Mehrphasen-Durchflussmessung

Ein Mehrphasen-Durchflussmessgerät (Multiphase Flow Meter, MPFM) misst den Durchfluss von Öl, Gas und Wasser in einer Rohrleitung als Ganzes, ohne sie vorher zu trennen.

Das Roxar 2600 Mehrphasen-Durchflussmessgerät von Emerson kombiniert Venturi-Differenzdruck, elektrische Impedanz und Gamma-Densitometrie zur Berechnung von Phasenströmung in Echtzeit. Das Venturi-Element misst den Gesamt-Massedurchfluss basierend auf dem Druckabfall über das Durchflussmessgerät, während die Gamma-Densitometrie die Phasenanteile durch Erkennung von Dichteschwankungen im strömenden Gemisch quantifiziert. Bei einer Version ohne Gammastrahlen ist diese Messung nicht möglich. Die elektrische Impedanz, die sowohl die Kapazität (dielektrische Reaktion) als auch die Leitfähigkeit (der Flüssigkeit) verwendet, löst die Phasenverteilung weiter auf, indem sie analysiert, wie das Gemisch auf ein angelegtes elektrisches Feld reagiert. Diese Eingänge werden mit Durchflussmodellen in der eingebetteten Software Roxar Rapid Adaptive Measurement kombiniert, damit der Durchfluss einzelner Phasen (Öl, Wasser und Gas) in Echtzeit berechnet werden kann.

Dieser Ansatz wird häufig bei der Öl- und Gasförderung, bei Bohrlochtests und bei der Allokation von Offshore- und Onshore-Anlagen eingesetzt. Für den Allokationsservice bietet NORSOK I-104 anerkannte Anleitungen zu Verifizierung, Unsicherheit und Validierung der MPFM-Leistung.

Eine radioaktive Quelle ist nicht erforderlich, kann sich jedoch für bestimmte Anwendungen und Bohrlochbedingungen empfehlen, da sie die Robustheit der Durchflussmessung erhöht.

Das Roxar 2600 Multiphasen-Durchflussmessgerät ist sowohl in Gamma- als auch in Nicht-Gamma-Ausführungen erhältlich, wobei sowohl die Nicht-Gamma- als auch die Gamma-Version zuverlässige Leistungsmerkmale über 0–100 % GVF und 0–100 % WLR liefern. Wenn im Lieferumfang enthalten, fügt die Gamma-Densitometrie eine weitere Rohdatenmessung hinzu und ermöglicht zusätzliche Diagnosen und Messsicherheit unter komplexen Durchflussbedingungen.

Dank dieser Flexibilität eignet sich das Messgerät für Förderumgebungen in den Bereichen Öl und Gas, einschließlich schwieriger Offshore-Bohrungen mit instabilem Durchfluss. Wenn radioaktive Quellen verwendet werden, ist die Einhaltung internationaler Strahlenschutzstandards und lokaler regulatorischer Anforderungen zwingend erforderlich.

Das Roxar 2600 Multiphasen-Durchflussmessgerät bietet im Vergleich zu herkömmlichen Testseparatoren schnellere, kontinuierliche und kostengünstigere Messungen. Es macht eine Massen-Phasentrennung überflüssig, da der Mehrphasen-Durchfluss inline gemessen wird, ohne eine Trennung zu erfordern. Dies reduziert nicht nur Platzbedarf, Gewicht und betriebliche Komplexität, sondern ermöglicht auch eine Überwachung in Echtzeit.

Während Testseparatoren unter kontrollierten Bedingungen geringere Unsicherheit bieten können, liefern MPFMs signifikant höhere Betriebseffizienz. Dies ist besonders wertvoll in Offshore-Anlagen an der Oberfläche mit begrenztem Platz und hoher Bohrlochzahl und bietet auch an Land einen Mehrwert, da Bodenstörungen und Rohrleitungsanforderungen reduziert werden.

Mehrphasen-Durchflussmessgeräte werden im Allgemeinen für die Allokation akzeptiert, wobei die Regulierungsbehörden häufig Nachweise für Leistung, Dokumentation der Unsicherheit und Validierungsverfahren verlangen.

Das Roxar 2600 Mehrphasen-Durchflussmessgerät wurde so entwickelt, dass es den Industriestandards entspricht, die üblicherweise für Allokationsmessungen für Anlagen an der Oberfläche gelten. Es wurde in Übereinstimmung mit den Konstruktionsprinzipien von Emerson entwickelt und auf die NORSOK- und API-Richtlinien ausgerichtet. Es unterstützt Nachweise für Leistung, Dokumentation der Unsicherheit und Validierungsverfahren für den Einsatz in Allokationssystemen für die Öl- und Gasförderung. Eichamtliche Messungen erfordern in der Regel noch Einphasen-Messsysteme oder Abscheider, MPFMs können jedoch die Verifizierung und Optimierung unterstützen.

Das Roxar 2600 Mehrphasen-Durchflussmessgerät ist eine kleine, kompakte Komplettlösung, die Installationen in Umgebungen mit eingeschränkten Platzverhältnissen vereinfacht. Alle Messpunkte sind in einem kompakten Messgerätegehäuse integriert, mit direkt auf der Einheit montierter Elektronik, was die Installation vereinfacht. Das Durchflussmessgerät muss vertikal installiert werden und erfordert kurze, gerade Rohrlängen. Gewicht, Stellfläche und Rohrleitungsintegration sind für Offshore-Anwendungen, modulares Design und Bestandsnachrüstungen optimiert. Dadurch eignet es sich hervorragend für überfüllte Module an der Oberfläche, Bohrloch-Prüfgestelle und Onshore-Produktionsanlagen mit Layoutbeschränkungen.

Ja, der Durchflussbereich des Roxar 2600 MPFM kann nach der Installation ohne Austausch des Messgeräts angepasst werden. Roxar 2600 MPFM verfügt über ein großes Stellverhältnis und kann sich ändernde Durchflussbedingungen ohne physische Modifikation ausgleichen. Darüber hinaus ist das Venturi-Element austauschbar, sodass nach der Installation eine kontinuierliche Anpassung an sich ändernde Durchflussbereiche möglich ist, wobei das vorhandene Messgerät erhalten bleibt. Dies ermöglicht genaue Messungen über einen weiten Bereich von Produktionsprofilen, einschließlich rückläufiger Bohrlöcher oder Hochfahrszenarien. Diese Flexibilität ist für Schächte über Wasser und mit unterschiedlichen Förderraten während ihres Lebenszyklus von entscheidender Bedeutung.

Das Roxar 2600 Mehrphasen-Durchflussmessgerät unterstützt standardmäßige industrielle Kommunikationsprotokolle für die nahtlose Integration in Leitsysteme. Das Messsystem kann für den sicheren Datenzugriff und problemlose Integration verknüpft werden mit DCS-, SCADA- und digitalen Protokollen wie Modbus und OPC UA, beides Kommunikationsprotokolle nach Industriestandard, sowie mit HTTPS. Es bietet Echtzeitdaten zu Phasenströmung, GVF, Verwässerung sowie Diagnosedaten zur Überwachung und Optimierung. Dies ermöglicht die Integration mit Produktionsmanagementsystemen und Fernüberwachungslösungen. 

Das Roxar 2600 MPFM wird oft in digital vernetzten Offshore- und Onshore-Förderanlagen für Öl und Gas eingesetzt.

Das Roxar 2600 Mehrphasen-Durchflussmessgerät passt sich an veränderte Durchflussbedingungen an, ohne dass manuelle Eingriffe erforderlich sind. Das Messsystem verwendet eine Kombination aus Venturi-Differenzdruckmessung, elektrischer Impedanz sowie Gamma-Densitometrie und bietet eine Reihe von Messpunkten, von denen jeder unterschiedliche Empfindlichkeiten gegenüber Aspekten des Durchflusses und der Durchflussbedingungen aufweist. Dies sorgt sofort für Robustheit bei sich ändernden Durchflussbedingungen, die noch verstärkt wird durch die eingebettete Software Roxar Rapid Adaptive Measurement, in der über 30 Jahre Felderfahrung in Form von Modellierungsfunktionen zusammengefasst sind. Mithilfe eines modularen Ansatzes erkennt die Software kontinuierlich Variationen wie Schwallströmung sowie rasche Änderungen des Gasvolumenanteils (GVF) und passt sich diesen an. Dies gewährleistet zuverlässige Berechnungen von Phasenanteilen und Durchflüssen unter allen Durchflussbedingungen.

Das Roxar 2600 Mehrphasen-Durchflussmessgerät bietet im Vergleich zu alternativen MPFM-Technologien die zuverlässigste Genauigkeit bei variierenden GVF und instabilen Durchflussprofilen. Dies wird durch die Verwendung von Venturi-Differenzdruckmessungen, Impedanz- und Gamma-Densitometrie-Rohdatenmessungen in Kombination mit der eingebetteten Softwarelösung Roxar Rapid Adaptive Measurement erreicht. Mit dieser Kombination sind robuste Phasenanteilsmessungen und Durchflussberechnungen mit einer sehr hohen Auflösung von 10 Mal pro Sekunde möglich. Dies gewährleistet präzise Messungen, selbst bei Schwallströmungen oder Druckstößen, die anderen Systeme häufig Schwierigkeiten bereiten. Der Messansatz des Roxar 2600 MPFM gewährleistet eine hohe Leistung über den gesamten Bereich von 0–100 % GVF und 0–100 % WLR bei einer Vielzahl von Anwendungen, z. B. Förderungsoptimierung, Allokationsmessung, Durchflusssicherheit und Bohrlochtests, auf den Märkten für konventionelles als auch für unkonventionelles Öl und Gas.

Das Roxar 2600 Mehrphasen-Durchflussmessgerät von Emerson ist eine der vielseitigsten Lösungen für Mehrphasen-Anwendungen an der Oberfläche, einschließlich Förderungsoptimierung, Allokationsmessung, Durchflusssicherheit und Bohrlochtests, und das auf den Märkten für konventionelles wie auch für unkonventionelles Öl und Gas.

Warum Roxar 2600 MPFM gut für Anwendungen an der Oberfläche geeignet ist

• Flexible Bereitstellung: konzipiert für mehrere Anwendungsfälle über Wasser, einschließlich Produktionsoptimierung, Allokationsmessungen und Bohrlochtests 
• Geeignet für wechselnde Durchflussprofile: zuverlässiger Betrieb bei öl- und wasserdominierten sowie gasreichen Durchflüssen 
• Weites Stellverhältnis: Beibehaltung der Genauigkeit bei schwankenden Förderraten und Betriebsbedingungen 
• Unterstützt Durchflusssicherheit: empfindliche Wassermessung und Schichterkennung
• In zahlreichen Umgebungen bewährt: geeignet für Offshore- und Onshore-Installationen, einschließlich konventioneller und unkonventioneller Felder

Dadurch eignet er sich hervorragend für eine Vielzahl von Anwendungen wie die Prüfung von Ventilblöcken, die Überwachung von Grenzbohrlöchern und Offshore- sowie Onshore-Bestandsnachrüstungen.

Die MPFM-Unsicherheit kann die Allokationsgenauigkeit erheblich beeinträchtigen, aber das Roxar 2600 Mehrphasen-Durchflussmessgerät minimiert diese Auswirkungen durch stabile und wiederholbare Messungen. Das Messgerät liefert unter Mehrphasen-Durchflussbedingungen, die für Anlagen an der Oberfläche typisch sind, niedrige Unsicherheiten. Es eignet sich für Produktionsallokation und Bohrloch-Leistungsüberwachung, wird jedoch in der Regel durch Durchflussmessgeräte für den eichamtlichen Verkehr ergänzt. Seine Leistungsmerkmale unterstützen Allokationsabläufe, die auf die NORSOK- und API MPMS-Richtlinien abgestimmt sind.

Das Roxar 2600 Mehrphasen-Durchflussmessgerät kann effektiv durch regelmäßige Bohrlochtests und Datenabgleiche anstelle von kontinuierlichen Separatorkalibrierungen validiert werden. Dazu dienen erweiterte Diagnosfunktionalitäten und modellbasierte Messalgorithmen. Das Messsystem verfügt über Mehrphasen-Strömungsmodellierung und integrierte Daten von mehreren Sensoren, sodass die Leistungsmerkmale auch bei sich ändernden Durchflussbedingungen stabil bleiben. Die Validierung kann durch den Vergleich mit gelegentlich erfassten Testseparator-Daten oder virtuellen Durchfluss-Messgerätemodellen erfolgen. Dieser Ansatz eignet sich hervorragend für Offshore-Plattformen mit begrenzter Testseparator-Kapazität oder hohen Bohrlochzahlen. Die Methodik orientiert sich an den Branchenpraktiken, auf die in den NORSOK I-104-Validierungsstrategien verwiesen wird.

Roxar 2600 Mehrphasen-Durchflussmessgeräte bieten in der Regel niedrigere Lifecycle-Kosten als herkömmliche Testseparatoren. Das Messsystem macht große, platzintensive Abscheideranlagen und damit verbundene Wartungsarbeiten überflüssig. Es reduziert die Investitionskosten für Bestandsmodifikationen und senkt die Betriebskosten durch Minimierung der manuellen Bohrlochtests, Eingriffe und Wartungen. Seine Zuverlässigkeit reduziert zudem Produktionsausfallzeiten und die betriebliche Komplexität. Dies ist besonders wertvoll für Offshore-Plattformen und kompakte Onshore-Anlagen mit Platzeinschränkungen.

Mehrphasen-Durchflussmessgeräte verlieren für gewöhnlich an Genauigkeit, wenn sie außerhalb des spezifischen Betriebsbereichs für das Messgerät betrieben werden. Zu diesem können Parameter wie Durchfluss, Gasanteil, Druck/Differenzdruck, Durchflussbedingungen oder Auswirkungen durch spezifische Durchflusskennlinien zählen. Das Roxar 2600 MPFM ist ein fortschrittliches und äußerst robustes Messgerät, das sich in der Praxis bei der Bewältigung vieler dieser Probleme bewährt hat. Das Messsystem verfügt über ein breites Stellverhältnis, ist selbst in Anwendungen mit sehr niedrigem Druck stabil und arbeitet nahtlos unter Durchflussbedingungen mit 0–100 % GVF und 0–100 % WLR. Das Messgerät bewährt sich nicht nur bei wechselnden Durchflussbedingungen, sondern leistet auch bei extremem Schwallstrom, sehr geringem Durchfluss oder schnellen Phasenwechseln gute Dienste. Dies bedeutet höhere Widerstandsfähigkeit im Vergleich zu Technologien, die ausschließlich auf elektrischen oder Einzeleigenschaftsmessungen basieren.

MPFM-Messdrift wird normalerweise durch Änderungen der Flüssigkeitseigenschaften, Ablagerungen oder Sensorverschlechterungen verursacht, kann jedoch durch erweiterte Diagnosefunktionen, multivariable Messungen und proaktive Wartung minimiert werden.

Das Roxar 2600 Mehrphasen-Durchflussmessgerät verfügt über Funktionen und Diagnosefunktionalitäten, die das Driftrisiko reduzieren. Mit robusten Messtechniken, Früherkennung durch umsetzbare Alarme, Trennschichterkennung und Kompensationsfunktionen ist eine zuverlässige und langfristige Leistung gewährleistet.

So erkennt und behebt der Roxar 2600 MPFM Messdrift

• Multivariable Messung: reduziert die Abhängigkeit von einem einzigen Sensor und verbessert so die Langzeitstabilität.
• Erweiterte Diagnosefunktionalitäten: erkennt Kalk- und Wachsablagerungen sowie die Unvereinbarkeit der Eingaben von Flüssigkeitseigenschaften mit Messwerten.
• Umsetzbare Alarme: liefert klare Empfehlungen für Korrekturmaßnahmen.
• Trennschichterkennung und -kompensation: Beibehaltung der Messgenauigkeit durch Kompensation des Ablagerungsaufbaus, bis eine Wartung erforderlich ist und durchgeführt wird.

Mit den Leistungsmerkmalen des Roxar 2600 MPFM kann Bedienpersonal Anomalien frühzeitig erkennen und durch Datenvalidierung oder Wartung korrigieren. Dies ist beispielsweise besonders wichtig bei der wachsanfälligen Rohölproduktion.