JP6792557B2 - 熱重量分析による原油およびその留分のキャラクタリゼーション - Google Patents

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Description

本発明は、熱重量分析（ＴＧＡ）による原油およびその留分のサンプルの評価のための方法およびプロセスに関する。
原油は、約１５百万年〜５億年前の泥およびシルトの連続層の下に埋もれた水生生物（主に海洋生物）および／または陸生植物が分解および変化したものである。それらは本質的に、数千もの異なる炭化水素の非常に複雑な混合物である。供給源に応じて、原油は主に、さまざまな比率の直鎖および分岐鎖パラフィン、シクロパラフィンならびにナフテン、芳香族および多核芳香族炭化水素を含む。これらの炭化水素は、分子中の炭素原子の数および配置に応じて、標準状態の温度および圧力下で、気体、液体または固体であり得る。
原油は、ある地理区から別の地理区および油田ごとに物理的および化学的特性が大きく異なる。原油は通常、含有する炭化水素の性質にしたがって３つのグループ（パラフィン系、ナフテン系、アスファルト系）およびそれらの混合物に分類される。その違いは、さまざまな分子のタイプおよびサイズの異なる比率による。ある原油は主としてパラフィンを含み、別の原油は主としてナフテンを含む。パラフィン系であれナフテン系であれ、ある原油は、多量のより軽質な炭化水素を含むことができて、移動性であるか、または溶解ガスを含むことができる；別の原油は、主としてより重質な炭化水素からなり、溶解ガスをほとんどまたは全く含まない高粘性であり得る。原油は、原油留分の精製処理に影響する量の硫黄、窒素、ニッケル、バナジウムおよび他の元素を含むヘテロ原子も含むことができる。軽質原油またはコンデンセートは、０．０１Ｗ％という低濃度の硫黄を含み得る；一方、重質原油は５〜６Ｗ％も含み得る。同様に、原油の窒素含有量は０．００１〜１．０Ｗ％の範囲であり得る。
原油の性質は、ある程度、それから製造され得る製品の性質および特別な用途に対するそれらの適合性を支配する。ナフテン系原油は、ワックスのためのパラフィン系原油であるアスファルトビチューメンの製造に、より適している。ナフテン系原油、芳香族系のものはなおさらそうであるが、温度に敏感な粘度を有する潤滑油を与える。しかし、現代の精製法では、多くの所望のタイプの製品を製造するためのさまざまな原油の使用における柔軟性はより大きい。
原油分析は、ベンチマークの目的で原油の性質を確認する伝統的な方法である。原油には真沸点（ＴＢＰ）蒸留および分留が行われ、異なる沸点留分を与える。原油蒸留は、米国標準試験協会（ＡＳＴＭ）法Ｄ ２８９２を用いて行われる。一般的な留分およびその公称沸点を表１に示す。
Figure 0006792557
次いで、該当する場合、これらの原油留分の収率、組成、物理的特性および指標特性が、原油分析ワークアップ計算中に求められる。原油分析から得られる典型的な組成および特性情報を表２に示す。
Figure 0006792557
必要な蒸留留分の数および分析の数のために、原油分析のワークアップは費用と時間がかかる。
典型的な製油所では、メタン、エタン、プロパン、ブタン類および硫化水素、ナフサ（３６〜１８０℃）、ケロシン（１８０〜２４０℃）、軽油（２４０〜３７０℃）および常圧残油（＞３７０℃）を含むサワーガスおよび軽質炭化水素を分離するために、原油がまず常圧蒸留塔で分留される。常圧蒸留塔からの常圧残油は、製油所の構成に応じて、燃料油として使用されるか、真空蒸留ユニットに送られる。真空蒸留から得られる主要製品は、３７０〜５２０℃の範囲の沸点を有する炭化水素を含む真空軽油と、５２０℃を超える沸点を有する炭化水素を含む減圧残油である。原油分析データは従来、これらの留分の個々の分析から得られ、精製者が原油留分の一般的な組成および特性を理解するのに役立ち、したがって、留分を適切な精製ユニットで最も効率的かつ効果的に処理できる。指標特性は、エンジン／燃料性能または有用性または流動特性または組成を求めるために用いられる。指標特性の概要およびその測定法を説明と共に以下に示す。
ＡＳＴＭ Ｄ６１３法により測定されるディーゼル燃料油のセタン価は、ディーゼル燃料の着火性の尺度となるが；標準の単気筒試験エンジンで測定され；正標準燃料と比較して着火遅れを測定する。セタン価が高いほど；より容易に高速；直噴エンジンが始動し；始動後の白煙およびディーゼルノックが少なくなる。ディーゼル燃料油のセタン価は、標準運転条件下で試験エンジンにおけるその燃焼特性を既知のセタン価の標準燃料のブレンドの燃焼特性と比較することによって求められる。これは、サンプルおよびそれぞれ２つの内挿用標準燃料の圧縮比（ハンドホイール示度）を変化させて固有の着火遅れを得、したがって、ハンドホイール示度に対するセタン価の補間を可能にする内挿ハンドホイール法を用いて達成される。
ＡＳＴＭ Ｄ２５００法によって求められる曇り点は、潤滑油または留出燃料が標準条件下で冷却されたときにワックス結晶の曇りが現れる温度である。曇り点は、この材料が、寒い気候条件下でフィルタや小さなオリフィスを詰まらせる傾向を示す。この試験片を指定の速度で冷却し、定期的に調べる。曇りがテストジャーの底に最初に観察される温度を曇り点として記録する。この試験方法は、厚さ４０ｍｍの層で透明で、かつ曇り点が４９℃未満の石油製品とバイオディーゼル燃料のみを対象とする。
ＡＳＴＭ Ｄ９７法によって求められる石油製品の流動点は、低い運転温度で油や留出燃料が流動することができる能力の指標である。流動点は、規定の条件下で冷却されたときに流体が流動する最低温度である。予備加熱した後、サンプルを指定の速度で冷却し、３℃間隔で流動特性を調べる。試験片の動きが観察される最低温度を流動点として記録する。
ＡＳＴＭ Ｄ６１１法によって求められるアニリン点は、等体積のアニリンと、炭化水素燃料または潤滑油ベースストックとが完全に混和する最低温度である。炭化水素ブレンドの芳香族含有量の尺度は、ベースストックの溶解力または留出燃料のセタン価を予測するために利用される。指定の体積のアニリンおよびサンプル、またはアニリンおよびサンプルならびにｎ−ヘプタンを管に入れ、機械的に混合する。２つの相が混和するまで、制御された速度で混合物を加熱する。次いで、混合物を制御された速度で冷却し、２つの別々の相が再び形成される温度をアニリン点または混合アニリン点として記録する。
ＡＳＴＭ Ｄ２６９９法またはＤ２７００法によって求められるオクタン価は、火花点火機関においてデトネーションを防止できる燃料の能力の尺度である。標準の単気筒；可変圧縮比機関において正標準燃料と比較して測定される。穏やかな条件下で、エンジンはリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）を測定し、厳しい条件下で、エンジンはモータ法オクタン価（ＭＯＮ）を測定する。法律で計量ポンプにオクタン価を表示する必要がある場合は、アンチノックインデックス（ＡＫＩ）が使用される。これは、ＲＯＮとＭＯＮの算術平均（Ｒ＋Ｍ）／２である。これは、平均的な車が燃料に対してどのように応答するかを示す尺度である走行オクタン価に近い。
従来、軽油またはナフサ留分のこれらの特性を調べるためには、これらの留分を原油から蒸留して、手間と費用と時間がかかるさまざまな分析法を用いて測定／同定しなければならなかった。
熱重量分析（ＴＧＡ）は、材料の物理的および化学的性質の変化を加熱温度の関数として測定する。したがって、ＴＧＡは、加熱に伴ってサンプルが質量を減少／増加させるときにサンプルの残存重量を連続的に測定することによって、揮発物（炭化水素および／または水分など）の損失、分解または酸化による質量の減少または増加を測定するために用いられる。結果は、質量対加熱温度のサーモグラムプロットとして表示される。ＴＧＡは、材料特性解析、材料の熱安定性などのさまざまな用途、ならびにサンプルの有機／無機含有量の測定（強熱減量など）において広く使用されてきた。
本発明は、ＴＧＡを用いて、原油の軽油留分の物理的特性および指標特性（すなわち、セタン価、流動点、曇り点およびアニリン点）、ならびにナフサ留分のオクタン価および全原油の芳香族性を明らかにするシステムおよび方法を開示する。本発明は、分留／蒸留（原油分析）を行わずに軽油特性への洞察を与え、生産者、精製者および販売者が油質をベンチマークし、その結果、費用と時間がかかる原油分析を経ることなく油を評価するのに役立つ。従来の原油分析法は最長２ヶ月かかることもあるが、本発明は１時間以内で結果が得られる。
新規の迅速かつ直接的な方法は、全原油の分析によって原油の組成と特性をよりよく理解するのに役立ち、生産者、販売者、精製者および／または他の原油使用者の費用、努力および時間の大幅な節約になる。したがって、異なる供給源からの原油留分の指標特性を求めるための改善されたシステムおよび方法が必要とされている。
炭化水素サンプルの１つまたは複数の指標特性を求めるためのシステムおよび方法が提示される。原油サンプルにおける軽油留分の指標特性（例えば、セタン価、流動点、曇り点およびアニリン点）、ナフサ留分のオクタン価および全原油（ＷＣＯ）の芳香族性が、原油サンプルの密度および熱重量測定値の関数として与えられる。指標特性は、分留／蒸留（原油分析）を行わずに軽油およびナフサの特性に関する情報を与え、生産者、精製者および販売者が油質をベンチマークするのに役立ち、その結果、通例となっている広範で時間がかかる原油分析を実施することなく油を評価する。
本発明の別の利点および特徴は、添付の図面を参照して考慮されるとき、以下の発明を実施するための形態から明らかになるであろう。
異なるＡＰＩ比重を有する典型的な原油サンプルの典型的な熱重量測定データをプロットした図である。 本発明の実施形態が実施される方法のブロック図である。 本発明の実施形態のモジュールの概略ブロック図である。 本発明の実施形態が実施されるコンピュータシステムのブロック図である。
炭化水素サンプルの１つまたは複数の指標特性を求めるためのシステムおよび方法が提供される。原油サンプルにおける軽油留分の指標特性（例えば、セタン価、流動点、曇り点およびアニリン点）およびナフサ留分のオゾン数が、原油サンプルの密度および熱重量測定値の関数として与えられる。指標特性は、分留／蒸留（原油分析）を行わずに軽油およびナフサの特性に関する情報を与え、生産者、精製者および販売者が油質をベンチマークするのに役立ち、その結果、通例となっている広範で時間がかかる原油分析を実施することなく油を評価する。
このシステムおよび方法は、原油、ビチューメン、重油、頁岩油から、ならびに水素化処理、水素化加工、流動接触分解、コーキングおよびビスブレーキングまたは石炭液化を含む精製プロセスユニットから得られる天然に存在する炭化水素に適用できる。
本明細書のシステムおよび方法において、熱重量分析は、適した既知のプロセスまたは開発予定のプロセスによって得られる。熱重量分析は、制御された雰囲気中でサンプルが加熱または冷却されるときのサンプルの重量を測定して、調査中の油サンプルの揮発性情報を与える。ＴＧＡは、質量変化および温度において高い精度を必要とする。精密天秤によって支持されたサンプルパンを含む炉を備えた熱重量測定装置が使用される。サンプルパージガスがサンプル環境を制御する。このガスは、サンプル上を流れて排気管から出る不活性ガスまたは反応性ガスであってもよい。ある実験において、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ＡｎａｌｙｓｔおよびＴｈｅｒｍａｌ Ａｄｖａｎｔａｇｅソフトウェアを備えたＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（ニューキャッスル、デラウェア）Ｍｏｄｅｌ＃２０５０を用いてＴＧＡを実施した。同様の装置を使用することができる。
ＴＧＡ装置の温度範囲は、周囲温度（例えば、２０℃）から最高１０００℃の上限まで広げることができる。加熱は、約０．１〜１００℃／分の範囲の速度で行うことができる。
使用される熱重量分析指数は、全原油のサンプルのＴＧＡデータから、または特定の実施形態では油井のドリルカッティングスのＴＧＡデータから計算される。好ましい実施形態において、熱重量分析指数は、ＴＧＡデータの５０Ｗ％点で計算することができる。
１つの実施形態では、熱重量分析指数は、温度データの平均をとることによって計算することができる。好ましい実施形態において、熱重量分析指数は、温度データの加重平均をとることによって計算することができる。
１つの実施形態では、熱重量測定データは、コアおよび／またはドリルカッティングス物質から直接得ることができる。
図１は、異なるＡＰＩ比重を有する典型的な原油サンプルの典型的な熱重量測定データをプロットした図を示す。
図２は、本明細書の１つの実施形態による方法におけるステップのプロセスフローチャートを示し、ここで、原油サンプルが調製され、以下で説明する方法２００にしたがってＴＧＡにより分析される。
ステップ２１０において、１５〜２５ｍｇのサンプルをピペットで市販の白金サンプルパンに落とす。サンプルの希釈や特別なサンプル調製は不要である。ＴＧＡは、校正済みのロータメーターを用い、窒素雰囲気下、周囲温度から６００℃まで１０℃／分で、炉内の９０±５ｍｌ／ｍｉｎのガス流で行われる。天秤室を通る窒素の連続流（１０±１ｍｌ／ｍｉｎ）も維持される。
ステップ２１５において、重量減少パーセント（０〜１００）が計算されるように熱重量測定データが整理される。
ステップ２２０において、式（１）にしたがって質量減少パーセントおよび温度から熱重量分析指数（ＴＧＡＩ）が計算される：
Figure 0006792557
式中、Ｔｘは、個々の質量減少パーセントでの温度である。
例えば、１５０〜４００℃の範囲の沸点、特定の実施形態においては１８０〜３７０℃の範囲の沸点を有する軽油留分の指標特性（例えば、セタン価、流動点、曇り点およびアニリン点）、ナフサ留分のオクタン価および全原油（ＷＣＯ）の芳香族性を、原油の密度およびＴＧＡＩの関数として与えることができる。すなわち、
指標特性＝ｆ（密度ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ，ＴＧＡＩｃｒｕｄｅｏｉｌ） （２）；
式（３）は、この関係の詳細な例であり、原油の軽油（ＧＯ）留分について予測することができるセタン価、流動点、曇り点およびアニリン点、ならびに全原油（ＷＣＯ）について予測することができる芳香族性、ならびにナフサ留分について予測することができるオクタン価を示す。
ステップ２３５、２４０、２４５および２５０において、それぞれ、原油の軽油（ＧＯ）留分についてセタン価、流動点、曇り点およびアニリン点の特性が計算され、ステップ２５３において、全原油（ＷＣＯ）の芳香族性が計算され、ステップ２５５において、原油のナフサ留分についてオクタン価の特性が計算される。図２は、順次実施されるステップを示しているが、これらは並行して、または任意の順番で実施することができる。特定の実施形態では、ただ１つまたは複数のステップ２３５、２４０、２４５、２５０、２５３、２５５が実施される。これらのステップでは、１つまたは複数の指標特性が以下の通り求められる：
指標特性＝Ｋ＋Ｘ１＊ＤＥＮ＋Ｘ２＊ＤＥＮ２＋Ｘ３＊ＤＥＮ３＋Ｘ４＊ＴＧＡＩ＋
Ｘ５＊ＴＧＡＩ２＋Ｘ６＊ＴＧＡＩ３＋Ｘ７＊ＤＥＮ＊ＴＧＡＩ （３）；
式中：
ＤＥＮ＝原油サンプルの密度；および
Ｋ、Ｘ１〜Ｘ７は、ＴＧＡによる炭化水素データの線形回帰分析を用いて得られる、予測される特性の定数である。
図３は、本発明の実施形態によるモジュール、システム３００の概略ブロック図を示す。密度および生データ受信モジュール３１０は、原油のサンプルの密度および原油から得られる熱重量分析データを受け取る。
熱重量分析指数計算モジュールは、ＴＧＡデータから熱重量分析指数を計算する。
セタン価計算モジュール３３５は、熱重量分析指数およびサンプルの密度の関数として原油の軽油留分のセタン価を導く。
流動点計算モジュール３４０は、熱重量分析指数およびサンプルの密度の関数として原油の軽油留分の流動点を導く。
曇り点計算モジュール３４５は、熱重量分析指数およびサンプルの密度の関数として原油の軽油留分の曇り点を導く。
アニリン点計算モジュール３５０は、熱重量分析指数およびサンプルの密度の関数として原油の軽油留分のアニリン点を導く。
芳香族性計算モジュール３５２は、熱重量分析指数およびサンプルの密度の関数として全原油の芳香族性を導く。
オクタン価計算モジュール３５５は、熱重量分析指数およびサンプルの密度の関数として原油のナフサ留分のオクタン価を導く。
図４は、本発明の部分放電分類システムを実装することができるコンピュータシステム４００の例示的なブロック図を示す。コンピュータシステム４００は、中央処理装置などのプロセッサ４２０、入力／出力インタフェース４３０およびサポート回路４４０を含む。コンピュータシステム４００が直接ヒューマンインタフェースを必要とする特定の実施形態では、ディスプレイ４１０と、キーボード、マウスまたはポインタなどの入力装置４５０も設けられる。ディスプレイ４１０、入力装置４５０、プロセッサ４２０およびサポート回路４４０は、メモリ４６０にも接続するバス４９０に接続されて示されている。メモリ４６０は、プログラム記憶メモリ４７０およびデータ記憶メモリ４８０を含む。ただし、コンピュータシステム４００は、直接ヒューマンインタフェースコンポーネントディスプレイ４１０および入力装置４５０と共に示してあるが、モジュールのプログラミングおよびデータのエクスポート（ｅｘｐｏｒｔａｔｉｏｎ）は、代わりに、例えば、コンピュータシステム４００がネットワークに接続され、プログラミング操作およびディスプレイ操作が別の関連するコンピュータ上で行われるか、またはプログラマブルロジックコントローラをインタフェースすることに関して既知であるように着脱可能な入力装置を介して行われる入力／出力インタフェース４３０上で実現することができることに留意されたい。
プログラム記憶メモリ４７０およびデータ記憶メモリ４８０はそれぞれ揮発性（ＲＡＭ）および不揮発性（ＲＯＭ）メモリユニットを含むことができて、ハードディスクおよびバックアップ記憶容量も含むことができて、プログラム記憶メモリ４７０およびデータ記憶メモリ４８０の両方を単一のメモリデバイスにまとめることも、複数のメモリデバイスに分けることもできる。プログラム記憶メモリ４７０は、ソフトウェアプログラムモジュールおよび関連データを格納し、特に、密度および生データ受信モジュール３１０、熱重量分析指数計算モジュール３１５、セタン価計算モジュール３３５、流動点計算モジュール３４０、曇り点計算モジュール３４５、アニリン点計算モジュール３５０、芳香族性計算モジュール３５２およびオクタン価計算モジュール３５５を格納する。データ記憶メモリ４８０は、本発明の１つまたは複数のモジュールによって生成された結果および他のデータを格納する。
コンピュータシステム４００は、パソコン、ミニコンピュータ、ワークステーション、メインフレーム、プログラマブルロジックコントローラなどの専用コントローラまたはこれらの組み合わせなどの任意のコンピュータにすることができることを理解されたい。コンピュータシステム４００は、例示目的で、単一のコンピュータユニットとして示しているが、このシステムは、処理負荷およびデータベースサイズに応じて規模を変えることができるコンピュータのグループを含むことができる。
コンピュータシステム４００は、好ましくは、例えば、プログラム記憶メモリ４７０に格納され、揮発性メモリからプロセッサ４２０によって実行されるオペレーティングシステムをサポートする。本発明の実施形態によれば、オペレーティングシステムは、コンピュータシステム４００をインターネットおよび／またはプライベートネットワークにインタフェースするための命令を含む。
セタン価、流動点、曇り点、アニリン点、オクタン価および芳香族性の指標特性について、線形回帰を用いて１組の定数ＫおよびＸ１〜Ｘ７を求めた。これらの定数は、複数の原油サンプルにおける既知の実際の蒸留データおよびそれらの対応する指標特性に基づいて求めた。これらの定数を表３に示す。
Figure 0006792557
以下の実施例は、式（３）の適用を示すために記載される。０．８８２８Ｋｇ／ｌの１５℃／４℃密度を有するアラビアの中質原油のサンプルを、記載された方法を用いてＴＧＡにより分析した。表にした結果は表４の通りである：
Figure 0006792557
Figure 0006792557
Figure 0006792557
Figure 0006792557
式（１）を適用して、ＴＧＡＩは以下のように計算された：
Figure 0006792557
したがって、ＴＧＡＩは３７２．８３６３と計算された。
式（３）および表３の定数を適用して：
セタン価ＧＯ（ＣＥＴ）＝ＫＣＥＴ＋Ｘ１ＣＥＴ＊ＤＥＮ＋Ｘ２ＣＥＴ＊ＤＥＮ２＋
Ｘ３ＣＥＴ＊ＤＥＮ３＋Ｘ４ＣＥＴ＊ＴＧＡＩ＋Ｘ５ＣＥＴ＊ＴＧＡＩ２＋Ｘ６ＣＥＴ＊ＴＧＡＩ３＋
Ｘ７ＣＥＴ＊ＤＥＮ＊ＴＧＡＩ
＝（３．４４４０８２４Ｅ＋０６）＋（−１．１６４８７４８Ｅ＋０７）（０．８８２８）＋（１．２９７１１６７Ｅ＋０７）（０．８８２８）２＋（−４．７６６３２６８Ｅ＋０６）（０．８８２８）３＋（３．４７８１４７６Ｅ＋０２）（３７２．８３６３）＋
（−３．０９９６２９８Ｅ−０１）（３７２．８３６３）２＋（３．１３３５５６７Ｅ−０４）（３７２．８３６３）３＋
（−２．８２５９３８７Ｅ＋０２）（０．８８２８）（３７２．８３６３）
＝５９
流動点ＧＯ（ＰＰ）＝ＫＰＰ＋Ｘ１ＰＰ＊ＤＥＮ＋Ｘ２ＰＰ＊ＤＥＮ２＋Ｘ３ＰＰ＊ＤＥＮ３＋
Ｘ４ＰＰ＊ＴＧＡＩ＋Ｘ５ＰＰ＊ＴＧＡＩ２＋Ｘ６ＰＰ＊ＴＧＡＩ３＋Ｘ７ＰＰ＊ＤＥＮ＊ＴＧＡＩ
＝（４．８５８６８１８Ｅ＋０６）＋（−１．６４４５１７７Ｅ＋０７）（０．８８２８）＋（１．８３１４４５７Ｅ＋０７）（０．８８２８）２＋（−６．７２９４２４３Ｅ＋０６）（０．８８２８）３＋（５．１７８４１５８Ｅ＋０２）（３７２．８３６３）＋
（−４．９９９４５８３Ｅ−０１）（３７２．８３６３）２＋（５．０７３２７８８Ｅ−０４）（３７２．８３６３）３＋
（−４．０７２５０３６Ｅ＋０２）（０．８８２８）（３７２．８３６３）
＝−１０
曇り点ＧＯ（ＣＰ）＝ＫＣＰ＋Ｘ１ＣＰ＊ＤＥＮ＋Ｘ２ＣＰ＊ＤＥＮ２＋Ｘ３ＣＰ＊ＤＥＮ３＋
Ｘ４ＣＰ＊ＴＧＡＩ＋Ｘ５ＣＰ＊ＴＧＡＩ２＋Ｘ６ＣＰ＊ＴＧＡＩ３＋Ｘ７ＣＰ＊ＤＥＮ＊ＴＧＡＩ
＝（２．９１８０６４２Ｅ＋０５）＋（−９．９０９６５３９Ｅ＋０５）（０．８８２８）＋（１．１１０２５９９Ｅ＋０６）（０．８８２８）２＋（−４．１１４１９８６Ｅ＋０５）（０．８８２８）３＋（２．４６４４６２６Ｅ＋０１）（３７２．８３６３）＋（−２．４１８３９８５Ｅ−０２）（３７２．８３６３）２＋（２．４０１７１７２Ｅ−０５）（３７２．８３６３）３＋（−１．９０６２０５２Ｅ＋０１）（０．８８２８）（３７２．８３６３）
＝−１１
アニリン点ＧＯ（ＡＰ）＝ＫＡＰ＋Ｘ１ＡＰ＊ＤＥＮ＋Ｘ２ＡＰ＊ＤＥＮ２＋Ｘ３ＡＰ＊ＤＥＮ３＋
Ｘ４ＡＰ＊ＴＧＡＩ＋Ｘ５ＡＰ＊ＴＧＡＩ２＋Ｘ６ＡＰ＊ＴＧＡＩ３＋Ｘ７ＡＰ＊ＤＥＮ＊ＴＧＡＩ
＝（１．５７４１６１７Ｅ＋０６）＋（−５．３２５３９２３Ｅ＋０６）（０．８８２８）＋（５．９２７９４９１Ｅ＋０６）（０．８８２８）２＋（−２．１７６９４６９Ｅ＋０６）（０．８８２８）３＋（１．６８３３７７６Ｅ＋０２）（３７２．８３６３）＋
（−１．６０８１９８０Ｅ−０１）（３７２．８３６３）２＋（１．６４４３８１３Ｅ−０４）（３７２．８３６３）３＋
（−１．３３３７０６８Ｅ＋０２）（０．８８２８）（３７２．８３６３）
＝６６
芳香族性ＷＣＯ（ＡＲＯＭ）＝ＫＡＲＯＭ＋Ｘ１ＡＲＯＭ＊ＤＥＮ＋Ｘ２ＡＲＯＭ＊ＤＥＮ２＋
Ｘ３ＡＲＯＭ＊ＤＥＮ３＋Ｘ４ＡＲＯＭ＊ＴＧＡＩ＋Ｘ５ＡＲＯＭ＊ＴＧＡＩ２＋
Ｘ６ＡＲＯＭ＊ＴＧＡＩ３＋Ｘ７ＡＲＯＭ＊ＤＥＮ＊ＴＧＡＩ
＝（−１．２１３１９８１Ｅ＋０５）＋（４．１９５２５４５Ｅ＋０５）（０．８８２８）＋（−４．７０１１３７８Ｅ＋０５）（０．８８２８）２＋（１．７３６０５６１Ｅ＋０５）（０．８８２８）３＋（−３．０６４９３６７Ｅ＋０１）（３７２．８３６３）＋
（６．２８８５３９７Ｅ−０２）（３７２．８３６３）２＋（−６．４１６７３８６Ｅ−０５）（３７２．８３６３）３＋
（１．１９３４７７７Ｅ＋０１）（０．８８２８）（３７２．８３６３）
＝１８
オクタン価（ＯＮ）＝ＫＯＮ＋Ｘ１ＯＮ＊ＤＥＮ＋Ｘ２ＯＮ＊ＤＥＮ２＋Ｘ３ＯＮ＊ＤＥＮ３＋
Ｘ４ＯＮ＊ＴＧＡＩ＋Ｘ５ＯＮ＊ＴＧＡＩ２＋Ｘ６ＯＮ＊ＴＧＡＩ３＋Ｘ７ＯＮ＊ＤＥＮ＊ＴＧＡＩ
＝（−３．１４０７１６１Ｅ＋０５）＋（１．１０７９３８６Ｅ＋０６）（０．８８２８）＋（−１．２９２５０４８Ｅ＋０６）（０．８８２８）２＋（５．０２２９２２７Ｅ＋０５）（０．８８２８）３＋（−２．１８００８２２Ｅ＋０１）（３７２．８３６３）＋
（６．９７２１２３１Ｅ−０２）（３７２．８３６３）２＋（−７．３４４０４７７Ｅ−０５）（３７２．８３６３）３＋
（０）（０．８８２８）（３７２．８３６３）
＝５５
したがって、上述の実施例に示す通り、分留／蒸留（原油分析）を行わずに、セタン価、流動点、曇り点、アニリン点および芳香族性を含む指標特性を原油サンプルに与えることができる。
代替の実施形態では、本発明を、コンピュータ化された計算システムと共に使用するためのコンピュータプログラム製品として実施することができる。本発明の機能を定義するプログラムは、任意の適切なプログラミング言語で書くことができて、以下を含むが、これらには限定されない任意の形式でコンピュータに送ることができることを当業者であれば容易に理解するであろう：（ａ）書き込み不可能な記憶媒体（例えば、ＲＯＭまたはＣＤ−ＲＯＭディスクなどの読み出し専用メモリデバイス）に恒久的に格納された情報；（ｂ）書き込み可能な記憶媒体（例えば、フロッピーディスクおよびハードドライブ）に変更可能に格納された情報；および／または（ｃ）ローカルエリアネットワーク、電話網、またはインターネットなどの公衆網などの通信媒体を通じてコンピュータに伝えられる情報。本発明の方法を実施するコンピュータ可読命令を運ぶとき、そのようなコンピュータ可読媒体は、本発明の代替の実施形態を表す。
本明細書に一般的に示されるように、システムの実施形態は、そこで具体化されるコンピュータ可読コード手段を有するコンピュータ使用可能媒体を含むさまざまなコンピュータ可読媒体を組み込むことができる。記載されたさまざまなプロセスに関連するソフトウェアは、ソフトウェアがロードおよび起動される多種多様なコンピュータアクセス可能媒体において具体化することができることを当業者は理解されよう。Ｉｎ ｒｅ Ｂｅａｕｒｅｇａｒｄ、３５ Ｕ．Ｓ．Ｐ．Ｑ．２ｄ １３８３（米国特許第５７１０５７８号明細書）にしたがい、本発明は、本発明の範囲内に、このタイプのコンピュータ可読媒体を企図および包含する。特定の実施形態では、Ｉｎ ｒｅ Ｎｕｉｊｔｅｎ、５００ Ｆ．３ｄ １３４６（Ｆｅｄ．Ｃｉｒ．２００７）（米国特許出願第０９／２１１９２８号明細書）にしたがい、本特許請求の範囲は、媒体が有形かつ非一時的であるコンピュータ可読媒体に限定される。
本発明のシステムおよび方法は、添付の図面を参照して説明されてきた；しかし、変更は当業者には明らかになるであろう。本発明の保護の範囲は以下の特許請求の範囲によって定義される。

Claims (25)

  1. 熱重量分析データに基づき指標特性を、原油、ビチューメン、重油、頁岩油から得られる天然に存在する炭化水素から選択される油サンプルに与えるためのシステムであって：
    計算モジュール、ならびに前記油サンプルの密度および熱重量分析（ＴＧＡ）データを含むデータを格納する不揮発性メモリデバイスと；
    前記不揮発性メモリデバイスに結合されているプロセッサと；
    前記ＴＧＡデータの示す加熱温度に対する質量減少パーセントの加重平均から熱重量分析指数を計算する第１の計算モジュールと；および
    前記熱重量分析指数および前記油サンプルの前記密度の関数として前記指標特性を導く第２の計算モジュールと；
    を含むシステム。
  2. 前記不揮発性メモリデバイスに格納される前記ＴＧＡデータを出力する熱重量測定装置をさらに含む請求項１に記載のシステム。
  3. 前記第１の計算モジュールは、重量減少パーセントが計算されるように前記ＴＧＡデータを整理して前記重量減少パーセントと前記温度とから前記熱重量分析指数を計算するものである請求項１または２に記載のシステム。
  4. 前記熱重量分析指数は、Ｔｘを個々の質量減少パーセントでの温度として下記の式により計算されるものである請求項３に記載のシステム。
    Figure 0006792557
  5. 熱重量分析（ＴＧＡ）データに基づき、原油、ビチューメン、重油、頁岩油から得られる天然に存在する炭化水素から選択される前記油サンプルを評価して指標特性を求めるための方法であって：
    前記ＴＧＡデータの示す加熱温度に対する質量減少パーセントの加重平均から前記油サンプルの熱重量分析指数を計算する工程と；および
    前記熱重量分析指数および前記油サンプルの前記密度の関数として前記指標特性を計算および記録する工程と
    を含む方法。
  6. 前記油サンプルの前記密度を取得する工程と；および
    前記油サンプルを熱重量分析にかけてＴＧＡデータを取得する工程と
    を含む請求項５に記載の方法。
  7. 前記重量減少パーセントが計算されるように前記ＴＧＡデータは整理されるものであり、
    前記重量減少パーセントと前記温度とから前記熱重量分析指数が計算されるものである請求項５又は６に記載の方法。
  8. 前記熱重量分析指数は、Ｔｘを個々の質量減少パーセントでの温度として下記の式により計算されるものである請求項７に記載の方法。
    Figure 0006792557
  9. 前記指標特性がセタン価である請求項１〜８のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  10. 前記指標特性が流動点である請求項１〜８のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  11. 前記指標特性が曇り点である請求項１〜８のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  12. 前記指標特性がアニリン点である請求項１〜８のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  13. 前記指標特性が芳香族性である請求項１〜８のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  14. 前記指標特性がオクタン価である請求項１〜８のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  15. 前記指標特性は、ＴＧＡＩを前記熱重量分析指数、ＤＥＮを前記油サンプルの前記密度、および、Ｋ、Ｘ１〜Ｘ７をＴＧＡからの炭化水素データの線形回帰分析を用いて得られる、予測される特性の定数としたときに、指標特性＝Ｋ＋Ｘ１＊ＤＥＮ＋Ｘ２＊ＤＥＮ２＋Ｘ３＊ＤＥＮ３＋Ｘ４＊ＴＧＡＩ＋Ｘ５＊ＴＧＡＩ２＋Ｘ６＊ＴＧＡＩ３＋Ｘ７＊ＤＥＮ＊ＴＧＡＩとして計算されるものである請求項９〜１４のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  16. セタン価、流動点、曇り点、アニリン点、芳香族性、およびオクタン価からなる群から選択される少なくとも２つの指標特性を含む複数の指標特性が計算されるものである請求項１〜１５のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  17. 前記熱重量分析装置の温度範囲が２０〜１０００℃である請求項２に記載のシステム。
  18. 加熱速度が０．１〜１００℃／分の範囲にある請求項１〜１７のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  19. 前記油サンプルの前記熱重量分析指数が前記ＴＧＡデータの５０Ｗ％点で計算される請求項１〜１８のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  20. 前記油サンプル前記熱重量分析指数が、温度データの平均をとることによって計算される請求項１〜１９のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  21. 前記油サンプルの前記熱重量分析指数が、温度データの加重平均をとることによって計算される請求項１〜２０のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  22. 前記指標特性は、軽油留分の指標特性である請求項１〜２１のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  23. 前記指標特性は、ガソリンまたはナフサ留分の指標特性である請求項１〜２２のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  24. 前記熱重量分析データが、コアおよび／またはドリルカッティングス物質から直接得られる請求項１〜２３のいずれかに記載のシステムまたは方法。
  25. 前記油サンプルは原油である請求項１〜２４のいずれかに記載のシステムまたは方法。
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