dem Flüssigkeitsstand im Separator korrespondiert; Zuführen des Stromes in den Separator zur Bereitstellung einer separierten flüssigen Phase, welche einen Teil der Gasphase als eingelagertes Gas und eine separierte freie Gasphase im Separator umfasst; Messen der Dichte der separierten flüssigen Phase; Messen der zeitlichen Füllstandsänderung der separierten flüssigen Phase im Separaton und Bestimmung einer Durchflussrate der flüssigen Phase anhand der zeitlichen Füllstandsänderung, der Dichte der separierten flüssigen Phase, der bekannten Gasdichte und der bekannten Flüssigkeitsdichte.
  • Weiterhin gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Bestimmung der Durchflussrate der flüssigen Phase in einem Zweiphasenstrom, umfassend eine flüssige Phase mit einer bekannten Flüssigkeitsdichte und einer Gasphase mit einer bekannten Gasdichte, zur Verfügung gestellt, wobei das System folgendes aufweist: Einen Separator mit einem bekannten Volumengradienten, welcher mit dem Flüssigkeitsstand im Separator korrespondiert; dem Separator zugeordnete Mittel zur Bestimmung einer gemessenen Dichte der separierten flüssigen Phase im Separator; dem Separator zugeordnete Mittel zur Bestimmung des Flüssigkeitsstandes im Separator und zur Bestimmung der zeitlichen Änderung des Flüssigkeitsstandes; und dem Separator zugeordnete Verarbeitungsmittel zur Bestimmung der Durchflussrate einer flüssigen Phase anhand der zeitlichen Änderung des Flüssigkeitsstandes, der gemessenen Dichte, der bekannten Flüssigkeitsdichte und der bekannten Gasdichte.
  • Es folgt eine detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei ist:
  • 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Veranschaulichung der Kalibration des Separationsbehälters, und
  • 3 die schematische Veranschaulichung des Betriebes des Systems und des Verfahrens gemäß der Erfindung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System und ein Verfahren zur Bestimmung der Durchflussraten einer flüssigen Phase und einer gasförmigen Phase in einem zweiphasigen Strom in Echtzeit zur Verfügung gestellt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Messungen. eines Flüssigkeitsstandes und von Dichten mittels eines Flüssigkeits-Gas-Separators in Echtzeit erzielt, und mit dem bekannten Volumengradienten des Separators derart korreliert, dass sofortige bzw. Echtzeit-Messungen der Durchflussraten der Komponenten an flüssiger Phase und gasförmiger Phase eines zweiphasigen Stromes zur Verfügung gestellt werden.
  • Typischerweise weist der zweiphasige Strom eine flüssige Phase wie beispielsweise eine schwere flüssige Kohlenwasserstoffphase, beispielsweise mit einer API-Dichte von weniger als etwa 18 (0,946 g/cm3) und eine Viskosität von mehr als etwa 300 cp (300 mPa·s) bei 60°F (15,56°C) sowie eine eingeschlossene Gasphase auf, so wie er von der Kohlenwasserstoff produzierenden Quelle produziert wird. Beispielsweise wäre das Verfahren und das System gemäß der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einem Fluidstrom sinnvoll, der von einer Kohlenwasserstoffe produzierenden Quelle produziert wird, welche typischerweise einen Anteil an flüssigem Kohlenwasserstoff in Form von schwerem Rohöl mit einer API-Dichte von 13 umfasst, bei dem bei Standardtemperaturen und Standarddruck (60°F, 1 atm) eingeschlossenes Kohlenwasserstoffgas einen Anteil von etwa 40% des Gesamtvolumens ausmachen kann. Wenn dieser zweiphasige Strom dem Separator zugeführt wird, entweicht eingeschlossenes Gas aus der flüssigen Phase in den oberen Bereich des Separators, wohingegen sich die flüssige Phase im unteren Bereich des Separators ansammelt. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Erzielung genauer Messwerte für die Durchflussraten der Flüssigkeit und des Gases in Echtzeit bzw. in sofortiger Weise.
  • 1 zeigt schematisch ein System 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System 10 umfasst üblicherweise einen Separator 12 mit einem Einlass 14 zur Zuführung des zu separierenden zweiphasigen Stromes, einen Gasauslass 16 für das den Separator 12 verlassende freie Gas und einen Flüssigkeitsauslass 18 für die den Separator 12 verlassende separierte Flüssigkeit. Ein Gasdurchflussmesser 20 kann im Bereich des Gasauslasses 16 geeignet angeordnet werden, um den Durchfluss des den Separator 12 verlassenden freien Gases zu messen. Zusätzlich ist der Separator 12 vorzugsweise mit einem Drucksensor 22, einem Temperatursensor 24, Einrichtungen 26 zur Messung der Flüssigkeitsdichte im Separator 12 und einer Einrichtung 28 zur Messung des Niveaus der separierten flüssigen Phase im Separator 12 verknüpft. Das System 10 weist vorzugsweise zusätzlich eine Einrichtung 30 zur Messung des Wassergehaltes der den Separator 12 durch den Auslass 18 verlassenden separierten Flüssigkeit auf.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Flüssigkeitsvolumen im Separator 12 anhand des Niveaus der darin enthaltenen Flüssigkeit bestimmt. Gemäß der vorliegenden Erfindung und um eine hohe Genauigkeit der Messungen sicherzustellen, ist der Separator 12 vorzugsweise kalibriert, um so auf einfache Weise genaue Volumenmessungen, welche mit dem Niveau der im Separator enthaltenen Flüssigkeit korrespondieren, zu erhalten, und so einen verlässlichen Volumengradienten, der mit dem Flüssigkeitsniveau im Separator korrespondiert, zur Verfügung zu stellen. Vorzugsweise wird diese Kalibration zumindest zwischen einem bekannten oberen Füllstand 32 und einem unteren Füllstand 34 im Separator 12 durchgeführt, wie dies im Folgenden ausführlicher diskutiert wird. Das System 10 umfasst weiterhin vorzugsweise ein Ablassregelventil 36 zur Regelung des Flüssigkeitsdurchflusses durch den Auslass 18 und kann weiter vorzugsweise einen Durchflussmesser 38 aufweisen, der im Bereich eines Kalibrationseinlasses 40 angeordnet ist, wobei der Kalibrationseinlass 40 ein zusätzliches Kalibrationsventil 42 aufweist, welches, wie ebenfalls im Folgenden diskutiert wird, auf einfache Weise zur Kalibration des volumetrischen Raumes im Separator 12, der mit bestimmten darin aufgenommenen Flüssigkeitsfüllständen korrespondiert, verwendet werden kann.
  • Schließlich weist das System 10 gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich einen Prozessor 44 auf, der mit den unterschiedlichen Komponenten des Systems, wie sie oben aufgeführt sind, verknüpft ist, um so relevante Informationen von unterschiedlichen Einrichtungen des Systems 10 zu erhalten und relevante Informationen, die für zukünftige Kalibrationen und/oder Berechnungen sinnvoll sind, zu speichern. Der Prozessor 44 ist darauf programmiert oder darauf angepasst, einschlägige Informationen, die wie beschrieben erhalten wurden, zu verwenden, um so genaue Messdaten der Durchflussraten von Flüssigkeit und Gas nach Wunsch zur Verfügung zu stellen.
  • Der Separator 12 kann ein beliebiger geeigneter Separationsbehälter sein, wie er dem Durchschnittsfachmann bekannt ist. Wie oben ausgeführt, ist eine Kalibration eines Volumengradienten des Separators 12, der mit dem darin befindlichen Flüssigkeitsniveau korrespondiert, gemäß der vorliegenden Erfindung von Vorteil, um so genaue, mit diesem Füllstand korrespondierende volumetrische Messungen zur Verfügung zu stellen, die nicht durch irreguläre Geometrien oder zusätzliche Volumen, die mit der Innenwand des Separators 12 verbunden sind, ungenau werden. Beispielsweise können Rohrleitungen die zu unterschiedlichen Anzeigen und Messgeräten führen, bei Berechnungen, die auf der Geometrie des Separators 12 basieren, nicht einfach berücksichtigt werden.
  • Bezugnehmend auf 2 wird ein typisches Verfahren gemäß der Erfindung zur Kalibration des Separators 12 veranschaulicht. Um die Kalibration des Separators 12 zu beginnen, wird der Separator 12 anfangs komplett entleert und der Druck wird abgelassen. Der Separator 12 wird dann mit Wasser gefüllt, und der Prozessor 40 speichert relevante Volumeninformationen, die mit dem Wasserstand im Separator 12 korrespondieren, um so eine Volumenkalibrationstabelle, die den gewünschten Volumengradienten enthält, zu beginnen. Das mit dem Flüssigkeitsniveau korrespondierende Volumen wird mittels des Durchflussmessers 38 gemessen und an den Prozessor 44 übertragen, so wie dies in 1 dargestellt ist. Dieser Vorgang kann einmal oder mehrmals wiederholt werden, bis das Volumen im Separator 12 ausreichend kalibriert ist, und so das System 10 endgültig zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
  • Bezugnehmend auf 3 wird ein Betriebsverfahren des Systems 10 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Zu Beginn des Betriebes verfügt der Prozessor 44 bereits über bestimmte bekannte Informationen über die zu messenden Fluide, die von einer bestimmten Kohlenwasserstoffquelle oder einer anderen Quelle eines zweiphasigen Stromes produziert werden. Diese bekannten Informationen umfassen die Dichte der Gasphase und der flüssigen Phase. Das Ablassventil 36 ist geschlossen und der zweiphasige Strom wird dem Separator 12 durch den Einlass 14 zugeführt. Dies startet einen Befüllungszyklus, während dem sich der Separator 12 mit einem zweiphasigen Strom füllt, um so separiertes freies Gas in einem oberen Bereich 46 des Separators 12 und weiterhin eine separierte flüssige Phase in einem unteren Bereich 48 des Separators 12 zur Verfügung zu stellen. Die Durchflussrate des separierten freien Gases wird gemessen und vom Prozessor 44 gespeichert. Der Anteil der separierten flüssigen Phase wird zu diesem Zeitpunkt nach wie vor eine gewisse Menge an eingeschlossenem Gas enthalten. Während sich der Separator 12 in Richtung des bekannten oberen Füllstands 32 füllt, wird die Dichte der separierten flüssigen Phase im Separator 12 mit Hilfe von Einrichtungen 26 zur Messung der Dichte gemessen, und diese Information wird an den Prozessor 44 übertragen. Dies wiederholt sich, bis das Niveau der separierten flüssigen Phase im Separator 12 den oberen Füllstand 32 erreicht, woraufhin der Prozessor 44 das Ablassventil 36 öffnet und ein Ablasszyklus beginnt und so lange fortgesetzt wird, bis das Niveau der separierten Flüssigkeit im Separator den unteren Füllstand 34 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt kann der Prozessor 44, der zusätzlich die Zeitspannen für die Befüllungs- und Entleerungszyklen überwacht und gespeichert hat, die gewünschten Durchflussraten der flüssigen und gasförmigen Phase anhand der gemessenen Dichte der separierten flüssigen Phase, der bekannten Dichte der Gasphase, der bekannten Dichte der flüssigen Phase, der gemessenen Durchflussrate des freien Gases durch den Auslass 16 und der Zeitdauer zwischen dem oberen Füllstand 32 und dem unteren Füllstand 34 auf einfache Weise bestimmen. Diese Information wird in Echtzeit und in genauer Weise zur Verfügung gestellt.
  • Es ist wohlbekannt, dass die flüssige Kohlenwasserstoffphase, die von einem zweiphasigen Kohlenwasserstoffstrom separiert wird, wobei letzterer von einer Kohlenwasserstoff produzierenden Quelle produziert wird, typischerweise Wasser sowie flüssige Kohlenwasserstoffe enthält. Sofern dies der Fall ist, wird eine Einrichtung 30 zur Messung des Wassergehaltes einer den Separator 12 durch den Auslass 18 verlassenen flüssigen Phase zur Verfügung gestellt, um den Wassergehalt der flüssigen Phase zu messen und diese Information dem Prozessor 44 zur Verfügung zu stellen, um so das bekannte Volumen der flüssigen Phase genauer vorhersagen zu können, und um zusätzlich die Bestimmung bzw. Messung der aktuellen Durchflussrate an flüssigen Kohlenwasserstoffen und an Wasser zu ermöglichen.
  • Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht extrem genaue Messungen. Dies beruht teilweise darauf, dass die Dichten von Gasen und von Flüssigkeiten einen deutlichen Unterschied zueinander aufweisen. Insbesondere sind die Dichten von Gasen ungefähr tausend mal kleiner als die typischen in Rede stehende Flüssigkeitsdichten. Daher können die Gasdichten annähernd als Null behandelt werden. Dies führt zu einer Unsicherheit bzw. zu einem Fehler von 0,1%. Typischerweise hat ein Densitometer oder eine andere konventionellerweise verwendete Einrichtung zur Messung der Dichte, die als Einrichtung 26 sinnvoll wäre, ebenfalls eine Unsicherheit bzw. einen Fehler von etwa 0,1%. Somit stellt das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Messungen zur Verfügung, welche eine Genauigkeit im Bereich von etwa 2% (Volumen-%), vorzugsweise innerhalb von etwa 0,2% (Volumen-%), der tatsächlichen Werte aufweisen.
  • Gemäß der Erfindung wird die Abtrennung unter Benutzung eines beliebigen, konventionellen Separators durchgeführt, der typischerweise eine Wandstruktur aufweist, die einen Innenraum bzw. eine Innenkammer bildet, die typischerweise eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist. Gemäß der Erfindung wird eine genaue Kalibration des mit unterschiedlichen Flüssigkeitsniveaus korrespondierenden Flüssigkeitsvolumens im Separator erzielt und verwendet, um genaue Messwerte zu erhalten, was im Folgenden ausführlich beschrieben wird. Der Separator weist typischerweise zusätzliche Strömungsbereiche wie Rohre, Messgeräte und ähnliches auf, was zu einer irregulären Geometrie führt und berück sichtigt werden muss, um genaue Messwerte des Flüssigkeitsvolumens im Separator zur Verfügung zu stellen. Gemäß der vorliegenden Erfindung, wird eine Kalibration erstellt, die diese zusätzlichen Bereiche berücksichtigt, so dass das Volumen anhand des Flüssigkeitsniveaus ohne diese Fehlerquelle bestimmt werden kann. Ein Prozessor zur Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit der Kalibrationsinformation versehen, so dass, korrespondierend zu einem bestimmten Flüssigkeitsniveau im Separator, das Flüssigkeitsvolumen im Separator mit hoher Genauigkeit in Echtzeit bestimmt werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, während der zweiphasige Strom dem Separator zugeführt wird, der Flüssigkeitsauslass des Separators gesteuert, um so den Separator zyklisch zwischen einem Befüllen und Ablassen der separierten flüssigen Phase zwischen einem oberen bekannten Füllstand und einem unteren bekannten Füllstand im Separator zu betreiben. Durch Messung der Flüssigkeitsdichte mittels konventioneller Verfahren und durch Messung der Zeitspannen der Befüllungs- und Entleerungszyklen, kann ein Prozessor, der mit der bekannten Dichte der flüssigen Phase und der Dichte der Gasphase programmiert wurde, die Durchflussrate der flüssigen Phase und die Durchflussrate der Gasphase, die aufgrund der Separation des zweiphasigen Stromes resultieren, bestimmen.
  • Im Betrieb wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung wie folgt durchgeführt.
  • Ein zweiphasiger Strom aus flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen wird einem Separator zugeführt, der mit einem Prozessor zur Durchführung der gewünschten Messungen und Berechnungen verknüpft ist. Der Prozessor weist gespeicherte Kalibrationsinformationen auf, die einen mit einem Flüssigkeitsniveau im Separator korrespondierenden Volumengradienten derart korrelieren, dass anhand eines gemessenen Flüssigkeitsniveaus auf einfache Weise genaue Informationen über das Flüssigkeitsvolumen erhältlich sind. Der zweiphasige Strom im Separator teilt sich in eine Gasphase, die den oberen Bereich des Separators füllt, und eine flüssige Phase, die den unteren Bereich des Separators einnimmt, auf. Die flüssige Phase im unteren Bereich des Separators wird typischerweise nach wie vor ein zweiphasiges Fluid umfassen, das einen flüssigen Kohlenwasserstoff und einen Anteil an Gas, der darin eingeschlossen verbleibt, aufweist.
  • Gemäß der Erfindung ermöglicht eine Messung der Dichte der separierten flüssigen Phase gemeinsam mit den bekannten Dichten der flüssigen und der gasförmigen Phase, die Bestimmung des Anteils an Gas, der in der flüssigen Phase eingeschlossen verbleibt, so dass eine genauere Bestimmung der tatsächlichen flüssigen (insbesondere Kohlenwasserstoffe und Wasser) und der gasförmigen Phase ermöglicht wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Dichte der den Separator verlassenden flüssigen Phase gemessen und Zeitmessungen werden beim Betrieb des Separators in einem Befüllungs- und einem Entleerungsmodus aufgenommen, um so das Nettovolumen der flüssigen Phase und das Nettovolumen der Gasphase für diese Zeitspannen in hoher Genauigkeit zu bestimmen, um so die gewünschten Durchflussraten der flüssigen und der gasförmigen Phase in Echtzeit zur Verfügung zu stellen. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglichen auf vorteilhafte Weise die Bestimmung von Messwerten in Echtzeit mit einer Genauigkeit innerhalb von etwa 2% und vorzugsweise einer Genauigkeit innerhalb von etwa 0,2% vom tatsächlichen Durchfluss.
  • In manchen Fällen kann der zweiphasige Strom auch Wasser beinhalten. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglichen die genaue Bestimmung der Durchflussrate von Wasser, getrennt von der Durchflussrate des flüssigen Kohlenwasserstoffes. In dieser Hinsicht kann eine Einrichtung zur Messung des Wasserverschnittes bzw. dessen Anteil am Flüssigkeitsstrom, wie beispielsweise die Einrichtung 30, den Wasser- und Kohlenwasserstoffgehalt der separierten flüssigen Phase auf einfache Weise identifizieren. Zusammen mit den bekannten Dichten von Kohlenwasserstoffen und Wasser ermöglicht diese Information eine genauere Bestimmung der oben erwähnten bekannten Dichte der flüssigen Phase, und ermöglicht ebenfalls die Bestimmung der aktuellen spezifischen Durchflussrate von Wasser und der Durchflussrate an flüssigen Kohlenwasserstoffen, wie dies gemäß der vorliegenden Erfindung erwünscht ist.
  • Die Erfindung ist nicht als auf die hierin beschriebenen und gezeigten Veranschaulichungen beschränkt aufzufassen, welche lediglich als Veranschaulichung bevorzugter Möglichkeiten zur Ausführung der Erfindung aufzufassen sind.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Bestimmung der Durchflussrate eines Stroms einer flüssigen Phase in Echtzeit durch Bereitstellung eines Stroms, welcher eine Gasphase und eine flüssige Phase in einem Separator umfasst, aufweisend die Schritte: Bereitstellung eines Stroms einer zweiphasigen Flüssigkeit, umfassend eine Gasphase mit bekannter Gasdichte und eine flüssige Phase mit bekannter Flüssigkeitsdichte; Bereitstellen des Separators mit einem bekannten Volumengradienten, welcher mit dem Flüssigkeitsstand im Separator korrespondiert; Zuführen des Stroms in den Separator zur Bereitstellung einer separierten flüssigen Phase, welche einen Teil der Gasphase als eingelagertes Gas und eine separierte freie Gasphase im Separator umfasst; Messen der Dichte der separierten flüssigen Phase; Messen der zeitlichen Füllstandsänderung der separierten flüssigen Phase im Separator; Bestimmung einer Durchflussrate der flüssigen Phase anhand der zeitlichen Änderung des Füllstands, der Dichte der separierten flüssigen Phase, der bekannten Gasdichte und der bekannten Flüssigkeitsdichte.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Messens der Füllstandsänderung ein zyklisches Befüllen und Ablassen des Separators, um so den Flüssigkeitsstand zwischen einem bekannten oberen und einem bekannten unteren Füllstand zu halten, und ein Messen eines Zeitintervalls zwischen dem Befüllen und Ablassen umfasst.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die Durchflussrate der flüssigen Phase nach jedem Ablassen des Separators bestimmt wird.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend die Schritte des Messens der Durchflussrate eines freien Gases an einem Gasauslass des Separators und Bestimmung der Durchflussrate einer eingelagerten Gasphase an einem Flüssigkeitsauslass des Separators anhand der zeitlichen Füllstands-Änderung, der bekannten Gasdichte und der Dichte der separierten Flüssigkeit, um so eine Messung des gesamten Gasflusses, umfassend die freie Gasdurchflussrate und die Durchflussrate des eingelagerten Gases, bereitzustellen.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Durchflussrate der flüssigen Phase innerhalb von 2 Vol.-% der aktuellen Werte liegt.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der zweiphasige Flüssigkeitsstrom eine flüssige Phase aus schweren Kohlenwasserstoffen und eine in der flüssigen Phase eingelagerte, kohlenwasserstoffhaltige Gasphase umfasst, wobei der Strom vorzugsweise von einer Kohlenwasserstoffe produzierenden Quelle bereitgestellt wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem die flüssige Phase aus schweren Kohlenwasserstoffen bei 15,56°C eine Viskosität von mehr als 300 m Pa·s und eine spezifische Dichte von weniger als 0,946 g/cm3 aufweist.
  8. System zur Bestimmung der Durchflussrate des Stroms einer flüssigen Phase in Echtzeit, umfassend eine flüssige Phase und eine Gasphase, mit einem Separator (12) zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: Separator (12) mit einem bekannten Volumengradienten, welcher mit dem Flüssgkeitsstand im Separator korrespondiert, um die Durchflussrate der flüssige Phase eines zweiphasigen Stroms, welcher eine flüssige Phase mit einer bekannten Flüssigkeitsdichte und eine Gas phase mit einer bekannten Gasdichte umfasst, in Echtzeit zu bestimmen; dem Separator zugeordnete Mittel zur Bestimmung einer gemessenen Dichte der separierten flüssigen Phase im Separator; dem Separator zugeordnete Mittel (28) zur Bestimmung des Flüssigkeitsstands im Separator und zur Bestimmung einer zeitlichen Änderung des Flüssigkeitsstandes; und dem Separator zugeordnete Bearbeitungsmittel (44) zur Bestimmung der Durchflussrate der flüssigen Phase anhand der zeitlichen Änderung des Flüssigkeitsstands, der gemessenen Dichte, der bekannten Flüssigkeitsdichte und der bekannten Gasdichte.
  9. System gemäß Anspruch 8, bei dem der Separator (12) ein im Wesentlichen gleichförmiger Zylinder ist, welcher eine Separationskammer für die Flüssigkeit bildet, wobei von der Kammer zusätzliche Durchflussgebiete (16, 18) abgehen und wobei für den Volumengradienten das zu der Kammer und zu den zusätzlichen Durchflussgebieten korrespondierende Volumen berücksichtigt wird.
  10. System gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem der Separator (12) einen Gasauslass (16) zum Ablassen von freiem Gas und Flüssigkeitsauslass (18) zum Ablassen von separierter Flüssigkeit, welche eingelagertes Gas umfasst, aufweist, und wobei das System weiterhin Mittel (20) zur Bestimmung eines freien Gasstroms aus dem Gasauslass umfasst, und wobei das Bearbeitungsmittel (44) zur Bestimmung der Durchflussrate des eingelagerten Gases an den Flüssigkeitsauslass adaptiert wurde, um so eine Durchflussrate für die gesamte Gasphase bereitzustellen.
  11. System gemäß Anspruch 8, wobei der Separator (12) eine ungleichförmige Geometrie aufweist, und der bekannte Volumengradient eine Korrektur für die ungleichförmige Geometrie umfasst.
DE60010774T 1999-01-13 2000-01-07 Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung eines zweiphasigen Durchflusses Expired - Lifetime DE60010774T2 (de)

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