特許 7607645 石油流体の含水量を測定する方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-19

(45)【発行日】2024-12-27

(54)【発明の名称】石油流体の含水量を測定する方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/22 20060101AFI20241220BHJP

   G01N 33/28 20060101ALI20241220BHJP

   B01J 13/00 20060101ALI20241220BHJP

【ＦＩ】

G01N33/22 B

G01N33/28

B01J13/00 A

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022518010

(86)(22)【出願日】2020-09-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-21

(86)【国際出願番号】 US2020051227

(87)【国際公開番号】W WO2021055571

(87)【国際公開日】2021-03-25

【審査請求日】2023-09-07

(31)【優先権主張番号】16/575,082

(32)【優先日】2019-09-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506018363

【氏名又は名称】サウジ アラビアン オイル カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アハメド、エラフ エー．

(72)【発明者】

【氏名】デュヴァル、セバスチャン エー．

(72)【発明者】

【氏名】レス、シモーネ

【審査官】黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０３７２７０４９（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１９４１０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６１－０４０５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２５７０４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０２３－５３２４４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３３／２２

Ｇ０１Ｎ ３３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体炭化水素を運ぶフローラインから液体炭化水素サンプルを受け取るステップであって、前記液体炭化水素サンプルは、液体炭化水素及び水飽和レベルよりも高い濃度の液体水を含む、ステップと、
前記液体炭化水素サンプルを溶媒と混合するステップであって、前記溶媒と前記液体炭化水素サンプルとの混合物中の液体水の濃度は、水飽和レベル未満である、ステップと、
前記液体炭化水素サンプルを前記溶媒と混合した後に、前記液体炭化水素サンプルの含水量を特定するステップと、を備える、
方法。

【請求項2】

前記液体炭化水素サンプルを受け取るステップは、前記液体炭化水素サンプルを測定セルに流すステップを備える、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記液体炭化水素サンプルを前記溶媒と混合する前、及び前記液体炭化水素サンプル中の液体水の含水量を特定する間に、前記測定セルの温度を実質的に一定の温度に保つように制御するステップをさらに備える、
請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記温度は４０℃である、
請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記液体炭化水素サンプルを前記溶媒と混合するステップは、前記溶媒を前記測定セルに流すステップを備える、
請求項２に記載の方法。

【請求項6】

前記液体炭化水素サンプルを前記溶媒と混合する前に、
前記溶媒の含水量が含水量閾値よりも大きいことを特定するステップと、
前記溶媒の含水量が前記含水量閾値よりも大きいと特定された場合に、液体炭化水素サンプルと溶媒の混合を停止するための警告信号を送信するステップと、をさらに備える、
請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記含水量をコンピュータシステムに送信するステップと、
前記コンピュータシステムに接続された表示装置に前記含水量を表示するステップと、をさらに備える、
請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記溶媒と前記液体炭化水素サンプルの混合物を前記フローラインに流すステップをさらに備える、
請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記液体炭化水素サンプルは第１の液体炭化水素サンプルであり、前記溶媒は第１の溶媒であり、前記含水量は第１の含水量であり、前記第１の含水量は第１の時点に特定され、この方法は、前記第１の時点に続くそれぞれの複数の時点で、
前記フローラインから複数の液体炭化水素サンプルをそれぞれ受け取るステップであって、前記液体炭化水素サンプルのそれぞれは、液体炭化水素及び水飽和レベルよりも高い濃度の液体水をそれぞれ備える、ステップと、
前記液体炭化水素サンプルのそれぞれを溶媒と混合するステップと、
前記液体炭化水素サンプルのそれぞれを前記溶媒と混合した後、前記液体炭化水素サンプルのそれぞれの中の液体水の含水量を特定するステップと、
前記第１の時点及び複数の時点を含む期間にわたって、前記第１の液体炭化水素サンプル及び前記複数の液体炭化水素サンプルのウォーターカットプロファイルを展開するステップと、をさらに備える、
請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記溶媒は乾燥キシレンを含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項11】

（ａ）液体炭化水素を運ぶフローラインから引き出された液体炭化水素サンプルを所定量の溶媒と混合するステップであって、前記液体炭化水素サンプルは、液体炭化水素及び水飽和レベルよりも高い濃度の液体水を含み、前記溶媒の量は、前記液体水を水飽和レベル未満に低減するように構成される、ステップと、
（ｂ）前記液体炭化水素サンプルを前記溶媒と混合した後、前記液体炭化水素サンプル中の液体水の含水量を測定するステップと、を備える、
方法。

【請求項12】

前記溶媒は乾燥キシレンを含む、
請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記液体炭化水素サンプルを前記フローラインから測定セルに引き込むステップをさらに備える、
請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記液体炭化水素サンプルを前記所定量の溶媒と混合するステップは、前記所定量の溶媒を溶媒貯蔵タンクから前記測定セルに流すステップを含む、
請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記液体炭化水素サンプルを前記所定量の溶媒と混合する前に、前記溶媒を乾燥させて前記溶媒中の含水量を減らすステップをさらに備える、
請求項１１に記載の方法。

【請求項16】

前記ステップ（ａ）及び（ｂ）は、第１の時点に実施され、
前記第１の時点に続く複数の時点で前記ステップ（ａ）及び（ｂ）を実施するステップと、
前記複数の時点で複数の含水量を特定するステップと、
前記複数の含水量を複数の時点に対してプロットするステップであって、前記複数の時点の間に前記フローラインを流れる前記液体炭化水素のウォーターカットプロファイルを生成する、ステップと、をさらに備える、
請求項１１に記載の方法。

【請求項17】

前記含水量をコンピュータシステムに送信するステップと、
前記コンピュータシステムに接続された表示装置に前記含水量を表示するステップと、をさらに備える、
請求項１１に記載の方法。

【請求項18】

前記溶媒と前記液体炭化水素サンプルの混合物を前記フローラインに流すステップをさらに備える、
請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０１９年９月１８日に出願された米国特許出願第１６／５７５，０８２号の優先権を主張し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、炭化水素、例えば石油流体（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｆｌｕｉｄ）の含水量の測定に関する。

【背景技術】

【0003】

地下貯留層から坑井を介して生産される炭化水素は、石油、水、天然ガス又はそれらの組み合わせを含み得る。ウォーターカット（ｗａｔｅｒ ｃｕｔ）は、坑井を通って生産される全液体の体積に対する生産された水の体積の比として定義される。特定のウォーターカット閾値を超えるウォーターカットは、炭化水素の処理、例えば精製における非効率性をもたらす可能性がある。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、炭化水素の上述の飽和含水量を測定することに関する技術を説示する。

【0005】

本明細書で説明される主題の特定の態様は、方法として実施され得る。液体炭化水素サンプルは、液体炭化水素を運ぶフローラインから受け取られる。液体炭化水素サンプルは、液体炭化水素及び水飽和レベル（ｗａｔｅｒ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ、水飽和率のレベル）よりも高い濃度の液体水（ｌｉｑｕｉｄ ｗａｔｅｒ）を含む。液体炭化水素サンプルは溶媒と混合される。溶媒と液体炭化水素サンプルとの混合物中の液体水の濃度は、水飽和レベル未満である。液体炭化水素サンプルを溶媒と混合した後、液体炭化水素サンプル中の含水量を特定（測定）する。

【0006】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、液体炭化水素サンプルは、測定セルに流される。

【0007】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、測定セルの温度は、液体炭化水素サンプルを溶媒と混合する前、及び液体炭化水素サンプル中の液体水の含水量を特定する間、実質的に維持されるように制御される。

【0008】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、前記温度は４０℃である。

【0009】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、液体炭化水素サンプルを溶媒と混合するために、溶媒を測定セルに流す。

【0010】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、液体炭化水素サンプルを溶媒と混合する前に、溶媒の含水量が含水量の閾値よりも大きいことが特定される。それに応答して、警告信号が送信されて、液体炭化水素サンプルと溶媒との混合を停止する。

【0011】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、含水量はコンピュータシステムに送信される。含水量は、コンピュータシステムに接続された表示装置に表示される。

【0012】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、溶媒と液体炭化水素サンプルとの混合物は、フローラインに流される。

【0013】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、液体炭化水素サンプルは第１の液体炭化水素サンプルであり、溶媒は第１の溶媒であり、含水量は第１の含水量である。第１の含水量は、第１の時点で特定される。第１の時点に続く複数の時点において、複数の液体炭化水素サンプルがフローラインから得られる。各サンプルは、各液体炭化水素サンプル中の液体水の含水量を特定するために、先に説明したように処理される。第１の時点及び複数の時点を含む持続時間にわたる第１の液体炭化水素サンプル及び複数の液体炭化水素サンプルのウォーターカットプロファイルが特定される。

【0014】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、前記溶媒は乾燥（ドライ）キシレンを含む。

【0015】

本明細書で説明される主題の特定の態様は、方法として実施され得る。ステップ（ａ）では、液体炭化水素サンプルを運ぶフローラインから引き出された液体炭化水素サンプルを、所定量の溶媒と混合する。液体炭化水素サンプルは、液体炭化水素及び水飽和レベルよりも高い濃度の液体水を含む。溶媒の量は、液体水を水飽和率未満に減少させるように構成される。ステップ（ｂ）では、液体炭化水素サンプルと溶媒とを混合した後、液体炭化水素サンプル中の液体水の含水率を求める。

【0016】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、前記溶媒は乾燥キシレンを含む。

【0017】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、液体炭化水素サンプルは、フローラインから測定セルに引き込まれる。

【0018】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、所定量の溶媒を溶媒貯蔵タンクから測定セルに流し、液体炭化水素サンプルを所定量の溶媒と混合する。

【0019】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、液体炭化水素サンプルを所定量の溶媒と混合する前に、溶媒を乾燥させて溶媒中の含水量を減少させる。

【0020】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、ステップ（ａ）及び（ｂ）は、第１の時点で実施される。これらのステップは、第１の時点に続く複数の時点で実施される。含水量は、複数の時点で測定される。複数の含水量を複数の時点に対してプロットして、複数の時点の間にフローラインを通って流れた液体炭化水素についてのウォーターカットプロファイルを得る。

【0021】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、含水量は、コンピュータシステムに送信され、コンピュータシステムに接続された表示装置に表示される。

【0022】

他の態様のいずれかと組み合わせることができる態様は、以下の特徴を含む。すなわち、溶媒と液体炭化水素サンプルとの混合物は、フローラインに流される。

【0023】

本明細書で説明される主題の１つ又は複数の実施の形態の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載される。主題の他の特徴、態様及び利点は、明細書、図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】液体炭化水素サンプル中のウォーターカットを測定するためのシステムの概略図である。

【0025】

【図2】液体炭化水素サンプル中のウォーターカットを測定するためのプロセスの一例のフローチャートである。

【0026】

【図3】液体炭化水素サンプル中のウォーターカットの測定方法の一例を示す説明図である。

【0027】

様々な図面における同様の参照番号及び名称は、同様の要素を示す。

【発明を実施するための形態】

【0028】

特定の原油処理精製所は、輸出原油の最大含水量が含水量閾値、例えば０．２重量パーセント（ｗｔ．％）未満であるべきであることを規定する。このような閾値以下の含水量は、製油所の処理コストと汚染された水の処理とを低減する。液体炭化水素中の水分濃度が水飽和レベル未満である場合、静電（キャパシタンス）プローブを使用して、水分濃度が均一であることに基づいて含水量を測定することができる。しかしながら、水分濃度が上述の飽和を上回る場合、上記の仮定は無効であり、キャパシタンスベースの測定手法は不正確である可能性がある。本開示は、液体炭化水素及び液体水を含む既知の量の液体炭化水素サンプルを、既知量の溶媒、例えば、乾燥キシレンなどの低誘電性溶媒に添加することを記載する。本開示のコンテキストにおいて、低誘電率溶媒は、５未満の誘電率を有する溶媒である。より一般的には、低誘電性溶媒は、原油との良好な適合性を提供し、混合を容易にし、モレキュラーシーブで除去することが困難である貯蔵中の大きな水の取り込みを回避するために水との低い親和性を有する溶媒である。溶媒及びサンプルの量は、サンプル中の水分濃度が水飽和レベル未満になるように選択される。次いで、混合物中のウォーターカットを、例えば、先に記載したキャパシタンスベースの測定手法を用いて測定することができる。本開示のコンテキストにおいて、水飽和率（ｗａｔｅｒ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）とは、飽和点、すなわち、それを超えると水が溶媒に溶解できなくなり、液滴の分散形態で、又は溶媒中の沈殿物として見られる水分濃度の閾値としての飽和点を指す。

【0029】

本明細書に記載のオンラインウォーターカット測定システムは、例えば、解乳化剤及び洗浄水の流量を調節するといった、製油所の仕様により近い生成物ストリームを制御する能力を提供することができる。本明細書に記載の技術は、フローラインで運ばれる液体炭化水素の含水量の変化についてオペレータに警告することができる、連続的なリアルタイムの含水量測定のために実施することができる。そのような警告はまた、オペレータがプロセス動作を変更することや、他のオペレータに上流の機器の潜在的な誤動作を警告することを可能にし得る。ここに記載されたウォーターカット測定技術は、水濃度の全範囲、すなわち０％～１００％の範囲、より具体的には０％～１％の範囲において正確なウォーターカットデータを提供することができる。さらに、本明細書に記載される技術は、水飽和レベルを超える液体水を含む液体炭化水素中のウォーターカット測定を可能にする。

【0030】

図１は、液体炭化水素サンプル中のウォーターカットを測定するためのシステムの概略図である。このシステムは、液体炭化水素を運ぶフローライン１０２を含む。いくつかの実施の形態では、フローライン１０２が坑井（図示せず）を通って生産された液体炭化水素を運ぶことができる。例えば、フローライン１０２は、坑口（ウェルヘッド）から異なる場所、例えば、ガス油分離プラント（Ｇａｓ Ｏｉｌ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ、ＧＯＳＰ）まで、又はＧＯＳＰから原油輸出ターミナル又は安定化プラントまで延びていてよい。フローライン１０２内を流れる液体炭化水素は、液体水、例えば液体原油を含むことができる。高速ループシステム１０４は、フローライン１０２から液体炭化水素サンプルを得るためにフローライン１０２に流体的に連結される。高速ループシステム１０４は、入口及び出口（例えば、ドレイン）を含み、メインのライン（ここでは、フローライン１０２）に流体的に結合される任意の流体システムであってよい。高速ループシステム１０４は、後述する分析のために、新鮮な液体炭化水素サンプルの連続的な流れを確立することができる。高速ループシステム１０４は、例えば、電磁弁（ソレノイドバルブ）又は同等の機構を使用して、所望の量の液体炭化水素サンプル及びサンプルが引き込まれるべき所望の頻度で引き込むように構成され得る。いくつかの実施の形態では、高速ループシステム１０４が流量計測システム、フローライン１０２への再注入を可能にするポンプ、又は濾過システム（又はそれらの任意の２つ又は３つすべての組合せ）を備えることができる。

【0031】

測定セル１０６は、高速ループシステム１０４に流体的に結合される。高速ループシステム１０４によってフローライン１０２から引き出された所定量の液体炭化水素サンプルは、測定セル１０６に流される。測定セル１０６の体積は、ウォーターカットを測定するために使用される液体炭化水素サンプルの体積によって特定される。過度に少ない体積は測定の不正確さにつながる可能性があり、一方、過度に多い体積は実施コストを増大させる可能性がある。いくつかの例では、液体炭化水素サンプルの体積が１０ミリリットル（ｍｌ）とすることができる。いくつかの実施の形態では、高速ループシステム１０４は、サンプルが測定セル１０６に流される前に、サンプルをフローライン１０２に戻す流路を含むことができる。高速ループシステム１０４は、例えば、圧力、流量及び濾過要件に関して、フローライン１０２からサンプリングされた炭化水素を調整し、測定セル１０６に新しいサンプルを提供することを可能にする。いくつかの実施の形態では、高速ループシステム１０４は、必要とされる測定周波数に一致する周波数で、新しいサンプルを提供することができ、それによって、製品の損失を回避する。測定に使用されない製品は、フローライン１０２に戻される。

【0032】

測定セル１０６に引き込まれた液体炭化水素サンプルは、水飽和レベルよりも高い濃度の液体水を含む。液体水の濃度は、溶媒、例えばキシレンのような誘電性溶媒を添加することによって低下させる。一般に、水と油は混合しない。しかしながら、キシレンのような誘電性溶媒は、最小量の水を可溶化（ｓｏｌｕｂｉｌｉｚｅ）することができる。表１は、参照温度における特定の溶媒の水溶性を列挙する。例えば、キシレンは、摂氏２５度（℃）で３９１パーツ・パー・ミリオン（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ、ｐｐｍ）の水溶性を有する。これは、乾燥キシレン１リットル当たり３９１マイクロリットル（μｌ）までの水を可溶化できることを意味する。水はこの濃度を超えると、液滴の形態で溶液から落下し、最終的に沈降層を形成する。本開示では、溶媒対原油比は、対象となる測定範囲における溶解度の条件を満たすように特定される。

【表1】

【0033】

表１に報告されている温度よりも高い温度では、溶解度（可溶化度）の値がより大きくなり、それによって測定可能な含水量の範囲が広がることが予想される。１つの研究では、６８９．５キロパスカル（ｋＰａ）での温度に対するｐ－キシレン中の水の溶解度を測定した。各温度が増加する毎に、溶解度は、２５℃～１００℃の間で約０．７％増加することが見出された。したがって、２５℃ではなく６０℃で測定すると、水の測定範囲は３０％広がる。

【0034】

いくつかの実施の態様では、溶媒は、測定セル１０６に流体結合された溶媒貯蔵タンク１０８に貯蔵される。溶媒貯蔵タンク１０８内の溶媒は、用途に応じて、キシレン、又は表１に記載されている他の低誘電性溶媒とすることができる。貯蔵タンク１０８内の溶媒は液状である。溶媒は、ポンプ（図示せず）を用いて貯蔵タンク１０８から測定セル１０６に流すことができる。あるいは、測定セル１０６と貯蔵タンク１０８との間の圧力変動を使用して、貯蔵タンク１０８から測定セル１０６へ溶媒を引き込むことができる。例えば、圧力変動は貯蔵タンク１０８を乾燥ガス（例えば、ガスシリンダーからの窒素又はプラントからの乾燥器具用空気）で加圧することによって作り出すことができる。このようにして、特定された、例えば計量された量の溶媒を貯蔵タンク１０８から測定セル１０６に流すことができる。

【0035】

測定セル１０６に引き込まれる溶媒の量は、測定セル１０６に引き込まれる液体炭化水素サンプルの体積、並びにＢＳ＆Ｗによって測定される予想ウォーターカットに基づいて選択することができる。例えば、表１に示すように、湿潤原油／キシレン系において、０．７８２％までの水を測定するためには、原油／キシレン比は１：２０にする必要がある。１０．５ｍｌの体積を有する測定セルの場合、これは、約０．５ｍｌの原油及び１０ｍｌのキシレンに換算される。

【0036】

いくつかの実施の形態では、貯蔵タンク１０８及び測定セル１０６が直接、すなわち、パイプラインを通して中間要素なしで、流体的に結合される。一般に、貯蔵タンク１０８内の低誘電性溶媒は、実質的に水を含まないか、又は少なくとも含水量閾値未満の含水量を有する。いくつかの実施の形態では、溶媒を測定セル１０６に流す前に、溶媒を乾燥チャンバ１１０に流すことによって、溶媒の含水量をさらに低下させることができる。例えば、乾燥チャンバ１１０は、一方の端部で測定セル１０６に、他方の端部で貯蔵タンク１０８に流体的に結合することができる。溶媒は、貯蔵タンク１０８から乾燥チャンバ１１０へ流すことができる。乾燥は、シリカゲル、活性アルミナ、ゼオライト又はそれらの組み合わせを用いて実施することができる。例えば、乾燥チャンバ１１０はシリカとアルミナ四面体（ａｌｕｍｉｎａ ｔｅｔｒａｈｅｄｒａ）との三次元相互接続ネットワークを有する結晶性金属アルミノケイ酸塩（シリケート）を含むことができ、又はそのようなアルミノケイ酸塩として実施することができる。このような実施は、有機液体から水を除去するのに有効である。

【0037】

いくつかの実施の形態では、乾燥チャンバ１１０は、乾燥剤が配置される別個の容器である必要はない。むしろ、乾燥チャンバ１１０は、流路内に配置された３オングストローム（３Ａ（Å））～５Ａタイプのモレキュラーシーブ、すなわち、溶媒が貯蔵タンク１０８から測定セル１１０に流れる管又はパイプとして実施することができる。このようなモレキュラーシーブは、水分子が１．９３Ａのサイズを有し、キシレンが６．５Ａ～７．５Ａの範囲の分子サイズを有するため、キシレンから水を除去することができる。

【0038】

いくつかの実施の形態では、乾燥ガス（例えば、乾燥窒素又は同様の不活性ガス）が溶媒と共に測定セル１０６に注入される。過圧（ｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ）を発生させ、溶媒中の水分汚染を回避する。これにより、乾燥剤の負担を軽減し、脱水処理の効率を向上させることができる。いくつかの実施の形態では、モレキュラーシーブ又は他の乾燥剤を含むカートリッジを貯蔵タンク１０８の入口に配置して、水がタンクに入るのを回避することができる。そのような実施では、乾燥チャンバ１１０は、溶媒が測定セル１０６に入る前に溶媒の完全な乾燥を確実にするための第２のカートリッジとして機能することができる。貯蔵タンクの入口にあるカートリッジと乾燥チャンバ１１０との両方を、水が効率的に収集されることを確実にするために、定期的に交換することができる。特定のタイプのカートリッジ（又は乾燥チャンバ）は、不活性スイープ（掃引）下で１２０℃以上に加熱してモレキュラーシーブから水を置換することによって、再生することができる。

【0039】

フローライン１０２から引き出された液体炭化水素サンプルの量と貯蔵タンク１０８から引き出された溶媒の量とが測定セル１０６に流された後、混合物のウォーターカットが測定される。いくつかの実施の形態では、溶媒とサンプルとの間の混合を容易にするために、乾燥した不活性ガスを測定セル１０６内にバブリングすることができる。そうするために、測定セル１０６は、特定の温度、例えば４０℃に維持される。いくつかの実施の形態では、測定セル１０６は、測定セル１０６を特定の温度に維持するために、ヒータ（図示せず）に接続するか、又は加熱チャンバ（図示せず）内に配置され得る。

【0040】

測定セル１０６の温度が所望の温度に維持された状態で、測定セル１０６内の混合物のウォーターカットが測定される。ウォーターカットは静電容量式メータで測定できる。

【0041】

いくつかの実施の形態では、測定セル１０６は、コンピュータシステム（図示せず）に動作可能に結合される。コンピュータシステムは、動作を実行するために１つ以上のプロセッサによって実行可能な命令を記憶するコンピュータ読取可能媒体（例えば、一時的又は非一時的なコンピュータ読取可能媒体）を含む。動作は、測定セル１０６からウォーターカット測定値を受け取ることを含む。例えば、センサは、測定セル１０６の内側に設置され、ウォーターカットを測定することができる。センサは、コンピュータシステムに動作可能に結合され、コンピュータシステムにウォーターカットを伝送することができる。コンピュータシステムは、表示装置（図示せず）に動作可能に結合される。コンピュータシステムはサンプルのウォーターカットを表示するか、又は複数のサンプルのウォーターカットプロファイル（後述）を生成し、表示装置に表示することができる。いくつかの実施の形態では、ウォーターカット（又はＢＳ＆Ｗ）が、ウォーターカットアナライザー自体の電子エンクロージャ上に表示することができ、又はプラント情報（ｐｌａｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、ＰＩ）システム又は同様のデータ伝送システムを介してプラント制御室にリモート送信することができる。

【0042】

サンプルのウォーターカットが測定された後、サンプルは測定セル１０６から回収され、フローライン１０２に戻される。いくつかの実施の形態では、サンプル回収システム１１２は、一端で測定セル１０６に、他端でフローライン１０２に流体的に結合される。いくつかの実施の形態では、サンプル回収システム１１２は、測定セル１０６から溶媒－炭化水素混合物を受け取るタンクを含む。サンプル回収システム１１２は、ポンプに接続され、ドレイン又はフローライン１０２のいずれかに定期的に空にされ得る。

【0043】

図２は、液体炭化水素サンプル中のウォーターカットを測定するためのプロセス２００の一例のフローチャートである。２０２において、液体炭化水素サンプルがフローライン、例えばフローライン１０２から受け取られる。２０４において、液体炭化水素サンプルは、例えば貯蔵タンク１０８に貯蔵された溶媒からの溶媒と混合される。混合は、例えば、測定セル１０６内で実施される。２０６において、サンプルのウォーターカットが特定される。２１４において、ウォーターカットは、例えば、コンピュータシステムの表示装置上に表示される。２０８において、含水量について追加のサンプルを測定すべきかどうかが特定される。追加のサンプルが測定される場合（判断分岐「ＹＥＳ」）、ステップ２０２、２０４、及び２０６が繰り返されて、複数のそれぞれのサンプルのウォーターカットが特定される。特に、各追加のサンプルは、それぞれの時点でフローラインから引き出され、そのウォーターカットが測定される。様々なサンプルが採取されウォーターカットが測定される頻度は、実行される操作又は制御されるプロセスに依存し得る。例えば、４つのサンプルを定期的に、すなわち、１時間毎に等間隔で採取し測定することができる。このようにして、複数の時点にまたがる期間にわたって、フローラインから引き出された複数のサンプルのウォーターカットが得られる。追加のサンプルが残っていない場合（判断分岐「ｎｏ」）、２１０において、液体炭化水素のウォーターカットプロファイルが特定される。ウォーターカットプロファイルは、複数のサンプルがフローライン１０２から引き出された時点、又は複数のサンプルについてウォーターカットが測定された時点のそれぞれに対する、複数のサンプルのウォーターカットのプロットである。コンピュータシステムは、任意のプロット又はグラフ生成ソフトウェアを使用して、ウォーターカットプロファイルを生成することができる。２１４において、ウォーターカットが表示装置に表示される。

【0044】

図１及び図２を参照して説明した実施の形態では、液体炭化水素サンプルがフローライン１０２の底部から測定された特定の高さでフローライン１０２から引き出された。このような実施の形態では、各サンプルのウォーターカット又は複数のサンプルのウォーターカットプロファイルは、測定された高さでフローライン１０２を流れる液体炭化水素中のウォーターカットを表す。いくつかの実施の形態では、本明細書で説明する手法は、分離容器内の異なる高さにおけるウォーターカットを特定するために実施することができる。ウォーターカットが容器内の異なる高さで異なる可能性があることを認識して、容器の底部から測定された異なる高さで容器から複数のサンプルを引き出すことができる。そうすることによって、容器の高さ全体にわたるウォーターカットプロファイルを特定することができる。本開示に記載されるように測定されたウォーターカット又はウォーターカットプロファイル（又はその両方）を使用して、制御システムは、ウォーターカット、すなわちＢＳ＆Ｗ読取値と、特定の動作、例えば、洗浄水の流量、解乳化剤の流量、再循環バルブの開放、熱交換器又は同様の坑井の存在下での加熱要件、フローライン又はプラント動作との間の関係を作り出すようにプログラムすることができる。規格外の原油は、分離され、異なるタンクに送られ得る。いくつかの実施の形態では、混合要素、例えばスタティックミキサをフローライン１０２に配置することができ、炭化水素を混合要素の下流でサンプリングして、炭化水素の混合を確実にし、代表的なサンプルを得ることができる。

【0045】

実施例

【0046】

図３は、液体炭化水素サンプル中のウォーターカットの測定方法の一例を示す説明図である。３０２において、乾燥キシレンを乾燥窒素と共に１０ｍｌの測定セルに注入した。３０４において、測定セルの温度を４０℃に制御した。３０６において、乾燥溶媒中の含水量を測定した。含水量は、体積で５０ｐｐｍｖであることが見出された。３０８において、乾燥溶媒含水量が２００ｐｐｍｖの含水量閾値未満であることが確認された。乾燥溶媒含水量が含水量閾値よりも大きかった場合は、溶媒貯蔵タンクの入口にある溶媒又はモレキュラーシーブカートリッジの交換を必要とするアラームがトリガされる。３１０において、１ｍｌの原油が乾燥窒素を含む高速ループシステムから測定セルに注入された。３１２において、測定セルの温度を４０℃に維持した。３１４において、測定セル中の乾燥溶媒と液体炭化水素サンプルの混合物の含水量を測定したところ、３００ｐｐｍであった。３１６において、液体炭化水素サンプルのウォーターカットを測定した。特に、原油サンプルのウォーターカットは、以下の式を用いて測定した。

【数1】

上記の式において、「混合体積」は液体炭化水素（ＨＣ）サンプルと溶媒との混合物の体積を表し、「混合ＷＣ」は、混合物のウォーターカットを表す。本実施例において、液体ＨＣ ＷＣは２８００ｐｐｍ又は０．２８％であった。３１８で、混合物をサンプル回収システムを介してフローラインに戻した。

【0047】

いくつかの実施の形態では、本明細書で説明するウォーターカット測定システムを較正（ｃａｌｉｂｒａｔｅ）することができる。そのために、２つのサンプルが同時に、又は異なる時点のいずれかで引き出され得る。サンプルは、様々に希釈することができる。例えば、第１のサンプルは、１：１０の比率で希釈することができ、第２のサンプルは希釈流体、例えば、低誘電性溶媒で１：２０の比率で希釈することができる。ウォーターカットの測定は、先に説明した両方のサンプルについて実施することができる。システムが意図した通り動作する場合、第１のサンプルのウォーターカットは、第２のサンプルのウォーターカットの２倍となる。同様の較正が、希釈比の線形範囲において複数のサンプルについて実施される場合、サンプルについてのウォーターカットプロファイルもまた線形となる。あるいは又はさらに、同じ濃度（１：１０の比率又は１：２０の比率）の２つの水サンプルを並行して処理することにより、２つの未知数（炭化水素及び溶媒中の元の含水量）を有する２つの方程式の系を解くことが可能になり、混合物成分の含水量の測定が可能になる。

【0048】

要約すると、本開示に記載される技術は、分散した液滴を含む水飽和石油流体の含水量を測定することを可能にする。この技術を実施することにより、原油中に液滴の形で存在する水を乾燥溶媒に溶解することが可能になり、均一な混合物の一部として容易に測定することができる。溶媒と石油流体の体積比を変えることによって、石油流体中の水濃度の非常に広い範囲（例えば、０％～１００％）をカバーすることが可能である。

【0049】

斯くして、主題の特定の実施の形態を説明した。他の実施は、以下の特許請求の範囲の範囲内である。場合によっては、特許請求の範囲に記載された動作は異なる順序で実行することができ、依然として望ましい結果を達成することができる。さらに、添付の図面に示されるプロセスは、所望の結果を達成するために、必ずしも示される特定の順序、又は連続する順序を必要としない。いくつかの実施の形態では、マルチタスク及び並列処理が有利であり得る。

【図1】

【図2】

【図3】