[發(fā)明專利]用于聲學容器容積校準的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880044682.2
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN110869718B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設計）人: V.坎寧安;A.奧塔;I.阿泰;A.阿默
• 申請（專利權）人: 沙特阿拉伯石油公司
• 主分類號: G01F17/00
• 分類號: G01F17/00;G01F23/296;G01N29/024;G01N29/22;G01N29/265
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王增強

公開了使用超聲檢查技術校準存儲容器的容積的系統(tǒng)和方法。示例性超聲校準系統(tǒng)包括可控制地部署在所述容器的外表面上的相應位置中的多個聲學裝置。聲學裝置包括：用于發(fā)送聲學信號穿過容器的內(nèi)部容積的換能器以及被配置為檢測聲學信號的傳感器。聲學裝置與控制所述聲學裝置的定位和操作的診斷計算裝置通信并且被進一步配置成確定在各個聲學裝置之間行進的聲學信號的飛行時間。此外，根據(jù)聲學裝置的具體布置和所測得的聲學信號信息，控制計算機被配置成計算所述容器的尺寸和其內(nèi)部容積。

技術領域

本發(fā)明涉及用于結(jié)構(gòu)的非破壞性測試的系統(tǒng)和方法，具體地涉及用于以非破壞性方式對容器的幾何尺寸進行聲學測量的系統(tǒng)和方法。

背景技術

在油氣行業(yè)中，用于原油和精煉產(chǎn)品的儲罐在烴供應鏈中起著關鍵作用。在將產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到罐和/或從所述罐轉(zhuǎn)移產(chǎn)品時，了解這些儲存裝置的準確容積起著至關重要的作用。由于外部和內(nèi)部條件(即，溫度)的變化和老化并且還由于液體產(chǎn)品的重量(即，靜水壓力)，罐容積可能發(fā)生多達+/-0.2％的變化。就250,000桶儲罐而言，這種變化將導致+/-500桶容積的容積變化。

由于石油烴的高價值，因此對儲罐的校準有強制性要求。必須對用于儲存交接(custody transfer)的儲罐進行校準，使得非常準確地知道所轉(zhuǎn)移的體積(例如，誤差小于0.1％)。執(zhí)行此操作的最常用技術是：手動捆扎(manual strapping)(API MPMS 2.2A)；光學技術(光學參考線方法ORLM-API第2.2B章(Optical Reference Line Method ORLM–APIChapter 2.2B)、光學三角測量法(OTM)-API第2.2C章(Optical Triangulation Method(OTM)–API Chapter 2.2C)、電子光學測距法(EODR)-API第2.2D章(Electro-OpticalDistance Ranging Method(EODR)–API Chapter 2.2D))和液體校準(API標準2555)。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些測量會產(chǎn)生誤差并且被認為是無效的。在一些情況下，前述測試技術需要罐停機時間(例如，清空罐或以其它方式暫時停止罐操作)，這為所引起的損失帶來了另外的成本。此外，許多前述測試技術具有侵入性，因為其需要進入罐的內(nèi)部容積，并且還可能具有破壞性。

在油氣行業(yè)中，已經(jīng)使用超聲波探頭在局部點處確定管道和容器的健康狀況和結(jié)構(gòu)完整性。用于使用超聲測量壁厚的已知系統(tǒng)基于使用聲音在壁的外表面與內(nèi)表面之間行進的飛行時間(TOF)來確定行進距離的概念。在這種實施方案中，使用通過金屬介質(zhì)(即，管道或容器)的超聲波信號返回行程的TOF分析來確定壁的厚度并且因此確定由于腐蝕導致的退化。類似地，已經(jīng)進行的工作是沿管道的長度發(fā)送聲波以確定是否存在會導致意外反射的裂縫或其它異?，F(xiàn)象。然而，這種系統(tǒng)依賴于已知或假設的管道尺寸并且未被配置成確定管道的幾何輪廓。相反，使用上文提及的已知替代方法對容器的幾何測量結(jié)果進行假設或確定。

在罐檢查的情況下，上文提及的方法需要高水平的校準并且還需要幾天的工作(例如，包含安裝和使用高腳手架以部署測量系統(tǒng)并進行測量)。因此，很少對罐進行校準/測量，從而導致罐容積錯誤和銷售收入損失。

用于罐校準的現(xiàn)有方法存在顯著缺點。例如，使用當前標準，執(zhí)行校準可能耗費1-2天的工作。因此，很少對儲罐進行校準，從而導致儲存在罐內(nèi)或轉(zhuǎn)移到罐和從所述罐轉(zhuǎn)移的實際容積的測量結(jié)果不準確，這可能產(chǎn)生很高的費用。例如，校準之間的傳統(tǒng)時間段可能介于五年與十五年之間。

需要的是解決與使用現(xiàn)有系統(tǒng)執(zhí)行校準的效率相關的限制的用于校準儲罐容積的系統(tǒng)和方法。更具體地，需要的是可以以相對快速、低成本且非侵入性的方式進行部署和操作的用于精確執(zhí)行罐校準的系統(tǒng)和方法。還需要的是可以快速且按需部署并且因此有助于更頻繁地(例如，每天或甚至每次灌裝)檢測罐容積的變化的系統(tǒng)。

正是關于這些和其它考慮因素而呈現(xiàn)了本文所公開的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容