Subsea energi- og kvalitetsmåling av naturgass med ultralyd strømningsmåling

Internasjonal handel med naturgass er basert på høy-presisjons-, sporbarhets- og akkrediterte fiskale strømningsmålesystemer, samt internasjonal rørledningsinfrastruktur. Norsk olje- og gassindustri er i dag rettet mot "subsea"-løsninger for fiskal allokeringsmåling, for å erstatte dagens "topside"-målesystemer. Gasshandel baseres på måling av energistrømningsrate. Derfor, i tillegg til den volumetriske strømningsraten, må energi- og kvalitetsparametrene (QP) for gassen måles. Tradisjonelle metoder brukt topside kan ikke brukes i subsea-systemer. En industriell løsning på disse utfordringene er nødvendig.

Forskningsprosjektet har som mål å utvikle nødvendig vitenskapelig basis og teknologikomponenter som et fundament for – i et etterfølgende industriprosjekt – å realisere sporbar og akkreditert måling av gassenergi og -kvalitet med ultralyd fiskale strømningsmålere (USM) i subsea fiskale målesystemer. Metoden er basert på bruk av lydhastighetsmåling (VOS) som allerede er tilgjengelig i relevant USM-teknologi. Men ingen metode er tilgjengelig i dag for å sikre nødvendig sporbarhet og akkreditering av denne VOS-målingen.

Arbeidet inkluderer utvikling av en målemetode og et laboratorium for høytrykks VOS-måling for gass, som grunnlag for å oppnå høy-presisjonskalibrering av USM-ens VOS-målinger under vann. Videre inkluderer det utvikling av en allerede operativ VOS-til-QP-algoritme for å muliggjøre – fra målinger tilgjengelige fra USM og målesystemet – høy-presisjons- og akkrediterte beregninger av gassens energi- og kvalitetsparametre under relevante operative forhold subsea.

Resultatene av forskningsarbeidet vil danne et nødvendig fundament for å muliggjøre akkreditert og sporbar subsea-måling av USM-ens VOS, som input til en akkreditert og sporbar VOS-til-QP-algoritme, som sammen med allerede akkreditert USM-måling av volumetrisk strømningsrate gir måling av gassens energistrømningsrate med akkreditert fiskal nøyaktighet. Gjennomgang av relevant internasjonal litteratur knyttet til presisjonsmåling av lydhastighet i gass, og akustisk måling av energi- og andre kvalitetsparametre for naturgass, er en integrert del av arbeidet.

Prosjektet for seg utvikling av nødvendig vitenskapelig grunnlag og teknologikomponenter, som et fundament for å realisere sporbar og akkreditert gassenergi- og kvalitetsmåling ved bruk av ultralyd gassmåler (USM) i undersjøisk fiskal måling av naturgass. Dette inkluderer:

(1) Utvikling av en laboratorie-versjon av en høytrykks lydhastighetscelle for å ta for seg de vitenskapelige forskningsutfordringene som må løses for konstruere en industriell høypresisjons lydhastighetscelle, som muliggjør akkreditert og sporbar kalibrering av ultralydmåleres lydhastighet i naturgass;

(2) Utvikling av en full 3D systemmodell for målemetoden, for å etablere nødvendige og sporbare tidsforsinkelseskorrigeringer i målemetoden; og

(3) Utvikling av en robust gassanalysatoralgoritme for VOS-til-QP-beregning for et bredt spekter av gass-sammensetninger, med dokumentert nøyaktighet tilstrekkelig for fiskal gass-strømmåling.