Medicion & Control de Gas Natural - Daniels

Daniel Measurement Daniel Measurement & Control& ControlProveedor de Soluciones Completas para la Mediciónde Caudal

Solange Fornabaio

Bolivia, Bolivia, OctubreOctubre 20082008

Mercado de Mercado de PetrPetróóleoleo y Gasy Gas

Daniel Gas Market Daniel Gas Market Daniel Gas Market

Daniel Liquid Market Daniel Liquid Market Daniel Liquid Market

Transmision

GeneraciónTermoelectrica

Residencial

Industrial/Comercial

ProcesamientoDe Gas

Offshore

On-shore

Distribución

Mercado de GasMercado de GasMercado de Gas

MedicionesMedicionesMediciones

PozosUSP

Compresión

Producción NGL

Endulzamiento/Aminas/Glycol/

Dew Point

Compresión

Transmisión

60 BAR

Medición FiscalMediciMedicióónn FiscalFiscalCuando un proveedor entregaun producto a un cliente ocurreuna transacción económica.

Para asegurar un intercambiojusto de bienes una mediciónexacta es critica en la operación

El equipamiento de medición esla caja registradora de estatransacción

CromatógrafoEnergía y Composiciónz=AGA 8Pcal=AGA 5

Flow ComputerFiscal API 21.1 y 21.2Cálculo de volumen (AGA 3,7,11)Cálculo de energía (AGA 5)Cálculo de compresibilidad (AGA 8)

$$$$$= Volumen Energético

TRANSFERENCIAS FISCALES DE GASTRANSFERENCIAS FISCALES DE GASTRANSFERENCIAS FISCALES DE GAS

AGA 11

AGA 9

AGA 3

AGA 7

P,T

Ley de los Gases

lidadcompresibi_de_factorzVolúmenV

aTemperaturTpresiónP

TZkPVTkPV

====

==

1

1Ecuación “ideal”

Ecuación “Real”

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Flow

Base

Flow

Base

Base

FlowFlowBase Z

ZTT

PPVV

Corrección por Presión y Temperaturaa condiciones base

País Tbase Pbase

Argentina 15 ºC 101,325 kPa

15 ºC 101,325 kPa

0 ºC 101,325 kPa

60 ºF14,696 psi

(abs)

60 ºF14,73 psi

(abs)

Condiciones de referencia

Europa

E.E.U.U

Factor Z, NXFactor Z, NX--1919

Método Standard NX-19 Limitaciones y Rangos:

•Presión, psig 0 a 5000

•Temperatura, °F -40 a 240

•SG, 0,554 a 1

•%CO2, 0-15%

•%N2, 0-15%

Factor Z, AGA 8, Factor Z, AGA 8, MMéétodotodo GruesoGrueso0<P<1200PSIA,32<T<1300<P<1200PSIA,32<T<130ººFF

Metodo Gross I:

•Gr

•HV Gross Heating Value

•%CO2

Metodo Gross II:

•Gr

•%CO2

•%N2

•C1=45 a 100%

•N2=0 a 50%

•CO2=0 a 30%

•C2=0 a 30%

•C3=0 a 4%

•C4=0 a 1%

•C5=0 a 3%

•C6+=0 to Dew Point

•Water Vapor,H2,H2S,CO,O2,He, Ar.

•HV

•SG

Factor Z, AGA 8, Factor Z, AGA 8, MMéétodotodo detalladodetallado0<P<40000PSIG,0<P<40000PSIG,--200<T<760200<T<760ººFF

Analizadorc%2145GPAPCal

lReensD%clReDens

PCal%cm

KCalPCal

i

i

n

1iii

n

1iii3

⇒⇒

=

=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

∑

∑

=

=

AGA 5, AGA 5, CCáálculolculo de de energenergííaay y ccáálculolculo de de densidaddensidad

Instalación TípicaInstalaciInstalacióónn TTíípicapica

Todos los analizadores son probados en el rango de -18 a 55 C, con patrones de calibración por 24 horas

Elimina las fallas porcomponenetes débiles antes del embarque

Asegura máxima confiabilidad

Asegura su performance en aplicaciones en campo

La medición debe cumplir o superara +/-0.05% de Repeatabilidad sobre todo el rango (1/2 BTU de 1000)

Cíclo de prueba en Cámara1) Temp. del cuarto –18C (0F) -- 4 hrs.

2) -18C (0F) -- 6 hrs.

3) -18C a 55C (130F) – 8 hrs.

4) 55C (130F) – 6 hrs.

DanalyzerDanalyzer Chamber TESTChamber TEST

Danalyzer™ 700 -- GeneralidadesDanalyzerDanalyzer™™ 700 700 ---- GeneralidadesGeneralidades• Diseño Modular• Cuerpo Superior

• Analizador (columnas, detectores, preamplificador, valvulas de cambio de flujo y solenoides)

• Cuerpo Inferior• Controlador (electrónica y

puertos para señales, interfase a PC y comunicaciones)

• Panel Indicador de Flujo• Presión gas carrier/ Flujo de

muestra

• Plato de muestra (SCS)• Conexión de streams, filtros (No mostrado)

Danalyzer™ 700 -- EspecificacionesDanalyzerDanalyzer™™ 700 700 ---- EspecificacionesEspecificacionesPower: 20-34 Vdc; 90-264 VAC; 33 Watts nominal, max 80 en PEM.Temperatura ambiente: -29 – 55 C.Corrientes a analizar: 3 + 1 de calibración, expandible a 7 +1 de calibración.Puertos de comunicación series: 3, expandibles a 7, configurables en campo (RS232, 422, 485).Protocolos de comunicación ASCII / RTU Modbus. Ethernet (Modbus / TCP)DI x 5; 1 utilizada como alarma, cuatro restantes configurablesDO x 5AI x 4 AO x 4 no aisladas standard y 6 aisladas (opcional)1 puerto paralelo dedicado a reportes impresos

MON 2000MON 2000BasadoBasado en en DiagnDiagnóósticostico WindowsWindows®®

• Actualización por WEB.• Notificación por e-mail para usuarios registrados

• Fácil de usar incluído• Compatible con versiones anteriores• E-mail de Cromatogramas• Comunicaciones configurables en campo

(4)• Archivo de datos:

•400 calibraciones, 1200 corridas, 64 días de promedios., cromatograma, y calibraciones para cada stream.

Norma AGA 3Norma AGA 3IntroducciIntroduccióónn preliminarpreliminar

Se define la relación betha como:

65,035.0;PDOD

<β<=β

µρ

=.D.vRe

Se define como número de Reynolds a:

EFFECTS OF 2000REVISION OF API 14.3

PART 2 ORIFICE METER TUBES

Norma AGA 3Norma AGA 3

Norma AGA 3Norma AGA 3CCáálculolculo de de VolVolúúmenmen

FlowFlowrel

wFlows2BaseBase1BaseBase TZG

hPZdCNYEQ =

TP,DP

Expresados a 1 Atm y15ºC

3

Cº15,ATM1

3

Base hm

hmQ ==

.coeff_eargdisch_plate_OrificeCansionexp_GasYconvert_unitsN

factor_aproach_VelE

base

1

Base

Base

==

==

29D 5D

ArosellosArosellos & Placas Orificio& Placas Orificio

Armadura Armadura PortaplacaPortaplaca SeniorSenior

Armadura Armadura PortaplacaPortaplaca SimplexSimplex

Armadura Armadura PortaplacaPortaplaca JuniorJunior

Bridas Bridas PortaplacaPortaplaca

Tramo de MediciTramo de Medicióón de Gas Naturaln de Gas Natural

ProfilerProfiler -- Placa acondicionadora de flujoPlaca acondicionadora de flujo

Enderezador de venas de 19 tubosEnderezador de venas de 19 tubos

Acondicionamiento de flujoAcondicionamiento de flujo

Tramo de MediciTramo de Medicióón de Gas Natural con n de Gas Natural con enderezador de venas de 19 tubosenderezador de venas de 19 tubos

0,67 Beta máx.

Tramo de MediciTramo de Medicióón de Gas Natural con n de Gas Natural con Acondicionador de flujo Acondicionador de flujo ProfilerProfiler

ncalibració_datoKm

pulsosK

Hrsec3600

SecpulsosFreq

Q

Factor

3factor

in

Flow

=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

=

Norma AGA 7Norma AGA 7En En turbinasturbinas

10D 3D

P,TQflow

Norma AGA 9Norma AGA 9En En ultrasultrasóónicosnicos

Frecuencia_o_Digital_DatoQFlow =

20D o 5+FP+10D 7D

P,TQflow

AGA AGA –– 9 9 MediciMedicióónn de Gas a de Gas a travtravééss de de MedidoresMedidores UltrasUltrasóónicosnicos MultihazMultihaz

RequrimientosRequrimientos AGA 9 AGA 9 VersiVersióónn 20072007

RequrimientosRequrimientos AGA 9 AGA 9 VersiVersióónn 20072007parapara medidoresmedidores ≥≥ 12 inch12 inch

RequerimientosRequerimientos AGA 9 AGA 9 VersiVersióónn 20072007parapara MedidoresMedidores < 12 inch NPS< 12 inch NPS

ResResúúmenmen de de especificaciespecificacióónn de performancede performance

AGA AGA -- 99RequerimientosRequerimientos de de InstalaciInstalacióónn

• El fabricante sugiere longitudes de tramos rectos aguas arriba y abajo, con o sin acondicionador de flujo, que no generen mas de +/- 0.3% de error en la medicióndebido a la configuracion de la instalación.Datos soportados por tests.

• Por default AGA 9 recomienda • Upstream:10 DN + FP + 10 DN• Downstream 5 DN

Recommended Piping with No Flow Conditioner – Uni-DirectionalRecommended Piping with Recommended Piping with No Flow Conditioner No Flow Conditioner –– UniUni--DirectionalDirectional

Para aplicaciones bidireccionales ambos tramos son considerados aguas arriba.

Recommended Piping with CPA or Profiler Flow Conditioner – Uni-DirectionalRecommended Piping with CPA or Recommended Piping with CPA or Profiler Flow Conditioner Profiler Flow Conditioner –– UniUni--DirectionalDirectional

Recommended Piping with CPA or Profiler Flow Conditioner – Bi-DirectionalRecommended Piping with CPA or Recommended Piping with CPA or Profiler Flow Conditioner Profiler Flow Conditioner –– BiBi--DirectionalDirectional

Para aplicaciones bidireccionales ambos tramos son considerados aguas arriba.

Calibración en condición de flujo según AGA 9 (2007)CalibraciCalibracióónn en en condicicondicióónn de de flujoflujo segsegúúnn AGA 9 AGA 9 (2007)(2007)

Calibración en condiciones de Flujo del sistema (medidor+ tramos de medición aguas arriba y abajo). Requerimiento para aplicaciones de TransferenciaFiscales

Las siguientes velocidades de flujo nominales son recomendadas como mínimo: 0,025qmax; 0,05qmax; 0,1qmax; 0,25qmax; 0,5qmax; 0,75qmax y qmax. Al menos un punto de verificación será tomado.

71 Resultados de medidores 12-Inch “As Found”71 71 ResultadosResultados de de medidoresmedidores 1212--Inch Inch ““As FoundAs Found””

71 Recent 12-Inch Calibrations

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Velocity (fps)

Erro

r (%

)

Los 71 medidores de 12-Inch “As Left ”Los 71 Los 71 medidoresmedidores de 12de 12--Inch Inch ““As Left As Left ””

71 Recent 12-Inch Calibrations

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Velocity (fps)

Erro

r (%

)

As

Los mismos 71 medidores 12-Inch - Resultados a bajo caudalLos Los mismosmismos 71 71 medidoresmedidores 1212--Inch Inch -- ResultadosResultados a a bajobajo caudalcaudal

71 Recent Low-Flow 12-Inch Calibrations

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Velocity (fps)

Erro

r (%

)

A

FWME Difference - Mark II vs. Mark III

-0.08 -0.03 -0.04 -0.07 -0.09

0.07

-0.09 -0.06

0.02 0.12 0.07

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Sample

Perc

ent E

rror

Mark III vs. Mark II Comparación de 11 CalibracionesMark III vs. Mark II Mark III vs. Mark II ComparaciComparacióónn de 11 de 11 CalibracionesCalibraciones

Net Average Effect: -0.018%

107 Calibraciones con un haz inactivo107 107 CalibracionesCalibraciones con un con un hazhaz inactivoinactivo

Mark IIIMark IIIElectronic FeaturesElectronic Features

Electrónica Mark IIIElectrElectróónicanica Mark IIIMark IIIElectrónica basada en una plaqueta.

Sistema operativo Linux.

Procesador con co-procesador mas rápido, 100MHz 32-bit.

Disparos mas rápidos entre transductores (32 veces mas rápido).

Actualización de todas las salidas cada segundo.

Actualización en frecuencia de un cuarto de segundo.

Importantes capacidades de autodiagnóstico.

Electrónica Mark IIIElectrElectróónicanica Mark IIIMark III4 FO

4 DO

1 DI

Monitoreo interno de temperatura y voltaje.

2 Puertos seriales RS-232/485 (velocidad hasta 115Kbps).

Ethernet

Hart

Más de 40 parámetros almacenados en logs horarios.(Opcional)

Mas de 90 parámetros almacenados en logs diarios.(Opcional)

Alimentación: 12/24 VDC, 6 Watts máximo.

Capacidades expandibles. (Serie 100 IO Board)

Comunicación HARTComunicaciComunicacióón HARTn HART

Electrónica Mark III™ reemplaza a la Mark IIElectrElectróónicanica Mark IIIMark III™™ reemplazareemplaza a la a la Mark IIMark II

Llaves opcionales: característicasLlaves opcionales: caracterLlaves opcionales: caracteríísticassticasLas llaves están ligadas al número de serie de la CPU

de cada medidor, a una característica específica.Las siguientes opciones están disponibles:Llave de GC:

– Habilita la interfase con GC (requiere la tarjeta opcional par el Puerto C)

Llave de AGA10:

– Habilita el cálculo y comparación de la Velocidad del SonidoAGA10

Llave de logueo de archivos:

– Habilita la lectura de archivos auditables, alarmas, de sistema, tanto horario como diarios.

Llave Ethernet:

– Habilita Ethernet

Tarjeta de opcionalesSerie 100TarjetaTarjeta de de opcionalesopcionalesSerieSerie 100100

Fácilmente reemplazable en medidores existentes con electrónica Mark III(requiere firmware V1.30 y Daniel CUI 3.1)

Características incluidas:

– Entradas vivas de presión y temperatura– 16-bit, completamente aisladas 4-20 mA AI – Conversor interno DC-DC para alimentación de transmisores

– Salida Analógica configurable (i.e. Volumen corregido y no corregido, Caudal de energía, Caudal másico, & velocidad de gas del sonido)

– 16-bit, completamente aislada AO

– *Un puerto serial para obtener la composición del Gas en vivo desde un GC (modo Sim2251) o para uso de propósitogeneral CUI

– RS 232 sin handshaking o RS-485 half duplex

*Disponible con costo adicional

InformaciInformacióónn de de DiagnDiagnóósticostico

•Mediciones de la velocidad del flujo para cada haz•Obstrucción en el acondicionador de flujo

Perfil normal de velocidades en medidor de 12”


•Mediciones de la velocidad del flujo para cada haz•Obstrucción en el acondicionador de flujo

Perfil de velocidades en medidor de 12” con acondicionador bloqueado


•Mediciones de la velocidad del flujo para cada haz•Suciedad en las paredes del cuerpo del medidor

DA

CB

VVVV

PF++

=

Tendencia del Factor de Perfil del medidor sucio de 10”


•Mediciones de la velocidad del flujo para cada haz•Suciedad en las paredes del cuerpo del medidor

DA

CB

VVVV

PF++

=

Velocidades de las cuerdas de cada haz y promedio del medidor sucio


•Nivel de señal/Nivel de ruido (S-to-N ratio)•Vlas. De control

•Altas velocidades del gas natural

•Conexiones eléctricas malas

•Presencia de líquido

•Mediciones de la velocidad del sonido para cadahaz (SOS).

VerificaciVerificacióónn Cross Check Cross Check (AGA 10)(AGA 10)

Ultrasónico

CromatógrafoP,T, % Ci

21

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= T

r

c

dddzdZ

Mg

kRTSOS

( )( )duud

uddu

ttttL +

⋅=2

C

•AGA RepNo.9 especifica que dicha desviación no debe exceder+/- 0.2%

VerificaciVerificacióónn Cross Check Cross Check (AGA 10)(AGA 10)


•Mediciones de la velocidad del sonido para cadahaz (SOS).

Presencia de suciedad en el haz D


•Amplificación de la señal (Ganancia), cualquieraumento de la Ganancia implica señal debil.

•Deterioro de transmisores

•Presencia de líquido en la línea

•Suciedad en la cara de los transductores

•Aumento de la velocidad del Gas

•Inversamente proporcional a la presión de operación


•Niveles de aceptación de señal (Performance)•Excesiva velocidad del Gas

•Suciedad en la cara de transmisores

•Ruido


•Alarmas

•Gráficos de señal en el tiempo

•Comportamiento histórico y estadístico

•Chequeo cruzado de la SOS: AGA Rep. No. 10 vs SOS medida•Torbellino (Swirl)•Flujo cruzado (Cross-Flow)•Asimetría•Nivel de turbulencia por haz

Diagnósticos avanzadosDiagnDiagnóósticossticos avanzadosavanzados

Diagnósticos AvanzadosDiagnDiagnóósticossticos AvanzadosAvanzados

Torbellino (Swirl)

674,9645,136211,56703,8 23 +−+−= XXXYDonde:X: Factor de Perfil

X=1,17 equivale a 0 grado de Swirl

DA

CB

VVVV

PF++

=


Flujo cruzado (Cross Flow)

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++

=DB

CA

VVVV

CrossFlow


Simetría

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++

=DC

BA

VVVV

Simetría


Turbulencia: es la variabilidad de la velocidad de cada haz duranteEl tiempo que el medidor realiza el muestreo.

InstalaciInstalacióónn DigitalDigital

CromatógrafoEnergía y Composición, %ci

Ultrasónico,Qflow por Modbus,Frecuencia, o 4-20mA P,T

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Flow

Base

Flow

Base

Base

FlowFlowBase Z

ZTT

PPQQ

[ ][ ]

3

33

Base3

mKCal@9300

mKCal9300

mKCalPCalmV

mV3

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

=

∑=

=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ n

1iii3 PCal%c

mKCalPCal

20D o 3+FP+7D 7D

Qflow

AGA 7, AGA8

Cross Check AGA 10

Norma AGA 7Norma AGA 7En En turbinasturbinas y y ultrasultrasóónicosnicos

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Flow

Base

Flow

Base

Base

FlowFlowBase Z

ZTT

PPQQ

ZfZbPVPV

PV

FFs

factorbilityercompresisF

factorlitycompresibiS

==

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

;

_sup;

_;ZZ

2

Flow

Base

Ec. Dada en AGA Rep. Nro. 8

ncalibració_datoKm

pulsosK

Hrsec3600

SecpulsosFreq

Q

Factor

3factor

in

Flow

=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

=

Norma AGA 7Norma AGA 7En En turbinasturbinas y y ultrasultrasóónicosnicos

TURBINA

ULTRASÓNICO

Norma AGA 11Norma AGA 11En En corioliscoriolis

base@aire_densidad)air(base@lativaRe_DensidadGr

.GrQQ

Base

Base

MásicoBase

=ρ=

ρ=

No Pressure & Temperature correction needed to compute Mass

CCáálculolculo de de EnergEnergííaa

[ ][ ]

[ ] [ ]

[ ][ ]

3

3

mKCal@9300

3

3

mKCal@9300

3

33

Base3

mKCal@9300

mKCal9300

kgKCalPCalkgM

mV

mKCal9300

KCalEmV

mKCal9300

mKCalPCalmV

mV

3

3

3

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

=

==

=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

=

El volúmen expresado de esta manera implicaque cada m3 de gas produce 9300 KCAL

Válido solo coriolis

Flow ComputerFlow ComputerEn custody TransferEn custody Transfer

Requisitos:•API 21.1 y 21.2

•Normas AGA ISO API.

•840 horas de registros históricos de Datos y calidad.

•35 días de almacenamiento histórico de datos y calidad.

•240 Eventos y alarmas

•Password y niveles de acceso.

•Remote communications.

•Totales (diarios y horarios no reseteables)

Click Here

Cómputo de caudalCCóómputomputo de caudalde caudal

Q

t

V= Q1∆t+Q2∆t+Q3∆t+Q4∆t+ +Qn∆t…...…...…...


∑ ∆=hrs

hourContractiihrsSTD tQV

24

_24@

Q

t


Q

t

∫=hrs

hourContractiihrsSTD dtQV

24

_24@


∫

∫

=

=

hrs

hourContract

iii

mKCal

hrs

hourContractiihrsSTD

mKCalPCaldtQV

dtQV

hrs

24

_3

9300

24

_24@

930024@3

Medición Fiscal/CálculoCorrecto Cromotógrafo On-Line SCADA

Comparación de erroresComparaciComparacióónn de de erroreserrores

Square Root of Sum of the Squares

(Example AGA 3 1992)

.1%With Wet Cal

.2% No Wet Cal

.35%Elite Meter

Element Accuracy

.67%.55%.55%.6%Total Base Vol. Uncertainty

.2%AGA 8/ Z Factors

.2%AGA 8/ Z Factors

.2%AGA 8/ Base Den

Compressibility Uncertainty

.1%.1%NAPres. Factor Accuracy

.01%60 Deg F Flowing

.01%60 Deg F Flowing

NATemp. Factor Accuracy

OrificeUltrasonic>=4”

Turbine / Rotary

Coriolis<4”

Element

Rangeability 1:100 1:20 1:100 1:10

Date post:	26-Oct-2015
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Medicion & Control de Gas Natural - Daniels

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