用于实时测量流体中雷德蒸气压的方法和系统与流程

用于实时测量流体中雷德蒸气压的方法和系统


背景技术：

1.流体通常是通过将井筒钻入地层、在储层和井筒之间建立流动路径、以及通过井筒将流体从储层输送至地面来从地层中的储层产生的。从碳氢化合物储层中生产出的流体可包括天然气、石油和水。通常，一旦流体到达地表，然后就可以将流体输送至加工设施或生产设施处进行精炼和/或加工以用于分配。可以将流体精炼和/或加工成各种产品，诸如汽油或石油、煤油、喷气燃料、柴油、取暖油、燃料油、润滑剂、蜡、沥青、天然气和液化石油气(lpg)以及数百种石油化工产品。通常，可以通过从流体中取样来测量各种流体性能，以确保流体满足政府法规(例如，环境保护署(“epa”)和其他要求(例如，客户标准)。
2.如图1所示，一个或多个井1、2可以生产诸如油、气和水的流体，以通过管道和油罐发送至加工设施3或生产设施。一个或多个井1、2可以是陆基的和/或海上的。此外，加工设施3还可以从各种其他源4(诸如流体储存或其他生产设施)接收流体。加工设施3可以是具有精炼和/或加工流体的设备的设施，以使流体易于销售并满足政府法规或客户标准(例如，各种流体性能，诸如流体组成和允许的杂质)。从加工设施3，经精炼和/或经加工的流体可以分配给不同的客户(5、6、7、8、9)。例如，各种客户可以是家庭5、办公楼6、制造商和加油站7、发电厂8和储罐9。
3.在评估在加工设施3处精炼和/或加工的流体时，了解流体的蒸气压可能在流体的生产中起着关键作用。蒸气压是液体和流体的蒸气在给定温度下处于平衡状态的压力。换句话说，蒸气压是流体变化为气态或蒸气态并随温度升高的趋势的量度。液体表面处的蒸气压等于周围环境施加的压力的温度称为液体的沸点。通常，政府法规和用户标准可能会规定从加工设施3分配的流体所允许的蒸气压的极限。因此，在加工设施3处，测量和确定流体的蒸气压在生产用于分配的流体中起着重要作用。


技术实现要素：

4.发明内容被提供以介绍选择的内容，这些内容将在以下具体实施方式中进一步描述。此处的发明内容不旨在确认要求保护的主题的关键或基本特征，也不旨在辅助限制要求保护的主题的范围。
5.在一方面，本文中公开的实施例涉及一种蒸气压监测系统。该蒸气压监测系统可以包括在精炼和/或加工流体的一个或多个阶段期间设置在加工设施处的设备上的多个传感器。该多个传感器可以被配置为监测流体的一种或多种性能。此外，一个或多个发射器可以被配置为将一种或多种性能从多个传感器传送至计算机系统。该计算机系统可以被配置为基于一种或多种流体性能来确定流体的蒸气压。
6.在另一个方面，本文中公开的实施例涉及一种方法。该方法可以包括在加工设施的一个或多个阶段用多个传感器来监测流体的一种或多种流体性能。该方法还可以包括通过一个或多个发射器将一种或多种流体性能传送至计算机系统。该方法还可以包括用计算机系统基于一种或多种流体性能来确定流体的蒸气压。
7.在仍另一个方面，本文中公开的实施例涉及一种在耦接至处理器的存储器上存储
指令的非暂时性计算机可读介质。该指令可以包括用于在加工设施中的一个或多个阶段获得流体的一种或多种流体性能的功能。处理器可以被配置为基于一种或多种流体性能来确定流体的蒸气压，和在耦接至处理器的显示器上显示所确定的蒸气压。
8.本发明的其他方面和优点将从以下的描述和所附的权利要求中显而易见。
附图说明
9.以下说明附图中的附图。在附图中，相同的附图标记表示相似的元件或动作。附图中元件的大小和相对位置不一定按比例绘制。例如，各种元件和角度的形状不一定按比例绘制，这些元件中的一些可以被任意放大和定位以提高绘图的易读性。此外，所绘制的元件的形状不一定旨在传达有关元件的实际形状的任何信息，并且仅为了便于在附图中识别而选择。
10.图1是根据现有技术生产流体的示意图。
11.图2是根据本文中公开的一个或多个实施例的用于监测加工设施处的流体的系统的示意图。
12.图3是根据本文中公开的一个或多个实施例的加工设施处的蒸气压监测系统的示意图。
13.图4a-4c为根据本文中公开的一个或多个实施例的蒸气压监测系统的控制系统的示意图。
14.图5和图6为根据本文中公开的一个或多个实施例的方法的流程图。
15.图7为根据本文中公开的实施例的计算系统的示意图。
具体实施方式
16.在以下的详细说明中，阐述了某些具体细节，以提供对各种公开的实施方式和实施例的全面理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，实施方式和实施例可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下进行实践，或者用其他方法、部件、材料等进行实践。为了连续性和简洁性起见，在多个附图中相同或相似的附图字符可以用于相同或相似的对象。如本文中所使用的，除非明确地引用，否则术语“耦接”或“耦接至”或“连接”或“连接至”“附接”或“附接至”可以表示建立直接或间接连接，而不限于这两种连接。如本文中所使用的，流体可以是指淤浆、液体、气体和/或其混合物。
17.通常，在石油和天然气工业中，流体的蒸气压可以被称为流体(诸如汽油、原油或其他石油产品)挥发性的量度。蒸气压是基于蒸发特性的流体性能。例如，蒸气压可以被定义为由流体的蒸气施加的蒸气压。蒸气压通常以千帕(“kpa”)或磅/平方英寸(“psi”)为单位来记录。通常，当蒸气压是雷德蒸气压(“rvp”)时，rvp可以根据iso 3007:1999或美国材料试验协会(“astm”)标准d323来测定。根据astm标准d323，将流体样品置于容器中，使得蒸气体积与液体体积之比为4:1，容器中100
°
f(37.8℃)下的绝对压力为流体的rvp。换句话说，rvp是在四倍于液体体积的蒸气体积的情况下测定的流体在100
°
f下的蒸气压。
18.由于流体的一部分已被汽化以填充蒸气空间，因此流体已经失去了一些较轻的组分。这有效地改变了流体的组成，从而产生的蒸气压略低于流体在其原始组成中的真实蒸气压。因此，流体的rvp略低于流体在100
°
f(37.8℃)下的真实蒸气压(“tvp”)。tvp可以被定
义为由astm d2879试验方法测定的由挥发性有机液体施加的随温度变化的平衡分压。rvp可能不同于流体的tvp。更具体地说，rvp是在37.8℃(100
°
f)下测量的蒸气压，而tvp是温度的函数。此外，rvp被定义为以4:1的汽液比测量，而流体的tvp可能取决于实际的汽液比。此外，rvp可能包括与流体样品中的溶解的水和空气的存在相关联的压力，tvp的某些(但不是全部)定义排除了该压力。此外，用于rvp的测试应用于在测量前有机会稍微挥发的样品。例如，样品容器可能只需要70至80％的液体填充，从而在分析之前损失任何挥发到容器顶部空间中的物质。然后，样品再次挥发到d323试验箱的顶部空间，然后加热到37.8摄氏度。
19.尽管rvp测量不准确，但rvp用于在销售合同中指定汽油、原油或其他石油产品的挥发性限制。稳定系统可以设计为满足rvp要求，因为流体的rvp始终小于100
°
f(37.8℃)下的真实蒸气压。因此，稳定器中的分离应设计为在100
°
f(37.8℃)下产生tvp等于rvp要求的混合物。这将产生rvp略低于所需rvp的产品。
20.rvp对于汽油、原油或其他石油动力产品的功能和操作是重要的。例如，在寒冷的月份，可能需要较高的rvp来增加汽化，而在温暖的月份，可能需要较低的rvp来减少汽化。此外，rvp可以由客户指定，例如原油购买者。在另一个示例中，如果原油在到达加工厂之前通过油轮或卡车运输，客户可以指定低的rvp，这样他们将不会为流体中的轻质组分付费，轻质组分会因风化而损失。原油中的蒸气损失不仅可能从销售角度造成可衡量的财务影响，而且从危险角度(例如火灾、爆炸或有毒气体)可能导致风险增加。对于原油，监管机构委员会(诸如职业安全和健康管理局(“osha”))可能会对从原油中汽化的某些气体组分(例如h2s、苯等)设定暴露极限。对于汽油和燃料，rvp出于性能和环境两个原因都很重要。首先，因为发动机需要燃料汽化才能燃烧，所以汽油必须满足最低rvp，以确保其挥发性足以在冷启动条件下汽化。发动机还对rvp设定具有最大限值，这是由于担心燃料管线中的汽化可能导致气阻或燃料管线堵塞。然而，现在大多数市场中最严重的限值rvp是出于对车外成为蒸气的排放物的环境关注，这些排放物会造成污染。通常，正是这种关注为大多数等级的汽油设定了临界最大值rvp规格。此外，政府实体(诸如环境保护署(“epa”))可以调控在夏季臭氧季节(6月1日至9月15日)期间销售的汽油、原油或其他石油产品的rvp，以减少造成地面臭氧的汽油蒸发排放物，并降低臭氧相关健康问题的影响。通常，rvp的范围可以从7psi至15psi或者从48kpa至103kpa。根据政府法规和客户标准，生产设施或炼油厂操纵流体的rvp以保持流体的可靠性。
21.本文中公开的实施例涉及在加工设施处实时监测和确定流体的蒸气压的方法和系统。更具体地，本文中公开的实施例涉及基于在加工设施中的各个步骤处建立温度和压力来实时监测蒸气压，以精炼流体，以形成汽油、原油或其他石油产品，使得一定量的挥发性组分已经被去除或仍然存在，这些挥发性组分固有地可以被转换为蒸气压值。蒸气压可以包括雷德蒸气压(rvp)或真实蒸气压(tvp)。本文中所描述的不同实施例可以提供用于实时测量流体蒸气压的方法和系统，其在加工设施处生产流体中起到有价值和有用的作用。通过使用用于在加工设施处实时测量流体的蒸气压的方法和系统，蒸气压可以被监测和调整以满足政府法规和客户标准，从而避免非生产性停机时间(npt)和昂贵的流体处理。此外，根据本文中所描述的一个或多个实施例，在加工设施处配置和布置监测设备以监测和调整蒸气压是成本效益好的，可以替代在蒸气压分析中的设施处使用的常规方法。例如，本文中所描述的一个或多个实施例可以消除在常规用于蒸气压分析的设施处对专业操作员
和其他昂贵测试设备的需求。实施例仅被描述为有用的应用的示例，其不限于本文中的实施例的任何具体细节。
22.根据一个或多个实施例，蒸气压监测系统包括在精炼和/或加工流体(诸如汽油、原油或其他石油产品)的各个阶段期间，在加工设施处的设备上定位多个传感器。多个传感器可以监测流体的各种流体性能。在一个或多个实施例中，一个或多个发射器可以将数据从多个传感器传送至控制系统。控制系统可以是具有耦接至处理器的存储器的计算机系统。在一些实施例中，控制系统可以用没有控制功能的计算机或数据系统代替。然后，控制系统可以使用从一个或多个发射器接收的数据来确定流体的蒸气压。此外，控制系统可以在显示器上显示流体的蒸气压，以供用户访问。此外，控制系统可以向用户发送警报和/或自动调整加工设施处的设备以改变各种流体性能，从而确保流体的蒸气压满足政府法规和客户标准。
23.石油和天然气工业中的常规方法通常需要使用流体样品手动操作的蒸气压分析仪来测定蒸气压。传统上，操作人员需要前往某个设施位置，取样，通过蒸气压分析仪运行，之后进行清理。对于诸如汽油、原油或其他石油产品的流体，清洁是必不可少的，并且必须至少在每采集5至10个样品后进行清洁。在一些传统方法中，自动蒸气压分析仪在出售流体之前自动地从管道中抽取流体样品。自动蒸气压分析仪是间歇工艺，分析流体样品需要约5至15分钟。然而，自动蒸气压分析仪的主要缺点是，对于加工设施中的原油，自动蒸气压分析仪也需要在每5至10个样品后进行清洁和维护。因此，对于通常位于偏远地区的无人设施来说，每天可以实际分析的样品数量非常有限。由于手动或自动蒸气压分析仪的局限性，该设备体积大且成本高，并且仅限于设施的某些阶段。此外，在流体可能不满足蒸气压要求的情况下，可能需要很多小时或数天的加工。当石油被卡车运输或临时储存在油罐中时，这可能会导致问题，从而增加npt和成本。此外，流体的客户可以检查流体是否满足蒸气压要求，其中在不满足流体的蒸气压要求的情况下，某些合同允许客户拒绝接收更多的流体或者施加处罚。此外，客户可能会不必要地增加流体的能量输入或增加储存时间，以确保满足蒸气压要求，这不必要地增加了操作成本、温室气体排放，并降低了石油生产效率或收率。
24.有利地，本文中公开的蒸气压监测系统可以在加工设施的任何阶段处提供流体的实时蒸气压测量，而无需在典型蒸气压分析方法中使用的昂贵测试设备和操作人员。此外，由于流体的蒸气压是在加工设施中的任何阶段处测量的，所以可以实时调整加工设备以保持和确保满足流体的蒸气压要求，而无需昂贵的npt。总的来说，本文中的蒸气压监测系统可以最大限度地减少产品工程、与加工设施处的操作者相关联的风险，并且可以提供减少组装时间和npt、降低硬件成本以及减少重量和外壳。因此，本文中公开的使用蒸气压监测系统的流体蒸气压监测提高了现场安全性，并降低了与常规蒸气压分析操作相关联的成本。
25.参考图2，图示了根据本文中公开的实施例的蒸气压监测系统100。蒸气压监测系统100可以包括一个或多个传感器网络101，该一个或多个传感器网络101与服务器网络102进行无线或有线通信。更具体地，一个或多个传感器网络101可以包括一个或多个发射器103和多个传感器104a至104c。在一个或多个实施例中，多个传感器104a至104c被设置在待监测的加工设施处的设备105a至105c附近或附接到其上。例如，设备105a至105c可以是在加工设施中具有流体的任何设备，诸如储罐、管道、压缩机、分离器、加热处理器、热交换器、
冷凝器、再沸器、反应器和其他流体处理设备和/或其相关联的流动线路。因此，多个传感器104a至104c本身可以是几种不同的类型，每个传感器(104a至104c)适于相对于流体的特定目的，例如，温度感测、压力感测、质量或体积流量计量、接近感测、密度感测、粘度感测、环境感测、照片或视频拍摄、加速度感测或可以在该领域找到适用性的任何其他类型的传感器。需要注意的是，虽然在图1中示出了三个传感器(104a至104c)和三件设备(105a至105c)，但这仅仅是出于示例的目的，可以使用任何数量的传感器和任何件设备。每个传感器(104a至104c)可以无线或有线地与一个或多个发射器103进行通信。一个或多个发射器103可以位于加工设施处的中心站点。还可以设想，一个或多个发射器103可以并入到每个传感器(104a至104c)中。此外，根据一个或多个实施例，多个传感器104a至104c可以在它们之间无线或有线地进行通信。
26.此外，对于在任何传感器(104a至104c)范围内的一个或多个发射器103，一个或多个发射器103可以通过连接至广域网(未示出)的一个或多个基站106(诸如蜂窝塔)将数据从多个传感器104a至104c中继至服务器网络102。每个传感器(104a至104c)可能不需要与一个或多个发射器103进行无线通信，而是在某些情况下，可以通过有线连接进行通信。此外，多个传感器104a至104c和/或一个或多个发射器103可以配备有包括gps接收器和芯片组的全球定位系统(gps)模块，其被配置为对设备105a至105c进行地理定位。
27.在一些实施例中，服务器网络102可以被配置为在位于蒸气压监测系统100内的存储器中获取和/或存储来自多个传感器104a至104c的数据。一旦多个传感器104a至104c记录了数据，该数据经由一个或多个发射器103和/或基站106传送至服务器网络102。一个或多个发射器103和基站106可以以适当的形式并在用于蜂窝网络或本地有线网络上的传输的适当的协议组下编码和发送该数据。例如，任何已知的无线通信方法可以通过无线网关，例如gsm、cdma、ofdma等进行使用。普通技术人员将理解，蜂窝网络和本地有线网络在本领域中是公知的，因此，为了清楚和简洁起见，这里将不详细讨论众多已知通信方案的细节。然而，普通技术人员将理解，无线网关可以在各种电信标准内定义的协议下通过蜂窝网络进行通信，这些电信标准包括但不限于3g、wimax、4g-lte、5g或其他电信标准。
28.普通技术人员还将理解，对蜂窝网络基础设施的访问还将每个传感器(104a至104c)与更大的互联网107(诸如云)整合。因此，每个传感器(104a至104c)可以通过蜂窝网络-互联网基础设施进行通信，以与服务器网络102交换数据。在一个或多个实施例中，服务器网络102可以包括一个或多个远程数据存储设施108、远程数据服务器109(本身可以包括本地数据存储设施)、计算机110和移动计算装置111，例如蜂窝电话、智能电话、平板pc或手持装置。如本文中所使用的，数据存储设施包括基于云的远程数据中心，或者包括网络可访问存储位置的任何其他系统。因此，由多个传感器104a至104c获取的数据可以容易地访问任何可用的互联网接入或蜂窝服务。普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，该系统还可以部署在较小规模的局域网(lan)或广域网(wan)中。还可以设想，服务器网络102的任何部件均可以充当用于蒸气压监测系统100的控制系统。
29.参考图3，根据本文中公开的实施例，在加工设施112处图示了图2的蒸气压监测系统100。加工设施112可以包括各种设备，诸如一个或多个初始分离器105a、一个或多个加热处理器105b、一个或多个罐105c、一个或多个最终分离器105d，以精炼和/或加工来自井的流体。例如，加工设施112可以接收流体，使得流体进入作为第一阶段的一个或多个初始分
离器105a。流体可以从一个或多个初始分离器105a流向作为第二阶段的一个或多个加热处理器105b。流体可以从一个或多个加热器处理器105b流向作为第三阶段的一个或多个罐105c。流体可以从一个或多个罐105c流向作为第四阶段的一个或多个最终分离器105d。需要注意的是，虽然在图3中仅示出了四个阶段，但是加工设施112可以包括任意数量的阶段来精炼和/或加工流体。每个阶段均可以加工或转化流体，抽出流体的一部分，例如蒸气产品，并将液体输送到下一阶段。此外，在加工设施112处的所有四个阶段均可以在不同的温度和压力下操作。可以将经精炼和/或经加工的流体从一个或多个最终分离器105d分配至终端用户设施113，诸如制造商、加油站、发电厂或其他采购流体的设施。
30.在一个或多个实施例中，可以将多个传感器104a至104d(如图2所描述的)设置在加工设施112内的各种设备(105a至105d)上或设置在加工设施112内的各种设备(105a至105d)内部。此外，一个或多个发射器103可以设置在加工设施112内的位置。可以集中一个或多个发射器103的位置以与多个传感器104a至104d进行通信。多个传感器104a至104d可以用于在加工设施112内的各个阶段(第一至第四阶段)收集关于流体的各种流体性能的数据。例如，收集到的数据可以包括温度读数、压力读数、密度读数、质量或体积流量读数、粘度读数或任何其他类型的流体性能。在一些实施例中，各种设备(105a至105d)可以各自具有多个传感器(104a至104d)，使得多个传感器(104a至104d)中的每个传感器均可以指定流体的一种流体性能。在非限制性示例中，多个传感器104a至104d中的每个传感器均可以具有与一个或多个发射器103进行通信的天线(未示出)。可选地，在网络和传感器二者均位于公共设施的情况下，传感器可以经由有线连接将数据传送至网络。
31.使用一个或多个发射器103，在远离加工设施112的位置处或在加工设施112处可以将从多个传感器104a至104d收集到的数据发送至服务器网络102(如图2所描述的)。通过获得收集到的数据，服务器网络102的控制系统然后可以将收集到的数据转换为各种流体性能值，以确定流体的蒸气压。在非限制性示例中，控制系统可以将收集到的数据进行绘制并交叉引用到三维查找表上。三维查找表可以包括基于不同流体性能值的蒸气压的预定值。三维查找表可以以不同的方式填充，诸如模拟软件，该模拟软件可以基于一定组成来预测流体蒸气压。在其他情况下，可以在实验室中采集并分析流体样品，以进给至模拟模型中，然后填充或更新三维查找表。例如，由于原油组分不同，可以提供原油原料的分析，以增强原油加工产生的蒸气压的计算。此外，收集到的数据可以基于流体蒸气压的直接测量自动填充到三维查找表中。在其他非限制性示例中，控制系统可以包括算法或方程，诸如体积混合方程，以基于使用算法或方程中收集到的数据自动计算流体的蒸气压。
32.在一些实施例中，多个传感器104a至104d可以为流量计，诸如科里奥利流量计，至少在一个或多个最终分离器105d(其中流体被稳定)的蒸气和液体出口上，或者在两个或更多个或全部的分离阶段(例如，一个或多个初始分离器105a和一个或多个最终分离器105d)的蒸气和液体出口上。使用科里奥利流量计，可以收集有关流体的油收缩率(液体流入量减去液体流出量)的数据。例如，当流体进入加工设施112的稳定部分时，流体可以具有一定的质量流速。仅出于示例的目的，流速可以是100000磅/小时。质量流速可以包括需要去除的挥发性组分，以满足蒸气压要求。当挥发性组分(例如，轻质组分)被去除时，稳定的流体可以具有较小的质量流速，诸如93000磅/小时。在该示例中，每质量平衡去除的挥发性组分的量为7000磅/小时，其通过一个或多个蒸气出口离开。离开的7000磅/小时是在加工期间去
除的较轻的组分，因此93000磅/小时的液体产品具有比进料更低的蒸气压。在非限制性示例中，如果流体满足基于质量流速的7％收缩的蒸气压要求，但是本文中的感测系统观察到收缩仅降低5％，则没有足够的挥发性组分可被去除以满足蒸气压要求，并且可以向用户发送警报。这种由于稳定性而导致的流体的质量和体积流量的减少通常被称为收缩，并且是一种可以用于直接计算蒸气压或者补充/增加使用其他流体性能(诸如温度和压力)来估计蒸气压的准确性的度量。
33.在一个或多个实施例中，与服务器网络102通信的控制系统可以向用户显示蒸气压。在非限制性示例中，计算机110或移动计算装置111的显示器可以用于通过馈送至监督控制和数据采集(scada)系统来显示收集到的数据和所确定的蒸气压。基于所确定的蒸气压，控制系统可以向用户发送警报，提示蒸气压可能不满足政府法规和客户标准。此外，控制系统可以显示并具有关于如何调整操作以校正蒸气压的命令。在非限制性示例中，如果需要降低蒸气压，则控制系统可以发送命令来提高对流体的操作温度或降低对流体的操作压力或其组合。在较高的温度和/或较低的压力下，流体的挥发性组分可能不再能够保持溶解在流体中，并且挥发性组分以蒸气形式从流体中出来并可被分离。一旦这些挥发性组分被分离，剩余流体的蒸气压会降低，直至达到某个值。然后，控制系统可以重复确定蒸气压的过程，并且在加工设施112中的整体过程或各个阶段内满足某个值时，就发送警报。还可以设想，蒸气压监测系统100可以一次只应用于一个阶段(第一至第四)，或者同时应用于加工设施112的所有阶段(第一至第四)。
34.在一个或多个实施例中，图4a至4c图示了用于蒸气压监测系统100的控制系统的各种示例。在图4a和4b中，控制系统400可以包括反馈控制回路中的控制器401。控制器401可以是稳态型或动态型控制器。用户可以在控制系统400中输入蒸气压设定点，并且控制器401可以操纵操作403以保持设定的蒸气压。在非限制性示例中，操作403可以是燃料气体流到加热器，使得控制器401可以基于调整加热介质温度来控制燃料气体流速。换句话说，用户设置蒸气压，并且控制器401可以计算和调整操作403的工艺变量(燃料气体流量、加热介质温度、加热介质旁路)以控制蒸气压。
35.参考图4c，在一个或多个实施例中，控制系统400可以优化操作403。在操作403之后，可以发生数据协调404使得可以收集数据。根据数据协调404，参数估计模型405可以由控制器401运行。参数估计模型405可以是基于考虑到数据协调404而调整参数的仿真模型。一旦运行参数估计模型405，控制器401可以准备好进行优化406，并调整操作403的工艺变量407，以控制蒸气压。优化406可以通过测定关键操作变量(例如，整个操作中的压力和温度)来最小化操作成本(例如，公用设施消耗)，该关键操作变量将提供符合蒸气要求的产品流体，同时最小化操作成本。在非限制性示例中，控制器401可以最小化用于加热的气体消耗(例如，最低的分离器压力)，同时仍然确保流体的蒸气压满足政府法规和客户标准。还可以设想，当蒸气压要求难以实现并且经济价值被分配给操作403的进口和出口物流时，由控制器401优化406可以通过优化来自流体的油收率来最大化操作的净经济结果(收入减去成本)，从而增加操作的经济性。更具体地说，给定这些石油产品的市场价格，控制器401的优化406可以确定来自系统的流体和气体产品的最经济的混合物(例如油/气)。
36.图5为示出了使用图2至4c的蒸气压监测系统100在加工设施处监测流体的蒸气压的方法的流程图。图5中的一个或多个框可以由图2至4c中描述的一个或多个部件(例如，耦
接至与服务器网络102通信的控制器401的控制系统400)来执行。例如，非暂时性计算机可读介质可以将指令存储在耦接至处理器的存储器上，使得该指令包括用于操作蒸气压监测系统100的功能。虽然按顺序地呈现和描述了图5中的各个框，但是本领域的普通技术人员将理解，部分或全部框可以以不同的顺序执行，可以组合或省略，部分或全部框可以并行执行。此外，这些框可以主动或被动地执行。
37.在框500中，根据一个或多个实施例，获得流体的流体性能的一个或多个测量值。例如，控制器可以实时地从数据包获得流体性能数据，该数据包取自耦接至加工设施处的设备的传感器。特别地，与传感器通信的一个或多个发射器可以将数据包传送至控制器。同样地，流体性能数据可以对应于各种参数流体值，诸如温度、压力和流体收缩读数。此外，一个或多个发射器和传感器可以与控制器形成网络连接，诸如以太网连接，用于通过服务器网络传送流体性能数据。在一个实施例中，流体性能数据可以对应于分离器中流体的温度和压力。例如，可以根据分离器上或分离器内的传感器的读数来获得流体的温度和压力。
38.在框510中，根据一个或多个实施例，通过使用获得的一个或多个流体性能测量值来确定流体的蒸气压。例如，控制器使用一个或多个获得的流体性能测量值来计算和确定流体的蒸气压。利用获得的一个或多个流体性能测量值，控制器获知流体的状态，并且控制器可以交叉关联并运行关于流体性能测量值的模拟模型以确定蒸气压。
39.在框520中，根据一个或多个实施例，可以向用户显示所确定的蒸气压。例如，控制器与诸如计算机或移动计算机的装置进行通信，以显示所确定的蒸气压以及获得的一个或多个流体性能测量值。
40.在框530中，根据一个或多个实施例，判断所确定的蒸气压是否满足所需规格。例如，控制器可以通过服务器网络获得识别和确定蒸气压的数据(参见框500至520)。如果经确定的蒸气压是否满足所需规格的答案为否(例如，蒸气压太高或太低)，则控制器可以执行到框540。在框540中，将警报和/或命令发送至用户以请求对操作进行调整。例如，如果所确定的蒸气压高于所需规格，控制器可以向用户发送警报，以提高流体的温度或降低流体的压力或者两者的组合以降低蒸气压。此外，控制器可以自动向设备发送命令，以对操作进行必要的调整，以便经确定的蒸气压可以改变以满足所需规格。发送警报和命令后，控制器将返回至框500以重复前面提到的框(500至540)或者直至确定蒸气压满足所需规格。然而，如果经确定的蒸气压满足所需规格的答案为是，则控制器进行至框550和/或框560。
41.在框550中，流体的蒸气压被实时连续地监测。例如，控制器连续地重复框500至540，使得流体的蒸气压可以在加工设施处进行的可连续的操作的期间被连续地确定。在框560中，根据一个或多个实施例，允许流体进入其他阶段。例如，控制器向设备发送命令，以将流体发送至下一阶段进行间歇操作。基于确定蒸气压的阶段，控制器可以向用户发送有关如何继续的警报。在一个或多个实施例中，图5的流程图允许控制器在加工设施处连续地或间歇地实时监测和确定流体的蒸气压。本领域技术人员将理解如何使用控制器，加工设施可以生产具有满足所需规格的蒸气压的流体。
42.作为另一个示例，参见图6，根据本文实施例的系统可以用于基于在流体加工期间测量的变量来计算产品的蒸气压，诸如雷德蒸气压或真实蒸气压。在框500中，可以输入流体的初始流体性能。例如，对于从井中接收产出流体的生产设施来说，该生产设施可以进行原油与产出流体中的天然气的初始分离。可以将“代表性的”初始组成输入至系统中，诸如
基于生产的典型油田组成、产出流体的测量组成或者基于生产流体的地层的温度和压力和/或正在进行的生产的类型(诸如一次或二次采油操作)的估算组成。
43.在框610中，可以估算所得的产品流体的蒸气压。在一些实施例中，如上文关于图2至4所描述的，最终产品的蒸气压可以使用基于例如稳定器(104d、105)的操作的三维查找表来估算或计算。例如，稳定器操作的压力和/或温度和/或流速可以用于计算或估算流体中的组成变化(从初始进料至第一阶段到最后阶段的产品输出的变化)，从而确定产品的蒸气压。例如，从初始组成，油收缩(进料到产品的流速的变化)和/或稳定器操作的压力和/或温度可以用于估算从组合物中去除的较轻的组分的比例，并基于所得组成确定蒸气压。
44.为了增强框510期间的计算，可从框520中的每个处理阶段获得数据。例如，分离器105a(图3)的温度和/或压力可以用来计算转发至加热处理器105b(图3)的流体的组成。此外，与加热处理器105b操作相关联的传感器可以用于计算转发至储罐105c的流体的组成。同样地，与储罐105c相关联的传感器可以用于估算转发至稳定器105d的流体的组成。然后，与稳定器105d的操作相关联的传感器可以用于估算作为产品回收的流体的组成。根据这些数据，可以估算组成的变化，并且可以计算产品流体的蒸气压。
45.如上所描述的，可以基于一个阶段的条件(诸如最终稳定步骤)或多个阶段的条件(诸如最后两个加工步骤、最后三个加工步骤、所有四个加工步骤、第一个和最后一个加工步骤或两个或更多个加工步骤的其他组合)来测定流体从初始加工步骤到最终加工步骤的组成变化，并因此确定从最后一个加工阶段回收的经加工的流体的蒸气压。
46.以这种方式，可以在框630中计算经加工的流体的蒸气压。当包括来自多个阶段或每个阶段的数据时，经计算的蒸气压可能更准确，因为流体的组成变化可更准确地反映在计算中。在框640中，然后可以将经计算的蒸气压与指定的目标蒸气压进行比较。如果蒸气压处于目标值或在目标值的指定公差范围内，则操作可以如当前在框650中操作的那样继续，而无需调整操作参数。如果蒸气压在目标范围之外，则可以在框660中调整操作，以使经加工的流体回至目标蒸气压。此外，基于对框660中的操作的调整，然后可以重复前面提到的框(500至540)。
47.如上所述，计算机系统/控制系统还可以被配置为使用反馈或前馈控制来操作系统。例如，输入或测量的进料组成可以用于前馈初始分离器的初始控制参数。最终经加工的流体蒸气压计算可以用于例如初始分离器、加热处理器或稳定器操作的反馈控制。在典型的操作期间，通常进行一个单元的调整，其中最终产品的蒸气压仅通过降低稳定器的压力来调整，例如，从上游操作进给至稳定器的液体中去除附加的轻质组分。然而，使用本文中的系统，当调整条件以达到蒸气压目标时，可以考虑总体系统的操作——初始分离器中条件的微小变化可能对从稳定器中回收的流体的蒸气压产生有意义的影响，这可能比试图从稳定器中移除较轻的组分更经济。本文中的控制系统可以基于与操作的每个阶段相关联的计算来解释这一点。
48.如本领域技术人员所知，流体加工必然涉及设定点附近的波动，无论是温度、压力、流速或其他工艺变量。同样地，从系统中回收的最终经加工的产品液体的蒸气压也可能不同。然而，这种产品通常累积在罐中用于临时储存，然后再运送至下游加工系统或最终用户。虽然操作参数可以用于估算流动物流的蒸气压，诸如来自稳定器的液体的蒸气压，但是还可以设想，本文中的系统可以计算最终累积的经加工的液体的蒸气压。以这种方式，可以
通过调整条件(框540和660)来解决导致部分积聚的液体具有高的或高于目标蒸气压的波动，以产生具有低于目标蒸气压的流体，使得大量经累积的经加工的流体可以具有目标蒸气压或接近目标蒸气压的蒸气压，适于满足监管或客户要求。
49.本文中用于操作蒸气压监测系统100的实施方式可以在计算系统上实施，该计算系统耦接至与蒸气压监测系统100的各种部件通信的控制器。移动、台式、服务器、路由器、交换机、嵌入式装置或其他类型的硬件的任何组合均可以与蒸气压监测系统100一起使用。例如，如图7所示，计算系统700可以包括一个或多个计算机处理器702、非永久性存储器704(例如，易失性存储器，诸如随机存取存储器(ram)、高速缓冲存储器)、永久性存储器706(例如，硬盘、诸如光盘(cd)驱动器或数字多功能盘(dvd)驱动器的光盘驱动器、闪存等)、通信接口712(例如，蓝牙接口、红外接口、网络接口、光学接口等)以及许多其他元件和功能。还可以设想，以计算机可读程序代码的形式执行本公开实施例的软件指令可以全部或部分地、临时或永久地存储在非暂时性计算机可读介质上，诸如cd、dvd、存储装置、软磁盘、磁带、闪存、物理存储器或任何其他计算机可读存储介质。例如，软件指令可以对应于计算机可读程序代码，当由一个或多个处理器执行时，该计算机可读程序代码被配置为执行本公开的一个或多个实施例。
50.计算系统700还可以包括一个或多个输入装置710，诸如触摸屏、键盘、鼠标、麦克风、触摸板、电子笔或任何其他类型的输入装置。此外，计算系统700可以包括一个或多个输出装置708，诸如屏幕(例如液晶显示器(lcd)、等离子体显示器、触摸屏、阴极射线管(crt)监视器、投影仪或其他显示装置)、打印机、外部存储器或任何其他输出装置。一个或多个输出装置可以与一个或多个输入装置相同或不同。一个或多个输入装置和输出装置可以本地或远程地连接至一个或多个计算机处理器702、非永久性存储器704和永久性存储器706。存在许多不同类型的计算系统，一个或多个输入装置和输出装置可以采取其他形式。
51.图7的计算系统700可以包括呈现原始和/或经加工的数据的功能，诸如比较和其他加工的结果。例如，呈现数据可以通过各种呈现方法来完成。具体地，数据可以通过由计算装置提供的用户界面来呈现。用户界面可以包括在诸如计算机监视器或手持计算机装置上的触摸屏的显示装置上显示信息的gui。gui可以包括各种gui小工具，该gui小工具组织显示哪些数据以及如何向用户呈现数据。此外，gui可以直接向用户呈现数据，例如，通过文本将数据呈现为实际数据值，或者由计算装置渲染为数据的可视化表示，诸如通过可视化数据模型。例如，gui可以首先从软件应用程序获得请求在gui内呈现特定数据对象的通知。接下来，gui可以测定与数据对象相关联的数据对象类型，例如，通过从数据对象内的数据属性来标识该数据对象类型。然后，gui可以测定被指定用于显示该数据对象类型的任何规则，例如，由软件框架为数据对象类型指定的规则，或者根据由gui定义的用于呈现该数据对象类型的任何本地参数指定的规则。最后，gui可以从数据对象获得数据值，并根据该数据对象类型的指定规则在显示装置内渲染数据值的可视化表示。
52.数据还可以通过各种音频方法呈现。数据可以被渲染为音频格式，并通过一个或多个可操作地连接至计算装置的扬声器呈现为声音。数据也可以通过触觉方法呈现给用户。例如，触觉方法可以包括由计算系统产生的振动或其他物理信号。例如，数据可以使用由手持计算机装置产生的具有预定振动连续时间和振动强度的振动来向用户呈现数据以传送数据。
53.除了上文描述的益处之外，蒸气压监测系统100还可以有益地提供流体的蒸气压的连续测量值。通过提供连续的蒸气压测量值，蒸气压监测系统100可以检测将影响最终产品的流体的实时变化。此外，蒸气压监测系统100可以允许在检测到变化时进行实时调整，以避免昂贵的npt并减轻最终产品被拒收的风险。此外，对蒸气压的连续监测允许进行优化，使得流体可以经过足够的处理(例如，加热)以满足蒸气压要求，而无需不必要的处理。此外，蒸气压监测系统100除了对多个传感器进行维护之外不需要任何维护，这降低了现场所需的成本和人员。
54.虽然本公开已相对于有限数量的实施例进行了描述，但受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以设计不脱离本公开的范围的其他实施例。因此，本公开的范围应仅受所附权利要求的限制。

技术特征：
1.一种蒸气压监测系统，包括：多个传感器，所述多个传感器在精炼和/或加工流体的一个或多个阶段期间设置在加工设施处的设备上，其中所述多个传感器被配置为监测所述流体的一种或多种性能；和一个或多个发射器，所述一个或多个发射器被配置为将所述一种或多种性能从所述多个传感器传送至计算机系统，其中所述计算机系统被配置为基于所述一种或多种流体性能来确定所述流体的蒸气压。2.根据权利要求1所述的蒸气压监测系统，其中所述计算机系统被配置为显示所确定的蒸气压以供用户访问。3.根据权利要求2所述的蒸气压监测系统，其中所述计算机系统被配置为向所述用户发送警报和/或用所述计算机系统的控制器自动调整所述加工设施处的所述设备。4.根据权利要求1所述的蒸气压监测系统，其中所确定的蒸气压为雷德蒸气压或真实蒸气压。5.根据权利要求1所述的蒸气压监测系统，其中所述一种或多种流体性能是所述流体的温度、压力、密度、流速或粘度。6.根据权利要求1所述的蒸气压监测系统，其中所述设备是一个或多个分离器、一个或多个加热处理器和一个或多个储罐。7.根据权利要求1所述的蒸气压监测系统，其中所述流体为汽油、原油或其他石油产品。8.一种方法，包括：在加工设施中的一个或多个阶段用多个传感器来监测流体的一种或多种流体性能；通过一个或多个发射器将所述一种或多种流体性能传送至计算机系统；和用所述计算机系统，基于所述一种或多种流体性能来确定所述流体的蒸气压。9.根据权利要求8所述的方法，还包括用耦接至所述计算机系统的控制器来控制所述一个或多个阶段的操作。10.根据权利要求9所述的方法，还包括用所述控制器来调整所述一个或多个阶段的所述操作以改变所确定的蒸气压。11.根据权利要求8所述的方法，还包括在耦接至所述计算机系统的显示器上显示所确定的蒸气压。12.根据权利要求8所述的方法，其中对所述一种或多种流体性能的所述监测包括测量所述流体的温度、压力、密度、流速或粘度。13.根据权利要求8所述的方法，其中所述蒸气压的所述确定包括在三维查找表中交叉关联所述一种或多种流体性能。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述三维查找表包括基于不同流体性能值的蒸气压的预定值或测量值。15.根据权利要求8所述的方法，还包括连续地监测所述流体的所述一种或多种流体性能。16.一种非暂时性计算机可读介质，其在耦接至处理器的存储器上存储指令，所述指令包括用于以下的功能：
在加工设施中的一个或多个阶段获得流体的一种或多种流体性能；其中所述处理器被配置为：基于所述一种或多种流体性能来确定所述流体的蒸气压；和在耦接至所述处理器的显示器上显示所确定的蒸气压。17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令还包括用于以下的功能：用所述处理器将所述所确定的蒸气压与所需规格进行比较；和基于所述所确定的蒸气压满足所述所需规格，用所述处理器发送警报。18.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读介质，其中当所述所确定的蒸气压不满足所述所需规格时，所述指令还包括用于以下的功能：用所述处理器调整操作以改变所述一种或多种流体性能，直至所述所确定的蒸气压满足所述所需规格。19.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令还包括用于以下的功能：用所述处理器向所述一个或多个阶段的设备发送命令，以保持或调整所述一种或多种流体性能；和基于所保持或调整的一种或多种流体性能，用所述处理器重新确定所述流体的蒸气压。20.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令还包括用于以下的功能：用所述处理器实时连续地确定所述流体的所述蒸气压。

技术总结
一种蒸气压监测系统，该蒸气压监测系统可以包括在精炼和/或加工流体的一个或多个阶段期间设置在加工设施处的设备上的多个传感器。多个传感器可以被配置为监测流体的一种或多种性能。此外，一个或多个发射器可以被配置为将一种或多种性能从多个传感器传送至计算机系统。计算机系统可以被配置为基于一种或多种流体性能来确定流体的蒸气压。流体性能来确定流体的蒸气压。流体性能来确定流体的蒸气压。


技术研发人员：桑德尔
受保护的技术使用者：FMC技术公司
技术研发日：2021.11.05
技术公布日：2023/8/1