BR112013022425A2

BR112013022425A2 - método e sistema para determinar uma quantidade de um artigo de utilidade de energia em estado líquido em uma caverna subterrânea

Info

Publication number: BR112013022425A2
Application number: BR112013022425-8A
Authority: BR
Inventors: Susan Olson; Deirdre Alphenaar; Abudi Zein; Jason Fuchs
Original assignee: Genscape Intangible Holding, Inc.
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2021-04-20
Also published as: US8473227B2; CN103477364A; MX2013009938A; CN103477364B; BR112013022425B1; WO2012119054A3; AU2012223240A1; HK1192791A1; MY163422A; EP2681593A2; AU2012223240B2; EP3115968A2; WO2012119054A2; US8676520B2; EP3115968A3; EP2681593A4; EP2681593B1; SG193016A1; US20130261997A1; US20120226450A1

Abstract

MÈTODO E SISTEMA PARA DETERMINAR UMA QUANTIDADE DE UM ARTIGO DE UTILIDADE DE ENERGIA EM ESTADO LÍQUIDO EM UMA CAVERNA SUBTERRÂNEA Um método para determinar uma quantidade de um artigo de utilidade de energia S em estado líquido em armazenamento em uma caverna subterrânea compreende geralmente as etapas de: estabelecer uma função de volume para um lago de salmoura associado com a caverna subterrânea; adquirir uma imagem do lago de salmoura; transmitir a imagem adquirida para uma unidade central de processamento; analisar a imagem adquirida para calcular uma profundidade da salmoura no lago de salmoura; estimar o volume de salmoura no lago de salmoura com base na profundidade calculada utilizando a função de volume: determinar a quantidade de artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento na caverna subterrânea associada ao lago de salmoura com base no volume estimado da salmoura no lago de salmoura; e comunicar informação sobre a quantidade de artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento a um participante do mercado de terceiros.

Description

111 i “MÉTODO E SISTEMA PARA DETERMINAR UMA QUANTIDADE DE UM ARTIGO DE UTILIDADE DE ENERGIA EM ESTADO LÍQUIDO EM UMA CAVERNA SUBTERRÂNEA” Referência Cruzada a Pedidos Relacionados O presente pedido reivindica prioridade para o Pedido de Patente Provisório dos — Estados Unidos No de série 61/448.439 depositado em 2 de Março de 2011, cuja revelação integra! é aqui incorporada mediante referência. i

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a um método e a um sistema para determinar uma quantidade de um artigo de utilidade de energia em estado líquido, tal como petróleo bruto, líquidos de gás natural (LGN), e outros hidrocarbonetos liquidos, em armazenamento em uma caverna subterrânea.

Artigos de utilidade de energia em estado líquido, tais como petróleo, líquidos de gás natural (LGN) e outros hidrocarbonetos fluidos, compõem um mercado econômico mul- tibilionário. Esses bens consumíveis são comprados e vendidos por muitas partes, e como em qualquer mercado de negociação, informação sobre os bens consumíveis comercializa- dos é muito valiosa para os participantes do mercado. Especificamente, as operações dos ' vários componentes e instalações dos sistemas de produção, transporte, armazenamento e distribuição para cada um desses produtos podem ter impactos significativos sobre o preço : e disponibilidade desses bens consumíveis, tornando valiosa a informação sobre tais opera- ções. Além disso, tal informação geralmente não é divulgada publicamente pelos vários pro- prietários ou operadores de componentes, e acesso a tais informações é, portanto, limitado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção é um método e um sistema para determinar uma quantidade de um artigo de utilidade de energia em estado líquido, tal como petróleo bruto, líquidos de gás natural (LGN), e outros hidrocarbonetos líquidos, em armazenamento em uma caverna subterrânea.

De acordo com o método e o sistema da presente invenção, cada lago de salmoura em um determinado local de armazenamento subterrâneo é pesquisado utilizando os recur- sos disponíveis publicamente, a inspeção visual, imagens de satélite, SONAR, hidrografia — LIDAR ou outros métodos. Todos os contornos físicos e outras informações relevantes sobre o lago de salmoura, incluindo, por exemplo, inclinação (ões) da parede do lago, k ou k, pro- fundidade máxima lago, z,º, perímetro do lago como uma função da profundidade, P(z), vo- lume do lago em profundidade máxima, V, e áreas do lago como uma função da profundida- de, A(z), são armazenados em um banco de dados.

A partir dessa informação, é derivada uma função que descreve o volume do lago de salmoura, V(z), que é o volume em armazenamento subterrâneo, como uma função da profundidade, 7, do lago de salmoura, em qualquer dado momento

O tipo de artigo (s) de utilidade de energia em estado líquido, nas cavernas subter- râneas de armazenamento associadas com cada lago é também pesquisado, e esses dados são armazenados no banco de dados Então, em uma programação pré-determinada, é realizada uma inspeção de cada lagode salmoura no local de armazenamento subterrâneo específico, por exemplo, através de uma câmera fixa, com os lagos de salmoura de interesse no quadro de referência, ou através de uma aeronave transportando uma câmera que sobrevoa a localização. Tal inspe- ção inclui a aquisição de uma ou mais imagens visuais do lago de salmoura. As imagens obtidas de cada lago de salmoura, em seguida, de preferência, são transmitidas para uma instalação de processamento central. As imagens obtidas são então analisadas, de preferência através da utilização de um programa de computador digital. Uma forma de análise é a utilização de software de imagem para identificar e rastrear dois contornos sobre a imagem. O primeiro contorno representa a borda superior do lago, e o segundo contorno representa o nível da salmoura no lago no momento em que a imagem foi adquirida. Se a imagem é adquirida utilizando um quadro móvel de referência, tal como ima- gens feitas a partir de um avião ou helicóptero, a fim de minimizar o erro introduzido a partir ' de ângulos de inclinação variável em relação ao quadro, é preferido introduzir uma etapa de pré-processamento, onde todas as imagens e os seus contornos associados são transfor- ' mados para um quadro comum de referência antes do processamento posterior.

Então, a distância média perpendicular entre os contornos é determinada a partir de um número predeterminado de medições discretas. Multiplicando a distância perpendicular média pela inclinação da parede do lago de salmoura é fornecida a profundidade, z, do lago.

Com a profundidade, z, o volume do lago é então estimado utilizando a função de volume, V(z) Finalmente, a quantidade do artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento é determinada. Em muitos casos, o volume estimado do lago de salmoura é suposto como sendo aproximadamente igual ao volume do artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento em uma caverna subterrânea associada ao lago de sal- moura.

Quando a análise de cada lago de salmoura em um determinado local é concluída, a informação sobre os volumes estimados pode, então, ser comunicada aos participantes do mercado e outras partes interessadas, ou seja, terceiros que não teriam normalmente pronto acesso a essa informação sobre a quantidade de artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento subterrâneo em um determinado momento.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 é uma imagem aérea de um lago de salmoura em um estado vazio, com vários contornos traçados sobre a imagem;

A figura 2 é uma representação gráfica dos contornos da figura 1 como digitalizada em coordenadas X - Y, A figura 3 é uma representação gráfica que ilustra uma função de área calculada como uma função da profundidade do lago de salmoura da figura 1; A figura 4 é uma imagem aérea do lago de salmoura da figura 1 quando o lago de salmoura está armazenando um volume significativo de salmoura; A figura 5 é uma representação gráfica que ilustra a aplicação de uma transformada linear 2D à imagem e aos contornos da fig. 4; .

A figura 6 é uma representação gráfica que ilustra como a distância perpendicular média entre os contornos da figura 4 é determinada a partir de um número predeterminado de medições discretas; i A figura 7 é uma imagem da borda de um lago de salmoura específico, mostrando uma série de marcadores, em intervalos espaçados perto da borda do lago de salmoura; A figura 8 é um diagrama de fluxo geral que descreve a funcionalidade de uma im- plementaçãoexemplar do método e sistema da presente invenção; e A figura 9 é uma representação esquemática dos componentes de núcleo de um sistema de computador em uma implementação exemplar do método e do sistema da pre- sente invenção.

] DESCRIÇÃO DFTAI HADA DA INVENÇÃO A presente invenção é um método e sistema para determinar uma quantidade de um artigo de utilidade de energia em estado líquido, tal como petróleo bruto, líquidos de gás natural (LGN), e outros hidrocarbonetos líquidos, em armazenamento em uma caverna sub- terrânea.

Além do armazenamento na superfície, artigos de utilidade de energia em estado líquido, tais como petróleo bruto, líquidos de gás natural (LGN), e outros hidrocarbonetos líquidos, são armazenados em cavernas subterrâneas. Na América do Norte, essas caver- nas são normalmente feitas pelo homem, escavadas em uma formação geológica de sal por bombeamento em água e extraindo a salmoura em um processo conhecido como “minera- ção de solução.” É comum que os grandes reservatórios de abastecimento de emergência nacionais de petróleo bruto, a chamada Reserva Estratégica de Petróleo (SPR), sejam ar- mazenados em tais cavernas subterrâneas. A SPR nos Estados Unidos é armazenada em cavernas subterrâneas no Texas e Louisiana, e as cavernas de SPR geralmente variam em capacidade de 6 a 35 milhões de barris. Vide http://www .fe.doe .gov/programs/reserves/spr/spr-sites.html.

Em outro exemplo, líquido de gás natural (NGL) é outro artigo de utilidade de ener- gia em estado líquido que é normalmente armazenado em cavernas subterrâneas. Um dos dois principais centros de armazenamento nos Estados Unidos está em Mont Belvieu, Te-

xas.

A área de armazenamento inclui aproximadamente 34 cavernas subterrâneas com um total de armazenamento de cerca de 100 milhões de barris. ' Dentro de uma caverna de armazenamento subterrâneo, o petróleo ou outro artigo de utilidade de energia em estado líquido flutua em um volume de salmoura.

Portanto, asso- ciadaauma única caverna ou múltiplas cavernas existe um volume de salmoura usado para manter a caverna cheia quando o artigo de utilidade de energia em estado líquido tiver sido extraído.

A salmoura ajuda a manter a integridade das paredes da caverna, para que as paredes da caverna de sal não sejam erodidas.

Quando o artigo de utilidade de energia em estado líquido precisa ser extraído da caverna, salmoura é bombeada para a caverna, e o artigo de utilidade de energia em estado líquido é deslocado para uma canalização para transporte do artigo de utilidade de energia em estado líquido para fora da instalação.

Quando o artigo de utilidade de energia em estado líquido precisa ser injetado na caverna, ele é bombeado para dentro e a salmoura é deslocada a partir da caverna.

Um método comum de manter o volume de salmoura necessário é o de usar um la- 15 . go acima do solo para armazenar o excesso de salmoura.

Se o lago de salmoura e cavernas . de armazenamento associados formam um sistema fechado, o volume do artigo de utilidade de energia em estado líquido no armazenamento é aproximadamente igual ao volume de salmoura no lago de salmoura. : De acordo com o método e sistema da presente invenção, cada lago de salmoura emum determinado local de armazenamento subterrâneo é pesquisado utilizando os recur- sos disponíveis publicamente, a inspeção visual, imagens de satélite, SONAR, hidrografia LiDAR ou outros métodos.

A este respeito, uma compreensão detalhada da forma e dimen- sões do lago é necessária a fim de associar um determinado nível de salmoura em um lago com um volume associado de salmoura contida no lago.

O caso mais simples é um lago de —salmoura, que foi concebido para ter um formato sólido retangular, em que a profundidade de salmoura no lago corresponde diretamente ao volume de salmoura no lago.

Nos casos em que a topologia de lago não é uma forma geométrica simples, fontes públicas, tais como mapas topograficamente exatos são então utilizados.

Todos os contornos físicos e outras informações relevantes sobre o lago de salmoura, incluindo, por exemplo, inclinação (ões) de parede do lago, k ou k, profundidade máxima do lago, zo, perímetro do lago como uma tunção da protundidade, P(z), volume do lago em profundidade máxima, V, e áreas do lago como uma função da profundidade, A(z), são armazenados em um banco de dados.

Esse banco de dados seria de preferência armazenado em uma memória de um sistema de com- putador.

Como se tornará mais claro na discussão que se segue, a constante V, é determi- —nadaapartirdeuma estimativa do volume no lago de salmoura na profundidade mínima do lago a partir de documentação de engenharia ou de uma análise utilizando os mesmos mé- todos aqui prescritos.

V, pode também ser calculado se tratado como uma incógnita na equação para V(z) abaixo com outros volumes de referência conhecidos.

A partir desta informação, é derivada uma função que descreve o volume do lago de salmoura, V(z), que é o volume em armazenamento subterrâneo, como uma função da profundidade, z, do lago de salmoura, em qualquer dado momento.

6 V(z) = SP AGDaAZ O) Por exemplo, para determinar os contornos físicos de um lago de salmoura especí- fico e estabelecer uma função de volume com base nos contornos físicos do lago de sal- moura, uma imagem 10 é adquirida, como mostrado na figura 1. Neste caso, o lago de sal- moura está em um estado substancialmente vazio, uma vez que está em construção. Em seguida, como também mostrado na figura 1, dois ou mais contornos do lago de salmoura são traçadas na imagem 10. Tais contornos também podem ser derivados a partir da docu- mentação de engenharia ou de desenhos. Neste caso, há três contornos traçados na ima- gem 10: um primeiro contorno 20 que representa o fundo do lago de salmoura; um segundo contorno 22 que representa o nível máximo do lago, e um terceiro contorno 24, que repre- sentaotopo do lago, ou seja, a borda superior da berma em torno do lago de salmoura.

Quando os contornos tiverem sido identificados e traçados na imagem 10, os con- tornos são digitalizados em coordenadas X-Y, como mostrado na figura 2.

1 A área delimitada por cada um dos contornos é então calculada.

A etapa seguinte é a de determinar a profundidade, z, para cada um dos contornos.

Neste exemplo, a primeira etapa para a determinação da profundidade é a de calcular a dis- tância perpendicular média entre cada contorno e o contorno 24 que representa a parte su- : perior do lago. A profundidade, z, de cada contorno é então determinada multiplicando-se a inclinação da parede do lago de salmoura pela distância perpendicular média entre cada contorno e o contorno 24 que representa a parte superior do lago. A inclinação das paredes i 25 —dolagode salmoura é conhecida a partir de documentação de engenharia ou de outras fon- tes, ou a inclinação pode ser estimada com base no conhecimento das melhores práticas de construção de lago.

Por fim, usando uma regressão linear, ou outro acessório apropriado, uma função de área, A(z) é calculada como uma função da profundidade do lago, z. Por exemplo, tal regressão linear é mostrada no gráfico da figura 3. Especificamente, em relação ao exemplo mostrado nas figuras 1-3, a função de área derivada do lago de salmoura em um estado vazio é: A(z) = 68057 - 4352z (2) E, o volume do lago de salmoura de formato irregular é: V(z) = 68057 (z7-2)-4352/2* (292-22)+ 112017 (3) em que z, é igual a profundidade máxima do lago, e em que 112017 é uma constante considerando-se um volume mínimo do lago.

Essa função de volume, V(z), é também armazenada no banco de dados.

O tipo de tipo de artigo (s) de utilidade de energia em estado líquido, nas cavernas subterrâneas de armazenamento associadas com cada lago é também pesquisado, e esses dados são armazenados no banco de dados. Além disso, dependendo da fonte e métodos paraasua produção, óleos brutos variam nas propriedades químicas e físicas e são tipica- mente classificados pela gravidade conforme o American Petroleum Institute (ou índice API), que é uma medida de quão pesado ou leve é um óleo bruto em relação à água. Se óleo bru- to for armazenado na localização de armazenamento subterrâneo de interesse, o índice API ou informação similar sobre o tipo de óleo bruto também pode ser armazenado no banco de dados.

Referindo-se agora ao fluxograma da figura 8, e reiterando as etapas descritas aci- ma, os contornos físicos do lago de salmoura são armazenados no banco de dados 100 da unidade de processamento central, tal como indicado pelo bloco 200, e a função de volume estabelecido também é armazenada no banco de dados 100 da instalação de processamen- to central, conforme indicado pelo bloco 202.

Então, em uma programação pré-determinada, é realizada uma inspeção de cada lago de salmoura no local de armazenamento subterrâneo específico, por exemplo, através de uma câmera fixa, com os lagos de salmoura de interesse no quadro de referência ou ' uma aeronave transportando uma câmera que sobrevoa a localização. Tal inspeção inclui a aquisição de uma ou mais imagens visuais do lago de salmoura, tal como indicado pelo blo- co 300 da figura 8. Por exemplo, essas imagens poderiam incluir imagens fotográficas, ima- gens de satélite, imagens de infravermelho, ou qualquer outro tipo de imagem que proporci- Oonaria delineação dos limites de cada lago de salmoura, ou seja, a borda superior de cada lago de salmoura e o nível de salmoura em cada lago.

As imagens obtidas de cada lago de salmoura são então, de preferência, transmiti- das para uma unidade central de processamento, conforme indicado pelo bloco 302 da figu- ra 8. As imagens obtidas são então analisadas, de preferência através da utilização de um programa de computador digital, isto é, instruções legíveis por computador armazenadas em uma memória e executadas por um processador de um sistema de computador. Assim, a execução das rotinas e sub-rotinas necessárias pode ser realizada utilizando técnicas e lin- guagens de programação padrão. Com o benefício da descrição seguinte, tal programação é facilmente realizada por aqueles versados na arte.

Uma forma de análise é a de utilizar software de geração de imagem, como o Ima- geJ (que é um programa de software disponível publicamente desenvolvido pelo Instituto —Nacionalde Saúde e está disponível em http://rsbweb.nih.gov/ij/), para identificar e traçar dois contornos na imagem, como indicado pelo bloco 304 da figura 8. O primeiro representa o contorno da borda superior do lago, e o segundo contorno representa o nível da salmoura no lago no momento em que a imagem foi adquirida. A figura 4 é uma imagem aérea do lago de salmoura da figura 1, quando o lago de salmoura está armazenando um volume significativo de salmoura, e o primeiro, e segundo, contornos são traçado sobre essa ima- gem.

s Se a imagem é adquirida utilizando um quadro móvel de referência, tais como ima- gens feitas a partir de um avião ou helicóptero, a fim de minimizar o erro introduzido a partir de ângulos de inclinação variável em relação ao quadro, é preferível introduzir uma etapa de pré-processamento, onde todas as imagens e os seus contornos associados são transfor- mados em um quadro de referência comum antes do processamento subsequente, confor- meindicado pelo bloco 306 da figura 8.

Essa etapa de pré-processamento começa mediante uso de uma transformada de coordenadas generalizadas no contorno identificado para escalar cada um desses contornos para as dimensões físicas. Um exemplo de uma transformada linear 2D é ilustrada na figura

5. Usando o perímetro da borda superior do lago de salmoura, que é conhecido a partir da pesquisa no lago de salmoura, como referência, o contorno da borda superior do lago de salmoura é então escalado, cortado e girado para coincidir com a referência. Essa transfor- mada é exemplificada pelas equações abaixo e pode ser realizada utilizando-se um progra- ma de software tal como Matlab O, que é um pacote de software disponível comercialmente, ' comercializado e licenciado por The Mathworks, Inc. de Natick, Massachusetts.

Xn= ax, +tby, te (4a) Yn= dx, eyn +f (4b) onde x, e Y, são o enésimo par de coordenadas de qualquer contorno medido; a, b, c, d, e, / são constantes derivadas a partir da transtormação de coordenadas; e X, e Y, são as coordenadas transformadas.

A transformada é armazenada como um conjunto intermediário de variáveis no pro- cesso de análise. A mesma transformada é, então, aplicada ao segundo contorno que é re- presentativo do nível de salmoura no lago de salmoura. O primeiro e segundo contornos após a transformada são, em seguida, representados de acordo com as dimensões físicas do lago de salmoura.

Quando a etapa de pré-processamento tiver sido realizada, a distância perpendicu- lar média entre os contornos, Pasr, é determinada a partir de um número predeterminado de medições discretas, conforme indicado pelo bloco 308 da figura 8.

Por exemplo, a figura 6 ilustra como tais medições são feitas. Multiplicando a dis- tância perpendicular média pela inclinação da parede do lago de salmoura é fornecida a profundidade, z,dolago.

z= KPder (5) Se a inclinação da parede do lago de salmoura variar como uma função do períme-

8/11 S tro, a inclinação pode ser expressa como uma função da distância perpendicular.

z = K(Poe) (6) Então, e como indicado pelo bloco 310 da figura 8, a profundidade pode ser compu- tada da seguinte maneira.

; 2 = ST kPa (ONdO % Paer on onde 9 é uma coordenada de referência angular com uma origem dentro do períme- tro do lago.

Com a profundidade, z, o volume do lago é então estimado utilizando-se a função de volume, V(z), a partir da equação (3) acima, conforme indicado pelo bloco 312 da figura

8.

Nos casos em que o quadro de referência de imagens adquiridas de um lago de salmoura é fixo ou é conhecido geoespacialmente, outra forma de análise é a de detectar bordas de contorno da imagem do lago e derivar uma área de pixels de imagem para cada contorno. A este respeito, as bordas nas imagens são áreas com contrastes de forte intensi- dade, istoé, uma mudança significativa na intensidade de um pixel para o seguinte. Existem vários métodos e técnicas para a detecção de bordas em uma imagem, que geralmente po- dem ser agrupados em duas categorias: métodos de gradiente e Laplaciano. Um método de " gradiente detecta as bordas procurando o máximo e mínimo na primeira derivada da ima- gem. Um método Laplaciano procura cruzamentos zero na segunda derivada da imagem para encontrar as bordas. Em qualquer caso, quando as bordas de contorno tiverem sido detectadas e identificadas, as zonas delimitadas por um representante do contorno do nível da salmoura no lago podem, então, ser comparadas com a função de área derivada, A(z), para determinar a profundidade, z, de salmoura no lago e, consequentemente, o volume de salmoura no lago.

Em determinadas circunstâncias, o próprio lago pode conter marcadores físicos e / ou marcações de altura que podem ser usados para determinar a profundidade do lago. Por exemplo, a figura 7 é uma imagem da borda de um lago de salmoura específico. Como mos- trado na figura 7, existe uma série de marcadores de 30, 32, 34, 36 em intervalos espaçados perto da borda do lago de salmoura. As posições desses marcadores 30, 32, 34, 36 são fixas. Assim, a profundidade, z, pode ser estimada através da medição de distâncias linea- res em pixels de imagem a partir de um ou mais dos marcadores de 30, 32, 34, 36 até a borda da salmoura no lago. Ú Finalmente, a quantidade de artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento é determinada, como indicado pelo bloco 314 da figura 8. Em muitos casos, o volume estimado do lago de salmoura é suposto como sendo aproximadamente igual ao volume do artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento em uma ca- verna subterrânea associada com o lago de salmoura.

Quando a análise de cada lago de salmoura em um local específico é completada, e como indicado pelo bloco 320 da figura 8, a informação sobre os volumes estimados pode, então, ser comunicada aos participantes do mercado e outras partes interessadas, ou seja, terceiros que não teriam normalmente acesso a tal informação sobre a quantidade de artigo de utilidade de energia em estado líquido no armazenamento subterrâneo em um determi- nado momento. Claro que, mediante soma dos volumes em todos os lagos de salmoura ou em um agrupamento de lagos de salmoura selecionados, informação sobre a quantidade total de artigos de utilidade de energia em estado líquido no local específico ou no agrupa- mento de lagos de salmoura selecionado (por exemplo, lagos de salmoura correspondentes aoarmazenamento de propriedade de uma empresa particular, ou as quantidades de hidro- carbonetos líquidos específicos) também pode ser calculada e comunicada aos participantes do mercado e outras partes interessadas. É considerado e preferido que tal comunicação a terceiros pudesse ser realizada através da entrega de correio eletrônico e / ou através da exportação dos dados para um sítio da Internet de acesso controlado, que os usuários finais podem acessar através de um programa de navegador de Internet comum, como Microsoft Internet ExplorerO. Claro que a comunicação de informação e dados a terceiros também pode ser realizada através de uma ampla variedade de outros meios de comunicação co- nhecidos, sem se afastar da essência e escopo da presente invenção.

é A figura 9 é uma representação esquemática dos componentes de núcleo de um sistema de computador em uma implementação do método e sistema da presente invenção. Como mostrado na figura 9, o sistema de computador 400 compreende, geralmente, um processador 402, uma memória (ou componente de memória) 404, e uma interface de en- trada / saída 406. A interface de entrada / saída 406 se comunica com e recebe dados de uma câmera 410, um teclado 412, e outros dispositivos de entrada, e, em seguida, passa esses dados para o processador 402. O processador 402 também está em comunicação com a memória 404, a qual armazena vários módulos, incluindo: (a) um módulo de proces- samento de imagem 420, (b) um módulo de estimativa de volume 422, (c) um módulo de determinação de quantidade (de artigo de utilidade de energia em estado líquido) 424, e (d) um módulo de comunicações 430. O processador 402 executa as instruções de programas — contidos em cada um dos referidos módulos. A memória 404 também armazena certos ele- mentos de dados que o processador pode acessar e utilizar na execução das instruções, tais como (a) contornos físicos de cada lago de salmoura, incluindo inclinação; (b) a função de volume; (c) o tipo de artigos de utilidade de energia em estado líquido; e (d) imagens ad- quiridas.

Deve-se observar também que, em alguns casos, alguns lagos de salmoura podem corresponder a um número de cavernas. Por exemplo, e referindo-se de volta a figura 1, este lago de salmoura em particular tem um volume máximo de cerca de 480.000 mº, e está associado com quatro cavernas subterrâneas separadas, com uma capacidade total de 3 milhões de barris de petróleo bruto. Em tais casos, o mapeamento das cavernas para lagos também seria armazenado no banco de dados, de modo que estimativas de volume associ- adas com um grupo de lagos podem ser utilizadas para determinar os volumes armazena- dosnascavernas correspondentes.

Como um aperfeiçoamento adicional, algumas instalações de armazenamento sub- Ú terrâneo usam tanques isoladores acima do solo para processamento em lotes das injeções e retiradas para e a partir da infra-estrutura de transporte de interligação, que inclui as cana- lizações que entram e saem da instalação que carregam o artigo de utilidade de energia em estado líquido. Essa técnica operacional é utilizada para manter a pressão e para considerar a taxa de transferência e / ou a partir da instalação sendo mais rápida do que a taxa de transferência para e / ou a partir da infra-estrutura de transporte. Quando são usados tan- ques isoladores, tanques diferentes podem ser utilizados para o isolamento dos diferentes É artigos de utilidade de energia em estado líquido.

Quando tanques isoladores são usados para processar em lotes as injeções ou reti- radas de armazenamento subterrâneo, os tanques podem ser monitorados com os métodos descritos no Pedido de Patente co-pendente de propriedade comum dos Estados Unidos Nº de série 13/089.674, intitulado “Method and System for Determing na Amount of a Liquid bi Energy Commodity Stored in a Particular Location", e arquivado em 19 de abril de 2011, que é aquiincorporado mediante referência. Ao monitorar os volumes do lago em intervalos es- pecíficos, artigos de utilidade de energia em estado líquido deslocados usando o mesmo lago de salmoura podem ser diferenciados.

Como um aperfeiçoamento adicional, a quantidade de chuva que cai em um lago de salmoura específico pode ser medida (por exemplo, usando um medidor de chuva) ou calcu- ladaa partir de dados publicamente disponíveis para melhorar a precisão da determinação da quantidade de artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento em uma caverna subterrânea associada ao lago de salmoura.

Como um aperfeiçoamento adicional, a quantidade de líquido evaporado a partir de um lago de salmoura específico pode ser estimada a partir de medições nas proximidades de evaporação ou pode ser modelada a partir de dados de tempo disponíveis publicamente para melhorar a precisão da determinação da quantidade de artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento em uma caverna subterrânea associada ao lago de salmoura.

Ú Como um aperfeiçoamento adicional, o perímetro das coordenadas transformadas —dotopodolago pode ser escalado até o perímetro físico do lago de salmoura para conside rar quaisquer imprecisões no modelo de transformação de coordenadas lineares. A escala- ção pode ser aplicada às coordenadas de nível do lago ou à estimativa do volume final para melhorar a exatidão.

Como um aperfeiçoamento adicional, um maquinário de bombeamento, em conjun- to com tubulações de exaustão e bombeamento e levando para e a partir de uma caverna subterrânea específica, podem ser monitorados com imagens de infravermelho para deter- minarmais informação sobre a dinâmica de funcionamento da caverna subterrânea. Deste modo, considera-se que os volumes armazenados em várias cavernas dentro da mesma instalação de armazenamento poderiam ser diferenciados. Usando as informações obtidas a partir de pesquisa (por exemplo, as informações adquiridas a partir de planos de engenharia para a instalação à disposição do público) sobre qual caverna é usada para o artigo de utili- dade de energia em estado líquido, o volume total em armazenamento poderia ser discrimi- nado por artigo de utilidade de energia em estado líquido.

Aqueles versados na arte reconhecerão que modalidades e implementações adici- onais também são possíveis sem se afastar dos ensinamentos da presente invenção. Essa " descrição detalhada, e particularmente os detalhes específicos das modalidades e imple- —mentações exemplares aqui reveladas, é provida principalmente para clareza de compreen- são, e nenhuma limitação desnecessária deve ser entendida da mesma, uma vez que modi- * ficações serão óbvias para aqueles versados na arte a partir da leitura dessa revelação e podem ser feitas sem se afastar da essência ou escopo da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES . 1. Método para determinar uma quantidade de um artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento em uma caverna subterrânea com base na estimativa de um volume de uma salmoura em um lago de salmoura relacionado com a caverna subterrà- —nea, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: estabelecer uma função do volume para o lago de salmoura com base em contor- nos físicos do lago de salmoura, e armazenar a função de volume em um banco de dados; adquirir uma imagem do lago de salmoura em um tempo subsequente; transmitir a imagem adquirida para uma instalação de processamento central; identificar um primeiro contorno na imagem adquirida em ou perto de uma extremi- dade superior do lago de salmoura; identificar um segundo contorno na imagem adquirida representativo de um nível da salmoura no lago de salmoura; determinar uma distância média entre o primeiro e o segundo contorno; calcular uma profundidade da salmoura no lago de salmoura com base na distância média; estimar o volume de salmoura no lago de salmoura com base na profundidade cal- culada utilizando a função de volume armazenada no banco de dados; : determinar a quantidade do artigo de utilidade de energia em estado líquido em ar- —mazenamento na caverna subterrânea associada ao lago de salmoura com base no volume estimado da salmoura no lago de salmoura, e comunicar informação sobre a quantidade do artigo de utilidade de energia em es- tado líquido em armazenamento a um participante do mercado de terceiros.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a —etapade estabelecer a função de volume inclui as etapas secundárias de: usar uma câmera para adquirir uma imagem do lago de salmoura em um estado substancialmente vazio; traçar dois ou mais contornos sobre a imagem adquirida; digitalizar os dois ou mais contornos em coordenadas X-Y;, V calcular uma área delimitada por cada um dos dois ou mais contornos; determinar a profundidade para cada um dos dois ou mais contornos; e calcular uma função de área como uma função da profundidade determinada. *
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o artigo de utilidade de energia em estado líquido é o óleo bruto.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o artigo de utilidade de energia em estado líquido é liquido de gás natural.
5. Método para determinar uma quantidade de um artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento em uma caverna subterrânea com base na estimativa de um volume de uma salmoura em um lago de salmoura associado com a caverna subterrã- nea, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: estabelecer uma função do volume para o lago de salmoura com base nos contor- —nosfísicosdo lago de salmoura, e armazenar a função de volume em uma banco de dados; adquirir uma imagem da lago de salmoura em um tempo subsequente; transmitir a imagem adquirida para uma instalação de processamento central; analisar a imagem obtida para calcular uma profundidade da salmoura no lago de salmoura; estimar o volume de salmoura no lago de salmoura com base na profundidade cal- culada utilizando a função de volume armazenada no banco de dados; determinar a quantidade de artigo de utilidade de energia em estado líquido em ar- mazenamento na caverna subterrânea associada ao lago de salmoura com base no volume estimado da salmoura no lago de salmoura, e comunicar informação sobre a quantidade do artigo de utilidade de energia em es- tado líquido em armazenamento a um participante do mercado de terceiros. '
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o artigo de utilidade de energia em estado líquido é óleo bruto. :
7. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o artigode utilidade de energia em estado líquido é líquido de gás natural.
8. Método para determinar uma quantidade de um artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento em uma caverna subterrânea, em que um lago de sal- moura é associado com a caverna subterrânea, e em que uma função de volume armaze- nada em um componente de memória fornece uma estimativa do volume de salmoura no —lagode salmoura como uma função de uma profundidade da salmoura no lago de salmoura, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: usar uma câmera para adquirir uma imagem do lago de salmoura; usar um sistema de computador para (a) identificar um primeiro contorno da imagem adquirida em ou perto de uma ex- tremidade superior do lago de salmoura, (b) identificar um segundo contorno na imagem adquirida representativo de um ní- vel da salmoura no lago de salmoura, (c) determinar a distância média entre o primeiro e o segundo contorno, fazendo uma série de medições discretas do contorno entre o primeiro e o segundo contorno, (d) calcular a profundidade da salmoura no lago de salmoura com base na distância média, (e) calcular um volume de salmoura no lago de salmoura com base na profundidade calculada e utilizando a função de volume, e (N) determinar a quantidade de artigo de utilidade de energia em estado líquido na caverna subterrânea associada ao lago de salmoura, e usar o sistema de computador para comunicar informação sobre a quantidade do artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento a um participante do mercado de terceiros.
9. Método em um sistema de computador para determinar uma quantidade de um artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento em uma caverna sub- terrânea associada com um lago de salmoura, CARACTERIZADO pelo fato de que compre- endeas etapas de: armazenar em uma memória do sistema de computador uma inclinação de uma pa- rede do lago de salmoura como uma função de uma localização em um perímetro do lago de salmoura; armazenar na memória do sistema de computador uma função de volume para de- terminar um volume do lago de salmoura como uma função de uma profundidade do lago de — salmoura; armazenar na memória do sistema de computador os dados relacionados a um tipo de artigo de utilidade de energia em estado líquido na caverna subterrânea associada ao ' lago de salmoura; em um momento posterior, receber na memória do sistema de computador uma imagem digital do lago de salmoura contendo uma quantidade desconhecida de salmoura; processar, por um processador do sistema de computador, a imagem digital para determinar um primeiro contorno que representa uma borda superior do lago de salmoura na imagem digital e um segundo contorno que representa um nível de salmoura do lago de —salmouranaimagem digital; . determinar, pelo processador do sistema de computador, uma distância média entre o primeiro e o segundo contorno a partir de um número predeterminado de medições discre- tas; determinar, pelo processador do sistema de computador, e com base na distância médiaea inclinação da parede do lago de salmoura, uma profundidade de uma salmoura no lago de salmoura; e estimar, pelo processador do sistema de computador, e com base na profundidade da salmoura e na função de volume, o volume de salmoura no lago de salmoura; e determinar, pelo processador do sistema de computador, e com base no volume es- timadoda salmoura no lago de salmoura, a quantidade de artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento na caverna subterrânea associada ao lago de salmoura.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, e CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda as etapas de: armazenar na memória do sistema de computador um primeiro contorno digitaliza- do representando um fundo do lago de salmoura, um segundo contorno digitalizado repre- sentando um nível máximo do lago de salmoura, e um terceiro contorno digitalizado repre- sentando a borda superior do lago de salmoura; e ao receber na memória do sistema de computador a imagem digital do lago de sal- moura contendo a quantidade desconhecida de salmoura, transformando, por intermédio do processador do sistema de computador, utilizando uma transformada de coordenadas gene- ralizadas no primeiro contorno para escalar, cortar, e girar o primeiro contorno para coincidir como terceiro contorno digitalizado representando a borda superior do lago de salmoura, que foi previamente armazenado na memória do sistema de computador, e em seguida, aplicar a transformada de coordenadas generalizadas ao segundo contorno.
11. Sistema para determinar uma quantidade de um artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento em uma caverna subterrânea associada com um lago desalmoura, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um componente de memória; uma interface de entrada / saída em comunicação com o componente de memória; um processador em comunicação com o componente de memória e a interface de ' entrada / saída, o processador executando um programa de instruções para: receber a partir da interface de entrada / saída e armazenar no componente de memória: (a) um primeiro contorno digitalizado representando um fundo do lago de salmou- ra; (b) um segundo contorno digitalizado representando um nível máximo do lago de sal- moura; e (c) um terceiro contorno digitalizado representando uma borda superior do lago de salmoura, receber a partir da interface de entrada / saída e armazenar no componente de memória uma inclinação de uma parede do lago de salmoura como uma função de uma lo- calização em um perímetro do lago de salmoura, receber a partir do interface de entrada / saída e armazenar no elemento de memó- ria uma função de volume para determinar um volume do lago de salmoura como uma fun- —çãoda profundidade do lago de salmoura, receber a partir da interface de entrada / saída e armazenar no componente de memória os dados relacionados a um tipo de artigo de utilidade de energia em estado líqui- do na caverna subterrânea associada ao lago de salmoura, receber a partir do interface de entrada / saída e armazenar no componente de memóriauma imagem digital do lago de salmoura contendo uma quantidade desconhecida de salmoura, processar a imagem digital para determinar um primeiro contorno que representa a borda superior do lago de salmoura na imagem digital e um segundo contorno que represen- ta um nível de uma salmoura do lago de salmoura na imagem digital, transformar, utilizando uma transformada de coordenadas generalizadas no primei- ro contorno para escalar, cortar, e girar o primeiro contorno para coincidir com o terceiro contorno digitalizado representando a borda superior do lago de salmoura, que foi previa- mente armazenado no componente de memória, e então aplicar a transformada de coorde- nadas generalizadas ao segundo contorno; determinar uma distância média entre a transformada do primeiro contorno e a transformada do segunda contorno a partir de um número predeterminado de medições dis- cretas; determinar, usando a distância média e a inclinação da parede do lago de salmou- ra, uma profundidade da salmoura no lago de salmoura; estimar, utilizando a profundidade da salmoura e a função de volume, o volume da salmoura no lago de salmoura; e determinar, com base no volume estimado da salmoura no lago de salmoura, a quantidade de artigo de utilidade de energia em estado líquido em armazenamento na ca- verna subterrânea associada ao lago de salmoura.