Tekst: Rolf Skatvedt, Trainor Automation AS
Tall som danner grunnlag for avgift til den norske stat kalles for fiskale tall. Og med bakgrunn i at kroneverdien til oljen som løftes ut av norsk kontinentalsokkel representerer enorme summer, er tallene fra denne industrisektoren viet stor oppmerksomhet.
Fortsatt i kubikk og fat
Den perfekte handelstørrelse er størrelse hvis enhet representerer både mengde og kvalitet, det vil si energi målt i kWh eller MJ, men for olje er dette i praksis ikke realiserbart, og det handles stort sett i volum (m), masse(kg) eller vekt (kg).
Den vanligste handelsstørrelsen for olje har vært, og er fremdeles, volum angitt i enheter som kubikkmeter og fat (barrels), på grunn av den historiske forankringen som volum har fått, gjennom menneskets evne til å danne seg et bilde av hva en størrelse representerer.
Nøyaktige totanksmålinger
Til å begynne med var måling av mengder i volum stort sett basert på tankmålinger, enten som direkte avlesning eller indirekte i form av nivå som ble konvertert til volum gjennom omregningstabeller. Måling av volum basert på mengder i tank kalles statiske målinger, som funksjon av at volumet i tanken må være i ro for at vi skal få nøyaktige målinger.
Dette igjen krever ved kjøp og salg av flyttbare mengder at det gjøres minimum to målinger, én før og én etter lastforflytningen, og hvor differansen mellom disse to volummålingene representerer volummengden forflyttet. Mange oppfatter og omtaler i dag denne type målinger til å være unøyaktige, men faktum er at dette er blant de mest nøyaktige vi har, dersom de utføres korrekt. Således brukes denne målingen fremdeles i forbindelse med kjøp- og salgsmålinger, og også som kalibreringsreferanse for dynamiske målere, eksempelvis målerne vi i dag finner i bensinpumper som benyttes i Norge.
Dynamiske fortrengningsmålinger
Statiske volummålinger er som sagt svært nøyaktige dersom de gjøres korrekt, men manglende evne til løpende å rapportere eksakt lastemengde førte i den industrialiserte verden til et behov for dynamiske målinger, det vil si målinger som fortløpende indikerte hvor mye som var løftet mellom kjøper og selger.
Et av de første dynamiske måleprinsippene som kom på market, var det vi i Norge kaller fortrengningsmålere (positive displacement, PD-meter), og som baserer seg på at fluidet som skal måles fanges inn, transporteres og slippes ut igjen. Gjennom å vite størrelsen på det som fanges inn og multiplisere dette igjen med antall forekomster, oppnås et dynamisk mål for lastmengde.
Hastighetsmåling for store volum
Fortreningsmålere er meget nøyaktige og benyttes derfor i stor grad i bensinpumper hvor vi har relativt lav lasterate (mengde per tidsenhet, eksempelvis liter per minutt) og et stabilt medium, fritt for faste partikler.
I oppstrøms oljeindustri, det vil si oljeindustrien før raffineriverksomhet, er imidlertid produksjon og lasterater av en størrelse som i stor grad utelukker bruk av fortrengningsmålere. Løsningen er å benytte målere som måler hastigheten (m/s) til det som strømmer i rørene, for hastighet multiplisert med målerens åpningsareal (m) gir volummengde per tidsenhet (m/s).
Qv = (m3/h)=3600(s/h) x 3,14xD2/4 (m2) x Vm/(m/s)
Den trofaste turbinmåleren
Turbinmåleren er som de fleste andre mengdemålere en hastighetsmåler. Formelen under er utledet av at turbinens rotasjonshastighet er et mål for hastigheten som det målbare mediet beveger seg med.
Qv(m3/h) = Pulser/tid (pulser/h) / Kfaktor (pulser/m3)
Hastighetsmålere betegnes svært ofte volummålere siden størrelsen på måleren gir mål for areal, og dette multiplisert med hastighet, gir volum.
Trenger korreksjonsfaktor
Det er imidlertid viktig å være klar over at dette er hastighetsmålere og at hastigheten som skal måles for å få riktig volummengde er middelhastigheten til det som beveger seg i strømningsrøret.
Skal riktig middelhastighet eller volummengde måles, må en måler som skal dekke et stort arbeidsområde ha en variabel korreksjonsfaktor. Korreksjon, eller kalibreringsfaktorene, er igjen relatert til Reynolds tall (strømningsprofilen).
Reynold tall er sentral
Reynolds tall er et ubenevnt tall som gir en beskrivelse av strømningen og er således svært viktig i forbindelse med mengdemålinger.
ReD = Vm (m/s) x D (m) / v(m2/s)
Som det fremkommer av formelen, er Reynolds tall gitt av faktorene mediets middelhastighet, diameter til måler eller strømningsrør og mediets kinematiske viskositet. Kinematisk viskositet er for øvrig mediets dynamiske (absolutt) viskositet dividert med mediets densitet ved samme trykk- og temperaturbetingelser.
Flere parametre påvirker
Nøyaktig bestemmelse av strømningsmengder er med bakgrunn i at det skal gjøres Reynolds tallkorreksjoner avhengig av raske datamaskiner som kan iterere inntil akseptabel konvergensverdi er oppnådd.
Mengdemålerne måler hastighet/volum ved aktuell operasjon eller linjebetingelser hva gjelder faktorer som temperatur, trykk, densitet, og så videre, hvilket betyr at deres målte verdi forandrer seg dersom en eller flere av disse forandrer seg, på tross av stabil mengde som løftes gjennom systemet per tidsenhet.
Viktig standardbetingelser
Er det snakk om å måle mengder med stor verdi vil det være behov for små måleusikkerheter og volummengder bør således regnes til referanse eller standard betingelser hva gjelder temperatur og trykk. I Norge har oljedirektoratet bestemt at standard betingelser for fiskale målinger av petroleumsprodukter er 15 °C og 101,325 kPaA (A etter trykkenheten betyr at trykket er oppgitt i forhold til absolutt null, det vil si vakuum).
Overgangen fra linje til standardbetingelser gjøres prinsipielt gjennom bruk av densitet, fordi masse er en størrelse som er upåvirkelig av ytre størrelser, og som kan bestemmes ved å multiplisere densitetstallet til et medium med volumtallet til samme medium dersom begge tallene er referert til samme temperatur og trykk.
Korreksjon for temperatur og trykk
Dersom masseverdien er tilgjengelig, kan volumtallet ved en hvilket som helst annen temperatur og trykk oppnås ved å dividere masseverdien med mediet densitetsverdi ved aktuell temperatur og trykk.
Ctlm (correction temperature liquid meter) og Cplm (correction pressure liquid meter), som vi nevnte i forrige artikkel, er forholdet mellom en væskes (her olje) densitet ved en tilstand kontra en annen, med hensyn til temperatur og trykk.
Relativ densitet vanlig
I oljeindustrien oppgis ofte relativ densitet når oljekvalitet skal beskrives, og en vanlig enhet er API grader som er definert som:
API° = 141,5 / ρolje / ρvann - 131,5
Hvor
ρ = densitet til oljen ved 60 °F
ρ = densitet til vann ved 60 °F (=999,04 kg/m)
Som det fremgår av ovennevnte vil vann ved 60 °F ha en densitet lik 10 API °.
Endelig prising
Råoljeprisen vil være forskjellig som funksjon av kvalitetsforskjeller, med hensyn til densitet og andre kvalitetsparametere. Prisen som skal betales for oljen er pris per avtalt mengdeenhet, multiplisert med reell løftet mengde. Det vanligste er nok fremdeles å benytte stock tank barrel (volum ved 60 °F og 14,696 psiA) ved internasjonale oljehandler, men også standard kubikkmeter (15 °C og 101,325 kPaA) og vekt i luft angitt i metriske tonn er vanlige handelsenheter for olje.
Masse kontra vekt
Vær oppmerksom på at konverteringsfaktor mellom kubikkmeter og barrel må ivareta temperaturforskjell og oljetype dersom det skal bli riktig konvertering. Det er også verdt og merke seg at masse og vekt i luft ikke er det samme, og at det i så måte må gjøres korreksjoner dersom man skal fra masse til vekt i luft.
