Le Comptage

LE PROCESS

LE COMPTAGE

MANUEL DE FORMATION COURS EXP-PR-PR090

Rvision 0.2

Exploration et ProductionLe Process

Le Comptage

Support de Formation: EXP-PR-PR090-FR Dernire Rvision: 04/06/2007 Page 2 de 147

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SOMMAIRE

1. OBJECTIFS .....................................................................................................................7 2. LES FONCTIONS DU COMPTAGE ................................................................................8

2.1. A QUOI CA SERT ? ..................................................................................................8 PRODUIT FINI : ............................................................................................................10 2.2. LES EFFLUENTS A MESURER. ............................................................................10

2.2.1. Effluents de production....................................................................................10 2.2.2. Production brute et quantit nette ...................................................................10

2.3. Les installations de comptage .................................................................................11 2.4. Les aspects fluide et coulements ..........................................................................13

2.4.1. tat des fluides aux conditions de comptage ..................................................13 2.4.2. volution des fluides au cours du procd ......................................................13

2.5. EXERCIXES............................................................................................................15 3. PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT...........................................................................18

3.1. RAPPELS DE THEORIE.........................................................................................18 3.1.1. Homognit des fluides ................................................................................18 3.1.2. Perturbation dans les coulements .................................................................18 3.1.3. Les pulsations dans les coulements..............................................................20 3.1.4. Pressions et perte de charge dans les coulements et quipements..............20 3.1.5. La cavitation ....................................................................................................20 3.1.6. Entranement / Dpts / Prsence dimpurets ...............................................20

3.2. Units et correspondances......................................................................................21 3.2.1.1. Units de dbit les plus couramment utilises ...........................................21 3.2.1.2. Rappel des correspondances:....................................................................21

3.3. FONCTIONNEMENT DUN BANC DE COMPTAGE GAZ ......................................22 3.3.1. Reprsentation du banc de comptage gaz ......................................................22 3.3.2. Principe de fonctionnement .............................................................................23 3.3.3. Collecteur et Instrumentation...........................................................................24 3.3.4. Vannes dIsolement .........................................................................................24 3.3.5. Rampes de Comptage.....................................................................................25 3.3.6. Tuyauteries de la rampe de comptage ............................................................25 3.3.7. Porte Diaphragme ...........................................................................................26 3.3.8. Diaphragme.....................................................................................................26 3.3.9. Conditionneur dcoulement............................................................................26 3.3.10. Filtres.............................................................................................................27 3.3.11. quipements de Scurit ..............................................................................27 3.3.12. quipements dtalonnage ............................................................................28

4. LES DIFFERENTS TYPES DE COMPTEURS ..............................................................29 4.1. GNRALITS .......................................................................................................29

4.1.1. Evolution des comptages ................................................................................29 4.1.2. Comptage des liquides ....................................................................................30

4.1.2.1. Les mthodes statiques : jaugeage, pesage..............................................30 4.1.2.2. Les mthodes dynamiques (ou les mesures de dbit) ...............................30


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4.1.3. Comptage des gaz ..........................................................................................31 4.1.4. Comptage transactionnel des liquides.............................................................31 4.1.5. Comptage transactionnel des gaz ...................................................................31

4.2. ORGANE DPRIMOGNE.....................................................................................32 4.2.1. Organe dprimogne Diaphragme Plaques orifices ...............................33

4.2.1.1. Principe (ISO 5167)....................................................................................33 4.2.1.2. Dbitmtre diaphragme...........................................................................34 4.2.1.3. Plaque orifices.........................................................................................36 4.2.1.4. Montage des plaques orifice ...................................................................37 4.2.1.5. Utilisations..................................................................................................38 4.2.1.6. Caractristiques .........................................................................................38

4.2.2. Organe dprimogne V cne .......................................................................40 4.2.2.1. Principe ......................................................................................................40 4.2.2.2. Caractristiques .........................................................................................40

4.2.3. Organe dprimogne Venturi .......................................................................41 4.2.3.1. Principe ......................................................................................................41 4.2.3.2. Caractristiques .........................................................................................41

4.2.4. Tube de Pitot ou quivalent.............................................................................42 4.2.4.1. Principe ......................................................................................................42 4.2.4.2. Utilisations du systme Annubar ................................................................43 4.2.4.3. Recommandations d'utilisation et application.............................................43 4.2.4.4. Caractristiques .........................................................................................43

4.3. TURBINE ................................................................................................................45 4.3.1. Fonctionnement dbitmtre turbine..............................................................45 4.3.2. Principe ...........................................................................................................46 4.3.3. Choix du type de turbine..................................................................................47 4.3.4. Les informations donnes ...............................................................................47 4.3.5. L'utilisation des compteurs turbines.................................................................47 4.3.6. Installation .......................................................................................................48

4.3.6.1. Montage .....................................................................................................48 4.3.6.2. Dispositifs de filtrage ..................................................................................50 4.3.6.3. Matriel ......................................................................................................50 4.3.6.5. Pramplificateurs .......................................................................................50

4.3.7. Mise en uvre ................................................................................................50 4.3.8. Problmes rencontrs .....................................................................................52 4.3.9. Caractristiques ..............................................................................................53

4.4. COMPTEUR VOLUMTRIQUE ..............................................................................54 4.4.1. Principes..........................................................................................................54 4.4.2. Types de compteurs volumtriques.................................................................55

4.4.2.1. Compteur pistons rotatifs ........................................................................55 4.4.2.2. Compteur pistons alternatifs....................................................................56 4.4.2.3. Compteur piston oscillant ........................................................................57 4.4.2.4. Compteur palettes...................................................................................58 4.4.2.5. Compteur vis ...........................................................................................58

4.4.3. Utilisation.........................................................................................................59 4.4.4. Mise en uvre (Recommandations) ...............................................................59 4.4.5. Problmes rencontrs .....................................................................................59 4.4.6. Application.......................................................................................................60


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4.4.7. Caractristiques ..............................................................................................60 4.5. DBITMTRE LECTROMAGNTIQUE ...............................................................62

4.5.1. Fonctionnement Dbitmtre Electromagntique .............................................62 4.5.2. Principe ...........................................................................................................63 4.5.3. Informations fournies .......................................................................................64 4.5.4. Utilisation.........................................................................................................64 4.5.5. Matriels..........................................................................................................64 4.5.6. Installation .......................................................................................................64 4.5.7. Applications types ...........................................................................................66 4.5.8. Caractristiques ..............................................................................................66

4.6. DBITMTRE EFFET VORTEX..........................................................................67 4.6.1. Fonctionnement Dbitmtre Vortex.................................................................67 4.6.2. Principe ...........................................................................................................68 4.6.3. Informations fournies .......................................................................................68 4.6.4. Matriels..........................................................................................................68 4.6.5. Installation .......................................................................................................69 4.6.6. Applications types ...........................................................................................70

4.6.6.1. Pour les liquides.........................................................................................70 4.6.6.2. Pour les gaz ...............................................................................................70

4.6.7. Caractristiques ..............................................................................................70 4.7. DBITMTRE ULTRASONS TEMPS DE TRANSIT ..................................72

4.7.1. Fonctionnement Dbitmtres Ultrasonique .....................................................72 4.7.2. Principe ...........................................................................................................73 4.7.3. Caractristiques ..............................................................................................73

4.8. DBITMTRE ULTRASONS DOPPLER..........................................................75 4.8.1. Principe ...........................................................................................................75 4.8.2. Caractristiques ..............................................................................................75

4.9. DBITMTRE EFFET CORIOLIS .......................................................................77 4.9.1. Forces de Coriolis ...........................................................................................77 4.9.2. Fonctionnement Dbitmtre Massique Coriolis ...............................................78 4.9.3. Le principe de la mesure .................................................................................79

4.9.3.1. Mesure du dbit .........................................................................................79 4.9.3.2. Mesure de la masse volumique..................................................................79

4.9.4. Les informations primaires ..............................................................................80 4.9.5. Utilisation des dbitmtres massiques Coriolis ...............................................80

4.9.5.1. Fluide .........................................................................................................80 4.9.5.2. Localisation ................................................................................................80

4.9.6. Les matriels ...................................................................................................80 4.9.7. Installation .......................................................................................................81

4.9.7.1. Gnralits.................................................................................................81 4.9.7.2. Montage .....................................................................................................82

4.9.8. Caractristiques des dbitmtres effet Coriolis ............................................83 4.10. DBITMTRE THERMIQUE FIL CHAUD..........................................................84

4.10.1. Principe .........................................................................................................84 4.10.2. Caractristiques ............................................................................................85

4.11. COMPTAGE MULTIPHASIQUE............................................................................86 4.11.1. Introduction....................................................................................................86 4.11.2. Ecoulements polyphasiques..........................................................................87


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4.11.3. Champ dapplication des compteurs multiphasiques.....................................87 4.11.4. Donnes associes la caractrisation des fluides ......................................88 4.11.5. Exemples de comptages multiphasiques ......................................................88

4.11.5.1. Dual gamma (Ofon)..................................................................................88 4.11.5.2. Gamma + lectrique (Secteur Nord au Congo)........................................89 4.11.5.3. Sincor .......................................................................................................90

.................................................................................................................................90 4.11.6. Mise en oeuvre..............................................................................................90

4.12. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ....................................................................91 4.12.1. Orifices dprimognes...................................................................................91 4.12.2. Tubes de Pitot et Annubar.............................................................................92 4.12.3. Compteurs turbine.........................................................................................92 4.12.4. Compteurs volumtriques..............................................................................93 4.12.5. Dbitmtres lectromagntiques...................................................................93 4.12.6. Dbitmtres effet vortex ("vortex shedding") ..............................................94 4.12.7. Dbitmtres effet Coriolis ...........................................................................94 4.12.8. Rcapitulatif des dbitmtres pour les hydrocarbures liquides......................96

4.13. EXERCICES .........................................................................................................97 5. REPRESENTATION ET DONNEES DU COMPTAGE ................................................104

5.1. PLAN DE CIRCULATION DES FLUIDES (PFD)...................................................104 5.2. PIPING & INSTRUMENTATION DIAGRAM (PID) ................................................106 5.3. EXEMPLE TYPIQUE.............................................................................................108

5.3.1. Description dun banc de comptage type.......................................................108 5.3.2. Description du banc de comptage UA 312 de Girassol .................................109 5.3.3. Description dune boucle dtalonnage..........................................................111

5.3.3.1. Tubes talons...........................................................................................111 5.3.3.2. Principe de ltalonnage dune boucle......................................................113 5.3.3.3. Rptabilit versus justesse.....................................................................114 5.3.3.4. Les mthodes utilisables..........................................................................114 5.3.3.5. Les points critiques lors des talonnages ................................................114

5.4. DIMENSIONNEMENT...........................................................................................118 5.4.1. Systmes organes dprimognes ..............................................................118 5.4.2. Turbines ........................................................................................................118 5.4.3. Dbitmtres lectromagntiques...................................................................119 5.4.4. Dbitmtres effet vortex .............................................................................119

5.5. EXERCICES .........................................................................................................121 6. LOCALISATION ET CRITICITE...................................................................................122 7. LES AUXILLIAIRES.....................................................................................................123

7.1. EQUIPEMENTS DE PROTECTION......................................................................125 7.1.1. Filtres.............................................................................................................125 7.1.2. Dgazeur / Sparateur de gaz ......................................................................126 7.1.3. Purgeur de gaz..............................................................................................127 7.1.4. Vannes de rgulation de dbit et de pression ...............................................127

7.2. EQUIPEMENTS DE CONDITIONNEMENT ..........................................................128 7.2.1. Mixeur statique ..............................................................................................128 7.2.2. Tranquilliseurs / Conditionneurs dcoulement..............................................129

7.3. QUIPEMENTS DE MESURES ASSOCIES......................................................132 7.4. QUIPEMENTS DACQUISITION ET DE CALCULS............................................134


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7.5. EXERCICES .........................................................................................................135 8. PARAMETRES DE FONCTIONNEMENT ...................................................................137

8.1. NORMAL OPERATING.........................................................................................137 8.1.1. Assurance qualit..........................................................................................137 8.1.2. Validation par suivi des carts bacs/banc/bord (comptage chargement tanker)................................................................................................................................137 8.1.2.1. Constat dcart .........................................................................................137 8.1.2.2. Drives .....................................................................................................138

8.1.3. Vrifications...................................................................................................138 8.2. CAPACITES MAXI / MINI......................................................................................139

9. CONDUITE DU COMPTAGE ......................................................................................140 9.1. MARCHE/ARRET..................................................................................................140 9.2. MISE A DISPOSITION..........................................................................................140

10. TROUBLE SHOOTING..............................................................................................141 10.1. SI ? POURQUOI ? ALORS ? ..............................................................................141

10.1.1. Dbitmtre effet Coriolis ...........................................................................141 10.1.1.1. Problmes lis l'instrumentation..........................................................141 10.1.1.2. Problmes lis au fluide .........................................................................141

10.1.2. Orifices dprimognes.................................................................................141 10.1.3. Turbines ......................................................................................................142 10.1.4. Compteurs Volumtriques ...........................................................................142 10.1.5. Dbimtre effet Vortex..............................................................................142 10.1.6. Dbimtres lectromagntiques..................................................................143

11. GLOSSAIRE ..............................................................................................................144 12. SOMMAIRE DES FIGURES ......................................................................................145 13. SOMMAIRE DES TABLES ........................................................................................147


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1. OBJECTIFS


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2. LES FONCTIONS DU COMPTAGE

2.1. A QUOI CA SERT ? Lobjectif principal du comptage est la mesure et / ou la dtermination des dbits et / ou quantit deffluents ptroliers ou non ptroliers prsents dans les installations ptrolires. Les oprations et mesures qui permettent davoir accs diffrentes composantes des effluents mesurs font par extension partie de lactivit comptage. ( chantillonnage, analyse en ligne, ) La mesure des quantits de fluide produit dans un temps dtermin permettent entre autre de suivre, la vie d'un puits, de l'ensemble d'un champ, de faire des prvisions sur l'volution du gisement. Cela permet aussi de quantifier les produits finis pour la vente notamment.

Figure 1 : Dbits mesurs et calculs On peut dcouper le comptage en deux domaines :

Le domaine transactionnel qui comprend les contrats, les achats, la vente et le transport.

Ce domaine correspond au comptage dallocation et au comptage commercial de haute prcision (


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Ils mesurent les quantits liquides ou gazeuses qui reviennent chaque associ ou qui sont vendues. Les systmes mesureurs ainsi que leurs mthodes d'utilisations doivent tre agrs par les parties intresses : associ, vendeur, acheteur, transporteur, organismes officiels etc.

Le domaine technique qui est une activit sous responsabilit direct de

lexploitation qui fournit des donnes diffrents utilisateurs (gisement, exploitation) pour :

Le suivi des champs (le monitoring des gisements) et des puits.

Les bilans production : effluents produits, rejets, expdis, injects et

consomms. Ces bilans peuvent tre faits par puits, par plate-forme, par champ.

La conduite et le contrle des installations.

Ce domaine est principalement soumis des rgles et consignes internes avec des niveaux de prcision compris entre 1 et 10 % suivant les cas.. Exemple : pour mener bien les tudes Rservoir - Gisement, il est ncessaire de connatre les productions eau et huile de chaque puits.


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2.2. PRODUIT FINI : LES EFFLUENTS A MESURER.

2.2.1. Effluents de production

Un champ ptrolier produit des effluents qui contiennent : du brut ptrolier ou du condensat

de l'eau,

du gaz

des sdiments.

C'est ce que l'on appelle la production TOTALE. Aprs passage dans l'installation de traitement, le gaz et une partie de l'eau et des sdiments sont limins.

2.2.2. Production brute et quantit nette La production BRUTE est dans le cas de lhuile, leffluent trait compos:

du brut ptrolier,

de l'eau et des sdiments en suspension.

La sparation complte du brut qui est le seul lment commercial tant impossible sur les installations de stockage, la transaction se passe le plus souvent au niveau de la quantit BRUTE : il sagit ensuite de dterminer de la faon la plus prcise possible la quantit dhuile NETTE (reprsentant la part de brut achete). On dterminera donc la part de produits non commercialisables contenue dans la quantit BRUTE.

Figure 2 : Comptage commercial de LNG avant le dpart des

mthaniers La quantit NETTE sera exprime en m3 15C (ou en barils 60 F); Pour exprimer ces valeurs en tonnes, il faudra dterminer la masse volumique 15C de ce produit.


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On sera donc amen prlever un chantillon reprsentatif de la quantit BRUTE change.

2.3. Les installations de comptage Les installations de comptage vont du simple dbitmtre au banc de comptage complexe permettant de comptabiliser lhuile avant de lexporter. Le dessin ci-dessous nous montre le cheminement du fluide qui passe successivement du stockage vers le banc de comptage puis et remont en pression par lintermdiaire des pompes afin daller la boue denlvement laquelle le tanker est connect.

Figure 3 : Cheminement de l'huile stocke sur le FPSO Girassol vers sa boue d'enlvement


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Figure 4 : Schma de principe du banc de comptage sur Girassol

Le banc de comptage ci-dessus est compos de :

3 lignes pour passer le dbit dhuile expdie, chaque ligne tant compose de :

1 filtre

1 tranquiliseur

1 compteur turbine

1 banc dtalonnage (ou boucle dtalonnage)

1 by-pass

1 systme dchantillonnage. (E)


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2.4. Les aspects fluide et coulements La conception et/ou lexploitation des moyens de comptages (mesures, calcul des quantits) ncessitent la prise en compte des caractristiques et proprits physiques des fluides compts. Dans la mesure o le comptage technique sintresse aux quantits, aux conditions de comptage, mais aussi aux quantits obtenues dans dautres conditions, les variations de proprit en fonction des conditions de traitement ou simplement de la pression et de la temprature doivent tre apprhendes. 2.4.1. tat des fluides aux conditions de comptage

Aux conditions de mesure, les effluents ptroliers peuvent tre :

ltat monophasique (liquide, vapeur) constitu dun ou plusieurs composants (huile anhydre, mlange de gaz, etc.), ou pseudo monophasique (huile faiblement hydrate et homogne),

ltat polyphasique : prsence de deux phases simultanes (liquide et vapeur).

Pour les effluents ltat monophasique, on distinguera les effluents saturs des effluents non saturs. Les effluents saturs sont soit des liquides au point de bulle, soit des vapeurs au point de rose (exemple : gaz sparateur). 2.4.2. volution des fluides au cours du procd Les fluides ptroliers (gaz, liquide) voluent en fonction des conditions de temprature et de pression et peuvent donner lieu lapparition de nouvelles phases. Par consquent, lorsquon voudra exprimer les quantits/volumes/ratios mesurs ou dtermins dans des conditions relles (quantits observes) en quantits/volumes/ratios dans des conditions de rfrence diffrentes (stockage, fin de procd) on aura tenir compte de lvolution du fluide lors du passage des conditions de mesure aux conditions de rfrence. Ceci amne faire la diffrence entre liquides stabiliss et non stabiliss dune part, et entre gaz humide et gaz sec dautre part.

Liquide stabilis : liquide qui ne donne pas de phase vapeur lors de son volution vers les conditions de stockage ou autres conditions de rfrence.


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Liquide non stabilis : liquide qui, dans les mmes conditions que prcdemment, donne lieu lapparition de vapeur.

Gaz humide : gaz qui va donner lieu lapparition de condensats (eau et/ou

hydrocarbures) au cours du procd de traitement.

Gaz sec : on parlera de gaz sec ou gaz trait pour un gaz qui, au cours de lexploitation, ne donne pas lieu lapparition de condensats.

On appellera gaz brut leffluent gazeux en provenance du puits avant le procd

de traitement.


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2.5. EXERCIXES 1. La quantit de fluide produit dans un temps dtermin permet entre autre de :

Suivre la vie d'un puits Suivre la vie de l'ensemble d'un champ Faux Faire des prvisions sur l'volution du gisement Quantifier les produits finis pour la vente

2. Le comptage peut tre dcoup en deux domaines. Quels sont-ils ?

3. Le comptage dallocation na pas tre agr par un organisme officiel.

Vrai Faux

4. Le comptage interne est une activit opre par lexploitation.

Vrai Faux

5. Dans la production TOTALE, leffluent contient :

Du brut ptrolier De l'eau Du gaz Des sdiments


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6. Aprs passage dans l'installation de traitement, le gaz et une partie de l'eau et des sdiments sont limins. On obtient alors une production BRUTE.

Vrai Faux

7. La quantit dhuile NETTE, cest quantit BRUTE moins la part de produits non

commercialisables contenue dans la quantit BRUTE.

Vrai Faux

8. Un tat polyphasique cest la prsence de deux phases simultanes (liquide et

vapeur).

Vrai Faux

9. Les fluides ptroliers (gaz, liquide) nvoluent pas en fonction des conditions de

temprature et de pression et ne peuvent donner lieu lapparition de nouvelles phases.

Vrai Faux

10. Ne donne pas de phase vapeur lors de son volution vers les conditions de stockage

ou autres conditions de rfrence.

Liquide non stabilis Liquide stabilis

11. Gaz qui va donner lieu lapparition de condensats (eau et/ou hydrocarbures) au cours

du procd de traitement.

Gaz humide Gaz sec


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12. Le gaz brut, cest leffluent gazeux en provenance du puits avant le procd de

traitement.

Vrai Faux

13. Retrouvez les lments essentiels qui constituent le banc de comptage ci-dessous :

_____ : Turbine _____ : Pompes denlvement _____ : Ligne de by-pass _____ : Banc dtalonnage _____ : Stockage _____ : Filtre _____ : Tranquilliseur


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3. PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT

3.1. RAPPELS DE THEORIE La plupart des mthodes de comptage sont en fait des mesures de fluides en mouvement (mesures dynamiques). Il est donc indispensable de rappeler quelles sont les principales caractristiques des coulements et leurs influences sur les mesures.

3.1.1. Homognit des fluides

Un fluide sera considr comme homogne (dfinition de l'ISO 3171) si les proprits du fluide (masse volumique et composition) ne varient pas de manire significative en son sein : c'est le cas d'un effluent monophasique ou par extension d'un mlange de deux composants dans lequel le deuxime composant est finement dispers dans le premier et de masse volumique proche. Exemple : mlange huile/eau. Par opposition, un coulement non homogne sera constitu d'un fluide de masse volumique variable dans l'espace constitu de plusieurs constituants (liquides ou gaz et liquide) qui peuvent se dplacer des vitesses diffrentes (glissement de l'une par rapport aux autres). Les effets dus aux diffrences des masses volumiques, de la viscosit, de vitesse superficielle (vitesse de chaque phase considre comme seule) ainsi qu' la gravit vont crer des rgimes d'coulements variables.

3.1.2. Perturbation dans les coulements On peut noter :

les phnomnes de rotation et giration (swirl),

les phnomnes de recirculation,

les profils de vitesse non symtriques ou non tablis. Ces effets ont une influence sur la prcision des comptages (turbines, dprimognes, vortex). Ces effets dpendent de la configuration des canalisations en aval et en amont (coudes, coudes non coplanaires, accessoires, dtendeurs). Ils peuvent tre rduits par l'utilisation de longueurs droites suffisantes ou de redresseurs d'coulement.


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Le Tableau ci-dessous donne quelques lments sur les perturbations cres dans le cas des comptages gaz.

Perturbation engendre

Type accessoire

Axisymtrique

Dissymtrique Giratoire Turbulence Temporelle

Coude

T

2 coudes coplanaires

2 coudes non coplanaires

Coude en U

Epingle

Dtendeur

Convergent

Divergent

Rugosit

Intensit ngligable Intensit notable

Intensit faible Intensit pouvant tre trs forte

Table 1: Perturbations engendres sur le comptage selon le type d'accessoire prsent en

amont


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3.1.3. Les pulsations dans les coulements Les performances des dbitmtres ainsi que les normes sont relatives aux mesures de dbits, pour des coulements stables ou tout au moins qui varient lentement avec le temps. Les pulsations (ou variations de vitesse) de priode courte (compresseurs, pompes alternatives) peuvent engendrer des erreurs non ngligeables

3.1.4. Pressions et perte de charge dans les coulements et quipements La perte de charge dans les quipements de mesure sera calcule : on vrifiera qu'elle est compatible avec les exigences de procd et les caractristiques du fluide

3.1.5. La cavitation La cavitation est l'implosion des bulles de gaz formes dans un liquide quand la pression de ligne est proche ou infrieure la tension de vapeur de liquide. Ce phnomne peut se rencontrer aprs des dispositifs qui engendrent des pertes de charges (vannes, restrictions, orifices, vortex, etc.).

3.1.6. Entranement / Dpts / Prsence dimpurets En prsence dentranements gazeux ou de particules solides, on valuera leur influence possible. Leur limination sera envisage si ncessaire (filtres, dgazeurs, etc.). De manire gnrale, la prsence dimpurets liquides ou gazeuses sera prise en compte dans le choix et lexploitation des systmes de comptage. Un deuxime problme li au fluide et son coulement est la possibilit davoir des dpts plus ou moins importants : si cette possibilit existe, on aura la quantifier (vitesse de dposition, paisseur critique, conditions de formation, etc.).


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3.2. Units et correspondances

3.2.1.1. Units de dbit les plus couramment utilises

gallon / minute barril / jour

gallon / heure mtres cubes / heure

cubic feet / minute mtres cubes / jour

cubic feet / heure litres / heure

barril / heure litres / jour.

3.2.1.2. Rappel des correspondances: 1 gallon (us) = 3,78533 litres 1 cubic feet = 28,3168 litres 1 barril = 42 gallons = 158.988 litres


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3.3. FONCTIONNEMENT DUN BANC DE COMPTAGE GAZ

3.3.1. Reprsentation du banc de comptage gaz

Le schma ci-dessous reprsente les lments essentiels de linstallation de comptage :

Collecteur dentre instrument (analyseurs + capteurs)

Rampe(s) de comptage instrumente(s)

Collecteur de sortie (analyseurs + capteurs)

Figure 5 : Banc de comptage Gaz


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Les autres lments constitutifs de linstallation sont dcrits dans le plan dinstallation.

Elments de scurit (soupapes, lignes de dcompression )

Manifolds et armoire dinstrumentation

Boite(s) de jonctions

Cabine lectrique (puissance)

Calculateurs de comptage

Systmes de supervision et dimpression

Communications instrumentation transmetteurs calculateur - supervision

3.3.2. Principe de fonctionnement Le gaz est analys au niveau du collecteur dentre. Les informations recueillies sont envoyes chaque calculateur par lintermdiaire du systme de supervision de linstallation. La conception du collecteur permet de rpartir uniformment le dbit dans les diffrentes rampes de comptage, en tenant compte de lexistence dau moins une rampe de secours. Chaque rampe de comptage dlivre les informations (pression diffrentielle ou impulsions, pression statique, temprature, masse volumique) au calculateur ddi. Chaque calculateur procde la dtermination des quantits transfres dans la rampe associe, et communique ces informations calcules au systme de supervision pour traitement temps rel ou diffr. Le gaz compt et analys transite enfin dans le collecteur de sortie assurant le transfert vers les installations aval. A lissue de la transaction, les quantits mesures (exprimes en volume, masse et/ou nergie), ainsi que lensemble des vnements relatifs la livraison courante (alarmes, dpassement de seuils ) sont disponibles au travers du systme de supervision pour communication et/ou impression (rapports).


Le Comptage


3.3.3. Collecteur et Instrumentation Les collecteurs dentre et de sortie sont surdimensionns afin de conserver des vitesses dcoulement rduites, de limiter les perturbations de lcoulement et de permettre la rpartition des dbits dans les rampes de comptage. Il est recommand de mettre en place des collecteurs (entre et sortie) de section suprieure 1,5 fois la somme des sections des rampes de comptage. La gomtrie de lassemblage des rampes dite en Z permet duniformiser les pertes de charge, donc les vitesses dcoulement, dans lensemble de linstallation, quelles que soient les rampes actives.

Les collecteurs ont un diamtre nominal recommand suprieur : ND 5,1

D : Diamtre canalisation (ligne de mesure) N : Nombre de lignes de mesure (en parallle)

Le collecteur dentre est muni de piquages permettant le raccordement :

Dune boucle dchantillonnage rapide

Vers un chromatographe en ligne

Vers un analyseur de point de rose eau

Dun densimtre

Dun analyseur de point de rose eau (si absent de la boucle dchantillonnage rapide)

Dun chantillonneur automatique

Les mesures ralises partir de ces quipements sont envoyes chaque calculateur ddi pour la dtermination des grandeurs dinfluence ncessaires ltablissement des quantits transfres.

3.3.4. Vannes dIsolement Des vannes disolement sont montes en amont et en aval de chaque rampe de comptage. Ces vannes sont double tanchit (double block and bleed). La vanne dentre, action manuelle, est uniquement destine lisolement de la ligne de mesure lors doprations de maintenance (dcompression, changement de diaphragme, inspection )


Le Comptage


La vanne de sortie, galement mise en uvre lors des oprations de maintenance est motorise, et peut tre commande :

A distance, par loprateur depuis la salle de contrle

En local, par un oprateur du site

A distance, au travers du systme de supervision (Alarmes), notamment pour :

Louverture dune rampe isole suite lapparition dun rgime de

sur-dbit sur une ou plusieurs rampes actives.

La fermeture dune rampe active suite lapparition dun dbit infrieur au seuil de configuration ou suite la panne dun transducteur.

Ces vannes, manuelles ou motorises sont munies de dtecteurs de fin de course permettant un report de leur tat en salle de contrle.

3.3.5. Rampes de Comptage Linstallation de comptage est constitue de n rampes de comptage montes en parallle. En fonctionnement normal, au minimum une des rampe est isole afin dtre disponible en cas de dfaillance dune rampe en service, ou pour une opration de maintenance sur lune de ces rampes.

3.3.6. Tuyauteries de la rampe de comptage Chaque rampe de comptage est ralise conformment aux exigences de la norme ISO 5167, notamment pour les points suivants :

Longueurs droites amont et aval

Type de conditionneur dcoulement (si applicable)

Circularit et cylindricit des canalisations

Positionnement du diaphragme


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3.3.7. Porte Diaphragme Les portes diaphragmes installs sur chaque rampe de comptage sont dfinis par :

Modle/Fabricant

Type de montage : ( souder brides - mixte)

Type de joint : (si applicable)

Taille (DN)

Classe de pression

Prise de pression Mme en cas dutilisation dun porte diaphragme double chambre, permettant un changement de diaphragme sous pression, il est recommand disoler et de dpressuriser la ligne avant lopration.

3.3.8. Diaphragme Les diaphragmes utiliss sur les rampes de comptage doivent tre conformes aux exigences de la norme ISO 5167 (dimensionnement et ralisation). Pour un comptage unidirectionnel, la face aval de lorifice est chanfreine et le sens dcoulement est indiqu, et visible, sur chaque diaphragme. Chaque diaphragme est muni dun numro didentification (numro de srie, numro didentification ) report sur les certificats dtalonnage (initial et priodiques).

3.3.9. Conditionneur dcoulement En fonction de la configuration des rampes de comptage, il peut tre ncessaire dintgrer un conditionneur dcoulement en amont du diaphragme afin de garantir des conditions dcoulement acceptables pour le respect du niveau dincertitude requis. La norme de rfrence, ISO 5167, prcise les conditions dutilisation de ce type de dispositif ainsi que les longueurs droites de canalisation prendre en compte. Ldition 2003 de la norme ISO 5167 prcise les types de conditionneur dcoulement certifis :

Redresseur dcoulement faisceau de 19 tubes (1998)

Plaque de conditionneur dcoulement Zanker


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Conditionneur dcoulement Gallagher

Conditionneur dcoulement K-Lab (NOVA)

Si un tel dispositif est install sur les rampes de comptage, il doit tre compltement document.

3.3.10. Filtres Si la nature du gaz compter lexige (humidit, impurets ) il peut tre ncessaire de disposer un systme de filtration en amont des rampes de comptage. Ces dispositifs font lobjet dune description spcifique (documentation constructeur) prcisant notamment :

Le degr de filtration (MESH)

La perte de charge (propre/colmat)

Pouvoir dabsorption (humidit) Le colmatage du filtre, au-del de la valeur maximale admissible, rsultant du franchissement de seuil de perte de charge, se traduit par lenvoi dune alarme au systme de supervision et en salle de contrle.

3.3.11. quipements de Scurit Linstallation de comptage est munie de systmes de protection en charge dassurer la scurit Gaz et Feu dcrits dans la documentation gnrale propre linstallation.

Soupapes

Soupapes thermiques

Pressostats

Lignes de dcompression

Les joints dtanchit utiliss sur linstallation sont conus pour rsister aux effets de dpressurisation svre.


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3.3.12. quipements dtalonnage Linstallation est conue et opre afin de garantir le niveau dincertitude spcifi (rglementation, contrat ), et tabli lorigine. La stabilit du niveau dincertitude initial ne peut tre obtenue que par une parfaite matrise des incertitudes provenant des diffrents facteurs intervenant dans son estimation. Cette matrise est garantie par la mise en place dun processus de surveillance de chaque source dincertitude (transmetteur, capteur, calculateur, process ), intgrant vrification, talonnage ou ajustement des transmetteurs ou capteurs concerns. Ces oprations, priodiques, consistent confirmer que les mesures ralises par la chane compose du transmetteur (ou capteur) et du calculateur, demeure lintrieur dun intervalle dfini lorigine comme tant lErreur Maximale Tolre (EMT). Tous les quipements mis en uvre dans ces oprations, ayant une influence sur lexpression du rsultat final, sont munis de Certificats dEtalonnage dmontrant leur raccordement aux talons de rfrence (nationaux ou internationaux). Les quipements de vrification et dtalonnage sont grs par le responsable comptage de linstallation. Il doit, notamment :

Valider les procdures dtalonnage et de vrification des quipements de linstallation

Veiller la bonne application de ces procdures, aux dates convenues

Sassurer des conditions de stockage et de prservation des quipements

dtalonnage

Dfinir les limites dacceptabilit des quipements dtalonnage

Sassurer de la validit des raccordements des quipements dtalonnage


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4. LES DIFFERENTS TYPES DE COMPTEURS

4.1. GNRALITS

4.1.1. Evolution des comptages Le jaugeage sur bac a t la premire mthode de comptage. Il est encore frquemment utilis l o les rservoirs existent encore : terminaux marins, dpts de produits, etc. L'utilisation des compteurs a t retarde par la routine et l'inertie administrative. Leur usage a t favoris par l'apparition de principes d'exploitation nouveaux : pipe-line, offshore, etc. Les compteurs volumtriques furent les premiers utiliss. Leur poids, leur encombrement et leur prix font qu'on leur prfre actuellement les compteurs dbitmtriques.

Figure 6 : Arborescence des diffrents types de mesure


Le Comptage


4.1.2. Comptage des liquides

4.1.2.1. Les mthodes statiques : jaugeage, pesage Ces mesures sont peu employes pour les comptages dans la chane de production l'exception des terminaux (stockages). Leur utilisation concerne :

Le jaugeage des puits.

L'talonnage des dbitmtres.

Le calcul des rceptions en bout de chane (stockages dun terminal).

4.1.2.2. Les mthodes dynamiques (ou les mesures de dbit) Le comptage des quantits de liquides et a fortiori la dtermination des dbits instantans se fait de manire courante au moyen de dbitmtres. Si l'utilisateur a, a priori, le choix parmi de nombreux matriels bass sur des principes varis, dans la pratique, un nombre limit de principes/technologies s'avre utilisable pour le comptage technique des liquides. Les techniques dveloppes dans le cadre de ce manuel sont celles qui ont fait leur preuve ce jour dans l'environnement industriel ptrolier et/ou qui sont susceptibles d'tre utilises de manire satisfaisante pour nos applications :

organes dprimognes,

dbitmtre effet Coriolis,

compteurs turbines,

compteurs volumtriques,

dbitmtres lectromagntiques(pour leau uniquement),

dbitmtres effet Vortex.

dbitmtres ultrasons


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4.1.3. Comptage des gaz Les technologies les plus couramment utilises dans le secteur du comptage technique sont :

les organes dprimognes,

les dbitmtres effet Vortex,

les tubes de Pitot et Annubar.

les ultrasons

4.1.4. Comptage transactionnel des liquides

A ce jour, la majorit des systmes de comptage dynamiques utiliss pour les transactions commerciales fonctionnent avec des compteurs turbines ou des compteurs volumtriques (positive displacement) de manire tre en ligne avec lAPI MPMS 5.1. L'usage des autres techniques reste trs limit (ultrasons, effet Coriolis) : leur utilisation doit tre soumise lapprobation des diffrentes entits impliques.

4.1.5. Comptage transactionnel des gaz Le principe le plus couramment utilis pour le comptage transactionnel des gaz est le diaphragme. Cependant, dautres principes de mesures sont utilisables dans le cadre de comptage transactionnels de larges volumes de gaz tel que :

Les turbines

Figure 7 : Dbitmtre turbine pour le comptage du gaz

Les ultrasons Figure 8 : Compteur ultrasonique sur conduite de gaz


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4.2. ORGANE DPRIMOGNE Le principe consiste mesurer la pression diffrentielle P gnre par un lment primaire (diaphragme, tuyre, venturi) positionn au sein de la canalisation dans laquelle scoule le fluide. De trs nombreuses technologies permettent de mesurer un dbit instantan, un volume, ou encore une masse de fluide. Chacune de ces technologies prsentent avantages et inconvnients pour le process envisag, et la slection doit tre conduite en considrant de trs nombreux paramtres :

Masse ou Volume ?

Etendue de mesure ?

Liquide, Gaz, Vapeur ?

Niveau de prcision ?

Dbit ou Quantit ?

Budget ?

Type de signal ?

Maintenance ?

Affichage local ?

Domaine de fonctionnement ?

Fluide corrosif ?

Perte de charge admissible ?

Contraintes denvironnement ?

Fluide conducteur ?

Fluide propre ?

Viscosit, Masse volumique ?

Puissance lectrique ?

Equipements de mesure primaire ?


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4.2.1. Organe dprimogne Diaphragme Plaques orifices

4.2.1.1. Principe (ISO 5167) Lors du passage travers une restriction, un fluide est soumis une acclration. A l'augmentation de l'nergie cintique qui en rsulte, correspond une diminution de la pression (P) (Fig. 10). C'est le phnomne physique mis en uvre dans la mesure des dbits par organes dprimognes (et en particulier par diaphragme).

Figure 9 : Reprsentation de la perte de pression travers un appareil dprimogne


Le Comptage


Le dbit est mesur l'aide d'un diaphragme plac en aval de la tuyre. La relation liant le dbit au gradient de pression mesur au niveau du diaphragme est

PdQ = 2

4

2

avec: d = diamtre de la veine liquide son tranglement maximal, en mtre, P = P1 P2 P1 = prise de pression amont (avant tranglement), P2 = prise de pression aval (niveau de l'tranglement maximal) Le coefficient est appel coefficient de dbit de lappareil dprimogne. Il tient compte de la contraction de la veine fluide, des pertes de charge et des sections amont et aval. = masse volumique du fluide dans les conditions relles d'coulement, en kg/m3,

4.2.1.2. Dbitmtre diaphragme

Figure 10: Principe de fonctionnement dbitmtre diaphragme Il s'agit d'un disque perc en son centre, ralis dans le matriau compatible avec le liquide utilis. Le diaphragme concentrique comprime l'coulement du fluide, ce qui engendre une pression diffrentielle de part et d'autre de celui-ci.


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Il en rsulte une haute pression en amont et une basse pression en aval, proportionnelle au carr de la vitesse d'coulement. C'est le dispositif le plus simple, le moins encombrant et le moins coteux.

domaine d'utilisation : ne convient pas aux liquides contenant des impurets solides car celles-ci peuvent s'accumuler la base du diaphragme. Il introduit une perte de charge importante

diamtre de canalisation : tous diamtres disponibles

prcision : 2 5 %

Pour le diaphragme, llment primaire est compos dune plaque munie dun orifice calibr monte perpendiculairement lcoulement.

Figure 11 : Diaphragme en place L'arte amont doit tre vive (rayon de courbure 0,0004d).


Le Comptage


4.2.1.3. Plaque orifices

Plaque orifice quart de cercle: l'orifice comprend un bord arrondi suivant un rayon fonction du diamtre de l'orifice.

Elle est utilise dans le cas o le nombre de Reynolds est infrieur aux limites admises pour (orifices circulaires arte vive), en particulier pour les fluides visqueux.

Figure 12 : Plaque orifice quart de cercle

Plaque orifice entre conique: la plaque prsente cte amont un angle d'ouverture de 45.

Mmes conditions d'utilisation que les plaques quart de cercle. Son emploi est prfr celui des plaques orifice quart de cercle.

Figure 13 : Plaque orifice entre conique

Plaque orifice segmentaire :

Figure 14: Plaque orifice segmentaire

Plaque orifice excentr : Son emploi est recommand dans le cas des phases mixtes liquide/gaz.

Figure 15: Plaque orifice excentr


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4.2.1.4. Montage des plaques orifice

Figure 16 : Porte plaque orifice

1. Vis de blocage 2. Plaque de blocage 3. Plaque de fermeture 4. Joint 5. Pignon relais de crmaillre 6. Purge 7. Sige de tiroir (plaque de fermeture) 8. Tiroir crmaillre 9. Pignon dattaque de crmaillre 10. Sortie BP 11. Pignon du tiroir 12. Sortie HP 13. Pignon du tiroir 14. galisation

15. Sas

Figure 17 : lments d'un compteur plaque orifice


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4.2.1.5. Utilisations

Fluides

Tous liquides.

Les entranements gazeux ou solides sont tolrs.

Applications pour les liquides

Rejets eaux, injection d'eau.

Comptages huile anhydre.

Comptages huile hydrate en association avec mesures de WLR (BSW) (sparateurs, expdition).

Figure 18 : Compteur plaque orifice

Applications pour les gaz

gaz inject,

gas-lift,

gaz sparateur

production et test,

fuel gaz,

vents.

4.2.1.6. Caractristiques

Pression fonction des capteurs

Temprature idem + matriaux

Dynamique de mesure 3 10

Rponse racine carre

Prcision 0.6 % FS sur coefficient de dcharge CD


Le Comptage


Raccordements Entre brides

Tailles fonction de la canalisation

Avantages Cot Maintenance Robustesse

Inconvnients Conditions dinstallation Prcision

Figure 19 : Plaques orifice et compteur plaque

La prcision globale est fonction de la prcision sur CD, mais aussi de la prcision des autres paramtres (d, D, , p, etc)


Le Comptage


4.2.2. Organe dprimogne V cne

4.2.2.1. Principe

Ce systme, propritaire, utilise les mmes principes de mesure de pression diffrentielle que le systme venturi, la diminution de section soprant cette fois au niveau du diamtre extrieur dun lment fixe (cne) positionn au centre de la canalisation.

Figure 20 : Organe dprimogne V cne

4.2.2.2. Caractristiques Fluides Liquides, Gaz, Vapeurs



Dynamique de mesure de 3 10 m/h

Rponse racine carre

Prcision 1.0 % sur CD

Raccordements Brides ou Insertion

Tailles fonction de la canalisation (jusqu 2000 mm)

Avantages Fluides pollus Perte de charge

Inconvnients Conditions dinstallation Cot Intrusivit


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4.2.3. Organe dprimogne Venturi

4.2.3.1. Principe Pour le venturi, llment primaire est compos dun convergent conique suivi dun tronon cylindrique et dun divergent.

Figure 21 : Principe du Venturi Le dbit massique sexprime laide de la mme relation que pour le diaphragme.


Fluides Liquides, Gaz, Vapeurs



Dynamique de mesure de 3 10 m/h

Rponse racine carre

Prcision 1.0 % sur coefficient de dcharge CD

Raccordements Brides

Tailles fonction de la canalisation (jusqu 2000 mm)

Avantages Fluides pollus Perte de charge

Inconvnients Conditions dinstallation Cot


Le Comptage


Figure 22 : Exemples de Venturi

4.2.4. Tube de Pitot ou quivalent

4.2.4.1. Principe

Les sondes, ou tubes, de Pitot permettent la dtermination de vitesses locales par mesure de la diffrence entre pression dynamique et pression statique.

Figure 23 : Tube de Pitot Des systme moyennant permettent des mesures de vitesse moyennes.(type annubar)


Le Comptage


4.2.4.2. Utilisations du systme Annubar Leur emploi est envisag:

lorsqu'une trs faible perte de charge est requise,

lorsque la prcision de la mesure n'est pas primordiale,

sur des tuyauteries de fort diamtre. L'emploi sur la vapeur ou des fluides chargs est exclu. Possibilit de dmontage sans arrt de la ligne (sas et vanne d'isolement). Au-del de tuyauterie DN > DN 200 l'instrument doit tre guid de part et d'autre de la conduite. On doit s'assurer qu'en cas de rupture, le tube de mesure ne risque pas d'endommager un quipement plac en aval (ex. : compresseur).

4.2.4.3. Recommandations d'utilisation et application

Fluides propres.

Adapts aux gaines et aux conduites de grand diamtre.


Fluides Liquides et Gaz



Etendue de mesure fonction de la canalisation (mesure de vitesse)

Rponse racine carre

Prcision 2.5 % (0.5 3 % pour annubar)

Raccordements Insertion

Avantages Cot Systmes moyennant

Inconvnients Mesure locale


Le Comptage


Figure 24 : Exemples de Tube de Pitot


Le Comptage


4.3. TURBINE

4.3.1. Fonctionnement dbitmtre turbine

Figure 25: Dbitmtre turbine en vue clate L'coulement du fluide entrane la rotation d'une turbine (rotor plusieurs ailettes, reposant sur des paliers) place dans la chambre de mesure, la vitesse de rotation du rotor est proportionnelle celle du fluide, donc au dbit volumique total. La vitesse de rotation est mesure en comptant la frquence de passage des ailettes dtecte l'aide d'un bobinage (un aimant permanent est parfois solidaire de l'hlice). Chaque impulsion reprsente un volume de liquide distinct. Peu et pas dvelopp dans le cadre du comptage technique, le comptage par turbine est largement utilis en comptage transactionnel ou fiscal (allocations). Les turbines permettent d'atteindre des prcisions suprieures aux orifices. Les problmes lis au comptage technique (entranements, survitesse) font que les turbines y sont peu ou pas utilises.


Le Comptage


4.3.2. Principe La mesure de dbit de fluides par turbine consiste mesurer la vitesse de rotation dune hlice ou de pales tournant librement au sein de la veine fluide. Cette vitesse de rotation, transmise sous forme de frquence (train dimpulsions) est approximativement linaire en fonction du dbit volumique traversant la canalisation. Les frottements (paliers) et les variations de viscosit du produit gnrent des non linarits, particulirement significatives bas rgimes. Diffrentes technologies sont disponibles pour le comptage des liquides :

Les turbines pales planes (limites aux produits de faible viscosit)

Figure 26 : Exemple d'un compteur turbine

pales planes en vue clate

Les turbines pales hlicodales (nettement moins sensibles aux variations de viscosit du fluide).

Figure 27 : Turbine pales hlicodale haute performance


Le Comptage


4.3.3. Choix du type de turbine Pour les applications haute prcision, il est recommand dutiliser des turbines pales hlicodales plutt qu pales plates car elles prsentent :

une meilleure stabilit en dbit,

une moindre sensibilit aux variations de viscosit du brut,

une trs bonne linarit (+/- 0,15% ou mieux),

une plus grande souplesse dutilisation lie la possibilit despacer les talonnages et dutiliser des tables ou courbes de performances (K-factor versus dbit) : ISO 4124 ou API MPMS 5.3.

4.3.4. Les informations donnes

Dbit volumique aux conditions P et T m3/h.

Volume cumul si un totalisateur est associ au capteur.

4.3.5. L'utilisation des compteurs turbines

Tous types de fluides.

Si, en comptage fiscal, l'utilisation est recommande pour des fluides de viscosit infrieure 25-30 Cst, l'utilisation en comptage technique pourra tre tendue des viscosits de l'ordre de 80 Cst et au-del (dispositifs insertion).

Pour les liquides, on les rencontre souvent :

Sortie sparateur de production. Dpart champ. Arrive plate-forme traitement / terminal.

Pour les gaz, on les rencontre plutt sur gaz propres :

Comptage fiscal du gaz.


Le Comptage


4.3.6. Installation

4.3.6.1. Montage De faon standard les montages se font avec ou sans tranquilliseur ; le montage en conduite horizontale sera prfr. S'il existe des formules approximatives pour valuer les longueurs droites ncessaires en fonction de la configuration de la ligne, les longueurs droites minimums amont et aval sont spcifies par le standard Groupe et les standards. L'utilisation de vannes d'isolement et de bipasse est obligatoire dans les phases de dmarrage. En prsence de bouchons de gaz, il est conseill d'installer des dsarateurs.

Figure 28 : Montage dune turbine sans tranquilliseur

Figure 29 : Montage d'une turbine avec un tranquilliseur


Le Comptage


Notes :

Les tuyauteries amont et aval doivent tre fixes, afin d'viter que la turbine ne soit soumise des contraintes mcaniques.

La turbine doit tre installe sur des portions droites de tuyauterie dpourvues

d'lments perturbateurs (vannes, rduction, etc.).

Le liquide mesur doit tre exempt de solides et de gaz. Il convient de prvoir les quipements en consquence (filtre, dgazeur, etc.).

La turbine doit tre monte de prfrence sur une tuyauterie horizontale et tre

mise en pression afin d'viter les risques de cavitation (mise en charge sous ballon, refoulement de pompe, etc.).

Dans le cas exceptionnel d'un montage sur une tuyauterie verticale, le liquide doit s'couler de bas en haut.

Figure 30 : Exemple de positionnement d'une turbine


Le Comptage


4.3.6.2. Dispositifs de filtrage Du fait de la sensibilit aux entranements de solides, des dispositifs de filtration sont obligatoires (tude de la finesse et du volume faire).

4.3.6.3. Matriel

Le choix du type de mcanique (roulements, pivots, etc.) est critique.

Le type d'hlice (hlicodale ou non) peut jouer un rle dans le comportement de la turbine (sensibilit la viscosit plus faible avec hlices)

4.3.6.5. Pramplificateurs

Des pramplificateurs lectroniques spcifiques chaque modle de turbine existent, il est dconseill de faire des adaptations lectroniques "douteuses", la frquence et le niveau des impulsions tant spcifiques chaque matriel.

La protection des amplificateurs (soleil et projections) est envisager dans les

environnements difficiles.

4.3.7. Mise en uvre Recommandations (ISO 2715, API MPMS 5.3)

Installation horizontale.

Prvoir des longueurs droites amont et aval pour obtenir un profil dcoulement tabli sans giration ou, dfaut, installer un dispositif de tranquillisation ou de redressement dcoulement (perturbations giratoires ou pulsations pouvant entraner des surcomptages par survitesse).

Linstallation de dispositifs de filtration en amont est impratif. Il est utile de

lquiper dun indicateur de pression diffrentielle afin de contrler ltat dencrassement.

Installer une vanne de rglage de pression et/ou dbit en aval de chaque

compteur pour maintenir une pression suprieure la tension de vapeur du fluide mesur (dgazage) et maintenir le dbit dans la plage de fonctionnement du compteur.


Le Comptage


Installer un dgazeur si risque de prsence de gaz en amont (surestimation du dbit en prsence de gaz dans le liquide).

Pour le comptage fiscal, la rglementation impose la prsence dun dispositif

empchant la circulation inverse du produit (ex clapet anti-retour).

Il est souhaitable que le nombre de lignes de comptage en parallle puisse permettre en cas de consignation dune ligne de reprendre le dbit maximum de chargement dans les autres lignes sans excder les limites de comptage de chacune de ces lignes.

Utiliser les turbines dans leur gamme.

Prvoir des oprations dtalonnage (boucle dtalonnage, turbine talon, mise en

srie de 2 lignes de comptage,...) afin de mettre en vidence dventuelles drives et de corriger les meter-factors (changement de viscosit, de temprature, prsence de dpts, usure des pivots,...).

Rtalonner si la variation de dbit ou de viscosit augmente.

Disposer dun logement pour thermomtre mercure prs des capteurs de

temprature pour pouvoir les vrifier priodiquement

Soigner la protection des lectroniques et lisolation des cblages.

Chaque ligne dun banc de comptage turbines doit comporter une vanne disolement manuelle, un filtre, un tranquilliseur, une turbine de comptage, des capteurs de P et T, une vanne de contrle de dbit, un clapet anti-retour, une vanne type block & bleed permettant dorienter lcoulement vers la boucle dtalonnage.

Remarque : les comptages commerciaux laide de turbines ne gnrent que trs peu dincidents. A linverse, pour ces mmes matriels utiliss sur des comptages non commerciaux, les rgles dinstallation ne sont pas ou peu respectes (faible qualit de filtration, coups de blier,...), ce qui a pour consquence de diminuer la disponibilit des matriels et dengendrer des cots dexploitation et de maintenance levs.


Le Comptage


4.3.8. Problmes rencontrs

Fuites dans les vannes (pas de rapport avec la turbine).

Drive avec lusure des pices en mouvement et la prsence de dpts ncessitant des talonnages et rajustement du K-factor.

Dbit dtalonnage en dehors de la plage de stabilit du K-factor de la turbine

considre.

Omission de comptage des impulsions gnres due un contrle de sensibilit trop faible ou un dfaut lectrique.

Prise en compte de signaux de source extrieure traduite comme impulsions

(sources lectriques dalimentation, appareils de soudure, transmetteur radio,...). Cas particulier dun support flottant : les mouvements du support selon les conditions maritimes peuvent gnrer des dplacements de fluides dans les lignes de comptage qui, bien que de trs faible ampleur lorsquelles sont isoles (pas de chargement), suffisent incrmenter le nombre dimpulsions transmises par les turbines.


Le Comptage


4.3.9. Caractristiques Fluides Liquides, Gaz, Vapeurs

Pression jusqu 400 bar

Temprature -230 / +260 C

Dynamique de mesure 10

Rponse linaire

Prcision 0.25 % (10:1) liquide

1.0 % (10:1) gaz

Raccordements Filetage / Brides

Tailles jusqu 600 mm

Avantages Prcision Autonomie - Faible perte de charge.

Inconvnients Longueurs droites Viscosit

Figure 31 : Exemples de turbines


Le Comptage


4.4. COMPTEUR VOLUMTRIQUE

4.4.1. Principes Contrairement tous les autres systmes de mesure de dbit, de masse ou de volume, les compteurs volumtriques ralisent des mesures directes. Pour connatre le volume transfr, il suffit de compter le nombre de volumes discrets effectivement dplacs. De trs nombreuses technologies sont employes de faon industrielle, parmi lesquelles:

Compteur palettes

Compteurs piston oscillant

Compteur vis

Compteur roues ovales

Compteur engrenages


Le Comptage


4.4.2. Types de compteurs volumtriques

4.4.2.1. Compteur pistons rotatifs

Figure 32 : Compteur pistons rotatifs


Le Comptage


4.4.2.2. Compteur pistons alternatifs

Figure 33 : Compteur pistons alternatifs


Le Comptage


4.4.2.3. Compteur piston oscillant

Figure 34 : Compteur piston oscillant


Le Comptage


4.4.2.4. Compteur palettes

Figure 35 : Compteur palette

4.4.2.5. Compteur vis

Figure 36 : compteurs vis


Le Comptage


4.4.3. Utilisation

Sur fluides hydrocarbures visqueux sans particules solides (sables, etc.).

La sensibilit aux variations de proprits du fluide est faible (composition, viscosit).

Pas de sensibilit aux perturbations d'coulement.

Export plate-forme / centre de traitement.

4.4.4. Mise en uvre (Recommandations) Identiques aux recommandations exprimes pour les bancs de comptage turbines lexception des longueurs droites ou des dispositifs de tranquillisation qui nont pas lieu dtre. Prvoir toutefois :

un dispositif de limitation de vitesse,

suffisamment despace pour la maintenance. De plus, il faudra prvoir sur les installations :

Des filtres avec mesure de delta P.

Laxe en horizontal.

Pas de tranquiliseur ni de longueur droite.

En prsence de gaz, prvoir des dgazeurs.

Limiteur de vitesses.

Prvoir suffisamment d'espace pour maintenance.

4.4.5. Problmes rencontrs

dommages dus des survitesses,

cavitation,


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dgradation mcanique due aux solides ventuels,

fuite ou glissement de liquide ( slip ) aux faibles dbits,

surcomptage sil y a du gaz entran,

drives lies lusure mcanique,

problmes de transmission mcanique.

4.4.6. Application

Comptages prcis en sortie de centre de production.

Situ en amont, ce dispositif est plutt rserv aux comtage liquide.

Comptages sur des fluides proprits variables (eau + huile) sans gaz et sans solide.

Comptage dans des applications o les turbines ne peuvent pas tre utilises.

(forte viscosit)

4.4.7. Caractristiques

Fluides Liquides


Temprature jusqu 300C (liquide)


Rponse linaire

Prcision 0.25 % 0.5 % suivant les technologies

Raccordements Filetage / Brides

Tailles jusqu 300 mm

Avantages Prcision Viscosit - Installation

Inconvnients Maintenance Volumineux Limit en dbit du fait des grandes vitesses de rotation


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Figure 37 : Exemples de compteurs volumtriques


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4.5. DBITMTRE LECTROMAGNTIQUE 4.5.1. Fonctionnement Dbitmtre Electromagntique La loi d'induction de Faraday tabli que le dplacement d'un conducteur dans un champ lectromagntique gnre une tension induite. Dans le cas du dbitmtre lectromagntique c'est le fluide en mouvement qui reprsente le dplacement du conducteur. Le champ lectromagntique constant est gnr par 2 bobines, une de chaque cot du tube de mesure. Deux lectrodes de mesure sont montes l'intrieur du tube, 90 par rapport aux bobines, pour mesurer la tension induite gnre par le dplacement du fluide dans le champ lectromagntique. La tension induite est proportionnelle la vitesse du fluide, donc au dbit volumique.

Le champ lectromagntique est gnr par un courant puls direct de polarit alterne. Cela assure une stabilit du point zro, et rend la mesure insensible aux influences des liquides multi phasiques ou non homognes, ou de faible conductivit. Figure 38: Principe de fonctionnement des dbitmtres lectromagntiques


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4.5.2. Principe Un conducteur lectrique (le fluide), traverse un champ magntique dintensit B. Une tension, U, directement proportionnelle la vitesse moyenne dcoulement, V, est induite dans le fluide.

Figure 39 : Principe d'un dbitmtre lectromagntique

Le signal de tension induite est capt par deux lectrodes de mesure en contact avec le fluide ou par un systme capacitif, sans contact. On mesure la f.e.m. (force lectromotrice) induite par le dplacement du fluide (qui doit tre conducteur) dans un champ magntique (Loi de Faraday)

Figure 40 : Principe des dbitmtres lectromagntiques


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4.5.3. Informations fournies Dbit volumique aux conditions de comptage partir de la mesure de la vitesse de dplacement du liquide.

4.5.4. Utilisation L'utilisation est rserve aux fluides ayant une conductivit suffisante (eau de mer, eau de gisement, etc.). Utilisation uniquement pour leau. La conductivit minimale du fluide mesurable doit tre de 5s/cm. Des vitesses minimales pour l'coulement sont respecter (0,5 m/s par exemple).

4.5.5. Matriels Les dbitmtres comportent une isolation lectrique (tflon, cramique) fragile. Certains fabricants fournissent un anneau de centrage.

Figure 41 : Dbitmtre lectromagntique

4.5.6. Installation Le montage sur une tuyauterie verticale est le montage prfr, le montage en tuyauterie horizontale est cependant possible. Figure 42: Montage sur conduite verticale


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Figure 43 : Montage sur conduite horizontale

Le dbitmtre doit toujours tre plein de liquide.

Il faut prvoir un filtre en amont si des lments dangereux pour le revtement peuvent tre entrans par le flux.

Attention, la mise en place du transmetteur sur la tuyauterie doit tre effectue

en prsence d'un instrumentiste.

Des couples de serrage sont respecter de manire ne pas endommager les revtements externes.

Les raccordements aux tuyauteries doivent se faire de manire viter un

mauvais alignement.

On prvoira un support de montage de manire ce que le tube de mesure et les conduites soient aligns. Si l'un des lments forme un angle par rapport l'autre, les lments d'isolation (cramique ou tflon) peuvent tre dtriors.

La meilleure prcision sera obtenue en utilisant des longueurs droites amont de

5D ou 10D (5D aprs coude T, vanne ouverte ; 10D aprs expandeur ou vanne de contrle).

Les dbitmtres lectromagntiques ne doivent pas tre utiliss ct

d'quipements susceptibles de crer des interfrences (moteurs, transformateurs, etc.).

On soignera la mise la terre.


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Il est recommand par les constructeurs de prvoir des vannes d'isolement et de drivation pour faciliter les vrifications et les rglages.

4.5.7. Applications types

Eau sur sorties sparateurs ne crant pas de dpts isolants.

Eau sur installations traitement d'eau.

Eau d'injection. Seules les applications sur de l'eau sale sont recommandes.

4.5.8. Caractristiques

Fluides Liquides conducteurs et eau


Temprature jusqu 180 C


Rponse linaire

Prcision 0.5 % 1 %

Raccordements Brides

Tailles 2.5 2500 mm

Avantages Perte de charge - bidirectionnel

Inconvnients Rserv aux liquides conducteurs

Figure 44 : Exemple de dbitmtre lectromagntique


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4.6. DBITMTRE EFFET VORTEX 4.6.1. Fonctionnement Dbitmtre Vortex Ce principe de mesure est bas sur la formation de tourbillons en aval d'un obstacle plac dans un coulement de fluide, par exemple un pilier de pont. Ce phnomne est connu sous le nom de cheminement de tourbillons selon Karman. Lorsqu'un fluide passe sur un corps perturbateur place dans le tube de mesure, des tourbillons (vortex) se forment alternativement sur chaque cot de cet lment perturbateur. La frquence de dtachement des tourbillons, alternativement de chaque cot de l'lment perturbateur, est directement proportionnelle la vitesse d'coulement, donc au dbit volumique. Les variations de pression gnres par ces tourbillons sont dtectes par un capteur capacitif qui envoie un signal primaire, digital et linaire au processeur de l'lectronique. Le signal de mesure n'est pas sujet des drives. En consquence, les dbitmtres vortex peuvent fonctionner pendant toute sa dure de vie sans re-talonnage. Le capteur capacitif avec mesure de temprature intgre peut directement enregistrer le dbit massique de vapeur sature, par exemple.

Figure 45 : Principe de fonctionnement des dbitmtres Vortex


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4.6.2. Principe Le principe de mesure consiste dtecter la frquence de dtachement des tourbillons qui, pour une gomtrie dobstacle donne, est proportionnelle la vitesse dcoulement. Un obstacle situ dans un coulement fluide (liquide ou gaz) cre des tourbillons (dont la frquence de dtachement est proportionnelle la vitesse du fluide V)

Figure 46 : Principe du dbitmtre effet Vortex

4.6.3. Informations fournies Le capteur donne une information frquence qui est traite pour fournir l'utilisateur une information de type dbit volumique aux conditions de ligne.

4.6.4. Matriels Les technologies diffrent par la nature de l'obstacle et les techniques de mesure de la frquence de dtachement des tourbillons.

Figure 47 : Composants principaux dun dbitmtre effet Vortex


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4.6.5. Installation

Pour viter le dgazage ou la vaporisation d'un liquide, on doit avoir une contre-pression minimale. On se rfrera au standard d'installation qui prconise :

20D 30D de longueurs droites en aval,

10D en amont,

la fixation des tuyauteries amont et aval de

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