KR102594835B1 - System and method for optimizing oil sands production process through monitoring of physical properties - Google Patents

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KR102594835B1
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김영주
우남섭
이왕도
한상목
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한국지질자원연구원
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Abstract

실시간 모니터링을 통한 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템에 있어서, 상기 오일 샌드가 흐르는 균일한 단면적을 갖는 도관; 상기 도관의 각 지점에 배치되는 하나 이상의 측정부를 포함하고, 상기 측정부에서 측정된 1차 물성치를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.An oil sand production process optimization system through real-time monitoring, comprising: a conduit having a uniform cross-sectional area through which the oil sand flows; It includes one or more measuring units disposed at each point of the conduit, and the primary physical properties measured at the measuring units can be monitored in real time.

Figure R1020220170561
Figure R1020220170561

Description

실시간 모니터링을 통한 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZING OIL SANDS PRODUCTION PROCESS THROUGH MONITORING OF PHYSICAL PROPERTIES}Oil sands production process optimization system and method through real-time monitoring {SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZING OIL SANDS PRODUCTION PROCESS THROUGH MONITORING OF PHYSICAL PROPERTIES}

이하 실시 예들은 실시간 모니터링을 통한 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템 및 방법에 관한 것이다.The following embodiments relate to a system and method for optimizing the oil sand production process through real-time monitoring.

오일 샌드(Oil sand)는 통상적으로 모래에 약 10 내지 20 중량 %의 초중질유의 일종인 비튜멘(Bitumen)을 포함하는 물질이며, 통상적으로 오일 샌드에서 모래를 제거하고 비튜멘 성분만을 추출함으로써 유용한 자원인 합성 석유(Synthetic Crude)를 얻을 수 있다. 이러한 오일 샌드를 추출하는 방식으로는 노천채굴(Mining), SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage), CSS(Cyclic Steam Stimulation) 등이 있으며, 특히 주입정에 고온 및 고압의 증기를 주입함으로써 생산정에서 생산되는 비튜멘의 점성을 감소시켜 추출하는 SAGD 공법이 주로 사용된다. SAGD 공법을 이용한 비튜멘 추출 공정에서, 유체의 현재 상태 및 물성 파악이 매우 중요한 과정이나, 현재로서는 샘플링(배관에서 유체 샘플을 직접 덜어내는 것) 방식을 통해 유체의 물성을 직접 측정하거나 엔지니어의 경험만에 의존하여 유체의 물성 파악이 이루어지고 있는 실정이다.Oil sand is a material that usually contains about 10 to 20% by weight of bitumen, a type of extra-heavy oil, in sand, and is usually made into useful oil by removing sand from the oil sand and extracting only the bitumen component. You can obtain synthetic crude, a resource. Methods for extracting these oil sands include open-air mining, SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage), and CSS (Cyclic Steam Stimulation). In particular, the oil produced from the production well is by injecting high temperature and high pressure steam into the injection well. The SAGD method, which extracts bitumen by reducing its viscosity, is mainly used. In the bitumen extraction process using the SAGD method, identifying the current state and physical properties of the fluid is a very important process, but currently, the physical properties of the fluid are measured directly through sampling (removing a fluid sample directly from the pipe) or through the experience of an engineer. The current situation is that understanding the physical properties of a fluid is only dependent on it.

일 실시 예에 따른 목적은 SAGD 공법을 이용한 비튜멘 추출 공정에서 유량에 따른 압력 강하의 실시간 모니터링을 통해 유체의 물성을 쉽게 파악할 수 있는 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.The purpose of one embodiment is to provide an oil sand production process optimization system and method that can easily determine the physical properties of the fluid through real-time monitoring of pressure drop according to flow rate in the bitumen extraction process using the SAGD method.

일 실시 예에 따른 목적은 SAGD 공법을 이용한 비튜멘 추출 공정에서 주요 설비의 전후에 배치된 측정부에 의해 획득된 데이터를 이용하여 오일 샌드 생산 플랜트의 운전 및 유지관리 성능과 효율을 향상시킬 수 있는 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.The purpose according to one embodiment is to improve the operation and maintenance performance and efficiency of the oil sands production plant by using data obtained by measuring units placed before and after the main equipment in the bitumen extraction process using the SAGD method. To provide a system and method for optimizing the oil sands production process.

다양한 실시 예에 따른 실시간 모니터링을 통한 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템에 있어서, 상기 오일 샌드가 흐르는 균일한 단면적을 갖는 도관; 상기 도관의 각 지점에 배치되는 하나 이상의 측정부를 포함하고, 상기 측정부에서 측정된 1차 물성치를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.An oil sand production process optimization system through real-time monitoring according to various embodiments, comprising: a conduit having a uniform cross-sectional area through which the oil sand flows; It includes one or more measuring units disposed at each point of the conduit, and the primary physical properties measured at the measuring units can be monitored in real time.

일 실시 예에서, 연산부를 더 포함하고, 상기 연산부는 상기 측정부에서 측정된 상기 1차 물성치를 이용하여 2차 물성치를 연산할 수 있다.In one embodiment, it further includes a calculation unit, and the calculation unit may calculate a secondary physical property value using the primary physical property value measured by the measurement unit.

일 실시 예에서, 상기 하나 이상의 측정부는, 상기 도관의 제 1 지점에 배치되며, 상기 제 1 지점의 유량 및 유속을 측정하는 유량계; 상기 도관의 제 2 지점에 배치되며, 상기 제 2 지점에서 상기 도관 내부의 온도를 측정하는 온도계; 및 상기 도관의 제 1 영역에 배치되며, 상기 제 1 영역의 압력 변화를 측정하는 압력계 시스템을 포함하고, 상기 유량계, 온도계 및 압력계 시스템에서 측정된 상기 1차 물성치를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.In one embodiment, the one or more measuring units include: a flow meter disposed at a first point of the conduit and measuring the flow rate and flow rate of the first point; a thermometer disposed at a second point of the conduit and measuring the temperature inside the conduit at the second point; and a pressure gauge system disposed in a first region of the conduit and measuring pressure changes in the first region, and capable of monitoring the primary physical properties measured by the flow meter, thermometer, and pressure gauge system in real time.

일 실시 예에서, 상기 압력계 시스템은, 상기 제 1 영역 내의 제 3 지점에 배치되는 제 1 압력계; 및 상기 제 1 영역 내의 상기 제 3 지점과 이격된 제 4 지점에 배치되는 제 2 압력계를 포함하고, 상기 제 1 압력계 및 상기 제 2 압력계 사이의 압력 차를 측정할 수 있다.In one embodiment, the pressure gauge system includes: a first pressure gauge disposed at a third point within the first area; and a second pressure gauge disposed at a fourth point spaced apart from the third point within the first area, and may measure a pressure difference between the first pressure gauge and the second pressure gauge.

일 실시 예에서, 상기 압력계 및 유량계에 의해 측정된 압력 변화 및 유량을 통해 상기 도관 내부를 흐르는 유체의 점도가 결정되고, 상기 점도는, 에 의해 계산되며, 여기서, μ는 상기 도관 내부를 흐르는 상기 오일 샌드의 점도(viscosity)이고, ΔP는 상기 압력계 시스템에 의해 측정된 압력 강하의 정도이고, R은 상기 도관의 단면의 반지름이고, L은 상기 제 1 압력계 및 상기 제 2 압력계 사이의 거리이며, Q는 상기 유량계에 의해 측정된 상기 오일 샌드의 유량일 수 있다.In one embodiment, the viscosity of the fluid flowing inside the conduit is determined through the pressure change and flow rate measured by the pressure gauge and flow meter, and the viscosity is, It is calculated by where μ is the viscosity of the oil sand flowing inside the conduit, ΔP is the degree of pressure drop measured by the manometer system, R is the radius of the cross-section of the conduit, and L is the distance between the first pressure gauge and the second pressure gauge, and Q may be the flow rate of the oil sand measured by the flow meter.

일 실시 예에서, 상기 유량계에 의해 측정된 유량을 통해 상기 도관 내부의 전단율이 결정되고, 상기 전단율은, 에 의해 계산되며, 여기서, 은 상기 도관 내부의 전단율(shear rate)이고, Q는 상기 유량계에 의해 측정된 상기 오일 샌드의 유량이며, R은 상기 도관의 단면의 반지름일 수 있다.In one embodiment, the shear rate inside the conduit is determined through the flow rate measured by the flow meter, and the shear rate is, It is calculated by, where: is the shear rate inside the conduit, Q is the flow rate of the oil sand measured by the flow meter, and R may be the radius of the cross section of the conduit.

일 실시 예에서, 상기 도관 내부를 흐르는 유체의 거동은, 에 의해 예측 가능하고, 여기서, μ는 상기 도관 내부를 흐르는 상기 오일 샌드의 점도(viscosity)이고, 은 상기 도관 내부의 전단율(shear rate)이고, T는 상기 온도계에 의해 측정된 상기 도관 내부를 흐르는 유체의 온도이고, E는 활성화 에너지(Activation energy)이며, R은 기체 상수(Universal gas constant)일 수 있다.In one embodiment, the behavior of the fluid flowing inside the conduit is: It can be predicted by, where μ is the viscosity of the oil sand flowing inside the conduit, is the shear rate inside the conduit, T is the temperature of the fluid flowing inside the conduit measured by the thermometer, E is the activation energy, and R is the gas constant (Universal gas constant) It can be.

일 실시 예에서, 상기 생산 공정 최적화 시스템을 통하여 상기 도관 내부로 투입되는 첨가제의 투입량 및 투입 농도를 조절할 수 있다.In one embodiment, the amount and concentration of additives introduced into the conduit can be adjusted through the production process optimization system.

일 실시 예에서, 상기 첨가제는 희석제(diluent)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the additive may include a diluent.

다양한 실시 예에 따른 실시간 모니터링을 통한 오일 샌드 생산 공정을 최적화하는 방법에 있어서, 도관을 통해 흐르는 유체의 압력 강하(ΔP) 및 유량(Q) 데이터를 확보하는 단계; 상기 압력 강하 및 유량 데이터를 통해 점도(μ) 및 전단율() 데이터를 확보하는 단계; 상기 점도 및 전단율 데이터를 기준 온도에서의 점도 및 전단율과 비교하여 상기 유체의 분리 성능 적합도를 판단하는 단계; 상기 분리 성능 적합도에 따라 첨가제의 투입량 및 투입 농도를 조절하는 단계; 상기 첨가제를 투입하는 단계; 상기 도관을 통해 흐르는 유체의 생산 적합도를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.A method for optimizing an oil sands production process through real-time monitoring according to various embodiments, comprising: securing pressure drop (ΔP) and flow rate (Q) data of a fluid flowing through a conduit; Viscosity (μ) and shear rate ( ) securing data; Comparing the viscosity and shear rate data with the viscosity and shear rate at a reference temperature to determine the suitability of the separation performance of the fluid; Adjusting the input amount and concentration of additives according to the separation performance suitability; Adding the additive; It may include determining the production suitability of the fluid flowing through the conduit.

일 실시 예에서, 상기 생산 적합도를 판단하는 단계에서, 상기 생산 적합도가 만족되지 않는 경우 상기 첨가제의 투입량 및 투입 농도를 조절하는 단계로 회귀하고, 상기 생산 적합도가 만족되는 경우 최종 물질을 획득할 수 있다.In one embodiment, in the step of determining the production suitability, if the production suitability is not satisfied, it returns to the step of adjusting the input amount and concentration of the additive, and if the production suitability is satisfied, the final material can be obtained. there is.

일 실시 예에 따른 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템 및 방법은 SAGD 공법을 이용한 비튜멘 추출 공정에서 유량에 따른 압력 강하의 실시간 모니터링을 통해 유체의 물성을 쉽게 파악할 수 있다.The oil sand production process optimization system and method according to an embodiment can easily determine the physical properties of the fluid through real-time monitoring of pressure drop according to flow rate in the bitumen extraction process using the SAGD method.

일 실시 예에 따른 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템 및 방법은 SAGD 공법을 이용한 비튜멘 추출 공정에서 주요 설비의 전후에 배치된 측정부에 의해 획득된 데이터를 이용하여 오일 샌드 생산 플랜트의 운전 및 유지관리 성능과 효율을 향상시킬 수 있다.The oil sands production process optimization system and method according to an embodiment is a system and method for optimizing the operation and maintenance of an oil sands production plant using data obtained by measuring units placed before and after the main equipment in the bitumen extraction process using the SAGD method. and efficiency can be improved.

일 실시 예에 따른 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템 및 방법의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the oil sand production process optimization system and method according to one embodiment are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 일 실시 예에 따른 개략적인 오일 샌드 생산 공정을 나타내는 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템을 도시한 개략도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 온도 및 압력강하의 변화에 따른 도관 내부의 유체의 점도 거동 변화 특성에 관한 그래프이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 오일 샌드 생산 공정의 최적화 방법을 개략적으로 도시한 블록도이다.
1 is a block diagram illustrating a schematic oil sand production process according to an embodiment.
Figure 2 is a schematic diagram showing an oil sand production process optimization system according to one embodiment.
Figure 3 is a graph showing the change characteristics of the viscosity behavior of the fluid inside the conduit according to changes in temperature and pressure drop according to an embodiment.
Figure 4 is a block diagram schematically showing a method for optimizing an oil sand production process according to an embodiment.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. However, since various changes can be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents, or substitutes for the embodiments are included in the scope of rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are for descriptive purposes only and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the embodiments belong. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, when describing with reference to the accompanying drawings, identical components will be assigned the same reference numerals regardless of the reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the embodiments, the detailed descriptions are omitted.

또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구분하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the essence, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected," "coupled," or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is no need for another component between each component. It should be understood that may be “connected,” “combined,” or “connected.”

어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, the description given in one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed description will be omitted to the extent of overlap.

도 1은 일 실시 예에 따른 개략적인 오일 샌드 생산 공정(10)을 나타내는 블록도이다.Figure 1 is a block diagram showing a schematic oil sand production process 10 according to one embodiment.

일 실시 예에서, 오일 샌드 생산 공정(10)은, 생산정(11), 솔벤트 세퍼레이터(12), FWKO(13), DRU(14) 및 희석제 탱크(15)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 오일 샌드 생산 공정(10)은 상기 기술한 구성요소들의 일부만을 포함할 수 있으며, 반드시 모든 구성요소를 포함해야 하는 것이 아니다. 일 실시 예에서, 오일 샌드 생산 공정(10)은 상기 기술한 구성요소들 외에도 추가적인 구성요소를 포함할 수 있다.In one embodiment, the oil sands production process 10 may include a production well 11, a solvent separator 12, a FWKO 13, a DRU 14, and a diluent tank 15. In one embodiment, the oil sands production process 10 may include only some, but not necessarily all, of the components described above. In one embodiment, the oil sands production process 10 may include additional components in addition to those described above.

일 실시 예에서, 생산정(11)은 시추된 오일 샌드를 대량으로 포함하는 저장소에 해당할 수 있다. 생산정(11)에 포함된 오일 샌드 내에는 비튜멘 외에도 모래, 자갈, 먼지 등의 이물질을 포함할 수 있다.In one embodiment, production well 11 may correspond to a reservoir containing large quantities of drilled oil sands. The oil sand included in the production well 11 may contain foreign substances such as sand, gravel, and dust in addition to bitumen.

일 실시 예에서, 솔벤트 세퍼레이터(12)는 생산정(11)에서 도관을 통해 전달된 오일 샌드 내에 포함된 솔벤트(solvent) 중 사용된 솔벤트(wasted solvent)를 걸러낼 수 있다.In one embodiment, the solvent separator 12 may filter out used solvent (wasted solvent) from the solvent (solvent) contained in the oil sands delivered through the conduit from the production well (11).

일 실시 예에서, FWKO(13)는 유수 분리 공정(Free Water Knock Out)으로, 물과 오일의 혼합물을 분리하기 위한 중력분리 공정을 의미하며, 물과 오일의 밀도 차와 중력 침강에 의해 물은 유수분리장치의 하부로 내려가게 되고 상대적으로 가벼운 오일은 상부로 부유함에 따른 물과 오일의 높이 차를 이용하여 물과 오일을 분리하는 공정에 해당한다.In one embodiment, FWKO (13) is an oil-water separation process (Free Water Knock Out), which means a gravity separation process for separating a mixture of water and oil, and the water is separated by the density difference between water and oil and gravity sedimentation. This corresponds to a process of separating water and oil using the height difference between water and oil as it goes down to the bottom of the oil-water separator and floats to the top of the relatively light oil.

일 실시 예에서, DRU(14)는 희석제 회수 유닛(Diluent Recovery Unit)으로, 오일 샌드 내부에 포함된 희석제(diluent)를 제거하는 공정에 해당한다. 도관을 통해 이동하는 오일 샌드의 점도(viscosity), 전단율(shear rate) 등의 물성에 따라 희석제를 투입함으로써 도관 내부를 이동하는 오일 샌드의 거동을 조절할 수 있다. 이 때 투입된 희석제는 오일 샌드의 원활한 흐름 및 효과적인 분리 공정을 위해 첨가되는 것으로서 최종 생산물이 도출되기 전에 걸러져야 하는 바, 이러한 공정이 DRU(14)에서 이루어질 수 있다. 또한, DRU(14)에서는 사용된 희석제를 정제함으로써 FWKO(13) 이전의 공정으로 투입되는 희석제를 생산할 수 있다. 일 실시 예에 따른 DRU(14) 공정에서 사용된 희석제(wasted diluent)는 공정의 외부로 배출되며, DRU(14) 공정에서 정제된, 또는 회복된 희석제(recovered diluent)는 FWKO(13) 이전의 단계로 투입될 수 있다.In one embodiment, the DRU 14 is a diluent recovery unit and corresponds to a process of removing the diluent contained within the oil sands. The behavior of the oil sand moving inside the conduit can be controlled by adding a diluent according to the physical properties such as viscosity and shear rate of the oil sand moving through the conduit. The diluent added at this time is added to ensure smooth flow of the oil sand and an effective separation process, and must be filtered out before the final product is derived. This process can be performed in the DRU (14). Additionally, the DRU (14) can purify the used diluent to produce a diluent that is input into the process before the FWKO (13). According to one embodiment, the diluent (wasted diluent) used in the DRU (14) process is discharged outside the process, and the diluent (recovered diluent) purified or recovered in the DRU (14) process is discharged outside the process before FWKO (13). It can be introduced in stages.

일 실시 예에서, 희석제 탱크(15)는 DRU(14)에 희석제를 공급하기 위해 희석제를 대량으로 저장하는 저장소에 해당한다. 일 실시 예에 따른 희석제는, 예를 들어, 납사, C5-C6 혼합물과 같은 유기 용매를 포함할 수 있다.In one embodiment, the diluent tank 15 corresponds to a reservoir for storing a large amount of diluent to supply the diluent to the DRU 14. The diluent according to one embodiment may include, for example, an organic solvent such as naphtha or a C5-C6 mixture.

일 실시 예에서, 오일 샌드는 생산정(11), 솔벤트 세퍼레이터(12), FWKO(13), DRU(14)를 통과하며 정제됨으로써 최종 목표 생산물인 비튜멘에 이를 수 있다.In one embodiment, the oil sand passes through the production well 11, the solvent separator 12, the FWKO 13, and the DRU 14 and is purified to reach the final target product, bitumen.

도 2는 일 실시 예에 따른 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템(100)을 도시한 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing an oil sands production process optimization system 100 according to one embodiment.

일 실시 예에서, 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템(100)은, 내부에서 유체(F)가 흐르는 도관(200)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 도관(200)의 내부를 흐르는 유체는 오일 샌드를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 도관(200) 내부의 유체(F)의 흐름은 화살표로 표시되어 있다.In one embodiment, the oil sand production process optimization system 100 may include a conduit 200 through which a fluid F flows. In one embodiment, the fluid flowing within the conduit 200 may include oil sands. Referring to FIG. 2, the flow of fluid F inside the conduit 200 is indicated by an arrow.

일 실시 예에서, 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템(100)은 도관(200)의 각 지점에 배치되는 하나 이상의 측정부(300)를 포함할 수 있다. 측정부(300)는 도관(200)의 내부를 흐르는 유체(F)의 유량 및 유속, 유체(F)의 온도, 도관(200)의 내부 압력 등을 측정할 수 있다. 일 실시 예에 따른 측정부(300)에 의해 측정된 물성치(예: 유량, 유속, 온도, 압력 등)를 1차 물성치로 규정할 수 있다. 도관(200)의 각 지점에 배치된 측정부(300)에 의해, 직접적으로 유체(F), 예를 들어 오일 샌드를 직접 샘플링 하는 작업을 거치지 않고도 유체(F)의 물성치를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.In one embodiment, the oil sands production process optimization system 100 may include one or more measuring units 300 disposed at each point of the conduit 200. The measuring unit 300 can measure the flow rate and velocity of the fluid F flowing inside the conduit 200, the temperature of the fluid F, and the internal pressure of the conduit 200. Physical properties (e.g., flow rate, flow rate, temperature, pressure, etc.) measured by the measuring unit 300 according to one embodiment may be defined as primary physical properties. By the measuring unit 300 placed at each point of the conduit 200, the physical properties of the fluid F can be monitored in real time without directly sampling the fluid F, for example, oil sand. there is.

일 실시 예에서, 측정부(300)는 유량계(310), 온도계(320) 및 압력계 시스템(330)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the measuring unit 300 may include a flow meter 310, a thermometer 320, and a pressure gauge system 330.

일 실시 예에 따른 유량계(310)는 도관(200)의 제 1 지점(210)에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따른 유량계(310)는 제 1 지점(210)을 지나는 도관(200) 내부의 유체의 유량(Q) 및 유속(Q')을 측정할 수 있다.The flow meter 310 according to one embodiment may be placed at the first point 210 of the conduit 200. The flow meter 310 according to one embodiment may measure the flow rate (Q) and flow rate (Q') of the fluid inside the conduit 200 passing through the first point 210.

일 실시 예에 따른 온도계(320)는 도관(200)의 제 2 지점(220)에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따른 온도계(320)는 제 2 지점(220)을 지나는 도관(200) 내부의 온도를 측정할 수 있다.The thermometer 320 according to one embodiment may be placed at the second point 220 of the conduit 200. The thermometer 320 according to one embodiment may measure the temperature inside the conduit 200 passing through the second point 220.

일 실시 예에 따른 압력계 시스템(330)은 도관(200)의 제 1 영역(230)에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따른 압력계 시스템(330)은 제 1 영역(230)에서의 압력 변화를 측정할 수 있다. 일 실시 예에서, 압력계 시스템(330)은 제 1 압력계(332) 및 제 2 압력계(334)를 포함할 수 있다. 제 1 압력계(332)는 유체(F)가 흐르는 도관(200)의 제 3 지점(232)에 배치될 수 있다. 제 2 압력계(334)는 유체(F)가 흐르는 도관(200)의 제 4 지점(234)에 배치될 수 있다. 제 4 지점(234)은 제 3 지점(232)에 비하여 도관(200)의 하류 측에 배치될 수 있다. 제 1 압력계(332) 및 제 2 압력계(334)에서 측정된 압력 차이를 통하여 도관(200)의 제 1 영역(230), 구체적으로는 제 3 지점(232) 및 제 4 지점(234) 사이의 압력 강하(ΔP)를 도출할 수 있다.The pressure gauge system 330 according to one embodiment may be disposed in the first region 230 of the conduit 200. The pressure gauge system 330 according to one embodiment may measure the pressure change in the first area 230. In one embodiment, the pressure gauge system 330 may include a first pressure gauge 332 and a second pressure gauge 334. The first pressure gauge 332 may be placed at the third point 232 of the conduit 200 through which the fluid F flows. The second pressure gauge 334 may be disposed at the fourth point 234 of the conduit 200 through which the fluid F flows. The fourth point 234 may be disposed on the downstream side of the conduit 200 compared to the third point 232. Through the pressure difference measured in the first pressure gauge 332 and the second pressure gauge 334, the pressure between the first area 230 of the conduit 200, specifically the third point 232 and the fourth point 234, is measured. The pressure drop (ΔP) can be derived.

계속하여 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 측정부(300)는 도관(200)의 상류 측에서 하류 측으로 향하는 방향을 따라 유량계(310), 온도계(320), 압력계 시스템(330)이 차례로 배치될 수 있다. 다만, 측정부(300)는 도 2와 같은 배치 순서에 한정되지 않고, 다양한 순서로 배치될 수 있다. 예를 들어, 측정부(300)는 도관(200)의 상류 측에서 하류 측으로 향하는 방향을 따라 온도계(320), 유량계(310), 압력계 시스템(330)이 배치될 수 있다.Continuing to refer to FIG. 2, the measuring unit 300 according to one embodiment includes a flow meter 310, a thermometer 320, and a pressure gauge system 330 in order along the direction from the upstream side to the downstream side of the conduit 200. can be placed. However, the measuring unit 300 is not limited to the arrangement order as shown in FIG. 2 and may be arranged in various orders. For example, the measuring unit 300 may include a thermometer 320, a flow meter 310, and a pressure gauge system 330 arranged along a direction from the upstream side to the downstream side of the conduit 200.

일 실시 예에서, 유량계(310), 온도계(320) 및 압력계 시스템(330)에서 측정된 물성치(예: 1차 물성치)는 실시간으로 모니터링 될 수 있다.In one embodiment, physical properties (e.g., primary physical properties) measured by the flow meter 310, thermometer 320, and pressure gauge system 330 may be monitored in real time.

일 실시 예에서, 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템(100)은 연산부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 연산부는 측정부(300)에서 측정된 1차 물성치를 이용하여 연산부 내에 미리 저장된 계산 메커니즘을 통해 2차 물성치(예: 유체의 점도, 도관 내부의 전단율 등)를 연산할 수 있다.In one embodiment, the oil sand production process optimization system 100 may further include a calculation unit (not shown). The calculation unit according to one embodiment can use the primary physical properties measured in the measuring unit 300 to calculate secondary physical properties (e.g., viscosity of the fluid, shear rate inside the conduit, etc.) through a calculation mechanism pre-stored in the calculating unit. there is.

일 실시 예에서, 2차 물성치는 예를 들어, 도관(200)의 내부를 흐르는 점도(viscosity)를 포함할 수 있다. 점도는 유체의 흐름에 대한 저항의 척도로서, 오일 샌드의 점도에 따라 오일 샌드 생산 공정에서 도관(200)의 내부의 흐름 특성을 유추할 수 있다. 일 실시 예에서, 도관(200)의 내부를 흐르는 오일 샌드의 점도는 하기 식 1을 통해 도출될 수 있다.In one embodiment, the secondary physical property may include, for example, the viscosity flowing inside the conduit 200. Viscosity is a measure of resistance to the flow of fluid, and the flow characteristics inside the conduit 200 in the oil sand production process can be inferred depending on the viscosity of the oil sand. In one embodiment, the viscosity of the oil sand flowing inside the conduit 200 can be derived through Equation 1 below.

...(식 1) ...(Equation 1)

위 식 1에서, μ는 도관(200)의 내부를 흐르는 오일 샌드의 점도이고, ΔP는 압력계 시스템(330)에 의해 측정된 압력 강하의 정도이고, R은 도관(200)의 단면의 반지름이고, L은 제 1 압력계(332) 및 제 2 압력계(334) 사이의 거리이며, Q는 상기 유량계(310)에 의해 측정된 오일 샌드의 유량에 해당한다. 일 실시 예에 따른 도관(200)의 단면 반지름 및 압력계 시스템(330) 사이의 거리는 이미 정해진 상수이므로, 유량계(310) 및 압력계 시스템(330)에 의해 측정된 유량(Q) 및 압력강하(ΔP)에 따라 도관(200)의 내부를 흐르는 오일 샌드의 점도가 결정될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 식 1에 따른 계산은, 현장의 작업자가 직접 유량계(310) 및 압력계 시스템(330)을 모니터링 함으로써 계산되거나, 유량계(310) 및 압력계 시스템(330)에서 측정된 수치가 연산부(미도시)에 전달됨으로써 자동으로 계산될 수 있다.In Equation 1 above, μ is the viscosity of the oil sand flowing inside the conduit 200, ΔP is the degree of pressure drop measured by the manometer system 330, R is the radius of the cross section of the conduit 200, L is the distance between the first pressure gauge 332 and the second pressure gauge 334, and Q corresponds to the flow rate of the oil sand measured by the flow meter 310. According to one embodiment, the cross-sectional radius of the conduit 200 and the distance between the pressure gauge system 330 are already determined constants, so the flow rate (Q) and pressure drop (ΔP) measured by the flow meter 310 and the pressure gauge system 330 Accordingly, the viscosity of the oil sand flowing inside the conduit 200 may be determined. In one embodiment, the calculation according to Equation 1 is calculated by an on-site worker directly monitoring the flow meter 310 and the pressure gauge system 330, or the values measured by the flow meter 310 and the pressure gauge system 330 are calculated by the calculation unit. It can be automatically calculated by being transmitted to (not shown).

일 실시 예에서, 2차 물성치는 예를 들어, 도관(200) 내부의 전단율(shear rate)을 포함할 수 있다. 전단율은 임의의 물체에 전단 응력(shear stress)을 가했을 때에 나타나는 유체의 속도 기울기, 즉 흐름에 따른 전단 변형의 증가율로서, 도관(200)의 내부 전단율에 따라 도관(200) 내부를 흐르는 오일 샌드의 흐름 특성을 유추할 수 있다. 일 실시 예에서, 도관(200)의 내부의 전단율은 하기 식 2를 통해 도출될 수 있다.In one embodiment, the secondary physical property may include, for example, a shear rate inside the conduit 200. The shear rate is the velocity gradient of the fluid that appears when shear stress is applied to any object, that is, the rate of increase in shear deformation according to the flow. The oil flowing inside the conduit 200 according to the internal shear rate of the conduit 200 The flow characteristics of sand can be inferred. In one embodiment, the shear rate inside the conduit 200 can be derived through Equation 2 below.

...(식 2) ...(Equation 2)

위 식 2에서, 은 도관(200) 내부의 전단율이고, Q는 유량계(310)에 의해 측정된 오일 샌드의 유량이며, R은 도관(200)의 단면의 반지름에 해당한다. 일 실시 예에 따른 도관(200)의 단면 반지름은 이미 정해진 상수이므로, 유량계(310)에 의해 측정된 유량(Q)에 따라 도관(200)의 내부 전단율이 결정될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 식 2에 따른 계산은, 현장의 작업자가 직접 유량계(310)를 모니터링 함으로써 계산되거나, 유량계(310)에서 측정된 수치가 연산부(미도시)에 전달됨으로써 자동으로 계산될 수 있다.In equation 2 above, is the shear rate inside the conduit 200, Q is the flow rate of the oil sand measured by the flow meter 310, and R corresponds to the radius of the cross section of the conduit 200. Since the cross-sectional radius of the conduit 200 according to one embodiment is a predetermined constant, the internal shear rate of the conduit 200 may be determined according to the flow rate (Q) measured by the flow meter 310. In one embodiment, the calculation according to Equation 2 above can be calculated by a worker in the field directly monitoring the flow meter 310, or the value measured by the flow meter 310 can be calculated automatically by transmitting it to a calculation unit (not shown). there is.

일 실시 예에서, 식 1 및 식 2에 따라, 도관(200)의 내부를 흐르는 오일 샌드가 동일한 유량(Q)을 유지하며 흐른다는 조건 하에, 일정 점도(μ)에서는 일정한 전단율()을 갖는다는 점을 도출할 수 있다.In one embodiment, according to Equations 1 and 2, under the condition that the oil sand flowing inside the conduit 200 flows while maintaining the same flow rate (Q), at a constant viscosity (μ), a constant shear rate ( ) can be derived.

일 실시 예에서, 도관(200) 내부의 점도 및 전단율 사이의 관계를 판단할 때의 변수로서 도관(200)의 내부 온도를 더 포함할 수 있다. 도관(200) 내부의 오일 샌드의 온도는 항상 일정할 수 없으며, 온도가 증가하면 점도 및 전단율이 감소하고, 온도가 감소하면 점도 및 전단율이 증가한다. 온도에 따른 도관(200)의 내부 유체의 거동 변화는 하기 식 3(Arrhenius Equation)을 통해 예측될 수 있다.In one embodiment, the internal temperature of the conduit 200 may be further included as a variable when determining the relationship between the viscosity and shear rate inside the conduit 200. The temperature of the oil sand inside the conduit 200 cannot always be constant, and as the temperature increases, the viscosity and shear rate decrease, and as the temperature decreases, the viscosity and shear rate increase. Changes in the behavior of the fluid inside the conduit 200 according to temperature can be predicted through Equation 3 (Arrhenius Equation) below.

...(식 3) ...(Equation 3)

위 식 3에서, μ는 도관(200) 내부를 흐르는 오일 샌드의 점도이고, 은 도관 내부의 전단율이고, T는 상기 온도계에 의해 측정된 상기 도관 내부를 흐르는 유체의 온도이고, E는 활성화 에너지(Activation energy)이며, R은 기체 상수(Universal gas constant)에 해당한다. 식 3에서, "" 항은 온도 변화가 존재할 때 도관(200)의 내부 유체의 점도 거동에서 단순한 이동 인자(shift factor)로서의 역할을 한다. 식 3에 따른 도관(200)의 내부 유체의 점도 거동은 도 3의 그래프를 통해 쉽게 이해할 수 있다.In Equation 3 above, μ is the viscosity of the oil sand flowing inside the conduit 200, is the shear rate inside the conduit, T is the temperature of the fluid flowing inside the conduit measured by the thermometer, E is activation energy, and R corresponds to the gas constant (Universal gas constant). In Equation 3, " The " term serves as a simple shift factor in the viscosity behavior of the internal fluid of the conduit 200 when a temperature change exists. The viscosity behavior of the internal fluid of the conduit 200 according to Equation 3 is shown in the graph of FIG. 3 It can be easily understood through .

도 3은 일 실시 예에 따른 온도 및 압력 강하의 변화에 따른 도관(200) 내부의 유체, 예를 들어 오일 샌드의 점도 거동 변화 특성에 관한 그래프이다. 일 실시 예에 따른 식 3에 따라, 표준 거동 그래프(GS)를 기준으로 압력 강하(ΔP)가 증가하거나 온도(T)가 감소하는 경우 점도 거동이 증가하는 방향으로 이동하여 그래프(G1)가 형성될 수 있다. 표준 거동 그래프(GS)를 기준으로 압력 강하(ΔP)가 감소하거나 온도(T)가 증가하는 경우, 점도 거동이 감소하는 방향으로 이동하여 그래프(G2)가 형성될 수 있다.Figure 3 is a graph showing the viscosity behavior change characteristics of the fluid inside the conduit 200, for example, oil sand, according to changes in temperature and pressure drop according to an embodiment. According to Equation 3 according to one embodiment, when the pressure drop (ΔP) increases or the temperature (T) decreases based on the standard behavior graph (GS), the viscosity behavior moves in the direction of increasing to form a graph (G1) It can be. When the pressure drop (ΔP) decreases or the temperature (T) increases based on the standard behavior graph (GS), the viscosity behavior moves in the direction of decrease and a graph (G2) may be formed.

일 실시 예에서, 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템(예: 도 2의 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템(100))을 통하여 도관(200)의 내부를 흐르는 유체 또는 오일 샌드의 점도 및/또는 전단율을 쉽게 모니터링 할 수 있으며, 이와 같은 물성치에 따라 도관(200)의 내부로 투입되는 첨가제의 투입량 및 투입 농도가 용이하게 조절될 수 있다. 일 실시 예에 따른 첨가제는, 예를 들어 희석제(diluent)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the viscosity and/or shear rate of the fluid or oil sand flowing inside the conduit 200 can be easily adjusted through an oil sands production process optimization system (e.g., oil sands production process optimization system 100 of FIG. 2). It can be monitored, and the amount and concentration of additives introduced into the conduit 200 can be easily adjusted according to these physical properties. The additive according to one embodiment may include, for example, a diluent.

도 4는 일 실시 예에 따른 오일 샌드 생산 공정의 최적화 방법을 개략적으로 도시한 블록도이다.Figure 4 is a block diagram schematically showing a method for optimizing an oil sand production process according to an embodiment.

일 실시 예에서, 오일 샌드 생산 공정 최적화 방법은, 생산정(예: 도 1의 생산정(110))에서 오일 샌드를 생산하는 단계(S1), 도관(예: 도 2의 도관(200))을 통해 생산된 유체(예: 오일 샌드)를 이송하는 단계(S2), 도관(200)을 통해 흐르는 유체의 압력 강하(ΔP) 및 유량(Q) 데이터를 확보하는 단계(S3), 압력 강하 및 유량 데이터를 통해 점도(μ) 및 전단율() 데이터를 확보하는 단계(S4), 점도 및 전단율 데이터를 기준 온도에서의 점도 및 전단율과 비교하는 단계(S5), 유체의 분리공정을 수행하는 단계(S6), 유체의 분리 성능 적합도를 판단하는 단계(S7), 첨가제를 투입하기 전 유체의 물성을 확인하는 단계(S8), 분리 성능 적합도 판단 결과에 따라 첨가할 첨가제의 투입량 및 투입 농도를 조절하는 단계(S9), 첨가제를 투입하는 단계(S10), 오일 샌드의 생산 적합도를 판단하는 단계(S11)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the method for optimizing the oil sands production process includes producing oil sands in a production well (e.g., production well 110 of FIG. 1) (S1), and a conduit (e.g., conduit 200 of FIG. 2). A step (S2) of transporting the produced fluid (e.g., oil sand), a step of securing pressure drop (ΔP) and flow rate (Q) data of the fluid flowing through the conduit 200 (S3), pressure drop and Viscosity (μ) and shear rate ( ) Step of securing data (S4), step of comparing the viscosity and shear rate data with the viscosity and shear rate at the reference temperature (S5), step of performing the separation process of the fluid (S6), determining the suitability of the separation performance of the fluid. A step of determining (S7), a step of checking the physical properties of the fluid before adding the additive (S8), a step of adjusting the amount and concentration of the additive to be added according to the results of determining the suitability of the separation performance (S9), adding the additive. It may include a step (S10) and a step (S11) of determining the suitability of the oil sands for production.

일 실시 예에 따른 유체의 분리공정을 수행하는 단계(S6)에서, 분리 공정은 솔벤트 세퍼레이션(Solvent Separation) 공정, 유수분리 공정(Free Water Knock Out), 희석제 회수 공정(Diluent Recovery Unit) 등을 포함할 수 있다.In the step (S6) of performing the fluid separation process according to one embodiment, the separation process includes a solvent separation process, an oil-water separation process (Free Water Knock Out), a diluent recovery process (Diluent Recovery Unit), etc. It can be included.

일 실시 예에 따른 유체의 분리 성능 적합도를 판단하는 단계(S7)에서, 유체의 분리 성능이 목표치에 미달되는 경우에 유체의 분리공정을 수행하는 단계(S6)로 회귀할 수 있고, 유체의 분리 성능이 목표치에 도달된 경우에 비로소 유체의 물성을 확인하는 단계(S8)로 넘어갈 수 있다.In the step (S7) of determining the suitability of the fluid separation performance according to an embodiment, if the separation performance of the fluid falls short of the target value, it may return to the step (S6) of performing a fluid separation process, and the fluid separation process may be performed (S6). Only when the performance reaches the target value can you proceed to the step (S8) of checking the physical properties of the fluid.

일 실시 예에 따른 생산 적합도를 판단하는 단계(S11)에서, 생산 적합도가 목표치에 미달되는 경우에 첨가제의 투입량 및 투입 농도를 조절하는 단계(S8)로 회귀할 수 있고, 생산 적합도가 목표치에 도달된 경우에 비로소 최종 생산 물질을 획득할 수 있다.In the step (S11) of determining the production suitability according to an embodiment, if the production suitability falls short of the target value, it is possible to return to the step (S8) of adjusting the input amount and concentration of the additive, and the production suitability reaches the target value. Only when this happens can the final production material be obtained.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited drawings as described above, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments and equivalents of the claims also fall within the scope of the following claims.

Claims (11)

실시간 모니터링을 통한 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템에 있어서,
상기 오일 샌드가 흐르는 균일한 단면적을 갖는 도관;
상기 도관의 각 지점에 배치되는 하나 이상의 측정부; 및
상기 측정부에서 측정된 1차 물성치를 이용하여 2차 물성치를 연산하는 연산부;
를 포함하고,
상기 오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템은 사용된 솔벤트를 걸러내는 솔벤트 세퍼레이션 공정, 물과 오일혼합물을 밀도차를 이용하여 분리하는 유수 분리 공정, 및 오일 샌드 내부에 포함된 희석제를 제거하는 희석제 회수 공정을 차례로 수행하고,
상기 희석제 회수 공정은 희석제 회수 유닛에서 수행되고,
상기 측정부에서 측정된 상기 1차 물성치를 실시간으로 모니터링 가능하며, 상기 도관 내부로 투입되는 첨가제의 투입량 및 투입 농도를 실시간으로 조절하고,
상기 첨가제는 희석제를 포함하고 상기 희석제는 유기 용매를 포함하며,
상기 희석제 회수 유닛은 상기 희석제의 적어도 일부를 정제하여 상기 유수 분리 공정 진행 전의 상기 도관에 투입하고,
상기 1차 물성치를 통해 점도, 전단율 및 유체의 거동 중 적어도 어느 하나를 예측 가능한,
오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템.
In the oil sand production process optimization system through real-time monitoring,
a conduit having a uniform cross-sectional area through which the oil sand flows;
One or more measuring units disposed at each point of the conduit; and
a calculation unit that calculates secondary physical properties using the primary physical properties measured by the measuring unit;
Including,
The oil sand production process optimization system includes a solvent separation process to filter out the used solvent, an oil-water separation process to separate the water and oil mixture using density difference, and a diluent recovery process to remove the diluent contained within the oil sand. Perform one after another,
The diluent recovery process is performed in a diluent recovery unit,
The primary physical properties measured in the measuring unit can be monitored in real time, and the amount and concentration of additives introduced into the conduit can be adjusted in real time,
The additive includes a diluent and the diluent includes an organic solvent,
The diluent recovery unit purifies at least a portion of the diluent and inputs it into the conduit before proceeding with the oil-water separation process,
At least one of viscosity, shear rate, and fluid behavior can be predicted through the primary physical properties,
Oil sands production process optimization system.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 측정부는,
상기 도관의 제 1 지점에 배치되며, 상기 제 1 지점의 유량 및 유속을 측정하는 유량계;
상기 도관의 제 2 지점에 배치되며, 상기 제 2 지점에서 상기 도관 내부의 온도를 측정하는 온도계; 및
상기 도관의 제 1 영역에 배치되며, 상기 제 1 영역의 압력 변화를 측정하는 압력계 시스템;
을 포함하고,
상기 유량계, 온도계 및 압력계 시스템에서 측정된 물성치를 실시간으로 모니터링 가능한,
오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템.
According to claim 1,
The one or more measuring units,
a flow meter disposed at a first point of the conduit and measuring the flow rate and velocity of the first point;
a thermometer disposed at a second point of the conduit and measuring the temperature inside the conduit at the second point; and
a pressure gauge system disposed in a first region of the conduit and measuring a change in pressure in the first region;
Including,
Capable of monitoring physical properties measured in the flow meter, thermometer, and pressure gauge system in real time,
Oil sands production process optimization system.
제 3 항에 있어서,
상기 압력계 시스템은,
상기 제 1 영역 내의 제 3 지점에 배치되는 제 1 압력계; 및
상기 제 1 영역 내의 상기 제 3 지점과 이격된 제 4 지점에 배치되는 제 2 압력계;
를 포함하고,
상기 제 1 압력계 및 상기 제 2 압력계 사이의 압력 차를 측정하는,
오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템.
According to claim 3,
The pressure gauge system is,
a first pressure gauge disposed at a third point within the first area; and
a second pressure gauge disposed at a fourth point spaced apart from the third point within the first area;
Including,
Measuring the pressure difference between the first pressure gauge and the second pressure gauge,
Oil sands production process optimization system.
제 4 항에 있어서,
상기 압력계 및 유량계에 의해 측정된 압력 변화 및 유량을 통해 상기 도관 내부를 흐르는 유체의 점도가 결정되고, 상기 점도는,

에 의해 계산되며,
여기서,
μ는 상기 도관 내부를 흐르는 상기 오일 샌드의 점도(viscosity)이고,
ΔP는 상기 압력계 시스템에 의해 측정된 압력 강하의 정도이고,
R은 상기 도관의 단면의 반지름이고,
L은 상기 제 1 압력계 및 상기 제 2 압력계 사이의 거리이며,
Q는 상기 유량계에 의해 측정된 상기 오일 샌드의 유량인,
오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템.
According to claim 4,
The viscosity of the fluid flowing inside the conduit is determined through the pressure change and flow rate measured by the pressure gauge and flow meter, and the viscosity is,

It is calculated by
here,
μ is the viscosity of the oil sand flowing inside the conduit,
ΔP is the degree of pressure drop measured by the manometer system,
R is the radius of the cross section of the conduit,
L is the distance between the first pressure gauge and the second pressure gauge,
Q is the flow rate of the oil sands measured by the flow meter,
Oil sands production process optimization system.
제 5 항에 있어서,
상기 유량계에 의해 측정된 유량을 통해 상기 도관 내부의 전단율이 결정되고, 상기 전단율은,

에 의해 계산되며,
여기서,
은 상기 도관 내부의 전단율(shear rate)이고,
Q는 상기 유량계에 의해 측정된 상기 오일 샌드의 유량이며,
R은 상기 도관의 단면의 반지름인,
오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템.
According to claim 5,
The shear rate inside the conduit is determined through the flow rate measured by the flow meter, and the shear rate is,

It is calculated by
here,
is the shear rate inside the conduit,
Q is the flow rate of the oil sands measured by the flow meter,
R is the radius of the cross section of the conduit,
Oil sands production process optimization system.
제 6 항에 있어서,
상기 도관 내부를 흐르는 유체의 거동은,
(아레니우스 방정식)
에 의해 예측 가능하고,
여기서,
μ는 상기 도관 내부를 흐르는 상기 오일 샌드의 점도(viscosity)이고,
은 상기 도관 내부의 전단율(shear rate)이고,
T는 상기 온도계에 의해 측정된 상기 도관 내부를 흐르는 유체의 온도이고,
E는 활성화 에너지(Activation energy)이며,
R은 기체 상수(Universal gas constant)인,
오일 샌드 생산 공정 최적화 시스템.
According to claim 6,
The behavior of the fluid flowing inside the conduit is,
(Arrhenius equation)
predictable by,
here,
μ is the viscosity of the oil sand flowing inside the conduit,
is the shear rate inside the conduit,
T is the temperature of the fluid flowing inside the conduit measured by the thermometer,
E is activation energy,
R is the gas constant (Universal gas constant),
Oil sands production process optimization system.
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WO2012140092A1 (en) * 2011-04-11 2012-10-18 S.P.C.M. Sa Device for measuring and controlling on-line viscosity at high pressure

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