(57)【要約】原油から水を分離するシステムであり、未精製原油を貯蔵する大量貯蔵タンク（１０１）と、大量貯蔵タンク内の原油から分離した水を収容システム（１０５）に送る第１のパイプ（１０４）と、原油を出荷システム（１０７）に送る第２のパイプ（１０６）と、第１のパイプ（１０４）内の流れを制御する第１のバルブ（１０２）と、第２のパイプ（１０６）内の流れを制御する第２のバルブ（１０３）と、第１のバルブ及び第２のバルブ（１０４、１０６）の動作を制御する制御システム（１５１）とを備える。制御システムは、第１のバルブ及び第２のバルブを制御する制御デバイスと、水が第１のパイプを流れている間の音圧レベルを感知するために第１のパイプに取り付けられた音響センサアレイ（１０９）と、感知した音圧レベルを、パイプを流れる油と水との混合物の流れを特徴付けている所定の音圧閾値レベルと比較する手段と、計測した音圧レベルが音圧閾値レベルに達した際に、第１のバルブを閉鎖して第２のバルブを開口する制御デバイスとを有する。導電率センサ（１０８）の形態であるもう１つの計測手段があってもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原油から水を分離するためのシステムであって、
未精製原油を貯蔵する大量貯蔵タンクと；前記大量貯蔵タンク内の原油から分離した水を収容システムに送る第１のパイプと；原油を出荷システムに送る第２のパイプと；前記第１のパイプ内の流れを制御する第１のバルブと；前記第２のパイプ内の流れを制御する第２のバルブと；前記第１のバルブ及び第２のバルブの動作を制御する制御システムとを備えるシステムにおいて、
前記制御システムが、前記第１のバルブ及び第２のバルブを制御する制御デバイスと、水が前記第１のパイプを流れている間の音圧レベルを感知するために、前記第１のパイプに取り付けられた音響センサアレイと、前記感知した音圧レベルを、前記パイプを流れる油と水との混合物の流れを特徴付けている所定の音圧閾値レベルと比較する手段と；前記計測した音圧レベルが前記音圧閾値レベルに達した際に、前記第１のバルブを閉鎖して前記第２のバルブを開口する手段とを有する
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記制御システムは、前記制御デバイスを遠隔操作で動作させるローカルコンピュータネットワークを介して制御デバイスと接続可能なコンピュータを備える
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コンピュータは、前記制御デバイスを作動させる手動入力手段を備える
請求項３に記載のシステム。
【請求項４】
前記制御デバイスは、前記第１のバルブ及び第２のバルブを動作させるプロセッサを有するとともに比較手段を備える埋込型制御装置を備える
請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記制御システムは、前記パイプを流れる水の導電率を感知する前記第１のパイプに取り付けられた手段と、前記感知した導電率を、前記パイプ内の水と油との混合物の流れを特徴付けている導電率閾値と比較する手段とを備え、前記プロセッサは、前記分離システムの動作結果に基づいて、前記音圧レベル及び前記導電率の計測値に関連する重み付けを調整する
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
原油から水を分離するシステムで、未精製原油を貯蔵する大量貯蔵タンクと、前記大量貯蔵タンク内の原油から分離した水を収容システムに送る第１のパイプと、原油を出荷システムに送る第２のパイプと、前記第１のパイプ内の流れを制御する第１のバルブと；前記第２のパイプ内の流れを制御する第２のバルブとを備えるシステムを動作させる方法であって、
水を前記大量貯蔵タンクから前記第１のパイプを通って前記収容システムに流し始めるために、前記第１のバルブを作動させるステップと；
前記第１のパイプを流れる水の音圧レベルを感知するステップと；
前記感知した音圧レベルを、水と原油との混合物の音圧レベルを特徴付けている所定の音圧閾値レベルと比較するステップと；
前記感知した音圧レベルが前記音圧閾値レベルに達したことに応答して、前記第１のバルブを閉鎖して前記第２のバルブを開口するステップとを有する
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記第１のパイプを流れる水の導電率を感知するステップと；前記感知した導電率を、前記パイプ内の水と油との混合物の流れを特徴付けている導電率の閾値と比較するステップと；前記分離システムの動作結果に基づいて、前記音圧レベル及び前記導電率の計測値に関連する重み付けを調整するステップと；前記調節した重み付けに従って、前記第１のバルブを閉鎖して前記第２のバルブを開口するステップとを有する
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
原油から水を分離するシステムであって、
未精製原油を貯蔵する大量貯蔵タンクと；前記大量貯蔵タンク内の原油から分離した水を収容システムに送る第１のパイプと；原油を出荷システムに送る第２のパイプと；前記第１のパイプ内の流れを制御する第１のバルブと；前記第２のパイプ内の流れを制御する第２のバルブと；前記第１のバルブ及び第２のバルブの動作を制御する制御システムであって、前記第１のバルブ及び第２のバルブの動作を制御する制御デバイスと；前記第１のパイプを流れる液体についての少なくとも１つの特定の特性を計測する第１のパイプであって、計測した値を通信するために前記制御デバイスと接続している第１のパイプに構成されたセンサ手段とを備え、
前記制御デバイスが、前記計測した値を、特定の油対水の比を有する油と水との混合物の流れを特徴付けている前記少なくとも１つの特定の特性の所定閾値と比較する手段を有し、前記制御デバイスが、前記計測した値が前記所定閾値に達した際に、前記第１のバルブを閉鎖して前記第２のバルブを開口する、制御システムと；グラフィカルユーザインタフェースを用いたディスプレイを有するコンピュータであって、分離工程について表示されたデータにしたがって前記ディスプレイを遠隔操作するために、ローカルエリアネットワークを介して前記制御デバイスに接続しているコンピュータとを備える
ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
前記制御デバイスは、埋込型制御装置と、前記第１のバルブ及び第２のバルブならびに前記センサ手段を前記制御装置に接続している入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースとを備える
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記制御装置は、水と原油とを分離するアプリケーションプログラムを実行するプロセッサを備える
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記アプリケーションプログラムを記憶する内部記憶装置を備える
請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ローカルエリアネットワークは、インターネットまたはプライベートワイドエリアネットワークであり、前記アプリケーションプログラムは、前記ローカルエリアネットワークを介して前記制御装置に通信される
請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記センサ手段は、前記液体の音圧レベルを計測する音響センサアレイを備える
請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記センサ手段は、前記第１のパイプ内の振動を計測する加速度計を備える
請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
システムにおける水と原油とを分離する工程を制御する装置であって、
未精製原油を貯蔵する大量貯蔵タンクと、前記大量貯蔵タンク内の原油から分離した水を収容システムに送る第１のパイプと、原油を出荷システムに送る第２のパイプと、前記第１のパイプ内の流れを制御する第１のバルブと、前記第２のパイプ内の流れを制御する第２のバルブとを備える装置において、
前記第１のパイプを流れる液体についての少なくとも２つの特定の特性を計測するために、前記第１のパイプに構成可能な少なくとも２つのセンサ素子と；前記第１のバルブ及び第２のバルブの動作を制御する制御デバイスとを備え、前記制御デバイスが、埋込型制御装置と、前記第１のバルブ及び第２のバルブならびに前記少なくとも２つのセンサ素子を前記制御装置に接続している入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースとを備え、前記制御装置が、水と原油とを分離するアプリケーションプログラムを実行するプロセッサを備える
ことを特徴とする
装置。
【請求項１６】
前記制御装置は、前記アプリケーションプログラムを記憶する内部記憶装置を備える
請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記アプリケーションプログラムは、遠隔のコンピュータからインターネットまたはプライベートワイドエリアネットワークを介して前記制御装置に通信される
請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも２つのセンサ素子はそれぞれ、前記第１のパイプを流れる水の音圧レベルを計測する音響センサアレイとして、及び前記水の流れの導電率を計測する導電率センサとして形成される
請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記プロセッサは、前記分離システムの動作結果に基づいて、前記少なくとも２つの特定の特性の各々の計測値に関連する重み付けを調整する
請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
原油から水を分離するシステムを動作させる方法であって、
未精製原油を貯蔵する大量貯蔵タンクと；前記大量貯蔵タンク内の原油から分離した水を収容システムに送る第１のパイプと；原油を出荷システムに送る第２のパイプと；前記第１のパイプ内の流れを制御する第１のバルブと；前記第２のパイプ内の流れを制御する第２のバルブとを備える方法において、
水を前記大量貯蔵タンクから前記第１のパイプを通って前記収容システムに流し始めるために、前記第１のバルブを作動させるステップと；
前記第１のパイプを流れる液体についての少なくとも２つの特定の特性を計測するステップと；
前記少なくとも２つの特定の特性を、水と原油との混合物を特徴付けている前記２つの特定の特性のそれぞれの閾値の計測値と比較するステップと；
前記少なくとも２つの特定の特性の計測値が前記閾値を超えたことに応答して、前記第１のバルブを閉鎖して前記第２のバルブを開口するステップとを有する
ことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記計測ステップは、前記液体の音圧レベル及び前記液体の導電率を計測することを有する
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記分離システムの動作結果に基づいて、前記音圧レベル及び前記導電率の計測値に関連する重み付けを調整するステップを有する
請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年９月３０日に出願された特許文献１に基づく優先権の利益を主張し、その開示の全容を参照することにより本願に援用する。
【０００２】
本発明は全体的に、大量貯蔵タンクの水抜きに関し、特に、パイプ内での水から原油への移行を検知するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
大量貯蔵タンクに貯蔵されている未精製原油には、油中に紛れ込んでいる一定割合の水がある。このような原油は通常、出荷前に大量貯蔵タンクの中に圧送される。大量貯蔵タンクの容量は様々だが、１億バレル（すなわち１５．９ギガリットル）に及ぶことがある。２４から４８時間の期間が経過すると、タンクに貯蔵された水及び油は自然に分離し、水はタンクの底に滞留して油の下にある状態になる。タンク内で分離している水及び原油は、「黒水」または「汚水」インターフェース層を除いて極めて異なっている。黒水のインターフェース層は、油と水とが混合したエマルジョンである。
【０００４】
出荷用に原油を大量キャリアに移送する前に、大量貯蔵タンクに貯蔵した原油を水抜きする（すなわちタンクから水を除去する）必要がある。通常、大量貯蔵タンク内の油は、大量貯蔵タンクの下部にある排出バルブを手動で開口して中に入っている任意の液体をパイプを通して収容領域へ流すことによって水抜きされる。パイプを通って流れる液体は、最初は水である。オペレータは、サイフォンの原理による点を利用して液体を定期的に検査し、液体が水か油かを確認する。サイフォンの原理による点は、家庭用蛇口をパイプに装着した形態であってよい。任意の時間が経過した後に起こる水から油への液体の移行をオペレータが判断すると、オペレータは、大量貯蔵タンクに備わっている排出バルブを閉鎖して液体の流出を停止する。「水から原油への移行」について通常の定義は、液状での水対原油の比が２０：８０（すなわち水２０％：原油８０％）であるときの状態である。タンク内に残留している液体、主として原油は、その後、別のパイプを介して出荷配送システムなどの輸送システムに移送されてよい。
【０００５】
オペレータが、液体が油へ移行する点でタンクからの液体の流出を停止できない場合、油は、油と廃水とを混合したものの中に油を閉じ込めておく収容領域に送られる。油は、通常の水処理方法を用いて廃水から回収されてよい。しかし、収容領域から油を回収することは、費用のかかる作業である。
【０００６】
上記のような大量貯蔵タンクの水抜きは、熱、風、砂嵐、及び雨などの極限の環境条件にある屋外で実行されることが多い。このような水抜き方法の信頼性及び精度は、オペレータの技量に左右されている。特に、液体が水から油へ移行する時点で排出バルブを閉鎖するための決定ポイントは、主観的な判断であり、オペレータ一人ひとりによって変化しやすい。
【０００７】
パイプ内での水から原油への移行を検知するに当たって人間のオペレータへの依存をなくすために、密度センサを使用してパイプ内の液体密度を定期的に測定している。１つのこのような密度センサが、挿入型液体密度トランスデューサ（ＩＬＤＴ）である。ＩＬＤＴは、パイプ内の測定対象となっている液体内に浸漬されている音叉を備えている。音叉は、一方の脚の根元の内側に固定された圧電デバイス（図示せず）によって刺激を受けて振動する。音叉の振動周波数は、音叉のもう一方の脚の根元に固定された第２の圧電デバイスによって検出される。音叉は、周囲の液体によって補正されるため、電子ハウジング内に位置していてよい増幅回路によってその音叉本来の共振周波数に維持される。この振動周波数は、脚部材の全体的な質量と、脚部材と接触している液体の密度との関数である。液体の密度は変化するため、全体的な振動質量は共振周波数とともに変化する。共振周波数を計測することによって、液体の密度を測定できる。密度センサのもう１つの例は、管密度計の形態であってよい。管密度計は、前述したＩＬＤＴと同様に動作する。
【０００８】
このような密度センサを用いて測定した密度計測値を使用して、水と油との間で移行が起きたかどうかを判断することができる。これに関連して、資料Ｃの表３及び表４は、水及び原油の密度を示している。しかしながら、上で考察したような密度センサは、脚部を損傷して突飛な結果を招くおそれのある、予測不能な性質または浸食的性質のある任意の液体を用いる使用には適していない。さらに、このような密度センサは、サンプリングを実施するために、パイプ内に複雑な部品を必要とする。またさらに、このような密度センサは、原油などの特に粘性のある液体をサンプリングする際に汚れる傾向がある。
【０００９】
このように、パイプ内を流れる液体が水から油へ移行したことを検知するための改良した方法に対する要望が明らかに存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許仮出願第６１／５４１７１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
先行技術の構成が抱える１つ以上の欠点を実質的に克服するか、あるいは少なくとも緩和することが本発明の目的である。
【００１２】
本出願は、水から油への移行を検知するためにパイプ内を流れる液体の１つ以上の特性を計測することによって、先行技術の問題に対処しようとする構成を開示している。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の１つは、パイプ内を流れる液体が水から油へ移行するのを検知する方法であって、パイプ内の所定点を流れる液体が示す音圧レベルを計測するステップと、計測した音圧レベルをコンピュータ可読メモリに記憶された所定閾値と比較するステップと、比較結果に基づいて、パイプ内の所定点を流れる液体が水から原油へ移行したかどうかを検知するステップとを含む方法を提供する。
【００１４】
上記に加えてもう１つは、液体が、比較に応じて薄片状に流れているのか乱流状に流れているのかを判断するステップを含む。
【００１５】
上記に加えてもう１つは、液体の導電率を測定するステップを含む。
【００１６】
上記に加えてもう１つは、パイプ内の液体の流れの乱流が引き起こすパイプ内の振動を測定するステップを含む。
【００１７】
上記に加えてもう１つは、貯蔵タンクから水を流出させるためにバルブを開口し、その後、水から油への移行が所定点で起きた場合にタンクから流出する液体を停止するために前記バルブを閉鎖するステップを含む。
【００１８】
もう１つは、パイプ内を流れる液体が水から油へ移行したのを検知するための装置であって、パイプ内の所定点を流れる液体が示した音圧レベルを計測するための計測手段と、計測した音圧レベルをコンピュータ可読メモリに記憶された所定閾値と比較するとともに、比較結果に基づいて、パイプ内の所定点を流れる液体が水から原油へ移行したかどうかを検知するためのプロセッサとを備える、装置を提供する。
【００１９】
もう１つは、記録したプログラムを有するコンピュータ可読記憶媒体であって、プログラムが、パイプ内を流れる液体が水から油へ移行したのを検知する手順をコンピュータに実行させるように構成されている、コンピュータ可読記憶媒体において、パイプ内の所定点を流れる液体が示した音圧レベルを計測するためのコードと、計測した音圧レベルをコンピュータ可読メモリに記憶された所定閾値と比較するためのコードと、比較結果に基づいて、パイプ内の所定点を流れる液体が水から原油へ移行したかどうかを検知するためのコードとを含む、装置を提供する。
【００２０】
もう１つは、パイプ内を流れる液体が水から油へ移行したのを検知する方法であって、パイプ内の所定点を流れる液体の導電率を計測するステップと、計測した導電率をコンピュータ可読メモリに記憶された所定閾値と比較するステップと、比較結果に基づいて、パイプ内の所定点を流れる液体が水から原油へ移行したかどうかを検知するステップとを含む、方法を提供する。
【００２１】
上記方法に加えてもう１つは、液体が、比較に応じて薄片状に流れているのか乱流状に流れているのかを判断するステップを含む。
【００２２】
上記方法に加えてもう１つは、液体の音圧レベルを測定するステップを含む。
【００２３】
上記方法に加えてもう１つは、貯蔵タンクから水を流出させるためにバルブを開口し、その後、水から油への移行が所定点で起きた場合にタンクから流出する液体を停止するために前記バルブを閉鎖するステップを含む。
【００２４】
もう１つは、パイプ内を流れる液体が水から油へ移行したのを検知するための装置であって、パイプ内の所定点を流れる液体の導電率を計測するための計測手段と、計測した導電率をコンピュータ可読メモリに記憶された所定閾値と比較するとともに、比較結果に基づいて、パイプ内の所定点を流れる液体が水から原油へ移行したかどうかを検知するためのプロセッサとを備える、装置を提供する。
【００２５】
もう１つは、記録したプログラムを有するコンピュータ可読記憶媒体であって、プログラムが、パイプ内を流れる液体が水から油へ移行したのを検知する手順をコンピュータに実行させるように構成されている、コンピュータ可読記憶媒体において、パイプ内の所定点を流れる液体の導電率を計測するためのコードと、計測した導電率をコンピュータ可読メモリに記憶された所定閾値と比較するためのコードと、比較結果に基づいて、パイプ内の所定点を流れる液体が水から原油へ移行したかどうかを検知するためのコードとを含む、装置を提供する。
【００２６】
もう１つは、パイプ内を流れる液体が水から油へ移行したのを検知する方法であって、パイプの所定点での振動を計測するステップと、計測した振動をコンピュータ可読メモリに記憶された所定閾値と比較するステップと、比較結果に基づいて、パイプ内の所定点を流れる液体が水から原油へ移行したかどうかを検知するステップとを含む、方法を提供する。
【００２７】
本発明のその他の態様について、以下の記載に開示する。
【００２８】
次に、先行技術のいくつかの態様及び本発明の１つ以上の実施形態について、以下の図面及び資料を参照して記載していく。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】大量貯蔵タンクに貯蔵した原油を水抜きするためのシステムを示す説明図
【図２Ａ】図１のシステムの電子機器の概略的ブロック図
【図２Ｂ】図１のシステムに使用したコンピュータシステムの概略的ブロック図
【図３】図１の大量貯蔵タンクを水抜きする方法を示すフローチャート
【図４】図１のシステムのパイプ内で水から原油に移行したのを検知する方法を示すフローチャート
【図５】図１のシステムのパイプ内で水から原油に移行したのを検知するもう１つの方法を示すフローチャート
【図６】高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による急流のトレースであり、図１のシステムのパイプを流れる水の流れをシミュレートしている様子を示す説明図
【図７】高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による急流のトレースであり、図１のシステムのパイプを流れる原油の流れをシミュレートしている様子を示す説明図
【図８】図１の大量貯蔵タンクを水抜きするための代替的なシステムを示す説明図
【図９】水抜きの一例に従って時間に対する音圧レベル（ＳＰＬ）を示すグラフ
【図１０】水抜きの一例に従って時間に対する音圧レベル（ＳＰＬ）を示すグラフ
【図１１】水抜きの一例に従って時間に対する導電率を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００３０】
添付の図面のうち任意の１つ以上に表示した同一符号を有するステップ及び／または特徴を参照する場合、そのステップ及び／または特徴は、本明細書に対しては特に指示のない限り同一の機能（複数も可）または動作（複数も可）を有する。
【００３１】
「背景技術」の段落に記載した考察及び先行技術の構成に関する上記の考察は、それぞれの出版物及び／または使用を通じて一般知識を形成する文献また考案物の考察に関係していることに注意されたい。このような考察内容を、本発明者（発明者ら）または本特許出願者の代表的な考えと解釈してはならず、そのような文献または考案物は、技術的な一般知識の一部を何らかの形で形成するものである。本明細書ではこれ以降、以下の資料Ａ、Ｂ及びＣを参照する。
資料Ａは、水及び原油の動粘度を示す表であり、資料Ｂは、水及び原油の導電率データを示す表であり、資料Ｃは、水及び原油の密度データを示す表である。
【００３２】
図１は、大量貯蔵タンク１０１を水抜きするシステム１００を示している。システム１００は、２つの電動バルブ１０２及び１０３を備えている。バルブ１０２は、液体がタンク１０１の下部に接続しているパイプ１０４を通って収容システム１０５に流れるよう制御する。バルブ１０３は、液体がタンク１０１の下部に接続しているもう１つのパイプ１０６を通って出荷（または輸送）システム１０７に流れるよう制御する。
【００３３】
音響センサアレイ１０９の形態である計測手段を、パイプ１０４の外側にある所定点に固定する。１つの実装では、音響センサアレイ１０９は、２つのセンサ（図示せず）を備え、同センサは、音響センサアレイ１０９のセンサが検知した平均音圧レベル（ＳＰＬ）に応じて電圧（例えば０〜１０ボルト）を出力する。
【００３４】
導電率センサ１０８の形態であるもう１つの計測手段を、パイプ１０４の外側にあるさらに別の所定点で固定する。１つの実装では、導電率センサ１０８は、検知した平均導電率レベルに応じて電流（０〜２０ｍＡ）を出力する誘導性かつ非接触型のセンサである。
【００３５】
システム１００を、音響センサアレイ１０９と導電率センサ１０８との両方を備えているものとして記載したが、他の実装では、システム１００は、音響センサアレイ１０９または導電率センサ１０８のうちいずれか一方を備えていてよい。
【００３６】
システム１００は、バルブ１０２、１０３に電気的に接続している電子機器１５１によって制御される。デバイス１５１は、図１及び図２Ａに見られるように、導電率センサ１０８及び音響センサアレイ１０９にも接続している。
【００３７】
１つの実施形態では、デバイス１５１は、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）であってよい。このようなＰＬＣは、対応するセンサ１０８及びアレイ１０９からの信号を処理するための対応する制御装置を介して、導電率センサ１０８及び音響センサアレイ１０９に電気的に接続していてよい。
【００３８】
システム１００は、音響センサアレイ１０９を使用してパイプ１０４内部の液体の乱流を計測し、水から原油への移行を検知する。システム１００は、導電率センサ１０８を使用してパイプ１０４内部の液体の導電率を計測し、水から原油への移行を検知する。したがって、導電率センサ１０８及び／または音響センサアレイ１０９は、パイプ１０４内の水から原油への移行を検知する非侵襲的な方法を提供する。
【００３９】
図１に見られるように、デバイス１５１もローカルコンピュータネットワーク２２２（ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）として公知）を介して、コンピュータシステム２００（またはコンピュータ）に接続している。コンピュータシステムは、図２Ｂで詳細がわかる。コンピュータシステム２００によって、オペレータは、コンピュータシステム２００のディスプレイ２１４にあるグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）に表示された１つ以上の制御盤を用いて、遠隔操作で水抜きを作動または解除させることができ、これについては以下で説明していく。この場合、コンピュータシステム２００は、バルブ１０２及び１０３を制御するデバイス１５１と直接通信する。
【００４０】
システム１００は、パイプ１０４内の水から原油への移行を検知する一貫性を高め、そのような検知が人間のオペレータに依存するのをなくす。システム１００は、水抜きの終了が遅れたことが原因でこぼれた油を処理するために収容システム１０５にかかる要求を軽減する。システム１００によって、水抜きを大量貯蔵タンク１０１から遠隔操作で実施することができ、これは、コンピュータシステム２００を用いて、パイプ１０４内で水対原油の比が特定の比（例えば２０：８０）に達したときにアラートを発することによって行う。
【００４１】
図２Ａに見られるように、デバイス１５１は、埋込型制御装置１５２を備えている。したがって、デバイス１５１を「埋込型デバイス」と呼んでよい。この例では、制御装置１５２は、内部記憶モジュール１５９に双方向に結合している処理部（またはプロセッサ）１５５を備えている。記憶モジュール１５９は、不揮発性半導体読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及び半導体ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）から形成されてよい。ＲＡＭは、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、または揮発性メモリと不揮発性メモリとを組み合わせたものであってよい。
【００４２】
埋込型デバイス１５１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル及び／または発光ダイオード（ＬＥＤ）などの形態である表示手段１６５を備えていてよい。埋込型デバイス１５１は、通常はキーパッドまたはこれと同様の制御盤で形成されるユーザ入力デバイス１５３も備えている。
【００４３】
図２Ａに見られるように、埋込型デバイス１５１は、接続１１９を介してプロセッサ１５５に結合している携帯型メモリインターフェース１５６も備えている。携帯型メモリインターフェース１５６によって、相補形の携帯型メモリデバイス１７５を埋込型デバイス１５１に結合することができる。携帯型メモリデバイス１７５は、データソースまたはデータ送信先として作用するか、あるいは内部記憶モジュール１５９を補足するよう作用することができる。携帯型メモリデバイスとの結合を可能にするこのようなインターフェースの例には、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ＲＡＭ、セキュアデジタル（ＳＤ）カード、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会（ＰＣＭＩＡ）カード、光学ディスク及び磁気ディスクなどがある。
【００４４】
埋込型デバイス１５１は、接続２２３を介して埋込型デバイス１５１をローカルコンピュータネットワーク２２２に結合できるようにする通信インターフェース１５８も備えている。接続２２３は、有線でもよいし、無線周波数などの無線でもよいし、光学式でもよい。有線接続の一例にはＵＳＢがある。さらに、無線接続の一例には、ブルートゥース（商標）の類のローカル相互接続、ＷｉＦｉ（例えばＩＥＥＥ８０２ファミリー、赤外線データ協会（ＩｒＤａ））などがある。
【００４５】
埋込型デバイス１５１は、図２Ａに見られるように、導電率センサ１０８及び音響センサアレイ１０９と通信するための入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１６０も有する。埋込型デバイス１５１は、Ｉ／Ｏインターフェース１６０を介してバルブ１０２及び１０３とも通信する。
【００４６】
以下に記載する方法は、埋込型制御装置１５２を用いて実装されてよく、記載していく図３から図１０の工程は、埋込型制御装置１５２内で実行可能な１つ以上のソフトウェアアプリケーションプログラム１３３として実装されてよい。埋込型デバイス１５１は、記載した方法を実装するための有利な装置に作用する。特に、記載した方法のステップは、制御装置１５２内で実行されるソフトウェア１３３の命令によって実行される。ソフトウェアの命令は、１つ以上のコードモジュールとして形成されてよく、各々のコードモジュールが１つ以上の特定のタスクを実施する。
【００４７】
ソフトウェア１３３は、一般に、コンピュータ可読媒体から制御装置１５２の中にロードされたのち、通常は、図２Ａに示したように内部記憶モジュール１５９に記憶され、その後、ソフトウェア１３３は、プロセッサ１５５を用いて実行できる。本明細書に記載したように、アプリケーションプログラム１３３は、通常は、埋込型デバイス１５１が流通する前に製造者によってプレインストールされてＲＯＭに記憶される。ただし、場合によっては、ソフトウェア１３３は、１つ以上のＣＤ−ＲＯＭ（図示せず）にエンコードされたユーザに提供され、内部記憶モジュール１５９または携帯型メモリ１７５に記憶される前に携帯型メモリインターフェース１５６を介して読み出されることがある。別の代替例では、ソフトウェア１３３は、ネットワーク２２２からプロセッサ１５５によって読み出されるか、あるいは他のコンピュータ可読媒体から制御装置１５２または携帯型記憶媒体１７５の中にロードされてよい。コンピュータ可読記憶媒体とは、命令及び／またはデータを制御装置１５２に提供して実行かつ／または処理することに加担する任意の記憶媒体のことである。このような記憶媒体の例には、フロッピーディスク、磁気テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、ＲＯＭもしくは集積回路、ＵＳＢメモリ、光磁気ディスク、フラッシュメモリ、またはＰＣＭＣＩＡカードのようなコンピュータ可読カードなどがあり、このようなデバイスがデバイス１５１の内部にあるのか外部にあるのかは問わない。ソフトウェア、アプリケーションプログラム、命令及び／またはデータをデバイス１５１に提供するのに加担してもよいコンピュータ可読伝送媒体の例には、無線または赤外線伝送チャネルのほか、別のコンピュータもしくはネットワーク化したデバイスへのネットワーク接続、及びインターネットまたは電子メールの送信及びウェブサイトに記録された情報を含むイントラネットなどがある。このようなソフトウェアまたはこのソフトウェアに記録されたコンピュータプログラムを有するコンピュータ可読媒体が、コンピュータプログラム製品である。
【００４８】
図２Ｂに見られるように、コンピュータシステム２００は、コンピュータモジュール２０１、キーボード２０２及びマウスポインタデバイス２０３などの入力デバイスと、プリンタ２１５、表示デバイス２１４及びスピーカ２１７などの出力デバイスとで形成される。接続２２１を介してコンピュータネットワーク２２０と相互に通信するために、コンピュータモジュール２０１によって外部の変調復調器（モデム）トランシーバデバイス２１６を使用してよい。ネットワーク２２０は、インターネットなどのワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、またはプライベートＷＡＮであってよい。接続２２１が電話線の場合、モデム２１６は、従来の「ダイヤルアップ」式モデムであってよい。このようにする代わりに、接続２２１が大容量（例えばケーブル）接続の場合、モデム２１６は、ブロードバンドモデムであってよい。ネットワーク２２０に無線で接続する場合は無線モデムを使用してもよい。
【００４９】
コンピュータモジュール２０１は、通常、少なくとも１つのプロセッサ部２０５と、例えば半導体ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）で形成された記憶部２０６とを有する。モジュール２０１は、映像ディスプレイ２１４及びスピーカ２１７に結合している音声−映像インターフェース２０７などのいくつかの入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースと、キーボード２０２及びマウス２０３ならびに任意で備えるジョイスティック（図示せず）用のＩ／Ｏインターフェース２１３と、外部モデム２１６及びプリンタ２１５用のインターフェース２０８とも有する。いくつかの実装では、モデム２１６は、コンピュータモジュール２０１内、例えばインターフェース２０８内に組み込まれてよい。コンピュータモジュール２０１は、接続２２５を介してコンピュータシステム２００をローカルコンピュータネットワーク２２２に結合できるローカルネットワークインターフェース２１１も有する。インターフェース２１１は、イーサネット（商標）回路カード、無線のブルートゥース（商標）またはＩＥＥＥ８０２．１１無線構成で形成されてよい。
【００５０】
インターフェース２０８及び２１３は、直列接続と並列接続との両方に対応できる能力があり、前者は通常ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）規格に従って実装され、対応するＵＳＢコネクタ（図示せず）を有している。記憶デバイス２０９が設けられ、この記憶デバイスは、通常ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２１０を備えている。フロッピーディスクドライブ及び磁気テープドライブ（図示せず）など、その他のデバイスを使用してもよい。通常は、光学ディスクドライブ２１２が設けられて、データの不揮発性ソースとして作用する。この場合、例えば光学ディスク（例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ）、ＵＳＢ−ＲＡＭ、及びフロッピーディスクのような携帯型メモリデバイスをシステム２００に対する適切なデータソースとして使用してもよい。メモリ２０６及びＨＤＤ２１０は、「コンピュータ可読メモリ」と呼ばれることがある。
【００５１】
コンピュータモジュール２０１のコンポーネント２０５〜２１３は、通常、相互接続したバス２０４を介して、かつ、当業者に公知のコンピュータシステム２００の普通の動作モードになるように通信する。記載した構成を実現できるコンピュータの例には、ＩＢＭ−ＰＣ互換機、サンスパークステーション、アップル社のＭａｃ（商標）またはこれらから発展した同様のコンピュータシステムなどがある。
【００５２】
以下に記載した方法の１つ以上のステップは、コンピュータシステム２００内で実装されてよく、図３から図６のうちの１つ以上のステップは、コンピュータシステム２００内で実行可能な１つ以上のソフトウェアアプリケーションプログラム２３３などのソフトウェアとして実装されてよい。特に、記載した方法のうちの１つ以上のステップは、コンピュータシステム２００内で実行されるソフトウェア２３３の命令によって実行されてよい。この命令は、１つ以上のコードモジュールとして形成されてよく、各々のコードモジュールが１つ以上の特定のタスクを実施する。コンピュータシステム２００内で実行可能なソフトウェア２３３は、ディスプレイ２１４上に表示されるグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を実装し、管理できる。前述したように、ＧＵＩ上に表示される１つ以上の制御盤によって、オペレータは遠隔操作で水抜きを作動または解除することができる。
【００５３】
ここでもまた、コンピュータシステム２００上にあり、かつＧＵＩを実装しているソフトウェア２３３は、例えば前述した記憶デバイスなどのコンピュータ可読媒体に記憶されてよい。このようなソフトウェアは、コンピュータ可読媒体からコンピュータシステム２００の中にロードされたのち、コンピュータシステム２００によって実行されてよい。コンピュータシステム２００内にあるコンピュータプログラム製品を使用することで、記載した方法のうちの１つ以上のステップを実装するための有利な装置に作用することが好ましい。
【００５４】
キーボード２０２及びマウス２０３を操作することで、システム１００及びソフトウェアアプリケーション２３３のオペレータは、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を操作して制御コマンド及び／または入力を埋込型デバイス１５１上にあるソフトウェアアプリケーション１３３に提供することができる（図２Ａを参照）。制御コマンド及び／または入力によってオペレータは、ディスプレイ２１４上にあるＧＵＩに表示される制御盤を用いて、遠隔操作で水抜きを作動させ解除させることができる（図２Ｂ）。ＧＵＩは、好ましくはシステム１００の状態表示も行って（例えば「バルブ開」または「バルブ閉」）、バルブ１０２及び１０３が開口しているのか閉鎖しているのかを示す（図１）。ＧＵＩは、診断的情報も表示してシステム１００が抱える問題を示すこともできる。
【００５５】
次に、大量貯蔵タンク１０１を水抜きする方法３００について、図３を参照しながら以下に詳細に記載していく。方法３００は、ソフトウェア１３３の１つ以上のコードモジュールとして実装されてよく、このソフトウェアは、埋込型デバイス１５１の内部記憶装置１５９上にあってプロセッサ１５５がその実行を制御する。
【００５６】
方法３００は、プロセッサ１５５が、第１の信号を電動バルブ１０２に送信してバルブ１０２を開口し、液体がパイプ１０４を通ってタンク１０１の外へ流れるようにするステップを実施するステップ３０１から始まる。液体は、タンク１０１から開口したバルブ１０２及びパイプ１０４を通って収容システム１０５に流れる。第１の信号は、コンピュータシステム２００から受信した信号に応答して、埋込型デバイス１５１によって生成されてよい。前述したように、コンピュータシステム２００から受信した信号は、デバイス２１４上に表示されるＧＵＩの１つ以上の制御盤を操作するためにオペレータが行うキーボード２０２及びマウス２０３の操作に基づいて生成されてよい。このような操作に応答して、ソフトウェア２３３は、第１の信号を生成し、ネットワーク２２２を介してデバイス１５１に送ることができる。
【００５７】
次のステップ３０３では、プロセッサ１５５は、パイプ１０４内を流れる液体が、パイプ内の所定点で水から原油へ移行したかどうかを検知するステップを実施する。以下に詳細に記載したように、プロセッサ１５５は、パイプ１０４内を流れる液体が水から原油へ移行したかどうかを、パイプ１０４内の所定点を流れる液体の少なくとも１つの特性を計測することによって検知することができる。計測した特性は、所定閾値と比較することができる。その比較結果に基づいて、プロセッサ１５５は、パイプ内を流れる液体が水から原油に移行したかどうかを検知できる。
【００５８】
１つの例では、プロセッサ１５５は、どの特定の時間点でも、パイプ１０４内を流れる液体によって生じる音圧レベル（ＳＰＬ）の計測値に基づいて、パイプ１０４内の液体の流れが所定点で「薄片状」であるのか「乱流」であるのかを判断できる。したがって、ステップ３０３で計測した特性は、パイプ１０４内を流れる液体によって生じる音圧レベル（ＳＰＬ）である。音圧レベルの測定は、パイプ１０４の所定点に設置された音響センサアレイ１０９を用いて行うことができる。ステップ３０３で実行できるように、パイプ１０４内での水から原油への移行を音響センサアレイ１０９を用いて検知する方法４００について、図４を参照しながら以下で詳細に記載していく。
【００５９】
また、プロセッサ１５５は、パイプ１０４内の液体の流れが水から原油へ移行したかどうかを、導電率センサ１０８を用いて液体の導電率を測定することによって検知できる。したがって、ステップ３０３で計測した特性は、液体の導電率である。ステップ３０３で実行できるように、パイプ１０４内での水から原油への移行を導電率センサ１０８を用いて検知する方法５００について、図５を参照しながら以下で詳細に記載していく。
【００６０】
さらに別の代替例では、プロセッサ１５５は、パイプ１０４内の液体の流れが水から原油へ移行したかどうかを、加速度計を用いてパイプ１０４内の振動を監視することによって検知でき、これについては以下に記載する。したがって、この場合、ステップ３０３で計測した特性は、パイプ内を流れる液体１０４がもたらす振動である。
【００６１】
方法３００は次のステップ３０４に続き、所定点でのパイプ１０４内の液体の流れが水から原油へ移行していれば（すなわち移行が起こっていれば）、次に方法３００はステップ３０５に進む。そうでなければ、方法３００はステップ３０３に戻る。ステップ３０５では、プロセッサ１５５は、Ｉ／Ｏインターフェース１６０を介して信号を電動バルブ１０２に送信してバルブ１０２を閉鎖し、液体がタンク１０１から出てパイプ１０４へ流れるのを停止するステップを実施する。バルブ１０２の閉鎖は、プロセッサ２０５がプロセッサ１５５から受信したさらに別の信号に応答して、表示デバイス２１４に表示されるＧＵＩを介してオペレータに提示されてよい。
【００６２】
低流速では、液体は薄片状になる傾向がある。液体の流束が上がるにつれて移行が起こり、液体は筋状になって複雑で無作為の乱流になる。乱流状に流れる液体は、薄片状に流れる液体のように特定方向に進むが、速度が無作為に変動するという複雑な点が加わる。乱流状に流れる液体の流れパターンは無秩序なものである。
【００６３】
薄片状の流れの例として、蛇口から流れる水を考える。低流速であれば、ガラスのように滑らかで秩序のある水の流れが蛇口から流れるのを観察できる。風やその他の障害物がなければ何も変化せず、秩序のある水の流れが続く。薄片状に流れる水は、決定的なものである。薄片状に流れる水のその後の挙動に関する情報は、初期段階での流れの詳細な特徴によって完全に決定される。蛇口から流れる水の規模がさらに速いまたは大きい場合（例えば蛇口が全開しているとき）、水の流れパターンは継続的に変化する。より速い水の流れの平均的な動きは、その流れの中で１つの方向に向かっているが、流水中のあらゆる所に不規則性がある。
【００６４】
液体の速度Ｖが増大するにつれて、薄片状の流れから乱流状の流れへの移行が起こる。
【００６５】
ここで、水の代わりに原油を用いて考える。流れの「速い」原油に対してでも十分に大きな圧力を提供できると仮定すると、原油の動きは薄片状のままである。
【００６６】
さらに、蛇口のノズルを考え、水の流れを細いガラスキャピラリ管の中にすぼめる。この場合、乱流になることなく極めて速く進むように流れを作ることができる。
【００６７】
液体の薄片状の流れは、低速度、小直径、低密度かつ高粘度の場合に起こる。液体の乱流状の流れは、これとは逆の条件（すなわち高速度、大直径、高密度かつ低粘度）の場合に起こる。
【００６８】
粘度は、計測可能な液体の特性である。計測可能な液体の特性のその他のいくつかの例が、導電率、密度及び温度である。計測可能な液体の特性のその他の例が、音圧レベル（ＳＰＬ）及び振動であり、いずれもパイプ内を流れる液体によって生じる。
【００６９】
液体の「動粘度」（単位はｃＳｔまたはｍ２ｓ−１）という用語は、液体の粘度を液体の密度で除算したものを指す。
【００７０】
流体力学では、レイノルズ数Ｒｅとして知られる値が、所与の液体及び所与の流動条件に対する慣性力対粘性力の相対的な重要性を定量している。ある液体のレイノルズ数は、以下の式１に従って算出できる。
【００７１】
【数１】
2014534127.tif 000003
【００７２】
μは動的粘性率、ｖは動粘度である。
式中、Ｖは、直径ｄ（単位はメータ（ｍ））の孔（例えばパイプの内径）を通過する液体速度（単位はメータ毎秒（ｍｓ−１））を表し、μは、流体の絶対粘度（単位はニュートン秒毎平方メートル（Ｎｓｍ−２））を表し、ｖは、流体の動粘度（単位は平方メートル毎秒（ｍ２ｓ−１））を表し、ｐは、液体の密度（単位はキログラム毎立方メートル（ｋｇｍ−３））を表している。
【００７３】
液体速度Ｖ、または直径ｄ（または速度と直径との両方）が小さく、粘度が大きければ、レイノルズ数Ｒｅは小さい。この場合、液体の流れは薄片状になる。直径ｄ、または速度Ｖが増大するか、あるいは粘度が低下すると、レイノルズ数Ｒｅは増大する。
【００７４】
直径がｄである任意のパイプ内を任意の速度Ｖで流れる任意の種類の液体では、パイプ内の液体の流れは薄片状のままで、レイノルズ数Ｒｅはおよそ２３００未満になる。レイノルズ数Ｒｅが２３００よりも大きい場合、流れる液体に乱流が起こる。
【００７５】
資料Ａの表１に見られるように、５４．４°Ｃでの水の動粘度は、およそ０．５５ｃＳｔまたは５５０×１０−３ｍ２ｓ−１である。逆に、５４．４４°Ｃでの原油の動粘度は、およそ３．５ｃＳｔである。パイプの直径が１ｃｍであれば、レイノルズ数Ｒｅが２０００である速度Ｖは０．２ｍｓ−１（０．７２ｋｍｈ−１）であり、これは比較的遅い速度である。水は、低速度で乱流への移行を受ける。
【００７６】
薄片状から乱流状の流れへの移行は、パイプ（例えばパイプ１０４）内のレイノルズ数Ｒｅが閾値であるおよそ２３００のときに起こるが、レイノルズ数の閾値の正確な値は、何らかの小さな障害があるかどうかによって異なる。パイプの内面がきわめて平滑であり、速度に対する障害がなければ、流れが薄片状態のままで、より高いレイノルズ数Ｒｅの値を得ることができる。しかし、レイノルズ数Ｒｅが２３００未満であれば、液体が障害にぶつかっても液体の流れは薄片状になる。さらに、パイプが異なる断面形状を有していれば（例えば正方形）、あるいは液体の流れがタービンブレードの上を流れていれば、薄片状から乱流状の流れへの移行は、異なるレイノルズ数の値Ｒｅで起こる。
【００７７】
液体の流れが乱流のとき、液体にはあらゆるサイズの渦巻きの動きが含まれている。さらに、乱流状の流れが抱える大部分の機械的エネルギーは、このような渦を形成する力に変わり、これが最終的にはそのエネルギーを熱及びノイズとして発散させることになる。その結果、所与のレイノルズ数Ｒｅでは、乱流状の流れの抗力は薄片状の流れの効力よりも大きくなる。また、乱流状の流れは、表面の凹凸に影響されるため、表面の凹凸が増大すると抗力が増大する。乱流状の流れと抗力との関係は、所与のシステム（例えばシステム１００）に対するレイノルズ数Ｒｅの値を調整するのに重要である。
【００７８】
原油及び水の動粘度は、資料Ａに見られるように、実質的に異なる。その結果、パイプ１０４内で見られる原油の薄片状の流れと水の乱流状の流れとの相違点は、パイプ１０４に装着した音響センサアレイ１０９の形態である音響手段を用いて検知できる。液体の乱流によって生じる何らかの音及び振動がパイプ１０４内にあれば、パイプ１０４を流れている液体が水であることを示している。逆に、液体がパイプ１０４を流れている際にパイプ１０４内が相対的に静かで動きがなければ、原油がパイプ１０４内で薄片状の流れになっていることを示している。
【００７９】
例として、図６は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した急流のトレース６００であり、パイプ１０４を流れる水の流れをシミュレートしている様子を示している。トレース６００は、音圧レベル（ＳＰＬ）をデシベル（ｄＢ）で示した垂直軸を含んでいる。トレース６００の水平軸は、周波数をヘルツ（Ｈｚ）で示している。トレース６００のスペクトルは無秩序で、ホワイトノイズに似ている。トレース６００で注目すべき点は、記録された信号が１００Ｈｚ未満であるためにトレースが機能不能な点である。このような機能不能は、トレース６００を作成するのに使用した記録器が起こした人為的な結果であり、システム１００を通常の方法で実装した場合には起こりそうにないことである。
【００８０】
図７は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した急流のトレース７００であり、パイプ１０４を流れる原油の流れをシミュレートしている様子を示している。ここでもまた、トレース７００は、音圧レベル（ＳＰＬ）をｄＢで示した垂直軸を含んでいる。水平軸は、周波数をＨｚで示している。図７に見られるように、１００Ｈｚを上回る信号の範囲は、楕円７０１で強調表示したように、トレース６００に比して小さい。トレース６００とトレース７００との間の全体的なＳＰＬの差は、およそ５０ｄＢである。したがって、音響センサアレイ１０９を用いてＳＰＬを計測し、計測したＳＰＬレベルを第１の所定閾値と比較することで、パイプ１０４内の原油の流れをパイプ１０４内の水の流れと区別することができる。第１の所定閾値の設定について以下で詳細に説明していくが、この設定は、メモリ２０６またはハードディスクドライブ２１０に記憶することができる。トレース７００内で円７０２で強調表示したトレース７００の領域は、環境ノイズと、トレース７００を作成するのに使用した機器が起こした人為的な結果とを合わせたものである。
【００８１】
ステップ３０３で実行できるように、音響センサアレイ１０９を用いてパイプ１０４内での水から原油への移行を検知する方法４００について、ここで図５を参照しながら以下に詳細に記載していく。前述したように、音響センサアレイ１０９は、パイプ１０４の外部で所定点に固定されている。方法４００は、ソフトウェア１３３の１つ以上のコードモジュールとして実装されてよく、このソフトウェアは、埋込型デバイス１５１の記憶モジュール１５９上にあって、プロセッサ１５５がその実行を制御する。
【００８２】
方法４００について、通常の水抜き手順の場合の時間に対する音圧レベル（ＳＰＬ）を表すグラフ９００を示している図９を参照しながら例として記載していく。方法４００は、パイプ１０４内の基本的な周囲のＳＰＬに基づいて水から原油への移行を検知するものである。埋込型デバイス１５１のプロセッサ１５５は、音響センサアレイ１０９を周期的に（例えば１秒毎）ポールしてＳＰＬの読み取り値を測定するように構成されてよい。ステップ３０１で水抜きを開始する前に（すなわちグラフ９００のｔ０が示す時間よりも前に）、ソフトウェア１３３は（プロセッサ１５５を実行している状態で）、その時点での音響センサアレイ１０９の出力を測定することによって基本的な周囲のＳＰＬを測定する。測定した周囲のＳＰＬは、２次元（２Ｄ）データのオブジェクトとして記憶モジュール１５９のＲＡＭに記憶されてよい。
【００８３】
方法４００は、ステップ４０１から始まり、このステップでプロセッサ１５５は、現時点のパイプ１０４内で計測した音圧レベル（ＳＰＬ）を測定する。図９に見られるように、タンク１０１の水抜きは、方法３００のステップ３０１のように、電動バルブ１０２が開いた状態の時間ｔ０に始まる。バルブ１０２を開口することは、システム１００に段階的な刺激を与えることを意味し、それに伴いパイプ１０４内で計測したＳＰＬが上昇し始める。上昇中のＳＰＬは通常、グラフ９００の点Ａで安定状態になる。この安定状態は、パイプ１０４内の液体が乱流状の流れであることを表し、時間ｔ０からｔ１までの期間にわたって継続し、この期間に水から原油への移行が始まる。点Ａで起こる安定状態を「乱流安定状態」と呼んでよい。時間ｔ０からｔ１までの期間は、パイプ１０４内で水が排出され続ける時間と同じ長さになる。したがって、方法４００を実行した初期段階では、ステップ４０１でパイプ１０４内で計測したＳＰＬは、周囲のＳＰＬとグラフ９００の乱流安定状態でのＳＰＬレベルとの間の値になる。
【００８４】
パイプ１０４内のＳＰＬの現時点の値は、ステップ４０１でプロセッサ１５５によって内部記憶モジュール１５９のＲＡＭから読み出されてよい。このようにする代わりに、プロセッサ１５５は、音響センサアレイ１０９を現時点でポールして（すなわちリアルタイムキャプチャ）ＳＰＬの読み取り値を測定するように構成されてよい。別の代替案では、プロセッサ１５５は、所定期間（例えば６０秒）にわたって音響センサアレイ１０９から（ＳＰＬを表す）信号を記録する（すなわち捕捉して記憶する）ように構成されてよい。プロセッサ１５５は、相互相関及びＦＦＴ解析を用いて音響センサ１０９からの信号を処理して、測定したＳＰＬの値を事前に学習した（かつ記憶した）値と比較することもできる。
【００８５】
１つの実装では、プロセッサ１５５は、２つではない機械的システムの周波数応答が正確に同一である際に、システム１００を新たにインストールする毎にかかる時間にわたってシステム１００が自己調整できるように、学習アルゴリズムを実装するように構成されてよい。例えば、システム１００は、音響センサ１０９及び導電率センサ１０８に関連する重み付けが変化するように構成されてよい。
【００８６】
図９の例に戻ると、ｔ１の時点で水から油への移行が始まり、グラフ９００では急な屈曲部（点Ｂのように）になっている。移行がｔ１以降に継続すると、タンク内の水と油とを分離している汚水インターフェース層は排出され、通常は、時間ｔ２まで乱流レベルは可変的になるものの低下する（すなわちＳＰＬが低下する）ようになる。時間ｔ２では、パイプ１０４内を流れる液体の大部分は原油になり、パイプ１０４内で計測した乱流（すなわち計測したＳＰＬで表される乱流）は、より低いレベルで安定状態になる。この低レベルの安定状態は、パイプ１０４内の液体の流れが薄片状であることを意味し、「終了時安定状態」と呼んでよい。終了時の安定状態での液体内の水対原油の比は、通常約２０：８０になる。したがって、グラフ９００の点Ｃは、方法３００のステップ３０５のように、液体がタンク１０１から流出してパイプ１０４に流れるのを停止するためにバルブ１０２が閉鎖している点を表している。点Ｃを「終了点」と呼ぶことができる。
【００８７】
乱流安定状態での基本的な周囲のＳＰＬとＳＰＬレベルとの差は、通常約４０ｄＢになる。しかし、この差は、システム１００の実装及びパイプ１０４内を流れる液体によって著しく変化することがある。
【００８８】
乱流安定状態でのＳＰＬレベルと終了時安定状態でのＳＰＬレベルとの差は、通常３０ｄＢから４０ｄＢの間になる。したがって、終了時安定状態でのＳＰＬレベルは、基本的な周囲のＳＰＬに近くなる。この場合、パイプ１０４内を流れる液体が水から原油に移行したかどうかを検知するために使用した第１の所定閾値は、周囲の基本レベルを上回る１０ｄＢに設定されてよい。ここでもまた、乱流安定状態でのＳＰＬレベルと終了時安定状態でのＳＰＬレベルとの差は、システム１００の実装及びパイプ１０４内を流れる液体によって著しく変化することがある。第１の所定閾値は、方法３００を開始する前にプロセッサ１５５によって測定され、内部記憶モジュール１５９に記憶されてよい。
【００８９】
方法４００に戻ると、次のステップ４０３では、現時点でのＳＰＬが、パイプ１０４内の流れが薄片状であることを示す第１の所定閾値以下であるとプロセッサ２０５が判断すれば、方法４００はステップ４０５に進む。そうでなければ、方法４００はステップ４０１に戻る。ステップ４０１及びステップ４０３は、グラフ９００の時間ｔ０と時間ｔ２との間で何度発生してもよい。
【００９０】
ステップ４０５では、プロセッサ１５５は、水から原油への移行が起きたと判断する。プロセッサ１５５は、移行が起きたことを示すために、例えば内部記憶モジュール１５９内に構成されたフラッグを設定することができる。したがって、ステップ３０３では、プロセッサ１５５は、フラッグの状態を判断することでパイプ１０４内の液体の流れが水から原油へ移行したかどうかを検知できる。
【００９１】
ステップ４０１で測定したＳＰＬ値は、読み取り範囲が変動する間に（例えば連続１０回の読み取り値）プロセッサ１５５が動的に測定した平均（ａｖｅｒａｇｅまたはＭｅａｎ）ＳＰＬ値を表していてよい。平均ＳＰＬ値を用いる理由は、無作為のノイズを低減して所定のＳＰＬデータを平らにするためである。プロセッサ１５５は、平均ＳＰＬ値のその時点の標準偏差を測定するように構成されてもよい。
【００９２】
図１０は、１つの例による時間に対するＳＰＬ値を示すグラフ１０００である。グラフ１０００は、グラフ９００と同様である。図１０に見られるように、トレース１００１は生のＳＰＬ値を描き、トレース１００２は平均（または平均）ＳＰＬ値を描き、トレース１００３は、範囲内の平均ＳＰＬ値の標準偏差を描いている。グラフ１０００の点Ｂ（時間ｔ１に見られる）は、実質的にグラフ９００の点Ｂ（すなわち急な屈曲部）と一致している。グラフ１０００の点Ｂは、（トレース１００２で表したような）その時点の平均標準偏差の３倍よりも大きい（トレース１００３で表したような）標準偏差のデータに見られる変動から、プロセッサ１５５によって最初に測定されてよい。この３倍という要素は、学習アルゴリズムの一部として洗練されてよい。
【００９３】
グラフ１０００の点Ｃ（すなわち終了時安定状態が時間ｔ２で始まる点）は、グラフ９００の点Ｃと一致している。システム１００の１つの実装では、点Ｃは、（トレース１００３で示したように）点Ｂ以降に標準偏差が変動する最大値の５０％まで標準偏差が低下することを基準に、ステップ４０５でプロセッサ１５５によって決定され洗練されてよい。図１０に見られるように、点Ｃは、標準偏差の変動が点Ｂ以降の最大値の５０％まで下がっているトレース１００３上の点と一致している。点Ｃがプロセッサ１５５によってこのように決定されると、プロセッサ１５５は、Ｉ／Ｏインターフェース１６０を介して信号を電動バルブ１０２へ送信してバルブ１０２を閉鎖し、液体がタンク１０１から流出してパイプ１０４に流れるのを停止するためのステップ３０５を実施する。したがって、水から原油への移行が起きたかどうかをステップ４０５で下す判断は、標準偏差の変動が点Ｂ以降の最大値の５０％まで下がったのがいつなのかを判断することによって実現できる。この場合、方法４００のステップ４０３は、「ＳＰＬ関数」が閾値であるかどうかをプロセッサ１５５が判断するステップであると説明することができる。ＳＰＬ関数という用語は、ここでは前述したように計測したそれぞれのＳＰＬ値と、読み取り範囲が変動する間に（例えば連続１０回の読み取り値）動的に測定した平均（ａｖｅｒａｇｅまたはＭｅａｎ）ＳＰＬ値と、その時点の平均ＳＰＬ値の標準偏差とを指している。
【００９４】
前述したように、プロセッサ１５５は、システム１００を新たにインストールする毎にかかる時間にわたってシステム１００が自己調整できるように、学習アルゴリズムを実装するように構成されてもよい。音響センサアレイ１０９の場合、１つの実装では、以下のシステムの変数を内部記憶モジュール１５９内に記憶された履歴ファイルの中に記録して、強化した学習を時間ｔ０に対して実行できるようにしてよい。
（ｉ）  「ｔ１」−ＳＰＬの標準偏差が係数３だけ増大する時間
（ｉｉ）  「ｔ２」−ＳＰＬの標準偏差が５０％減少する時間
（ｉｉｉ）  周囲のＳＰＬ
（ｉｖ）  時間「ｔ０」と時間「ｔ１」との間の平均ＳＰＬ
（ｖ）  「ｔ２」以降の平均ＳＰＬ
【００９５】
図１０に見られるように、前述した方法は、システム１００に最少量の遅延をもたらすものである。しかし、学習アルゴリズムは、測定したＳＰＬ値に重み付けを適用してこの遅延を計算に入れ、水から原油への移行の実際の開始時点にできる限り近い時点で点Ｂが起こるようにすることができる。これに関連して、確率論及び統計の面では、標準偏差は、集団の変動性もしくは分散性の尺度、データセット、または確率分布である。低い標準偏差は、データの点が同じ値（平均値）に極めて近い傾向にあることを示しているのに対し、高い標準偏差は、データが広範囲にわたる値に「拡散している」ことを示している。
【００９６】
離散確率変数の標準偏差は、平均値から得られるその値の二乗平均平方根（ＲＭＳ）偏差である。確率変数Ｘが等しい確率で（実数である）Ｎ値ｘ１…ｘＮを取る場合、値ｘ１…ｘＮの平均値
2014534127.tif 000004
を求め、各値ｘｉに対する平均値から偏差（
2014534127.tif 000005
）を算出し、これらの偏差の２乗を算出し、２乗した偏差の平均値を表す分散σ２を算出し、その分散の平方根を算出することによって、変数Ｘの標準偏差σを算出することができる。したがって、変数Ｘの標準偏差σは、以下の式２に従って算出できる。
【００９７】
【数２】
2014534127.tif 000006
【００９８】
2014534127.tif 000007
【００９９】
【数３】
2014534127.tif 000008
【０１００】
学習アルゴリズムは、内部記憶モジュール１５９内に記憶された履歴ファイルにあるＳＰＬデータ値の比較に基づくものであってよい。学習アルゴリズムは、ＳＰＬ値が２つの標準偏差を上回る分だけ平均値を超えていることを無視した状態で、前回の水抜き工程から得られた平均ＳＰＬ値を用いてパラメータ化することができる。
【０１０１】
方法３００を実際に実行している間、オペレータは、表示デバイス２１４に表示されたＧＵＩを介して、現在進行している水抜きが変則的であり、実際に測定されたＳＰＬ値が、２つの標準偏差を上回る分だけ平均値を超えていることに気づく可能性がある。
【０１０２】
学習アルゴリズムは、音響センサアレイ１０９を用いて算出したデータを、導電率センサ１０８を用いて算出した同等のデータと比較して、グラフ１０００上の点Ｂ及び点Ｃについての決定を訂正することもできる。導電率は、ジーメンス／メートル（Ｓｍ−１）で計測される。資料Ｂに見られるように、水の導電率の範囲は、５．５×１０−６Ｓｍ−１の純水から導電率が５Ｓｍ−１の海水までにわたる。汚染レベルに応じて、原油は、純水の導電率に近い導電率を示す。特に、原油の起源に応じて、導電率の範囲は、３５×１０−６Ｓｍ−１から１１０×１０−６Ｓｍ−１にわたる。したがって、原油は、導電率センサ１０８のような非接触型の導電率センサを通過する汚染水と区別することができる。
【０１０３】
次に、ステップ３０３で実行できるように、導電率センサ１０８を用いてパイプ１０４内での水から原油への移行を検知する方法５００について、図５を参照しながら詳細に記載していく。前述したように、導電率センサ１０８は、パイプ１０４内の所定点に定置されている。方法５００は、ソフトウェア１３３の１つ以上のコードモジュールとして実装されてよく、このソフトウェアは、埋込型デバイス１５１の記憶モジュール１５９内にあって、プロセッサ１５５がその実行を制御する。
【０１０４】
方法５００について、通常の水抜き手順の場合の時間に対する導電率ジーメンス毎メートル（Ｓｍ−１）を表すグラフ１１００を示している図１１を参照しながら例として記載していく。方法５００は、パイプ１０４内の基本的な周囲の導電率値に基づいて水から原油への移行を検知する。埋込型デバイス１５１のプロセッサ１５５は、導電率センサ１０８を周期的に（例えば１秒毎に）ポールして導電率の読み取り値を測定するように構成されてよい。ステップ３０１で水抜きを開始する前に（すなわちグラフ１１００が示す時間よりも前に）、ソフトウェア１３３は（プロセッサ１５５を実行している状態で）、導電率センサ１０８の現時点の出力を測定することによって基本的な周囲の導電率を測定する。基本的な周囲の導電率値を測定することによって、それ以前の任意の水抜き工程からセンサ１０８上の任意のプラックが可能になる。測定した周囲の導電率値は、２次元（２Ｄ）データのオブジェクトとして記憶モジュール１５９のＲＡＭに記憶されてよい。
【０１０５】
方法５００は、ステップ５０１から始まり、このステップでプロセッサ１５５は、現時点でのパイプ１０４内の液体の導電率を測定する。図１１に見られるように、タンク１０１の水抜きは、方法３００のステップ３０１のように、電動バルブ１０２が開口した状態の時間ｔ０に始まる。バルブ１０２の開口は、パイプ１０４内で計測した導電率が上昇し始める際に、システム１００に段階的な刺激を与えることを意味する。上昇中の導電率は通常、グラフ１１００の点Ａで安定状態になる。この安定状態は、パイプ１０４内の液体が乱流状の流れであることを表し、時間ｔ０からｔ１までの期間にわたって継続し、この期間に水から原油への移行が始まる。ここでもまた、グラフ１１００の点Ａで起こる安定状態を「乱流安定状態」と呼んでよい。ｔ０からｔ１までの期間は、パイプ１０４内で水が排出され続ける時間と同じ長さになる。
【０１０６】
方法４００と同様に、方法５００を実行した初期段階では、ステップ５０１でパイプ１０４内で計測した導電率値は、基本的な周囲の導電率値とグラフ１１００の乱流安定状態での導電率値との間の値になる。導電率の読み取り値は、内部記憶モジュール１５９のＲＡＭに記憶されてよい。この場合、ステップ５０１では、導電率の現在値は、プロセッサ１５５が内部記憶モジュール１５９のＲＡＭから読み出す。このようにする代わりに、プロセッサ１５５は、現時点での導電率センサ１０８をポールして導電率の読み取り値を測定するように構成されてもよい。別の代替例では、プロセッサ１５５は、所定期間（例えば６０秒）にわたって導電率センサ１０８から（導電率値を表す）信号を記録するように構成されてよい。
【０１０７】
図１１の例に戻ると、時間ｔ１で水から油への移行が始まり、グラフ１１００では（点Ｂで）急な屈曲部になっている。移行がｔ１以降も継続すると、タンク１０１内の水と油とを分離している汚水インターフェース層は排出され、通常は、時間ｔ２まで導電率レベルが可変的になるが低下する（すなわちＳｍ−１が低下する）ようになる。時間ｔ２では、パイプ１０４内を流れる液体の大部分は原油になり、パイプ１０４内で計測した導電率は、より低いレベルで安定状態になる。このより低いレベルでの安定状態は、パイプ１０４内の液体の流れが薄片状であることを意味し、ここでもまた、グラフ９００と同様にこれを「終了時安定状態」と呼んでよい。したがって、グラフ１１００の点Ｃは、方法３００ステップ３０５のように、液体がタンク１０１から流出してパイプ１０４に流れるのを停止するためにバルブ１０２が閉鎖している点を表している。
【０１０８】
基本的な周囲の導電率値と乱流安定状態での導電率値との差は、通常１Ｓｍ−１から５Ｓｍ−１の範囲内である。しかし、この差は、システム１００の実装及びパイプ１０４内を流れる液体によって著しく変化することがある。
【０１０９】
水に比して原油の導電率は、ゼロに近くてよい。このように、システム１００は、パイプ１０４内の液体の平均導電率が、基本的な周囲の導電率値とグラフ１１００の乱流安定状態での導電率値との差の２０％（すなわち０．２Ｓｍ−１から１Ｓｍ−１）まで下がった際に、終了点（すなわちグラフ１１００上の点Ｃ）に達するように構成されてよい。したがって、乱流安定状態での導電率値と終了時安定状態での導電率値との差は、通常０．８Ｓｍ−１から４Ｓｍ−１の範囲内である。終了時安定状態での導電率値は、基本的な周囲の導電率値に近くなる。この場合、パイプ１０４内を流れる液体が水から原油へ移行したかどうかを検知するのに使用する第２の所定閾値を、周囲の基本的な導電率値よりも２０％上に設定することができる。ここでもまた、乱流安定状態での導電率値と終了時安定状態での導電率値との差は、システム１００の実装及びパイプ１０４内を流れる液体によって著しく変化することがある。システム１００の１つの実装では、第２の所定閾値は、０．０１Ｓｍ−１に設定されてよい。
【０１１０】
方法５００に戻ると、次のステップ５０３でプロセッサ１５５が、現時点での液体の導電率が第２の所定閾値以下であると判断し、パイプ１０４内を流れる液体が油であることを示している場合、方法５００はステップ５０５に進む。そうでなければ、方法５００はステップ５０１に戻る。
【０１１１】
ステップ５０１及び５０３は、グラフ１１００の時間ｔ０と時間ｔ２との間で何度発生してもよい。第２の所定閾値は、デバイス１５１の内部記憶モジュール１５９に記憶されてよい。
【０１１２】
ステップ５０５では、プロセッサ２０５は、水から原油への移行が起きたことを判断する。ここでもまた、プロセッサ２０５は、例えば、移行が起きたことを示すためにメモリ２０６内に構成した、さらに別の前述したフラッグを設定できる。したがって、ステップ３０３では、プロセッサ２０５は、このさらに別のフラッグの状態を判断することによって、パイプ１０４内の液体の流れが水から原油へ移行したかどうかを検知できる。
【０１１３】
１つの実装では、システム１００は、方法５００がステップ５０５に進む前に、かつプロセッサ１５５が水が原油に移行したと判断する前に、液体の導電率が所定期間（例えば６０秒）にわたって必ず第２の所定閾値以下になるように構成されてよい。
【０１１４】
前述したように、プロセッサ１５５は、システム１００を新たにインストールする毎にかかる時間にわたってシステム１００が自己調整できるように、学習アルゴリズムを実装するように構成されてもよい。導電率センサ１０８の場合、以下のシステムの変数を内部記憶装置１５９内に記憶された履歴ファイルの中に記録して、強化した学習を時間ｔ０に対して実行できるようにしてよい。
（ｉ）  「ｔ１」−その時点の平均値が６０である導電率の読み取り値が、乱流安定状態での導電率値から２０％下がったときの時間
（ｉｉ）  「ｔ２」−導電率値が乱流安定状態での導電率値の２０％（すなわち第２の所定閾値）まで落ちたときの時間。１つの実装では、変数「ｔ２」は、導電率が所定期間（例えば６０秒）にわたって第２の所定閾値または第２の所定閾値未満に落ちたときの時間を表すことができる
（ｉｉｉ）  周囲の導電率
（ｉｖ）  時間「ｔ０」から時間「ｔ１」までの平均導電率
（ｖ）  「ｔ２」での平均導電率
【０１１５】
導電率センサ１０８の場合、学習アルゴリズムは、内部記憶モジュール１５９内に記憶された履歴ファイルにある導電率値の比較に基づくものであってよい。学習アルゴリズムは、導電率値が２つの標準偏差を上回る分だけ平均値を超えていることを無視した状態で、前回の水抜き工程から得られた平均値を用いてパラメータ化することができる。ここでもまた、方法３００を実際に実行している間、オペレータは、表示デバイス２１４に表示されたＧＵＩを介して、現在進行している水抜きが変則的で、実際に測定された導電率値が２つの標準偏差を上回る分だけ平均値を超えていることを無視していることに気づく可能性がある。
【０１１６】
学習アルゴリズムは、導電率センサ１０８を用いて算出した導電率データ値を、音響センサアレイ１０９を用いて算出した同等のデータと比較して、グラフ１１００上の点Ｂ及び点Ｃについての決定を訂正することもできる。
【０１１７】
大量貯蔵タンク１０１から水が除去されてしまえば、バルブ１０５を開口して原油を輸送システム１０７に送ることができる。
【０１１８】
前述した方法３００、４００及び５００は、このようにする代わりに、図３から図５の関数またはサブ関数を実施する１つ以上の集積回路などの専用のハードウェア内に実装されてよい。このような専用のハードウェアは、グラフィックプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、または１つ以上のマイクロプロセッサ及びそのメモリを備えていてよい。
【０１１９】
１つの実施形態では、方法４００及び方法５００を両方ともステップ３０３で実施することができる。この場合、水から原油への移行は、センサ１０８及び１０９の両方ともが移行が起きたことを示す結果を出しているとき（すなわち計測したＳＰＬが第１の所定閾値未満であり、計測した導電率が第２の所定閾値未満であるとき）のみに起きたと判断されてよい。
【０１２０】
さらに、センサ１０８及び１０９の各々に対して重み付けを適用することができる。例えば、音響センサアレイ１０９には、導電率センサ１０８よりも高い重み付けを与えることができる。この場合、音響センサアレイ１０９は移行が起きたと示し、センサ１０８は移行が起こらなかったと示していれば、プロセッサ２０５は、依然として、センサアレイ１０９の重み付けの方が高いことに基づいて移行が起きたと判断する可能性がある。
【０１２１】
プロセッサ２０５は、システム１００が出す結果に基づいて、センサ１０８及び１０９の各々と関連する重み付けを調整するように構成されてよい。例えば、センサ１０８及び１０９がインストールされ、システム１００に対して試験が実施されると、移行が起きたことを示した際に、センサ１０８とセンサ１０９のうちのどちらかがより正確かつ信頼性の高い結果を出すことがわかれば、そのセンサにより高い重み付けを与えることができる。所定期間（例えば１日以上または１週間以上）を経た後、センサ１０８及び１０９に関連する重み付けは、その時点の結果に基づいて調整されてよい。
【０１２２】
音響センサアレイ１０９は、パイプ１０４の所定点で恒久的にパイプ１０４にボルトで固定されるように構成されることが好ましい。このようにする代わりに、音響センサアレイ１０９は、パイプ１０４に接続している部品にボルトで固定されてもよい。システム１００内の音響センサアレイ１０９には、任意の適切な音響センサを使用することができる。１つの実施形態では、音響センサ１０９は、シーメンス社が製造したＳｉｔｒａｎｓ（商標）ＡＳ１００である。Ｓｉｔｒａｎｓ（商標）ＡＳ１００は、音響センサアレイ１０９からの信号を処理するための制御装置を必要とする。この場合、制御装置は、シーメンス社が製造したＳｉｔｒａｎｓ（商標）ＡＳ１００＋ＣＵ０２である。このような制御装置は、音響センサアレイ１０９と電子機器１５１との間で電気的に構成されている。
【０１２３】
導電率センサ１０８は、付着物を払拭するとともに、温和な温度、化学物質への曝露及び物理的な摩耗に対して耐性があるように構成されることが好ましい。例えば、導電率センサ１０８は、固体が詰まることなくセンサ１０８を通過できるための大孔を有して、センサを高レベルの浮遊物質を伴う用途に使用できるようにすることが好ましい。導電率センサ１０８は、Ｓｃｍ−１の広範囲にわたって正確に測定するように構成されることが好ましい。導電率センサ１０８は、非常に強く硬い材料（例えば化学的に耐性のあるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ））で形成されてよい。システム１００内のセンサ１０８には、任意の適切な導電率センサを使用してよい。１つの実施形態では、導電率センサ１０８は、Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ（商標）アナリティカルモデル２２６で、大孔のある「環状」の導電率センサである。Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ（商標）アナリティカルモデル２２６は、導電率センサ１０８からの信号を処理するための制御装置を必要とする。この場合、制御装置は、Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ（商標）アナリティカルモデル５４ｅＣである。このような制御装置は、導電率センサ１０８と電子機器１５１との間で電気的に接続されている。
【０１２４】
モデル２２６の導電率センサは、付着物の作用に極めて耐性がある。モデル２２６は、導電率を測定するという帰納法を使用するものである。このほか、モデル２２６は、固体が詰まることなくセンサを通過できるための４７ｍｍの大孔を有する。モデル２２６は、１２０°Ｃまでの温度で動作し、５０μＳｃｍ−１から１、０００ｍＳｃｍ−１までの範囲にわたって正確に測定するように構成されることが好ましい。
【０１２５】
別の実施形態では、導電率センサ１０８はＦｏｘｂｏｒｏ（商標）モデル８７５ＥＣであり、これは、電極導電率測定用センサの高機能の電気化学アナライザである。さらに別の実施形態では、導電率センサ１０８は、Ｆｏｘｂｏｒｏ（商標）モデル８７１ＥＣ−ＬＢであり、これは、大孔を有し、ＰＥＥＫ製で、高感度の電極導電率センサである。
【０１２６】
１つの実施形態では、バルブ１０２及び１０３、音響センサアレイ１０９及び導電率センサ１０８は、図８に見られるように、ローカルコンピュータネットワーク２２２に直接接続していてよい。図８の実施形態では、前述した方法は、プロセッサ２０５を用いて実装されてよい。この場合、図３から図７の工程は、１つ以上のソフトウェアアプリケーションプログラムとして実装されてよく、このプログラムは、ハードディスクドライブ２１０内にあって、プロセッサ２０５がその実行を制御する。特に、記載した方法のステップは、コンピュータモジュール２０１内で実行されるソフトウェアの命令によって実行されてよい。
【０１２７】
異なる時間における液体中の原油対水の比は、好ましくはＧＵＩ上に表示されるべきである。前述したように、原油対水の比は、ＳＰＬ及び／または導電率の測定値に基づいてプロセッサ１５５によって算出されてよい。システム１００は、所定のＳＰＬ及び／または導電率の測定値が液体の特定の水対原油比を示すように較正されてよい。
【０１２８】
システム１００は、所定のＳＰＬ及び導電率の閾値をオペレータがコンピュータモジュール２０１を用いて調整できるように構成されてもよい。
【０１２９】
システム１００は、好ましくは、障害が発生してもバルブ１０２及び１０５が閉位置に動けるように、フェイルセーフであるべきである。
【０１３０】
１つの実装では、音響センサ１０９及び導電率センサ１０８と同様の方法で、加速度計の形態である計測手段をパイプ１０４に固定することができる。加速度計は、音響センサアレイ１０９及び／または導電率センサ１０８の代わりに使用されてもよいし、あるいはアレイ１０９及びセンサ１０８と一緒に使用されてもよい。このような加速度計は、パイプ１０４の所定点での振動を計測するために、周波数スペクトルの低い方の端部に合わせることができる。これに関連して、水がパイプ１０４内に流れているとき、計測した振動は、原油がパイプ１０４内に流れているときよりも比較的大きくなる。したがって、パイプ１０４の所定点での振動レベルに見られる変化を用いて、方法４００及び５００と同様の方法で液体が水から原油へ移行するのを検知することができる。前述した方法４００及び５００と同様に、計測した振動を振動の所定閾値レベルと比較することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
以上のことから、コンピュータ及びデータ処理産業に上記の構成を適用できることは明らかである。
【０１３２】
上記は、本発明の一部の実施形態のみを記載したものであり、本発明の範囲及び精神を逸脱しない限り、本発明には修正及び／または変更を加えることができ、実施形態は説明的なものであって限定するものではない。
【０１３３】
例えば、方法３００、４００及び５００、ならびにシステム１００については、原油に関して上に記載してきた。記載した方法には、これ以外の液体及び石油製品を含む物質に係る用途があってよい。このような石油製品には、未精製油、液化石油ガス、ペンタンプラス、航空機用ガソリン、自動車用ガソリン、ナフサ型ジェット燃料、灯油型ジェット燃料、灯油、留出燃料油、残留燃料油、石油化学原料、特殊なナフサ、潤滑剤、ワックス、石油コークス、アスファルト、道路油及び製油所ガスがある。しかし、水とその他の水不溶性液とを正確に区別するための音響センサアレイ１０９に対しては、このその他の液体の動粘度が水よりも高い必要がある。
【０１３４】
本明細書の内容において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は、「〜を主に含むが必ずしもそれのみではない」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の意味であって、「〜のみからなる」の意味ではない。「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」など、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」という語の派生語は、これに対応した多様な意味を持つ。
【０１３５】
資料Ａ
水及び油の動粘度
【０１３６】
【表１】
2014534127.tif 000009
【０１３７】
資料Ｂ
導電率データ
【０１３８】
【表２】
2014534127.tif 000010
【０１３９】
資料Ｃ
密度データ
【０１４０】
【表３】
2014534127.tif 000011
【０１４１】
その他の温度に対して外挿する場合は、改訂版石油計測表（ＩＰ２００、ＡＳＴＭ  Ｄ１２５０、ＡＰＩ２５４０及びＩＳＯ  Ｒ９１付録１）から引用した以下を参照する。
【０１４２】
【数４】
2014534127.tif 000012
【０１４３】
密度の外挿変数
Ｋ０及びＫ１を以下の表４に従って規定する。
【０１４４】
【表４】
2014534127.tif 000013
【図１】
2014534127.tif 000014
【図２Ａ】
2014534127.tif 000015
【図２Ｂ】
2014534127.tif 000016
【図３】
2014534127.tif 000017
【図４】
2014534127.tif 000018
【図５】
2014534127.tif 000019
【図６】
2014534127.tif 000020
【図７】
2014534127.tif 000021
【図８】
2014534127.tif 000022
【図９】
2014534127.tif 000023
【図１０】
2014534127.tif 000024
【図１１】
2014534127.tif 000025
【国際調査報告】
2014534127.tif 000026
2014534127.tif 000027
2014534127.tif 000028