用于优化石油分配系统的系统和方法技术方案

一种用于操作管道系统的方法包括从感测单元的传感器获得管道系统中的气体的传感器数据。该方法还包括使用传感器数据和气体的材料模型来执行实时和闭环控制方案以确定一个或更多个控制决策。该方法还包括根据一个或更多个控制决策操作一个或更多个可控管道元件以调整气体的温度、压力、流速或组成。流速或组成。流速或组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于优化石油分配系统的系统和方法
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年10月26日提交的美国专利申请第17/511,358号的权益和优先权，该美国专利申请要求于2020年11月16日提交的美国临时申请第63/114,407号的权益和优先权，以上美国专利申请和美国临时申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]本公开内容涉及用于石油系统的控制系统或方案。更具体地，本公开内容涉及用于石油气系统的闭环控制系统或方案，该石油气系统包括但不限于天然气系统、原油系统、汽油系统以及油气产品的其他混合物。

技术实现思路

[0004]根据一些实施方式，本公开内容的一个实现方法是用于操作管道系统的方法。在一些实施方式中，该方法包括从感测单元的传感器获得管道系统中的气体的传感器数据。在一些实施方式中，该方法还包括使用传感器数据和气体的材料模型来执行实时和闭环控制方案以确定一个或更多个控制决策。在一些实施方式中，该方法还包括根据一个或更多个控制决策操作一个或更多个可控管道元件以调整气体的温度、压力、流速或组成。
[0005]在一些实施方式中，传感器数据包括气体温度、气体压力、气体流速和气体组成中的任何一个。在一些实施方式中，感测单元的传感器包括以下项中的任何一个：被配置成测量气体的温度的温度传感器；被配置成测量气体的压力的压力传感器；被配置成测量气体的流速的流量计；以及被配置成测量气体的组成的气相色谱仪、激光干涉仪、水传感器、密度传感器或硫化氢传感器中的任何一个。
[0006]在一些实施方式中，从定位在管道系统周围的多个感测单元获得传感器数据。在一些实施方式中，材料模型被配置成估计气体的临界凝析温度点、气体的临界凝析压力点、气体的临界点、气体的粘度、密度、流动特性或相中的至少一个。
[0007]在一些实施方式中，确定一个或更多个控制决策以满足一个或更多个控制目标。在一些实施方式中，一个或更多个控制目标包括以下项中的至少一个：限制该气体中水合物的形成；将该气体维持在所期望的相；使气流阻力最小化；将该气体转变为所期望的相；或者降低该管道系统的管道断裂的可能性。
[0008]在一些实施方式中，该方法还包括为用户生成显示数据，该显示数据包括以下项中的任何一个：具有水合物曲线、包络曲线和处理路径的图、气体的相图、传感器数据、或由材料模型中的一个或更多个估计的一个或更多个热力学特性。在一些实施方式中，该方法包括操作显示装置以向用户提供显示数据。
[0009]在一些实施方式中，由一个或更多个材料模型估计的一个或更多个热力学特性包括气体的临界凝析温度点、气体的临界凝析压力点或气体的临界点中的任何一个。在一些实施方式中，基于气体的组成来选择、生成或调整一个或更多个材料模型。
[0010]根据一些实施方式，本公开内容的另一实现方式是用于管道系统的控制器。在一
些实施方式中，该控制器包括被配置成从感测单元的传感器获得管道系统中的气体的传感器数据的处理电路系统。在一些实施方式中，该处理电路系统被配置成使用传感器数据和气体的材料模型来执行实时和闭环控制方案以确定一个或更多个控制决策。在一些实施方式中，该处理电路系统被配置成根据一个或更多个控制决策操作一个或更多个可控管道元件以调整气体的温度、压力、流速或组成。
[0011]在一些实施方式中，传感器数据包括气体温度、气体压力、气体流速或气体组成中的任何一个。在一些实施方式中，感测单元的传感器包括以下项中的任何一个：被配置成测量气体的温度的温度传感器；被配置成测量气体的压力的压力传感器；被配置成测量气体的流速的流量计；以及被配置成测量气体的组成的气相色谱仪、激光干涉仪、水传感器、密度传感器或硫化氢传感器中的任何一个。
[0012]在一些实施方式中，从定位在管道系统周围的多个感测单元获得传感器数据。在一些实施方式中，材料模型被配置成估计气体的临界凝析温度点、气体的临界凝析压力点、气体的临界点、气体的粘度、密度、流动特性或相中的至少一个。
[0013]在一些实施方式中，确定一个或更多个控制决策以满足一个或更多个控制目标。在一些实施方式中，一个或更多个控制目标包括以下项中的至少一个：限制该气体中水合物的形成；将该气体维持在所期望的相；使气流阻力最小化；将该气体转变为所期望的相；或者降低该管道系统的管道断裂的可能性。
[0014]在一些实施方式中，该处理电路系统还被配置成向用户生成显示数据。在一些实施方式中，显示数据包括以下项中的任何一个：具有水合物曲线、包络曲线和处理路径的图、气体的相图、传感器数据、或由一个或更多个材料模型估计的一个或更多个热力学特性。在一些实施方式中，该处理电路系统被配置成操作显示装置以向用户提供显示数据。
[0015]在一些实施方式中，由一个或更多个材料模型估计的一个或更多个热力学特性包括气体的临界凝析温度点、气体的临界凝析压力点或气体的临界点中的任何一个。在一些实施方式中，基于气体的组成来选择、生成或调整材料模型中的一个或更多个。
[0016]根据一些实施方式，本公开内容的另一实现方式是管道系统。在一些实施方式中，管道系统包括管道、站、管道装备和控制器。在一些实施方式中，该站包括被配置成提供传感器数据的感测单元。在一些实施方式中，管道装备被配置成调整气体的温度、压力、流速或组成。在一些实施方式中，该控制器被配置成从感测单元的传感器获得管道中的气体的传感器数据。在一些实施方式中，该控制器被配置成使用传感器数据和气体的材料模型来执行实时和闭环控制方案以确定针对管道装备的一个或更多个控制决策。在一些实施方式中，该控制器被配置成根据一个或更多个控制决策操作管道装备以调整气体的温度、压力、流速或组成。
[0017]在一些实施方式中，材料模型被配置成估计气体的临界凝析温度点、气体的临界凝析压力点、气体的临界点、气体的粘度、密度、流动特性或相中的至少一个。在一些实施方式中，确定一个或更多个控制决策以满足一个或更多个控制目标。在一些实施方式中，一个或更多个控制目标包括以下项中的至少一个：限制该气体中水合物的形成；将该气体维持在所期望的相；使气流阻力最小化；将该气体转变为所期望的相；或者降低该管道系统的管道断裂的可能性。
[0018]在一些实施方式中，该控制器还被配置成向用户生成显示数据。在一些实施方式
中，显示数据包括以下项中的任何一个：具有水合物曲线、包络曲线和处理路径的图、气体的相图、传感器数据、或由一个或更多个材料模型估计的一个或更多个热力学特性。在一些实施方式中，该控制器被配置成操作显示装置以向用户提供显示数据。
[0019]根据一些实施方式，本公开内容的另一实现方式是用于优化管道的方法。在一些实施方式中，该方法包括确定管道的优化和操作模式。在一些实施方式中，该方法还包括获得目标函数，该目标函数将性能变量量化为管道在未来时间范围的一个或更多个控制决策的函数。在一些实施方式中，该方法包括优化服从一个或更多个约束的目标函数，以确定导致性能变量的最优值的针对管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于操作管道系统的方法，所述方法包括：从感测单元的传感器获得所述管道系统中的气体的传感器数据；使用所述传感器数据和所述气体的材料模型来执行实时和闭环控制方案以确定一个或更多个控制决策；以及根据所述一个或更多个控制决策操作一个或更多个可控管道元件以调整所述气体的温度、压力、流速或组成。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器数据包括以下项中的任何一个：所述气体的温度；所述气体的压力；所述气体的流速；以及所述气体的组成；其中，所述感测单元的所述传感器包括以下项中的任何一个：被配置成测量所述气体的温度的温度传感器；被配置成测量所述气体的压力的压力传感器；被配置成测量所述气体的流速的流量计；以及被配置成测量所述气体的组成的气相色谱仪、激光干涉仪、水传感器、密度传感器或硫化氢传感器中的任何一个。3.根据权利要求1所述的方法，其中，从定位在所述管道系统周围的多个感测单元获得所述传感器数据。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述材料模型被配置成估计所述气体的临界凝析温度点、所述气体的临界凝析压力点、所述气体的临界点、所述气体的粘度、密度、流动特性或相中的至少一个。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或更多个控制决策被确定成满足一个或更多个控制目标，其中，所述一个或更多个控制目标包括以下项中的至少一个：限制所述气体中水合物的形成；将所述气体维持在所期望的相；使气流阻力最小化；将所述气体转变为所期望的相；或者降低所述管道系统的管道断裂的可能性。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：为用户生成显示数据，所述显示数据包括以下项中的至少一个：包含水合物曲线、包络曲线和处理路径的图、所述气体的相图、所述传感器数据、或由所述材料模型中的一个或更多个估计的一个或更多个热力学特性；以及操作显示装置以向所述用户提供所述显示数据。7.根据权利要求6所述的方法，其中，由所述一个或更多个材料模型估计的所述一个或更多个热力学特性包括所述气体的临界凝析温度点、所述气体的临界凝析压力点或所述气体的临界点中的任何一个。8.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述气体的组成来选择、生成或调整所述一个或更多个材料模型。9.一种用于管道系统的控制器，所述控制器包括处理电路系统，所述处理电路系统被配置成：
从感测单元的传感器获得所述管道系统中的气体的传感器数据；使用所述传感器数据和所述气体的材料模型来执行实时和闭环控制方案以确定一个或更多个控制决策；以及根据所述一个或更多个控制决策操作一个或更多个可控管道元件以调整所述气体的温度、压力、流速或组成。10.根据权利要求9所述的控制器，其中，所述传感器数据包括以下项中的任何一个：所述气体的温度；所述气体的压力；所述气体的流速；以及所述气体的组成；其中，所述感测单元的所述传感器包括以下项中的任何一个：被配置成测量所述气体的温度的温度传感器；被配置成测量所述气体的压力的压力传感器；被配置成测量所述气体的流速的流量计；以及被配置成测量所述气体的组成的气相色谱仪、激光干涉仪、水传感器、密度传感器或硫化氢传感器中的任何一个。11.根据权利要求9所述的控制器，其中，从定位在所述管道系统周围的多个感测单元获得所述传感器数据。12.根据权利要求9所述的控制器，其中，所述材料模型被配置成估计所述气体的临界凝析温度点、所述气体的临界凝析压力点、所述气体的临界点、所述气体的粘度、密度、流动特性或相中的至少一个。13.根据权利要求9所述的控制器，其中，所述一个或更多个控制决策被确定成满足一个或更多个控制目标，其中，所述一个或更多个控制目标包括以下项中的至少一个：限制所述气体中水合物的形成；将所述气体维持在所期望的相；使气流阻力最小化；将所述气体转变为所期望的相；或者降低所述管道系统的管道断裂的可能性。14.根据权利要求9所述的控制器，其中，所述处理电路系统还被配置成：为用户生成显示数据，所述显示数据包括以下项中的任何一个：包含水合物曲线、包络曲线和处理路径的图、所述气体的相图、所述传感器数据、或由所述一个或更多个材料模型估计的一个或更多个热力学特性；以及操作显示装置以向所述用户提供所述显示数据。15.根据权利要求14所述的控制器，其中，由所述一个或更多个材料模型估计的所述一个或更多个热力学特性包括所述气体的临界凝析温度点、所述气体的临界凝析压力点或所述气体的临界点中的任何一个。16.根据权利要求9所述的控制器，其中，基于所述气体的组成来选择、生成或调整所述一个或更多个材料模型。17.一种管道系统，包括：管道；站，所述站包括被配置成提供传感器数据的感测单元；
管道装备，所述管道装备被配置成调整气体的温度、压力、流速或组成；以及控制器，所述控制器被配置成：从所述感测单元的传感器获得所述管道中的所述气体的传感器数据；使用所述传感器数据和所述气体的材料模型来执行实时和闭环控制方案以确定针对所述管道装备的一个或更多个控制决策；以及根据所述一个或更多个控制决策操作所述管道装备以调整所述气体的温度、压力、流速或组成。18.根据权利要求17所述的管道系统，其中，所述材料模型被配置成估计所述气体的临界凝析温度点、所述气体的临界凝析压力点、所述气体的临界点、所述气体的粘度、密度、流动特性或相中的至少一个。19.根据权利要求17所述的管道系统，其中，所述一个或更多个控制决策被确定成满足一个或更多个控制目标，其中，所述一个或更多个控制目标包括以下项中的至少一个：限制所述气体中水合物的形成；将所述气体维持在所期望的相；使气流阻力最小化；将所述气体转变为所期望的相；或者降低所述管道系统的管道断裂的可能性。20.根据权利要求17所述的管道系统，其中，所述控制器还被配置成：为用户生成显示数据，所述显示数据包括以下项中的任何一个：包含水合物曲线、包络曲线和处理路径的图、所述气体的相图、所述传感器数据、或由所述一个或更多个材料模型估计的一个或更多个热力学特性；以及操作显示装置以向所述用户提供所述显示数据。21.一种用于优化管道的方法，所述方法包括：确定所述管道的优化和操作模式；获得目标函数，所述目标函数将性能变量量化为所述管道在未来时间范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗斯，
申请(专利权)人：森西亚有限责任公司，
类型：发明
国别省市：