(57)【要約】  本明細書は、特に炭化水素流体の流体インフラに配備された分光装置システムを説明する。装置は、下流側の当事者に流体の潜在的価値を又は配合を最適にするために流体を再混合又は転送する機会を知らせる又は教える流体の特性の早期の可視性を提供する。下流側の当事者が早期段階で精製品の品質及び量を決定するのを可能にすることで、当事者は、流体の適正価格をより最適に決めることができる。分光分析器の分散型ネットワークからのデータは、価値ある情報を提供し、この情報は、より情報に基づいた購入決定を行うのに利用することを可能にする又はプロセッサが精製作業の効率を最適にする混合物を作り出すのを可能にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合された原油流れを変更するシステムであって、
２又は３以上の油井口に配置され、前記２又は３以上の油井口から２又は３以上の貯蔵タンクに送られる原油の特性に関する情報を取得する２又は３以上の分光装置と、
前記２又は３以上の貯蔵タンクから原油を受け取り、前記２又は３以上の貯蔵タンクからの前記原油を混合して出力流れを作り出すブレンドヘッダーと、
前記出力流れを監視して、前記出力流れの特性に関する情報をリアルタイムで製油所に提供する分光装置と、
前記出力流れを変更するために前記２又は３以上の貯蔵タンクからの前記原油の混合に必要な調整に関する情報を前記ブレンドヘッダーに提供する前記製油所と、
を備える、
ことを特徴とする混合原油流れを変更するシステム。
【請求項２】
前記２又は３以上の分光装置は、波長掃引光源レーザである、
請求項１に記載の混合原油流れを変更するシステム。
【請求項３】
前記２又は３以上の分光装置は、約１３００から２５００ナノメートルの範囲の波長を有する波長掃引光源レーザである、
請求項１に記載の混合原油流れを変更するシステム。
【請求項４】
前記製油所は、前記２又は３以上の油井口に配置された前記２又は３以上の分光装置に情報を提供して、前記２又は３以上の油井口から前記２又は３以上の貯蔵タンクへの原油の流れの調整を行うようになっている、
請求項１に記載の混合原油流れを変更するシステム。
【請求項５】
前記出力流れの特性に関する前記情報は、ＡＰＩ比重、リード蒸気圧、Ｃ４以下の分離、ＬＳＲ、ナフサ、ケロシン、ディーゼル、ＡＧＯ、ＶＧＯ、ＶＴＢ及びＡＴＢのうちの１又は２以上を含む、
請求項１に記載の混合原油流れを変更するシステム。
【請求項６】
前記出力流れの特性に関する前記情報は、ＡＰＩ比重、リード蒸気圧、Ｃ４以下の分離を含む、
請求項１に記載の混合原油流れを変更するシステム。
【請求項７】
製品スレートを評価するためのシステムであて、
２又は３以上の油井口に配置され、前記２又は３以上の油井口からリアルタイムで生産者に送られた原油に関する原油スレート情報を提供する２又は３以上の分光装置と、
前記生産者が準備した、前記原油スレートに依存する製品スレートと、
前記２又は３以上の分光装置から受け取った前記原油スレート情報を使用して前記製品スレートの価値を決定する前記生産者と、を備える、
製品スレートを評価するためのシステム。
【請求項８】
前記分光装置は、波長掃引光源レーザである、
請求項７に記載の製品スレートを評価するためのシステム。
【請求項９】
前記２又は３以上の分光装置は、約１３００から２５００ナノメートルの範囲の波長を有する波長掃引光源レーザである、
請求項７に記載の製品スレートを評価するためのシステム。
【請求項１０】
前記原油スレート情報は、ＡＰＩ比重、リード蒸気圧、Ｃ４以下の分離、ＬＳＲ、ナフサ、ケロシン、ディーゼル、ＡＧＯ、ＶＧＯ、ＶＴＢ及びＡＴＢのうちの１又は２以上を含む、
請求項７に記載の製品スレートを評価するためのシステム。
【請求項１１】
ＡＰＩ比重、リード蒸気圧、及びＣ４以下の分離を含む、
請求項７に記載の製品スレートを評価するためのシステム。
【請求項１２】
原油の輸送指示システムであって、
２又は３以上の油井口に配置され、２又は３以上の油井口から２又は３以上のタンクローリーに送られた原油の特性に関する情報を取得する２又は３以上の分光装置と、
前記２又は３以上のタンクローリーに配置され、前記２又は３以上のタンクローリー内の原油の特性に関する情報をリアルタイムで配送センターに提供する分光装置と、
前記２又は３以上のタンクローリー内の原油の特性に基づいて、前記２又は３以上のタンクローリーに対して輸送指示を提供する、前記配送センターと、を備えている、
原油の輸送指示システム。
【請求項１３】
前記２又は３以上の分光装置は、波長掃引光源レーザである、
請求項１２に記載の原油の輸送指示システム。
【請求項１４】
前記２又は３以上の分光装置は、約１３００から２５００ナノメートルの範囲の波長を有する波長掃引光源レーザである、
請求項１２に記載の原油の輸送指示システム。
【請求項１５】
前記原油の特性に関する情報は、ＡＰＩ比重、リード蒸気圧、Ｃ４以下の分離、ＬＳＲ、ナフサ、ケロシン、ディーゼル、ＡＧＯ、ＶＧＯ、ＶＴＢ及びＡＴＢのうちの１又は２以上を含む、
請求項１２に記載の原油の輸送指示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、米国特許法第１１９条及び米国特許法施行規則第１．７８条の下で、２０１７年９月２５日出願のＪｏｓｅｐｈ  Ｐａｕｌ  Ｌｉｔｔｌｅによる米国仮出願番号６２／５６２，６９０号の「波長掃引光源分光法によるリアルタイム原油評価」の優先権を主張するものであり、その開示内容全体は引用により本明細書に組み込まれている。
（技術分野）
本出願は、波長掃引光源分光法によるリアルタイム原油評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製油所の全体的な経済性及び実行可能性は、原油スレートと呼ばれる使用する原油の選択、製油所構成、及び製品プレートと呼ばれる生産される製品の所望の種類及び品質の３つの主要素の相互作用に依存する。現在の実務において、原油スレートに関して仮定が行われ、このスレート値は所望の製品スレートに基づいて決められる。
【０００３】
原油スレートに関する仮定は、多くの要因に基づいている。主に、知覚価値は、スレートの歴史的知識に基づいている。実験室試験が行われ、データは、スレートが製油所蒸留塔を通り抜ける際に収集される。これらのデータ点は、ＡＰＩ比重（度）として表される相対密度と相関し、これは現在のところ現場で正確に測定することができる唯一の測定基準である。
【０００４】
特に水圧破砕革命によって引き起こされる炭化水素流体の国内供給の新しい多様性は、市場に非常に高い不確実性の度合いを導入している。例えば、５８度のＡＰＩ比重を有する今まで未産出の地層からの新たな流体は、４２度のＡＰＩ比重の伝統的製品と同じ量のケロシンを産出する。加えて、新しい掘削及び生産方法は、常に今まで見られなかった炭化水素スレートを市場に持ち込み、これらのスレートの伝統的評価方法は、以前ほど信頼性が高くない。
【０００５】
生産源の大きな多様性に加えて、供給力学は、国内供給の増大と共に大きく変わってきている。製油所の処理量の大部分は、以前のような大型船ではなく共用パイプラインインフラで供給される。これは、より多くの個別の製品を混合する機会をもたらし、相対密度プロキシの及ばない視認性の欠如に起因して、製品の品質の不確実性を増大させる。例えば、供給者は、両者共に大幅に値引きされて取引される、非常に軽い製品を非常に重い製品と混合してベンチマークを規定することができ、これを標準等級製品として販売する。しかしながら、この種の混合された製品スレートは、精製業者が自信をもって購入する価値が高い製品スレートをもたらすことができない。
【０００６】
価格構成は、Ｗｅｓｔ  Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  （ＷＴＩ）又はＢｒｅｎｔなどの市場本位の商品ベンチマークと共に変動するように設定される。これらのベンチマークは、全酸価（ＴＡＮ）、ＡＰＩ比重範囲、最大許容水分、及び固形分などの特定の品質基準修飾子を有する。何らかの過剰な汚染又は許容できるＡＰＩ比重からの逸脱は、価格紛争につながる。例えば、許容されるベンチマークよりも２度だけ高いＡＰＩ比重数は、生産者に対する＄０．７５／バレルの違約金につながる。凝縮液は、より軽い流体である傾向があり、さらに公示ベンチマーク値から著しく逸脱する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、リアルタイムで原油スレートの分留特性の視認性を提供することができる、現場での分光分析のニーズがある。分留特性により、製油所は、スレートから作られる製品を決定することができる。
【０００８】
トレーダー及びプラナーは、現場からの情報を利用して、より良好な購買及び評価決定を行うことができる。例えば、製油計画は、生産するジェット燃料の特定のガロン数を要求する場合がある。購入代理業者は、最適な産出量を保証するために、入手可能な供給者の分留産出特性を調べて、最も効率的な原料又は原料を組み合わせたものを購入することができる。実際には、購入代理業者は、飛行機に用意する割り当て量を満たして利益性を最大にするのを保証するために、割増料金を払うことになる。
【０００９】
本発明の種々の実施形態は、流体の特性のより高い視認性を提供する目的で、特に炭化水素流体の流体インフラに配備された分光装置システムに向けられる。炭化水素流体は、生産源又は２又は３以上の流体が混合される箇所を含む、インフラに沿った何らかの箇所で分析することができ、その出力は、製油所の運転を最適にするよう特徴付けられる。分光法で決定された蒸留特性は、現在利用できるものよりも非常に正確な製品の適正価格（ｔｒｕｅ  ｖａｌｕｅ）の評価を可能にする。
【００１０】
分光情報は、プロセッサが流体から生産することができる精製品の品質及び量を決定することを可能し、従って、プロセッサが流体の適正価格の良好な評価を行うことができる情報を提供する。分光装置の分散型ネットワークからのデータ上に構築される全体情報システムは、より情報に基づいた購入決定を行うのに利用できる評価プラットホームを提供する。また、これは精製作業の効率を最適にする混合物を作るために利用することができる。
【００１１】
上記は、以下の本発明の詳細な説明をより理解できるように、本発明のある態様をどちらかといえば広範囲に概説している。本発明のさらなる特徴及び利点は、本発明の特許請求の範囲の主題を成す以下に説明される。当業者であれば、開示された概念及び特定の実施形態を、本発明と同じ目的を達成する他の構造又は処理に変更する又はそれを設計するためのベースとして容易に利用できることを理解すべきである。また、当業者であれば、当該等価構成は、特許請求の範囲に記載の本発明の精神及び範疇から逸脱しないことを理解すべきである。
【００１２】
本発明及びその利点をより完全に理解するために、添付図面を併用して以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】炭化水素を試験して、ポスト吸収光に関する情報を分光計に送る本発明の実施形態を示す図である。
【図２】分光装置が炭化水素流体に関する情報を製油所に提供して混合を調整するようになった本発明の１つの実施形態を示す図である。
【図３】ロジスティック目的で分光装置が炭化水素流体に関する情報をタンクローリーに提供する発明の１つの実施形態を示す図である。
【図４】分光装置が炭化水素流体に関する情報を油井口からトレーディングディスクに直接提供する本発明の１つの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、特に当事者がリアルタイムで炭化水素流体の特性を確認して、流体から生産することができる精製品の品質、分量、及び価値を良好に評価するのを可能にする改良された方法及びシステムに関する。現在好ましい実施形態の構成及びその使用は、以下に詳細に説明される。しかしながら、本発明は、本明細書に記載した以外の多様な情況で具現化することができる多くの適用可能な発明概念を提供することを理解されたい。従って、記載された特定の実施形態は、本発明を実施及び使用するための特定の方法の単なる例示であり本発明の範囲を限定しない。加えて、以下の用語は、本明細書で使用される場合は関連する意味を有するものとする。
【００１５】
「原油スレート」は、製油所で処理される全ての原油のリストを意味し、各々の特定の原油はそれ自体の特性及び不純物のセットを有する。
【００１６】
「流体インフラ」は、流体の収集、処理、貯蔵、輸送、又は分配に関連して使用される、生産、輸送、貯蔵、又は他のインフラを意味し、限定されるものではないが、流体が炭化水素の場合、油井口と小売り受け渡し地点との間の何らかのインフラを含む。
【００１７】
「流体」は、限定されるものではないが、原油を含む何らかの液体を意味する。
【００１８】
「ＮＩＲ」及び「近赤外線」は、約１３００から２５００ナノメートル、又は１．３から２．５マイクロメートルの間の範囲の波長を意味する。
【００１９】
「製品スレート」は、製油所で生産された石油製品の相対量を意味し、これは部分的に精製される原油の特性に依存する。
【００２０】
前述のように、本発明の種々の実施形態は、炭化水素流体の流体インフラの中に配備された分光装置のシステムに向けられており、早い段階でこれらの流体の特性のさらなる可視性をもたらすことを目的としている。例えば、情報としては、分留特性、物理的特性、並びに流体流れの中の不純物の種類及び量を挙げることができる。分留特性は、所定の温度範囲で蒸溜された液体体積産出量として（例えば、華氏２００度−華氏３１０度の範囲の試料は、試料の全液体体積の１７％を産出することができる）、又は特定の温度までのボイルオフ率によって（例えば、温度が華氏５００度に達した時点まで原油の５０％がボイルオフする）表すことができる。
【００２１】
ここで図１を参照すると、流体インフラ１０３の中の炭化水素流体１０１の化学成分は、吸光スペクトルグラフ１０７を分光計１０９に送る分光装置１０５を使用して測定することができる。分光装置１０５は、流体インフラ１０３の中の種々の場所に配置することができ、分光計１０９は、局所的に又は遠方に配置することができる。一部の実施形態において、周波数及び振幅は、常に監視されて分光計１０９にフィードバックされ、スキャン間の整合性を維持するようになっている。分光計１０９は、スペクトルグラフ１０７をその中に存在する波長に対応するパラメータ１１１のセットに変換する。
【００２２】
炭化水素流体の化学成分を測定するめに使用される１つの分光装置は、近赤外線スペクトルの同調範囲の波長掃引光源レーザである。波長掃引光源レーザ分光法は、レーザが近赤外線（ＮＩＲ）の走査範囲にわたって同調されかつビームが不透明材料を通って伝わるのに必要な光子密度を有する場合、この種の試験に特に適応する。例えば、ＮＩＲ走査範囲は、１３００ｎｍ−２５００ｎｍの範囲を含むことができる。
【００２３】
波長掃引光源プラットホームは、１つの重要な突破口であり、これは、良好な信号対雑音比を提供しかつ炭化水素流体の流体インフラに見出されるような不透明流体を通り抜けるのに必要な光子密度を可能にする。分光プラットホームの他の重要な因子は、ほとんどの何らかの環境条件の中で遠隔配置できかつ内部構成要素の温度管理によって安定した信号を維持する能力である。波長掃引光源レーザ又は走査型レーザは、低ＡＰＩ比重オイルを含む不透明な流体を通り抜けて、ＡＰＩ比重、リード蒸気圧、Ｃ４以下の分離、ＬＳＲ、ナフサ、ケロシン、ディーゼル、ＡＧＯ、ＶＧＯ、ＶＴＢ及びＡＴＢなどのパラメータ１１１を決定するのを可能にするための十分な信号及び解像度をもたらす、
【００２４】
大量の原油が貯蔵される場合、分光装置は、各貯蔵設備の入口及び何らかの混合工程の出口に組み込むことができる。ここで図２を参照すると、例えば、入口モニタ２０１は、供給原料を監視して、到来する流体が所定の貯蔵コンテナ用の分類基準を満たすのを保証するようになっている。また、入口モニタ２０１は、貯蔵設備に収容される流体の品質変動量を特徴付けることができる。この情報は、種々の流体の間の成層特性又は可能性のある不相溶性を予測するために使用することができる。
【００２５】
一部の例では、種々の原油は、例えば、所定の塔構成で均一にボイルオフすることができる最適な供給原料を生成するか又は処理装置の利用を最適にするために混合される。混合工程の下流で、分光装置は、給原料が正しい沸点分布を有し、汚染物資が許容レベルを超えないことの検証を可能にする。一部の実施形態において、下流装置からの情報供給は、処理設備に通信可能に接続され、フィードバックループとして機能し、混合は、処理産出量の所望の変更を生じさせるために又はボトルネックを除去するために、リアルタイムに変更される。
【００２６】
図２に戻ると、このような構成の１つが示されており、貯蔵設備で処理された情報は、製油所に転送される。入口モニタ２０１は、貯蔵設備の中の貯蔵コンテナ２０７、２０８、２０９に供給された流体２０３、２０４、２０５の特性及び変動量を測定する。貯蔵流体２１１、２１２、２１３はブレンドヘッダー２１５に流れ、流れ２１１、２１２、２１３は混合されて出力流体流れ２１７をもたらす。出口モニタ２１９は、分光計２２１に情報を提供し、前述のように、混合流体情報の特性に関する情報２２３は製油所に提供される。製油所は、これを評価して選択を行って、出力流体流れ２１７の特性を変更することを要求する又は必要とするという情報２２５をブレンドヘッダー２１５に戻す。
【００２７】
代替的に又は追加的に、分光装置は、原油生産及び処理ライフサイクルに沿った任意の箇所に組み込むことができる。これは、無線接続又は有線接続で、生産者又は当業者が原油の特性を確認することができる中央収集場所にデータを送ることができる。これは、正確な生産位置（例えば、油井口）に、又は前述のように複数の製品供給源が一緒に組み合わされ、貯蔵され、及び／又は混合されて全く新しい組成物が作られる収集場所に組み込むことができる。また、分光装置はトラックに組み込むこともでき、組成、物理的特性、及び蒸留情報は、多量の原油の納入場所を決定する配送事務所に無線で送られる。
【００２８】
図３に図示された前述の実施形態の１つの実施例において、原油３０１、３０２は、油井口３０３、３０４からリースタンク３０６、３０７、その後タンクローリー３０９、３１０に流れる。分光装置３１２、３１３は、各トラック３０９、３１０の中の流体の特性に関する情報をデータ／配送セッター３１７に送る。各貯蔵タンク３２７、３２８、３２９で望まれる流体混合物に基づいて、データ／配送センターは、それぞれの流体を１又は２以上のそれぞれのタンク３２７、３２８、３２９に輸送するように情報３２０、３２１をトラック３０９、３１０の運転者に提供し、それにより各タンク３２７、３２８、３２９の中の流体成分を効率的に最適化する。
【００２９】
一部の実施形態において、製品供給源に組み込まれた分散型設置分光装置は、情報を中央場所に供給することができ、中央場所では、原油購入代理人は既存の計測装置では利用できなかった品質情報の可視性を受け取る。次に、代理人は、購入及び価格付け決定を行うことができ、これは、現在利用可能な情報に基づいては不可能であろう。例えば、原油購入者は、製油所での効率改善が割増価格を上回るであろうという大きな自信をもっているので、従来の測定基準が許可するよりも、進んである供給物に対してより多くを支払うことができる。
【００３０】
精製者は、彼らの設備の構成及び生産できる原油製品の現在の価格に基づいて購入計画を作成する場合が多い。購入及び蒸留前に現在利用できる供給原料の精製産出量に関するより多くの情報を有することは、精製者に対してすばらしい予測値をもたらす。市場が変わって購入計画に影響を及ぼす際に、購入代理業者は、利益性を最大にするために、より迅速に反応して最良の供給原料を調達することができる。
【００３１】
図４に示す前述の１つの実施例において、原油組成に関する情報は、油井口４０１、４０２、４０３、４０４、４０５に配置された分光装置４１０、４１１、４１２、４１３、４１４からトレーディングディスクに直接提供され、それにより、市場管理者には、給送される原油の特性に関する直接的な情報が即座にもたらされる。
【００３２】
また、配備された波長掃引光源分光計の集団によって生成されたデータから生み出される全体情報システムは、原油生産者にも価値があるであろう。原油生産者は、この情報を使用して製品を上手く市場で売り、可能性のある最高価格を得ることができる。また、この情報は、貯留管理者にも有用であり、将来の掘削計画に影響を与える。
【００３３】
本システム及び方法は、本発明の好ましい実施形態し従って開示されているが、当業者であれば、他の実施形態も可能であることを理解できるはずである。前記の説明は特定の実施形態に焦点を当てているが、他の構成も想定できることが理解される。特に、本明細書では表現「１つの実施形態において」又は「他の実施形態において」が使用されるが、これらの成句は、一般に可能性のある実施形態を参照することを意味し、本発明をこの特定の実施形態の構成に限定することを意図していない。これらの表現は、同じ又は異なる実施形態を参照することができ、他の方法で指示されない限り、複合の実施形態に組み合わせることができる。用語「１つの（ａ）」「１つの（ａｎ）」「その（ｔｈｅ）」は、他の方法で指示されない限り「１又は２以上」を意味する。用語「接続される」は、他の方法で指示されない限り「通信可能に接続される」を意味する。
【００３４】
本明細書で単一の実施形態が説明される場合、単一の実施形態の代わりに２以上の実施形態を用いることは容易に理解できるであろう。同様に、本明細書で２以上の実施形態が説明される場合、単一の実施形態はその１つの装置の代わりになることは容易に理解できるであろう。
【００３５】
公知の種々の流体評価方法を踏まえて、詳細な実施形態は、例示目的であり、本発明を限定するものと解釈すべきでないことが意図されている。むしろ、本発明として権利主張されたものは、特許請求の範囲及びその均等物の精神及び範疇に入り得る全ての変形例である。
【００３６】
本明細書のいずれの説明も、何らかの特定の要素、ステップ及び機能が本質的な要素であり、特許請求の範囲に含まれるべきであることを示唆するものとして読むべきである。本発明の主題の範囲は、許可された請求項及びその均等物でのみ定義される。そうでないことを記載しない限り、本明細書に記載したような本発明の他の態様は特許請求の範囲を限定しない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2020535447.tif 000008