CN115315573A - 合格的蒸气回收 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于监测烃储存系统的系统和方法。该系统和用于使用该系统的方法允许操作者确定是否发生任何不期望的气态烃的释放。该方法利用了编程有过程模拟器函数的计算机，该过程模拟器函数适合于运行状态方程和确定烃从烃储存系统中不希望的释放。

Description

合格的蒸气回收
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2020年11月19日提交的第63/115,646号美国临时申请的优先权，该美国临时申请特此通过引用被并入。
背景
常规的井场(well-site)和其他的烃(hydrocarbon)储存系统通常包括多个被设计用于储存和处理烃流体的单元。这样的单元包括但不限于：罐组(tank battery)12，更具体地为烃储罐12a和采出水储罐(produced water storage tank)12b；分离器14；加热器处理器(heater treater)16；搅拌器或混合器18；压缩机20；气态烃分路器(gaseoushydrocarbon splitter)22；火炬(flare)/洗涤器(scrubber)24；火炬26；适用于控制流入和/或流出多种单元的流体流动(fluid flow)的阀28；蒸气回收塔(vapor recoverytower)或其他分离容器32；压力传感器34、温度传感器36和流量计38(流量计38可以是被设置成直接监测流体流动的物理仪表(physical meter)，或是虚拟的，这依赖于用于计算流体流量(flow rate)的来自诸如压缩机的自动化设备条件的输入)。如本领域技术人员将认识到的，前述部件中的每一个及其操作是本领域技术人员所熟知的。此外，本领域技术人员还将认识到需要包含和防止气态烃到大气中的意外释放。
用于识别和追踪气态烃从井场和其他烃储存系统10中的释放的当前的方法和系统依赖于昂贵的红外监测系统。典型地，用红外监测系统监测烃储存系统10的成本可处于每天约3000美元或更多。此外，这样的系统可能受到天气条件的阻碍，导致烃释放的延迟检测。因此，不依赖于红外传感器来检测气态烃释放的监测系统将在减少烃释放方面提供重大改进，并且同时每个地点每天为工业节省数千美元。
概述
在一种实施方案中，本公开描述了一种用于识别气态烃从烃储存系统的不希望的排出的方法。该方法包括以下步骤：
提供用于压力数据、流量数据和温度数据的存储的数据库；
提供中央处理器，该中央处理器被编程为执行过程模拟器函数(processsimulator function)和质量平衡操作，过程模拟器函数被编程为运行状态方程并且从所述数据库接收数据以用于状态方程；
提供用于由所述过程模拟器函数使用的、所述烃储存系统的场所特定的示意图(site-specific schematic)；
所述烃储存系统的所述场所特定的示意图识别选自由以下项组成的组的至少一个现场(onsite)单元：
与烃蒸气回收管线相关联的压缩机；
与烃蒸气回收管线相关联的火炬；
与原油储罐相关联的火炬；
与采出水储罐相关联的火炬；
可能包含烃蒸气的储存单元；
产生或分离烃蒸气的在所述烃储存系统中的处理单元；
与可能包含烃蒸气的储存单元相关联的温度传感器，其中每个温度传感器向所述数据库提供数据；
与产生或分离烃蒸气的处理单元相关联的温度传感器，其中每个温度传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开可能包含烃蒸气的每个储存单元的管道相关联的流量传感器，其中每个流量传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开产生或分离烃蒸气的每个处理单元的管道相关联的流量传感器，其中每个流量传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开与烃回收管线相关联的每个压缩机的管道相关联的流量传感器，其中每个流量传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开与烃储罐相关联的每个压缩机的管道相关联的流量传感器，其中每个流量传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开与烃处理单元相关联的每个压缩机的管道相关联的流量传感器，其中每个流量传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开可能包含烃蒸气的每个储存单元的管道相关联的压力传感器，其中每个压力传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开产生或分离烃蒸气的每个处理单元的管道相关联的压力传感器，其中每个压力传感器向所述数据库提供数据；
接收流体；
识别所接收流体在进入烃储存系统的气态烃和液态烃以及任何含水流体方面的组成；
将所接收流体的气态烃和液态烃以及含水流体的相对百分比输入到所述数据库中，用于由所述过程模拟器函数使用；
使用虚拟流量计或真实流量计监测由每个压缩机处理的总气体体积；
为流量传感器设定用户定义的总误差百分比(总误差％)；
使用存储在数据库中的来自每个流量传感器的流量数据，确定由烃储存系统处理的总计量烃蒸气体积(TVM)；
使用过程模拟器函数来运行状态方程，根据由烃储存系统处理的体积来计算过程模拟器速率(Process Simulator Rate)，其中烃系统的过程模拟器速率体积等于来自产生或储存任何液体HC的任何罐或容器的、在现场闪蒸的(flashing on site)蒸气的总估计体积，液体HC能够变成气体并且被供给到蒸气回收系统中；
执行质量平衡操作，计算烃储存系统中所有储存和处理单元的总排出体积，其中总排出体积是PSR-TVM±总误差％；
确定气态烃是否有不希望的排出，其中当总排出体积大于零时，指示有不希望的排出。
附图简述
图1A-图1C表示在中央处理单元或计算机系统内实施的、用于监测和检测气态烃从烃储存系统中的释放的步骤的工艺流程图。
图2A-图2B描绘了井场储存系统的示例性的非限制性实例。
图3描绘了烃储存系统的示例性的非限制性实例。
详细描述
本申请包括的附图说明了本文描述的实施方案的某些方面。然而，附图不应被视为排他性的实施方案。所公开的主题能够在形式和功能上进行相当大的修改、改变、组合和等同，如本领域技术人员在本公开内容的帮助下将会想到的那样。附图不一定是按比例的。
通过参考这些详细描述，可以更容易地理解本公开。为了说明的简洁和清楚，在适当情况下，参考数字在不同的附图中可以重复以指示对应或类似的元件。此外，阐述了许多具体细节，以便提供对本文描述的多种实施方案的透彻理解。然而，本领域的普通技术人员将理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本文描述的实施方案。在其他情况下，没有详细描述方法、程序和部件，以免模糊所描述的相关的有意义的特征。此外，本说明书不应被视为限制本文所描述的实施方案的范围。
如所描绘的，在图2A-图2B和图3中，用于监测和检测来自井场或烃储存系统10的气态烃释放的系统在许多方面看起来是常规的储存系统。改进的井场储存系统10包括多个单元，诸如但不限于：罐组12，更具体地为烃储罐12a和采出水储罐12b；分离器14；加热器处理器16；搅拌器或混合器18；压缩机20；气态烃分路器22；火炬/洗涤器24；火炬26；适用于控制流入和/或流出多种单元的流体流动的阀28；蒸气回收塔或其他分离容器32；压力传感器34、温度传感器36和流量计38(流量计38可以是被设置成直接监测流体流动的物理仪表，或是虚拟的，这依赖于用于计算流体流量的来自诸如压缩机的自动化设备条件的输入)。如本领域技术人员将认识到的，前述部件中的每一个及其操作是本领域技术人员所熟知的。
然而，除了前述单元之外，烃储存系统10还包括中央处理器或计算机100，该中央处理器或计算机100被编程以执行图1A-图1C的工艺流程图所概述的功能。在使用过程模拟器函数或模型以及质量平衡操作的情况下，计算机100还向网站报告描绘形成烃储存系统10的单元的示意图的数据。过程模拟器函数和场所示意图将被调整以对应于在每个烃储存系统10处的单元。本文公开的另外的控制方法提供了烃气体的释放的显著减少。因此，所公开的方法提高了烃储存系统10的商业价值，同时还改善了环境。
计算机100与数据库相关联，该数据库适用于存储和访问从压力传感器34、温度传感器36和流量计38接收的遥测数据。此外，用户定义的数据，诸如触发排出警报所需的、在图1B的步骤6中确定的总误差百分比(∑Q误差％)以及关于总排出体积的值(∑Q排出)(即释放的排出气体的体积)，最初可以手动输入到与计算机相关联的数据库中，或者通过链接从过程模拟器模型自动输入。注：如本文使用的，排出气体还被称为闪蒸气体(flash gas)或闪蒸体积。如下文在讨论操作改进的井场储存系统10的方法时所描述的，在通过实际操作井场储存系统10开发足够的数据之后，随后将根据经验定义总误差百分比和总排出体积，其中计算机100主动监测由压力传感器34、温度传感器36和流量计38提供的数据。
如本领域技术人员已知的，接收并且储存的烃的性质将决定每个烃储存系统10中所需的特定单元。上文讨论了烃储存系统10中常见的单元。每个相应的单元的性质将决定监测该单元的传感器的类型。因此，以下单元中的每一个将由至少一个压力传感器34监测：烃储罐12a、采出水储罐12b、蒸气回收塔或其他分离容器32、以及加热器处理器16。注：任选地，当烃储罐12a被聚集为一组罐时，单个压力传感器34可以定位在连接罐的流体流动管线内，这与在每个单独的罐12a上使用压力传感器相对照。类似地，单个压力传感器34可以任选地被用于监测一组采出水储罐12b。通常，在每个储存容器上使用压力传感器34将提高准确性并且有助于识别任何泄漏。以下单元中的每一个将由至少一个温度传感器36监测：烃储罐12a、采出水储罐12b、蒸气回收塔或其他分离容器32、以及加热器处理器16。对于经过系统的烃和水(含水流体)的所有相，实际或虚拟的流量计38将与至少一个一级分离器14a和/或加热器处理器16的出口相关联。因此，由流量计38监测来自一级分离器14a的液态烃和气态烃流量以及水(含水)流量。可替代地，当这样的单元用作框A上游的一级分离器时，这样的流量计可以与加热器处理器16的出口管线相关联。由分离器14在烃储存系统10中产生的、通向销售管线42、蒸气回收单元32和火炬26的气流也可以由流量计38监测。另外，烃储存系统10处的环境空气温度将由位于烃储存系统10内的任何适宜的位置的单独的温度传感器36a来监测。最后，大气压力传感器37可以位于烃储存系统10内的任何适宜的位置。例如，温度传感器36a和大气压力传感器37可以以压缩机20不影响环境条件的监测的方式被安装到压缩机滑架(compressor skid)(未示出)。
如图1A-图1C的工艺流程图中所概述的，计算机100的过程模拟器函数将被编程以利用在场所特定的过程模拟器函数中从压力传感器34、温度传感器36和流量计38接收的数据。任选地，过程模拟器函数还可以利用从场所温度传感器36a和大气压力传感器37获得的场所数据。过程模拟器函数通过在监视器上显示为网页或GUI的示意图报告数据，示意图对应于被监测的烃储存系统10的配置。因此，示意图表示烃储存系统10的每个单元、传感器和阀。当烃流入烃储存系统10中并且在烃储存系统10中被处理或储存时，物理储存场所是具有不断变化的变量的动态系统。在烃储存系统10的操作期间，如图1A-图1C中所概述地，计算机100运行场所特定的过程模拟器函数并且执行状态方程，以确定动态系统的数学状态(mathematical state)，即经过系统中的单元的烃的性质。如图1A-图1C中概述的并且将在下文更详细地描述的，计算机100的过程模拟器函数和质量平衡操作提供了以下能力：监测排出的气态烃(也被称为闪蒸气体)，并且任选地通过网站发出警报信号或突出显示释放。参见图1C的步骤13和步骤14。
概括地说，在计算机100内运行的模拟器函数使用来自与所识别的单元(图2A和图3中的框A)相关联的传感器的输入，以产生和报告由在如计算机100管理的网页或GUI上所显示的场所的示意图上的这些单元产生的气体估计(gas estimate)。例如，如图2A-图2B所反映的，来自烃储罐12a的气体和来自采出水罐12b的气体(框A单元)传递到诸如框B中的火炬26和压缩机20的处理单元。使用来自框B中的单元的流量计和其他传感器的数据来执行质量平衡操作，如图2B和图3中所描绘的。如下文更详细描述的，来自诸如框A中的烃储罐12a、采出水罐12b、分离器14、加热器处理器16和其他类似的储存容器的储存单元的气体的体积通常应当等于由诸如框B中的火炬/洗涤器24、火炬26、蒸气回收塔32和压缩机20的后续下游处理单元处理的气体的体积。因此，计算机100在使用过程模拟器函数和质量平衡操作的情况下将由框A中的储存单元产生的值与由框B中的处理单元产生的值进行比较，以识别不希望的气态烃的泄漏和泄漏的可能位置。该比较利用了图1A-图1C中列出的步骤。
将参考图1-图3描述烃储存系统10的操作。图2A-图2B和图3仅是两个典型的烃储存场所的示例。烃储存系统10的其他配置还可以通过本文公开的操作方法来服务。如图2A中所反映的，烃储存系统10接收来自井(未示出)或管道(未示出)的天然烃(crudehydrocarbon)。典型地，天然烃最初由烃储存系统10的一级分离器14a接收。随后，分离的流体流被传递到烃储存系统10中的相应的单元，用于进一步处理、储存或转移到销售管线42。这些诸如分离器14、加热器处理器16、烃储罐12a、采出水储罐12b、火炬/洗涤器24和火炬26的单元全部以常规方式操作。本领域技术人员将认识到，烃储存系统10中的各种单元的布局可以因场所而异，并且将包括如由待处理和储存的流体所规定的不同单元。此外，如图3中所描绘的，计算机系统100的过程模拟器函数可以适于与罐组12一起使用，罐组12不与井或其他直接烃生产源相关联。
如上文讨论的，所需的压力传感器34、温度传感器36和流量计38被安装在期望的单元上。每个传感器通过有线连接或无线连接被链接到计算机系统100。另外，场所特定的示意图被上传到计算机系统100。在一种实施方案中，场所特定的示意图可以在任何公共网络浏览器中显示为网页，该网页描绘了在烃储存系统10中存在的每个单元。每个传感器也可以显示在网页上。计算机系统100包括内部或外部的交互式数据库，该交互式数据库适合于存储和检索由烃储存系统10的各种传感器提供的数据。计算机系统100还包括被编程为从数据库接收数据的过程模拟器函数。过程模拟器函数被编程以表示如由烃储存系统10监测的框A内的单元很可能(probable)产生的或有可能(likely)产生的蒸气(闪蒸体积)。一个能够执行所描述的过程模拟器函数的商业上可得的软件包被称为
Figure BDA0003759345880000081
其可得自Brian Research and Engineering,LLC。该过程模拟器函数可以由用户配置以执行图1A-图1C的工艺流程图的步骤。软件模拟器函数的操作对应于图1A-图1C中的工艺流程图的步骤1、步骤3-5和步骤7-9以及步骤12，并且还对应于从图2A和图3的框A收到的数据。模拟器函数输出在用户的网页上以图形形式被表示为场所示意图的一部分。图1A-图1C的其余的步骤2、步骤6、步骤10-11和步骤13-14在单独的质量平衡操作程序中执行。根据工艺流程步骤6、步骤10-11和步骤13-14，质量平衡操作将如使用框A中的传感器所确定的过程模拟器函数的结果与从框B中的传感器报告的数据进行比较。因此，该方法确定是否已经发生了不希望的泄漏。
与产生烃的井和其他储存场所相关联的烃储存系统是动态系统，该动态系统根据进入的流体的组成的变化、操作温度和环境温度、环境压力的变化以及由下游条件引起的生成量(throughput)的变化而不断变化。为了适应烃储存系统10的动态性质，计算机系统100，即计算机100的过程模拟器函数(在本文还被简称为模拟器函数)用状态方程编程。如本领域技术人员已知的，状态方程被设计成基于诸如体积、温度、压力、内能和流量的输入来处理热力学方程和流体动力学方程。本领域技术人员将认识到，存在许多用于起草所需编码以执行图1A-图1C的流程图中概述的功能的选项。除了可得自Brian Research andEngineering,LLC的软件之外，来自AspenTech的被称为
Figure BDA0003759345880000082
的软件包也将提供所需的功能。因此，下面的讨论将集中在被执行以识别气态烃的不希望的排出的独特步骤上。
本文公开的方法提供了追踪和识别烃从烃储存容器中的不希望的释放的能力。烃气体从储存系统中的排出不仅造成不希望的大气污染，而且还给场所操作者造成收入损失。因此，下面的方法为烃储存系统提供了显著的改进。将参考图1-图3描述该方法；然而，如上文提及的，图2A-图2B和图3的示意图仅仅是示例性的。所描述的方法适合于任何烃储存场所，并且可以从更广泛的烃储存容器以及通常与这样的储存容器相关联的广泛的处理单元接收数据，烃储存容器例如但不限于原料罐(stock tank)、卧式圆形罐(bullet tank)和其他常规的烃储罐，处理单元例如但不限于分离器，包括加热器处理器、蒸气回收塔和通常与烃储罐相关存在的其他单元。通常，与储存容器相关联的传感器将监测容器内的压力和温度，而与处理单元相关联的传感器将监测经过这些单元的流体的温度、压力和流量。
参考图1A，步骤1-3可以以任何顺序发生。此外，步骤1和步骤2可以发生在步骤4之后。如本领域技术人员已知的，状态方程涉及被监测的气体和液体的压力、体积、温度、内能和流量的值。例如，已知的最简单的状态方程是PV＝nRT，其中P＝压力，V＝体积，T＝温度，R＝通用气体常数并且n＝摩尔。通过使用状态方程，可以更好地了解动态流体系统的操作以及系统是否适当地操作。如上文所讨论的，计算机系统可以容易地被编程以使用对应于图1A-图1C中阐述的工艺流程图的状态方程。工艺流程图可以适于监测在烃储存系统中存在的范围宽泛的单元。下面对用于监测在烃储存场所的气态烃释放的方法的讨论参考图2A-图2B和图3。然而，图2A-图2B和图3仅是用于实施该方法的合适场所的示例。储存容器和处理单元的组成可以因场所而异。
继续参考图1A-图1C，在步骤1中，由与储存容器12a、12b和任选的处理单元相关联的压力传感器34、温度传感器36和流量计38所提供的传感器数据由数据库接收并且变成对于计算机100的过程模拟器函数而言可访问，处理单元例如但不限于位于储存容器上游的分离器14、加热器处理器16、蒸气回收塔32，即对应于示例性图2A和图3的框A的单元。在步骤2中，由流量计38(其可以是实际的或虚拟的)和与处理单元(即对应于框B或示例性图2B和图3的单元)相关联的其他传感器向计算机100的质量平衡操作提供涉及经过储存容器12a、12b下游的多种处理单元的流量和体积的操作数据。通常在储存容器12a、12b的下游存在的处理单元可以包括但不限于压缩机20、火炬/洗涤器24、蒸气回收单元32和火炬26。这样的处理单元通常与针对气态烃的释放而被监测的储存容器相关联。操作数据通知计算机100的模拟器函数关于预期从储存容器12a、12b和任选的在储存容器12a、12b的上游的处理单元释放(evolve)的气态烃的量。另外，操作数据将由在储存容器12a、12b的下游的处理单元处理的气体的体积通知给模拟器函数。因此，步骤1中的数据对应于图2A和图3的框A中的那些单元和传感器，而步骤2中的数据对应于图2B和图3的框B中的那些单元和传感器。
步骤3要求建立场所特定的示意图。如上文所讨论的，示意图至少包括在烃储存场所存在的针对气态烃的排出而被监测的所有单元(框A)和所有处理单元(框B)。如示例性图3中所描绘的，烃储存场所可以包括罐组12并且分离容器，例如加热器处理器16和蒸气回收塔32在任何一级分离器的下游(图3中未示出)，以及在与压力传感器34和温度传感器36相关联的罐组12的上游。步骤3包括子步骤3.1-子步骤3.5。在步骤3中，烃储存系统10建立被监测的单元的相互关系(步骤3.1)，并且在用于运行状态方程的模拟器函数中识别这些单元。为此目的，步骤3.2-步骤3.4确定被处理并且储存在计算机100的模拟器函数中的流体(水相/液态烃相/气态烃相)的组成。然而，如果不知道一级分离器处的流体的实际组成，则在使用过程模拟器函数时，计算机100可以使用对应于来自烃储存系统10中的各种传感器的温度(T)、压力(P)和流量(Q)的样本输入数据，并且优选地使用来自过程结束的样本，即框B的输出，来反算流体的组成。在包括了在步骤3.4中处理的流体的组成之后，系统准备模拟就绪场所示意图并且将其上传到网页或GUI(步骤3.5和步骤4)。场所示意图随后至少每天从计算机100的模拟器函数接收数据。然而，更频繁的数据输入将增强方法的准确性。场所示意图可以由计算机100管理，或者由与计算机100通信的不同操作系统管理，如由步骤5所反映的。
在步骤5中，建立了网页与模拟就绪场所示意图之间的操作链接。作为模拟的“启动(going-live)”操作的一部分，在过程模拟器函数之外执行的步骤6提供了对初始可接受的总流量误差百分比(总误差百分比(∑Q误差％))的确定。可接受的总误差百分比将基于观察到的趋势和对实际的烃储存场所、储存容器和处理单元的已知观察结果。∑Q误差％随后在过程流程图中使用，如下所述。随着计算机100继续监测烃储存系统10，∑Q误差％将最初成为基于用户经验的根据经验定义的值，然后被监测的方差继续向前基于趋势分析而被平均。(本领域技术人员熟悉的操作是，基于经验估计可能的百分比误差，并且然后在持续一段时间的监测之后，该操作基于对报告的实际误差的观察，在实际上没有观察到排放的情况下，重新调整总误差百分比。)在该方法中，操作者可以决定基于用户的经验来重复估计总误差百分比的过程。例如，以下条件的变化可能支持对总误差百分比(∑Q误差％)进行更新：在烃储存场所接收的流体特性的变化、在烃储存场所的大气条件的变化、在烃场所的温度的变化、在烃储存场所的任何处理单元的变化或可以导致通常液态的烃转化为气态烃的其他变化。更新总误差百分比提高了质量平衡操作执行步骤13和步骤14的准确性。在步骤7中，对于离开一级分离器14a的水相(Q水)、液态烃相(Q油)和气态烃相(Q气体)中的每一种，来自与一级分离器14a相关联的流量传感器38的流量数据被输入到计算机100的模拟器函数，并且更新到模拟就绪场所示意图。液态烃相、气态烃相和水相随后经过或进入图2A和图3中的框A的单元。
在步骤8中，过程模拟器函数运行状态方程，并且在步骤9中确定用于每个液体储罐的总闪蒸体积(气态烃释放(gaseous hydrocarbon evolution))，液体储罐例如但不限于烃储罐12a(∑QOT)和采出水储罐12b(∑QWT)。此外，来自任何上游分离器的气体的体积，即来自在示例性图2A中示出为14a的一级分离器的下游的单元的气体的体积，可以被包括在步骤9的总闪蒸值中，由此步骤9考虑了从框A内的单元中释放的所有预期的气体。例如，在图3中，加热器处理器16和蒸气回收塔32将在未示出的一级分离器的下游以及两个储罐组12a、12b的上游。因此，来自加热器处理器16和蒸气回收塔32的数据将被提交给计算机100的过程模拟器函数。在质量平衡操作中，步骤10可以在过程模拟器函数内部或过程模拟器函数外部执行。在步骤10中，从步骤9中获得的数据确定来自框A内被监测单元的气体的总体积，并且将其提供给过程模拟器函数的步骤12或质量平衡软件，然后该软件将数据提供给步骤12。模拟器函数执行质量平衡计算(步骤10)。在步骤11中，例如，来自图2B和图3的框B的数据被用于确定由烃储存系统10处理(process)或操纵(handle)的气态烃的总计量体积(TVM)。通过监测以下传感器中的至少一个将该数据提供给质量平衡软件：温度传感器36和压力传感器34以及来自流量计38的流量数据，流量计38包括与压缩机20、火炬/洗涤器24和火炬26相关联的被识别为VRU 38的虚拟流量计。在步骤12中，由模拟器函数生成的∑QWT和ΣQOT的值被用于计算过程模拟器速率(Process Simulator Rate，PSR)。PSR是反映以下项的预期流量的值：来自烃储罐12A中的液态烃的释放气体(闪蒸气体)，加上来自采出水储罐12b中的采出水的释放气体(闪蒸气体)以及来自诸如加热器处理器或蒸气回收塔的任何处理单元即图2A和图3的框A的任何处理单元的气体。PSR值和TVM值可以与由质量平衡软件执行的步骤13中的ΣQ误差％结合使用，以确定总排出体积(ΣQ排出)。因此，在步骤13中，质量平衡软件将如由模拟器函数所确定的、预期从图2A和图3的框A中的单元释放或闪蒸的气体与由在图2B和图3的框B中的单元所处理的气体的监测值进行数学比较。
通常，在步骤12中由模拟器函数产生的值——PSR值——将优选地等于TVM值，因为这将反映所有闪蒸气体从框A单元到框B单元的转移。然而，实际操作通常导致一些气体损失。因此，ΣQ排出的值然后将用于确定不可接受水平的气态烃是否从烃储存系统10中逸出。ΣQ排出的值在步骤13中定义为ΣQ排出＝PSR-TVM±∑Q误差％。因此，∑Q误差％考虑了用状态方程估计闪蒸气体中的误差。闪蒸气体的过量损失指示烃储存系统10中某处的泄漏。因此，如步骤14中提及的，如果∑Q排出显著大于零，包括考虑到∑Q误差％的值，则计算机100可以任选地触发过度排出即不希望的气体损失的警报或警告，提醒监测网页或GUI的用户。
在这种情况下，术语“显著大于零”最初将是用户定义的术语。然而，随着烃储存系统10的使用继续进行，被设定用于触发警报的值将变成基于对于该场所的特定配置的烃储存系统10的使用的所学习操作特性的经验值。例如，“显著大于零”的初始值可能是诸如>1MCFD或>5MCFD(MCFD是1000立方英尺每天)的数量。然后，经过烃储存系统10和计算机100的连续操作持续两周或四周，计算机100可以建立术语“显著大于零”的新的值，该值将以类似于随时间调整总误差百分比的值的方式不时地被更新。
最后，在触发警报的情况下，计算机100可以协助定位潜在的气态烃泄漏。在这种模式下，计算机100检查数据库中超时存储的数据，并且识别与历史标准(historicalnorm)不一致的气体压力。对于储罐12a或12b来说，超出范围的压力读数可以反映经过所识别的储罐的排气系统(未示出)的烃损失。此外，流量数据可以用于报告泄漏的持续时间，并且用于识别报告压力损失的传感器，压力损失反映泄漏的潜在存在和源点。鉴于模拟和比较闪蒸蒸气释放和回收的能力，这种方法和系统将允许操作者保证在烃储存系统的气态烃的捕获和遏制。
下面的理论实例将更好地展示识别泄漏源的方法。使用图1A-图1C的方法，本方法确定，如图2A-图2B中所描绘而配置的烃储存场所应处理192MCFD的气体。192MCFD的值是使用上述方法和从位于框A中的以下单元中获得的数据而获得的：储存容器温度、储存容器压力、来自一级分离器的烃(气态和液态)流量和来自一级分离器的水流量。
因此，在该理论实例中，过程模拟器估计，处理的气体的体积将是192MCFD。如上文所讨论的，用于该系统的总百分比误差将根据经验确定。在该实例中，总百分比误差被假定为估计的总气体的百分之五。
为了该实例的目的，在图2A-图2B中描述的烃储存场所的框B中处理的气体的理论测量体积是154MCFD。因此，即使当考虑到5％的总百分比误差，实际测量的气体的体积也完全超出了192MCFD的估计体积。因此，在图2A的框A中存在的至少一个单元可能具有过量的气体泄漏或排出到大气中。
为了确定泄漏的可能位置，系统将审查与储存容器和在框A中存在的其他单元相关联的传感器数据。该审查将查找超出正常范围的值的传感器数据，并且将识别该传感器何时记录了超出范围的数据。在完成这项审查后，烃储存场所的操作者将可能知道哪个容器应对泄漏负责。典型地，现场观察将确认对泄漏负责的单元。
本发明的其他实施方案对于本领域技术人员来说将是明显的。因此，前面的描述仅仅实现和描述了本发明的一般用途和方法。因此，权利要求限定了本发明的真实范围。

Claims (6)

1.在一种实施方案中，本公开描述了一种用于识别气态烃从烃储存系统的不希望的排出的方法。所述方法包括以下步骤：
提供用于压力数据、流量数据和温度数据的存储的数据库；
提供中央处理器，所述中央处理器被编程为执行过程模拟器函数和质量平衡操作，所述过程模拟器函数被编程为运行状态方程并且从所述数据库接收数据以用于所述状态方程；
提供用于由所述过程模拟器函数使用的所述烃储存系统的场所特定的示意图；
所述烃储存系统的所述场所特定的示意图识别选自由以下项组成的组的至少一个现场单元：
与烃蒸气回收管线相关联的压缩机；
与烃蒸气回收管线相关联的火炬；
与原油储罐相关联的火炬；
与采出水储罐相关联的火炬；
可能包含烃蒸气的储存单元；
产生或分离烃蒸气的所述烃储存系统中的处理单元；
与可能包含烃蒸气的储存单元相关联的温度传感器，其中每个温度传感器向所述数据库提供数据；
与产生或分离烃蒸气的处理单元相关联的温度传感器，其中每个温度传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开可能包含烃蒸气的每个储存单元的管道相关联的流量传感器，其中每个流量传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开产生或分离烃蒸气的每个处理单元的管道相关联的流量传感器，其中每个流量传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开与烃回收管线相关联的每个压缩机的管道相关联的流量传感器，其中每个流量传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开与烃储罐相关联的每个压缩机的管道相关联的流量传感器，其中每个流量传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开与烃处理单元相关联的每个压缩机的管道相关联的流量传感器，其中每个流量传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开可能包含烃蒸气的每个储存单元的管道相关联的压力传感器，其中每个压力传感器向所述数据库提供数据；
与进入和离开产生或分离烃蒸气的每个处理单元的管道相关联的压力传感器，其中每个压力传感器向所述数据库提供数据；
接收流体；
识别所接收流体在进入所述烃储存系统的气态烃和液态烃以及任何含水流体方面的组成；
将所接收流体的气态烃和液态烃以及含水流体的相对百分比输入到所述数据库中，用于由所述过程模拟器函数使用；
使用虚拟流量计或真实流量计监测由每个压缩机处理的总气体体积；
为所述流量传感器设定用户定义的总误差百分比(总误差％)；
使用存储在所述数据库中的来自每个流量传感器的流量数据，确定由所述烃储存系统处理的总计量烃蒸气体积(TVM)；
使用所述过程模拟器函数来运行所述状态方程，根据由所述烃储存系统处理的体积来计算过程模拟器速率，其中所述烃系统的过程模拟器速率体积等于来自产生或储存任何液体HC的任何罐或容器的、在现场闪蒸的蒸气的总估计体积，所述液体HC能够变成气体并且被供给到所述蒸气回收系统中；
执行质量平衡操作，计算所述烃储存系统中所有储存和处理单元的总排出体积，其中所述总排出体积是PSR-TVM±总误差％；
确定气态烃是否有不希望的排出，其中当所述总排出体积大于零时，指示有不希望的排出。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，重复识别所述烃在进入所述烃储存系统的含水流体、气态流体和烃流体方面的组成的步骤，并且如果所述组成已经变化，则重复为所述流量传感器设定用户定义的总误差百分比(总误差％)的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，响应于由在所述烃储存系统中存在的温度传感器中的任一个所确定的温度的变化，实现重复根据进入所述烃储存系统的含水流体、气态流体和烃流体识别所述烃的组成的步骤的频率。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，响应于由在所述烃储存系统中存在的压力传感器中的任一个所确定的压力的变化，实现重复根据进入所述烃储存系统的含水流体、气态流体和烃流体识别所述烃的组成的步骤的频率。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，响应于由在所述烃储存系统中存在的流量传感器中的任一个所确定的流体流量的变化，实现重复根据进入所述烃储存系统的含水流体、气态流体和烃流体识别所述烃的组成的步骤的频率。
6.一种用于识别天然气从烃储存系统的排出的系统，包括：
烃的源；
与所述烃的源流体连通的第一分离器；
所述分离器被配置成提供所述烃的初始分离，所述初始分离将所述烃分离成第一气体分量、第一水性分量和第一液态烃分量；
所述分离器与第一气体分离器、加热器处理器和采出水罐流体连通；
第一阀，其控制从所述第一分离器到所述加热器处理器的流体流动；
与所述加热器处理器流体连通的至少一个油罐；
任选的蒸气回收塔，其能够位于所述加热器处理器和所述油罐之间；
所述加热器处理器，其与气体管线、至少一个烃储罐和至少一个采出水罐流体连通；
定位成监测所述至少一个烃储罐内的蒸气压的至少一个压力传感器；
定位成监测所述采出水罐内的蒸气压的至少一个压力传感器；
定位成监测所述第一分离器的温度的第一温度传感器；
定位成监测所述加热器处理器的温度的第二温度传感器；
定位成监测所述采出水储罐的温度的第三温度传感器；
定位成监测所述烃储罐的温度的第四温度传感器；
定位成监测气体从所述第一分离器到所述第一气体分离器的流量的第一流量计；
定位成监测流体从所述第一分离器到所述加热器处理器的流量的第二流量计；
定位成监测采出水从所述第一分离器到所述采出水罐的流量的第三流量计；
数据库，其被配置成存储从监测所述至少一个烃储罐内的压力的所述至少一个压力传感器输入的数据，所述至少一个压力传感器被定位成监测所述采出水罐内、所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器中的每一个内以及所述第一流量计、第二流量计和第三流量计中的每一个内的蒸气压；
编程有过程模拟器函数的计算机，所述过程模拟器函数利用解释以下变量的状态方程：压力、流量和温度；
所述计算机还被编程以显示所述烃储存系统的示意图；
所述计算机处理器被配置成从所述数据库接收数据并且当运行状态方程时利用所接收的数据；
所述过程模拟器函数分析所述状态方程的结果，并且确定来自所述烃储罐和所述采出水罐中的每一个的气体排出体积，并且当总气体排出体积大于预定值时触发警报。
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