知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ センシア リミテッド ライアビリティ カンパニーの特許一覧
(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】2025-01-07
(45)【発行日】2025-01-16
(54)【発明の名称】石油流通システムの最適化のためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
G05B 13/00 20060101AFI20250108BHJP
G05B 19/418 20060101ALI20250108BHJP
G05B 11/36 20060101ALI20250108BHJP
【ＦＩ】
G05B13/00 L
G05B19/418 Z
G05B11/36 N
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2023529024
(86)(22)【出願日】2021-11-15
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-29
(86)【国際出願番号】 US2021059381
(87)【国際公開番号】W WO2022104208
(87)【国際公開日】2022-05-19
【審査請求日】2023-07-12
(31)【優先権主張番号】63/114,407
(32)【優先日】2020-11-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/511,358
(32)【優先日】2021-10-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】523178732
【氏名又は名称】センシア リミテッド ライアビリティ カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(74)【代理人】
【識別番号】100130937
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100144451
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 博子
(74)【代理人】
【識別番号】100123630
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 誠
(72)【発明者】
【氏名】オット ロス アレン
【審査官】岩▲崎▼ 優
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０２０／００９６４５２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１７５０３０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／１２２０５１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１３／１４６３１６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１２－５０５２８９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｂ １１／００－１１／６０
Ｇ０５Ｂ １３／００－１３／０４
Ｇ０５Ｂ １９／４１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
パイプライン系を作動させる方法であって、前記方法は、前記パイプライン系内のガスのセンサデータを検知ユニットのセンサから得るステップと、
前記センサデータおよび前記ガスの物質モデルを用いて実時間かつ閉ループ制御方式を実施して１つ以上の制御決定を出すステップと、を有し、前記ガスの物質モデルは、前記ガスの前記センサデータを受け取り、前記ガスの前記センサデータに基づいて、前記ガスの熱力学的性質を予測するように構成され、前記物質モデルによって予測された前記ガスの前記熱力学的性質は前記センサデータとは異なり、
さらに、１つ以上の制御可能なパイプライン要素を作動させて、前記１つ以上の制御決定に従って前記ガスの相を調整し、水和物の生成を制限するステップとを含む、方法。
【請求項3】
前記センサデータは、前記パイプライン系に位置決めされた複数の検知ユニットから得られる、請求項１記載の方法。
【請求項4】
前記物質モデルによって予測される前記熱力学的性質は、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、前記ガスの臨界点、粘度、密度、流れ特性、または、相のうちの少なくとも１つである、請求項１記載の方法。
【請求項5】
前記１つ以上の制御決定は、１つ以上の制御目的に合うよう出され、前記１つ以上の制御目的は、前記ガス中の水和物の生成の制限、及び
前記ガスを所望の相に維持する目的、
ガス流に加わるドラグを最小限に抑える目的、
前記ガスを前記所望の相に転移させる目的、または
前記パイプライン系の一パイプラインの破断の恐れを低下させる目的のうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載の方法。
【請求項6】
ユーザのためのディスプレイデータを生成するステップをさらに含み、前記ディスプレイデータは、水和物曲線、包絡線、およびプロセス経路を含む線図、前記ガスの相図、前記センサデータ、または前記物質モデルのうちの１つ以上によって推定される１つ以上の熱力学的性質のうちの任意のものを含み、ディスプレイデバイスを作動させて前記ディスプレイデータを前記ユーザに提供するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項7】
前記１つ以上の物質モデルによって推定される前記１つ以上の熱力学的性質は、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、または前記ガスの臨界点のうちの任意のものを含む、請求項６記載の方法。
【請求項9】
パイプライン系用の制御装置であって、前記制御装置は、前記パイプライン系内のガスのセンサデータを検知ユニットのセンサから得、
前記センサデータおよび前記ガスの物質モデルを用いて実時間かつ閉ループ制御方式を実施して１つ以上の制御決定を出し、そして、前記ガスの物質モデルは、前記ガスの前記センサデータを受け取り、前記ガスの前記センサデータに基づいて、前記ガスの熱力学的性質を予測するように構成され、前記物質モデルによって予測された前記ガスの前記熱力学的性質は前記センサデータとは異なり、
さらに、１つ以上の制御可能なパイプライン要素を作動させて、前記１つ以上の制御決定に従って前記ガスの相を調整し、水和物の生成を制限する処理回路系を有する、制御装置。
【請求項11】
前記センサデータは、前記パイプライン系に位置決めされた複数の検知ユニットから得られる、請求項９記載の制御装置。
【請求項12】
前記物質モデルによって予測される前記熱力学的性質は、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、前記ガスの臨界点、粘度、密度、流れ特性、または、相のうちの少なくとも１つである、請求項９記載の制御装置。
【請求項13】
前記１つ以上の制御決定は、１つ以上の制御目的に合うよう出され、前記１つ以上の制御目的は、前記ガス中の水和物の生成の制限、及び
前記ガスを所望の相に維持する目的、
ガス流に加わるドラグを最小限に抑える目的、
前記ガスを前記所望の相に転移させる目的、または
前記パイプライン系の一パイプラインの破断の恐れを低下させる目的のうちの少なくとも１つを含む、請求項９記載の制御装置。
【請求項14】
前記処理回路系はさらに、ユーザのためのディスプレイデータを生成するよう構成され、前記ディスプレイデータは、水和物曲線、包絡線、およびプロセス経路を含む線図、前記ガスの相図、前記センサデータ、または前記物質モデルのうちの１つ以上によって推定される１つ以上の熱力学的性質のうちの任意のものを含み、
ディスプレイデバイスを作動させて前記ディスプレイデータを前記ユーザに提供するよう構成されている、請求項９記載の制御装置。
【請求項15】
前記１つ以上の物質モデルによって推定される前記１つ以上の熱力学的性質は、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、または前記ガスの臨界点のうちの任意のものを含む、請求項１４記載の制御装置。
【請求項17】
パイプライン系であって、パイプラインと、
センサデータを提供するよう構成された検知ユニットを備えるステーションと、
ガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するよう構成されたパイプライン機器と、
制御装置とを含み、前記制御装置は、
前記パイプライン系内のガスのセンサデータを検知ユニットのセンサから得、
前記センサデータおよび前記ガスの物質モデルを用いて実時間かつ閉ループ制御方式を実施して１つ以上の制御決定を出し、そして、前記ガスの物質モデルは、前記ガスの前記センサデータを受け取り、前記ガスの前記センサデータに基づいて、前記ガスの熱力学的性質を予測するように構成され、前記物質モデルによって予測された前記ガスの前記熱力学的性質は前記センサデータとは異なり、
さらに、１つ以上の制御可能なパイプライン要素を作動させて、前記１つ以上の制御決定に従って前記ガスの相を調整し、水和物の生成を制限するよう構成されている、パイプライン系。
【請求項18】
前記物質モデルによって予測される前記熱力学的性質は、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、前記ガスの臨界点、粘度、密度、流れ特性、または、相のうちの少なくとも１つを予測するよう構成されている、請求項１７記載のパイプライン系。
【請求項19】
前記１つ以上の制御決定は、１つ以上の制御目的に合うよう出され、前記１つ以上の制御目的は、前記ガス中の水和物の生成の制限、及び
前記ガスを所望の相に維持する目的、
ガス流に加わるドラグを最小限に抑える目的、
前記ガスを前記所望の相に転移させる目的、または
前記パイプライン系の一パイプラインの破断の恐れを低下させる目的のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７記載のパイプライン系。
【請求項20】
前記制御装置はさらに、ユーザのためのディスプレイデータを生成するよう構成され、前記ディスプレイデータは、水和物曲線、包絡線、およびプロセス経路を含む線図、前記ガスの相図、前記センサデータ、または前記物質モデルのうちの１つ以上によって推定される１つ以上の熱力学的性質のうちの任意のものを含み、
ディスプレイデバイスを作動させて前記ディスプレイデータを前記ユーザに提供するよう構成されている、請求項１７記載のパイプライン系。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
〔関連出願の引照〕
本願は、２０２１年１０月２６日に出願された米国特許出願第１７／５１１，３５８号の権益および優先権主張出願であり、この米国特許出願は、２０２０年１１月１６日に出願された米国特許仮出願第６３／１１４，４０７号の権益および優先権主張出願であり、これら特許文献を参照により引用し、これらの開示内容全体を本明細書の一部とする。
本願は、２０２１年１０月２６日に出願された米国特許出願第１７／５１１，３５８号の権益および優先権主張出願であり、この米国特許出願は、２０２０年１１月１６日に出願された米国特許仮出願第６３／１１４，４０７号の権益および優先権主張出願であり、これら特許文献を参照により引用し、これらの開示内容全体を本明細書の一部とする。
【0002】
本開示（本発明）は、石油システム用の制御系または方式に関する。特に、本発明は、天然ガスシステム、原油システム、ガソリンシステム、および他の油とガスの混合生産物を含む（これらには限定されない）石油ガスシステム用の閉ループ制御系または方式に関する。
【発明の概要】
【0003】
本発明の一具体化例は、幾つかの実施形態に従ってパイプライン系を作動させる方法である。幾つかの実施形態では、本方法は、パイプライン系内のガス（「気体」ともいう）のセンサデータを検知ユニットのセンサから得るステップを含む。幾つかの実施形態では、本方法はまた、センサデータおよびガスの物質モデルを用いて実時間および閉ループ制御方式を実行して１つ以上の制御決定を出すステップをさらに含む。幾つかの実施形態では、本方法は、１つ以上の制御可能なパイプライン要素を作動させて、１つ以上の制御決定に従い、ガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するステップを含む。
【0004】
幾つかの実施形態では、センサデータは、ガスの温度、ガスの圧力、ガスの流量、およびガスの組成のうちの任意のものを含む。幾つかの実施形態では、検知ユニットのセンサは、ガスの温度を測定するよう構成された温度センサ、ガスの圧力を測定するよう構成された圧力センサ、ガスの流量を測定するよう構成された流量計、およびガスの組成を測定するよう構成されたガスクロマトグラフ、レーザ干渉計、水センサ、密度センサ、または硫化水素センサのうちの任意のもののうちの任意のものを含む。
【0005】
幾つかの実施形態では、センサデータは、パイプライン系に位置決めされた多数の検知ユニットから得られる。幾つかの実施形態では、物質モデルは、ガスのクリコンデンサーム点、ガスのクリコンデンバール点、ガスの臨界点、粘度、密度、流れ特性、または相のうちの少なくとも１つを推定するよう構成されている。
【0006】
幾つかの実施形態では、１つ以上の制御決定は、１つ以上の制御目的に合うよう出される。幾つかの実施形態では、１つ以上の制御目的は、ガス中の水和物の生成を制限する目的、ガスを所望の相に維持する目的、ガス流に加わるドラグを最小限に抑える目的、ガスを所望の相に転移させる目的、またはパイプライン系の一パイプラインの破断の恐れを低下させる目的のうちの少なくとも１つを含む。
【0007】
幾つかの実施形態では、本方法は、ユーザのためのディスプレイデータを生成するステップをさらに含み、ディスプレイデータは、水和物曲線、包絡線、およびプロセス経路を含む線図、ガスの相図、センサデータ、または物質モデルのうちの１つ以上によって推定される１つ以上の熱力学的性質のうちの任意のものを含む。本方法は、ディスプレイデバイスを作動させてディスプレイデータをユーザに提供するステップを含む。
【0008】
１つ以上の物質モデルによって推定される１つ以上の熱力学的性質は、ガスのクリコンデンサーム点、ガスのクリコンデンバール点、またはガスの臨界点のうちの任意のものを含む。幾つかの実施形態では、１つ以上の物質モデルは、ガスの組成に基づいて選択され、生成され、または調節される。
【0009】
本発明のもう１つの具体化例は、幾つかの実施形態としてのパイプライン系用の制御装置である。幾つかの実施形態では、制御装置は、パイプライン系内のガスのセンサデータを検知ユニットのセンサから得るよう構成された処理回路系を有する。幾つかの実施形態では、処理回路系は、センサデータおよびガスの物質モデルを用いて実時間かつ閉ループ制御方式を実施して１つ以上の制御決定を出すよう構成されている。幾つかの実施形態では、処理回路系は、１つ以上の制御可能なパイプライン要素を作動させて１つ以上の制御決定に従ってガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するよう構成されている。
【0010】
幾つかの実施形態では、センサデータは、ガスの温度、ガスの圧力、ガスの流量、およびガスの組成のうちの任意のものを含む。幾つかの実施形態では、検知ユニットのセンサは、ガスの温度を測定するよう構成された温度センサ、ガスの圧力を測定するよう構成された圧力センサ、ガスの流量を測定するよう構成された流量計、およびガスの組成を測定するよう構成されたガスクロマトグラフ、レーザ干渉計、水センサ、密度センサ、または硫化水素センサのうちの任意のもののうちの任意のものを含む。
【0011】
幾つかの実施形態では、センサデータは、パイプライン系に位置決めされた複数の検知ユニットから得られる。幾つかの実施形態では、物質モデルは、ガスのクリコンデンサーム点、ガスのクリコンデンバール点、ガスの臨界点、粘度、密度、流れ特性、または相のうちの少なくとも１つを推定するよう構成されている。
【0012】
幾つかの実施形態では、１つ以上の制御決定は、１つ以上の制御目的に合うよう出される。幾つかの実施形態では、１つ以上の制御目的は、ガス中の水和物の生成を制限する目的、ガスを所望の相に維持する目的、ガス流に加わるドラグを最小限に抑える目的、ガスを所望の相に転移させる目的、またはパイプライン系の一パイプラインの破断の恐れを低下させる目的のうちの少なくとも１つを含む。
【0013】
幾つかの実施形態では、処理回路系はさらに、ユーザのためのディスプレイデータを生成するよう構成されている。幾つかの実施形態では、ディスプレイデータは、水和物曲線、包絡線、およびプロセス経路を含む線図、ガスの相図、センサデータ、または物質モデルのうちの１つ以上によって推定される１つ以上の熱力学的性質のうちの任意のものを含む。幾つかの実施形態では、処理回路系はさらに、ディスプレイデバイスを作動させてディスプレイデータをユーザに提供するよう構成されている。
【0014】
幾つかの実施形態では、１つ以上の物質モデルによって推定される１つ以上の熱力学的性質は、ガスのクリコンデンサーム点、ガスのクリコンデンバール点、またはガスの臨界点のうちの任意のものを含む。幾つかの実施形態では、１つ以上の物質モデルは、ガスの組成に基づいて選択され、生成され、または調節される。
【0015】
本発明のもう１つの具体化例は、幾つかの実施形態としてのパイプライン系である。幾つかの実施形態では、パイプライン系は、パイプラインと、ステーションと、パイプライン機器と、制御装置とを含む。幾つかの実施形態では、ステーションは、センサデータを提供するよう構成された検知ユニットを備える。幾つかの実施形態では、パイプライン機器は、ガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置は、パイプライン系内のガスのセンサデータを検知ユニットのセンサから得るよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置は、センサデータおよびガスの物質モデルを用いて実時間かつ閉ループ制御方式を実施して１つ以上の制御決定を出すよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置は、１つ以上の制御可能なパイプライン要素を作動させて１つ以上の制御決定に従ってガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するよう構成されている。
【0016】
幾つかの実施形態では、物質モデルは、ガスのクリコンデンサーム点、ガスのクリコンデンバール点、ガスの臨界点、粘度、密度、流れ特性、または相のうちの少なくとも１つを推定するよう構成されている。幾つかの実施形態では、１つ以上の制御決定は、１つ以上の制御目的に合うよう出される。幾つかの実施形態では、１つ以上の制御目的は、ガス中の水和物の生成を制限する目的、ガスを所望の相に維持する目的、ガス流に加わるドラグを最小限に抑える目的、ガスを所望の相に転移させる目的、またはパイプライン系の一パイプラインの破断の恐れを低下させる目的のうちの少なくとも１つを含む。
【0017】
幾つかの実施形態では、制御装置はさらに、ユーザのためのディスプレイデータを生成するよう構成されている。幾つかの実施形態では、ディスプレイデータは、水和物曲線、包絡線、およびプロセス経路を含む線図、ガスの相図、センサデータ、または物質モデルのうちの１つ以上によって推定される１つ以上の熱力学的性質のうちの任意のものを含む。幾つかの実施形態では、制御装置は、ディスプレイデバイスを作動させてディスプレイデータをユーザに提供するよう構成されている。
【0018】
本発明のもう１つの具体化例は、幾つかの実施形態に従ってパイプラインを最適化する方法である。幾つかの実施形態では、本方法は、パイプラインのための最適化および作動モードを決定するステップを含む。本方法は、性能変数を将来の計画対象期間にわたってパイプラインの１つ以上の制御決定の関数として定量化する目的関数を得るステップをさらに含む。幾つかの実施形態では、本方法は、１つ以上の制約を受ける目的関数を最適化して、結果的に性能変数の最適値が得られるようにするパイプラインのための制御決定を出すステップを含む。幾つかの実施形態では、本方法は、パイプラインの機器を制御決定に従って作動させるステップを含む。
【0019】
幾つかの実施形態では、最適化モードは、エミッションまたはエネルギー消費モード、金銭的コストモード、またはスループットモードのうちの少なくとも１つを含む。幾つかの実施形態では、エミッションまたはエネルギー消費モードでは、目的関数の性能変数は、エネルギー消費量であり、目的関数を最適化するステップは、目的関数を最小化して、結果的に将来の計画対象期間にわたって性能変数の最小値が得られるようにする制御決定を出すステップを含む。幾つかの実施形態では、金銭的コストモードでは、目的関数の性能変数は、金銭的コストであり、目的関数を最適化するステップは、目的関数を最小化して、結果的に将来の計画対象期間にわたって金銭的コストの最小値が得られるようにする制御決定を出すステップを含む。幾つかの実施形態では、スループットモードでは、目的関数の性能変数は、送り出される生産物量であり、目的関数を最適化するステップは、目的関数を最大化して、結果的に将来の計画対象期間にわたって送り出される生産物量の最大値が得られるようにする制御決定を出すステップを含む。
【0020】
幾つかの実施形態では、本方法は、パイプラインの全体について制御決定を出すようパイプラインの全体について実施される。幾つかの実施形態では、本方法は、パイプラインのステーションについて制御決定を出すようパイプラインのステーションについて実施される。
【0021】
幾つかの実施形態では、目的関数は、パイプラインのステーションのモデルを含む。幾つかの実施形態では、パイプラインのステーションは、直列にまたは並列に配置されていて生産物をパイプラインに通してポンプ送りするよう構成された複数のポンプを有する。幾つかの実施形態では、ステーションのモデルは、制御決定の関数としてステーションの１つ以上の動作パラメータを予測する。
【0022】
幾つかの実施形態では、制御決定は、将来の計画対象期間の各タイムステップに関するものである。幾つかの実施形態では、制御決定は、パイプラインの１つ以上のポンプに関する設定値、パイプラインに添加すべき抵抗減少剤（ＤＲＡ）の量、またはパイプラインを作動させるためにユーティリティ提供業者から購入すべきエネルギーの量のうちの少なくとも１つを含む。
【0023】
幾つかの実施形態では、パイプラインは、液体生産物、ガス生産物、または液体とガスの混合物を含む生産物を輸送するよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御決定は、パイプラインの生産物に添加すべき添加剤の量および種類を含む。
【0024】
本発明のもう１つの具体化例は、幾つかの実施形態としてのパイプラインである。幾つかの実施形態では、パイプラインは、複数のパイプラインステーションを有し、各パイプラインステーションは、少なくとも１つのポンプまたはコンプレッサ、パイプラインステーションを互いに連結するパイプ、および制御装置を有する。幾つかの実施形態では、制御装置は、パイプラインのための最適化および作動モードを決定するよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置はまた、性能変数を将来の計画対象期間にわたってパイプラインの１つ以上の制御決定の関数として定量化する目的関数を得るよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置はまた、１つ以上の制約を受ける目的関数を最適化して、結果的に性能変数の最適値が得られるようにするパイプラインのための制御決定を出すよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置はまた、制御決定に従ってパイプラインの複数のパイプラインステーションの各々の少なくとも１つのポンプまたはコンプレッサを作動させるよう構成されている。
【0025】
幾つかの実施形態では、最適化モードは、エミッションまたはエネルギー消費モード、金銭的コストモード、またはスループットモードのうちの少なくとも１つを含む。幾つかの実施形態では、エミッションまたはエネルギー消費モードでは、目的関数の性能変数は、エネルギー消費量であり、目的関数を最適化するステップは、目的関数を最小化して、結果的に将来の計画対象期間にわたって性能変数の最小値が得られるようにする制御決定を出すステップを含む。幾つかの実施形態では、金銭的コストモードでは、目的関数の性能変数は、金銭的コストであり、目的関数を最適化するステップは、目的関数を最小化して、結果的に将来の計画対象期間にわたって金銭的コストの最小値が得られるようにする制御決定を出すステップを含む。幾つかの実施形態では、スループットモードでは、目的関数の性能変数は、送り出される生産物量であり、目的関数を最適化するステップは、目的関数を最大化して、結果的に将来の計画対象期間にわたって送り出される生産物量の最大値が得られるようにする制御決定を出すステップを含む。
【0026】
幾つかの実施形態では、制御装置は、パイプラインの全体について制御決定を出すよう前記パイプラインの全体について目的関数を最適化するよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置は、パイプラインの複数のパイプラインステーションのうちの１つに関して目的関数を最適化してパイプラインの複数のパイプラインステーションのうちの１つについて制御決定を出すよう構成されている。
【0027】
幾つかの実施形態では、目的関数は、パイプラインの複数のパイプラインステーションのうちの少なくとも１つのパイプラインステーションのモデルを含む。パイプラインの少なくとも１つのパイプラインステーションは、直列にまたは並列に配置されていて生産物をパイプラインに通してポンプ送りするよう構成された多数または複数のポンプを有し、パイプラインステーションのモデルは、制御決定の関数としてステーションの１つ以上の動作パラメータを予測する。
【0028】
幾つかの実施形態では、制御決定は、将来の計画対象期間の各タイムステップに関するものである。幾つかの実施形態では、制御決定は、パイプラインの１つ以上のポンプに関する設定値、パイプラインに添加すべき抵抗減少剤（ＤＲＡ）の量、またはパイプラインを作動させるためにユーティリティ提供業者から購入すべきエネルギーの量のうちの少なくとも１つを含む。
【0029】
幾つかの実施形態では、パイプラインは、液体生産物、ガス生産物、または液体とガスの混合物を含む生産物を輸送するよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御決定は、パイプラインの生産物に添加すべき添加剤の量および種類を含む。
【0030】
本発明のもう１つの具体化例は、幾つかの実施形態としてのパイプラインを最適化する制御装置である。幾つかの実施形態では、制御装置は、パイプラインのための最適化および作動モードを決定するよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置は、性能変数を将来の計画対象期間にわたってパイプラインの１つ以上の制御決定の関数として定量化する目的関数を得るよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置は、１つ以上の制約を受ける目的関数を最適化して、結果的に性能変数の最適値が得られるようにするパイプラインのための制御決定を出すよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置は、パイプラインの機器を制御決定に従って作動させるよう構成されている。
【0031】
幾つかの実施形態では、最適化モードは、エミッションまたはエネルギー消費モード、金銭的コストモード、またはスループットモードのうちの少なくとも１つを含む。幾つかの実施形態では、エミッションまたはエネルギー消費モードでは、目的関数の性能変数は、エネルギー消費量であり、目的関数を最適化するステップは、目的関数を最小化して、結果的に将来の計画対象期間にわたって性能変数の最小値が得られるようにする制御決定を出すステップを含む。幾つかの実施形態では、金銭的コストモードでは、目的関数の性能変数は、金銭的コストであり、目的関数を最適化するステップは、目的関数を最小化して、結果的に将来の計画対象期間にわたって金銭的コストの最小値が得られるようにする制御決定を出すステップを含む。幾つかの実施形態では、スループットモードでは、目的関数の性能変数は、送り出される生産物量であり、目的関数を最適化するステップは、目的関数を最大化して、結果的に将来の計画対象期間にわたって送り出される生産物量の最大値が得られるようにする制御決定を出すステップを含む。
【0032】
幾つかの実施形態では、目的関数は、パイプラインのステーションのモデルを含む。幾つかの実施形態では、パイプラインのステーションは、直列にまたは並列に配置されていて生産物をパイプラインに通してポンプ送りするよう構成された複数のポンプを有する。幾つかの実施形態では、ステーションのモデルは、制御決定の関数としてステーションの１つ以上の動作パラメータを予測する。
【0033】
幾つかの実施形態では、制御決定は、将来の計画対象期間の各タイムステップに関するものである。幾つかの実施形態では、制御決定は、パイプラインの１つ以上のポンプに関する設定値、パイプラインに添加すべき抵抗減少剤（ＤＲＡ）の量、またはパイプラインを作動させるためにユーティリティ提供業者から購入すべきエネルギーの量のうちの少なくとも１つを含む。
【0034】
本発明は、添付の図面を参照して行われる以下の詳細な説明から十分に明らかになり、図中、同一の参照符号は、同一の要素を指している。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】幾つかの実施形態に従って、計器および制御系を含むパイプ系のためのシステムの略図である。
【図5】幾つかの実施形態に従ってガスの新たな別個の部分を形成するために混合されるメインラインガスの別々の部分および側ガスの別々の部分の略図である。
【図6】幾つかの実施形態に従ってガスの新たな別個の部分を形成するため混合されるメインラインガスの別々の部分および側ガスの別々の部分の略図である。
【図13】幾つかの実施形態に従ってパイプライン系のガスの物質モデルを用いてパイプライン系を作動させるプロセスの流れ図である。
【図14】幾つかの実施形態に従って互いに異なるステーションを含むパイプライン系のブロック図である。
【図16】幾つかの実施形態に従ってパイプライン系の互いに異なるステーションの制御装置と連絡状態にあるクラウドコンピューティングシステムのブロック図であり、制御装置の各々が独立した最適化を実行するように構成されている状態を示す図である。
【図17】幾つかの実施形態に従ってパイプライン系について互いに異なる最適化方式を選択するプロセスの流れ図である。
【図18】幾つかの実施形態に従って運用コストを最小限に抑えるためにパイプライン系を最適化する方法の流れ図である。
【図19】幾つかの実施形態に従ってパイプライン系のエミッションまたはエネルギー使用量を最小限に抑えるようパイプライン系を最適化する方法の流れ図である。
【図20】幾つかの実施形態に従ってパイプライン系のスループットを最大にするためにパイプライン系を最適化する方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0036】
例示の実施形態を詳細にした図を参照する前に、本願は、説明中に記載されまたは図示された詳細または方法論には限定されないことは理解されるべきである。また、本技術は、本発明を限定するものとみなされるべきではなく、説明の目的のために過ぎないことも理解されるべきである。
【0037】
概観
【0038】
全体として図を参照すると、パイプラインの最適化のためのシステムおよび方法が幾つかの実施形態に従って示されている。パイプラインは、幾つかの実施形態に従って、生成物または生産物を貯蔵タンク（例えば、炭化水素現場での石油貯蔵施設）から顧客にポンプ送りするためのポンプまたはコンプレッサ（例えば、直列または並列結合）を含む互いに異なるステーションを有する。幾つかの実施形態では、ステーションは、ステーションの作動のためのエネルギーを生じさせるよう構成された発電機（例えば、コジェネレーション（熱電併給）システム、風力タービン、ソーラーパネルなど）を含むのがよい。幾つかの実施形態では、ステーションは、ステーションまたはその機器（例えば、ポンプ）による後での使用のためにエネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置（例えば、バッテリファーム）をさらに含む。幾つかの実施形態では、制御装置は、パイプラインおよびステーションの機器のシステム情報、ユーティリティコスト、パイプラインおよび／またはステーションの異なる機器の数学的モデル、パイプラインからのセンサデータ、最適化モードなどを用いて目的関数を規定するよう構成されている。目的関数は、将来の計画対象期間に対する１つ以上の決定変数で表されるエネルギー消費量、エミッション、スループット、または金銭的コストを決めることができる。最適化は、目的関数を最小化しまたは最大化してエネルギー消費量の最小化、エミッションの最小化、金銭的コストの最小化、またはスループットの最大化のうちの少なくとも１つに対する最適な制御決定を行うよう実行される。幾つかの実施形態では、制御決定は、パイプラインを作動させる上で用いられるパイプラインに対する出力である。最適化は、各ステーションの作動を最適化するよう各ステーションで局所的に実施されてもよく、または全体的パイプラインを最適化するために広域的に実施されてもよい。
【0039】
パイプライン系（例えば、搬送系、精油所、流通センタ、加工システムなど）のための制御系は、幾つかの実施形態に従ってパイプラインを通って流れるガスの温度、圧力、流量、および組成をセンサデータとして測定するよう構成された検知ユニットを含む。制御系は、幾つかの実施形態に従って、検知ユニットからセンサデータを得、そして閉ループ制御方式でガスの物質モデルを用いて、１つ以上の制御決定を出すよう構成された制御装置をさらに含む。センサデータは、物質モデルと組み合わせて、制御装置によって得られるとともに使用されるのがよく、それにより、幾つかの実施形態に従ってリアルタイムで制御決定を出すことができる。制御決定（例えば、圧力の増減、加熱または冷却による温度の増減、注入添加剤による組成の変更など）は、幾つかの実施形態に従って、１つ以上の制御目的を達成するために実行される。幾つかの実施形態に従って、制御目的は、水和物生成の可能性の減少させること、ガスを所望の相に維持すること、ガスを所望の相に移行させること、ガスをクリコンデンサーム点以上で作動させることなどを含むのがよい。
【0040】
低レベル最適化
【0041】
ガスパイプライン
【0042】
図１を参照すると、パイプライン１２（例えば、流体、例えばガス（以下「気体」とも言い、本明細書では区別なく用いられる）もしくは液体またはこれらの２類の混合物のためのパイプライン、ガス、例えば圧縮ガス、メタンおよび汚染物を含む天然ガス、酸性ガス、例えば二酸化炭素および硫化水素のためのパイプライン、または液体、例えば天然ガス、ガソリン、航空機用ガソリン、原油、蒸留液、ディーゼル、ブタン、プロパン、エタンなどのためのパイプライン）をモニタするためのシステム１０が幾つかの実施形態に従って示されている。システム１０は、パイプライン１２内を流れまたは移動する流体１６（例えば、炭化水素、天然ガス、ガス、液体／気体混合物など）の１つ以上の状態をモニタするよう構成されているのがよい。システム１０は、１つ以上の検知ユニット３０からのセンサ入力を受け取るとともに用いるよう構成され、１つ以上の検知ユニット３０は、流体の１つ以上の条件または性質（例えば、温度、圧力、動圧、静圧、流量など）をモニタして、システム１０の１つ以上の装置の作動を調節する（例えば、パイプライン１２内の流体１６に影響を及ぼす）よう構成された制御系１００を含むのがよい。幾つかの実施形態では、パイプライン１２は、原油、天然ガス、ガソリン、酸性ガス（例えば、二酸化炭素と硫化水素の混合物を含む）、または油とガスの生産物の諸混合物（これらには限定されない）を含む他の石油生産物のためのものである。
【0043】
パイプライン１２は、パイプライン系２０の一部であるのがよい。パイプライン系２０は、流体１６を流通させ、流体１６を製造し、または流体１６を消費するための流通、製造、または消費システムであるのがよい。幾つかの実施形態では、パイプライン系２０は、流体１６を集め（例えば、油田からのガスおよび／または油を受け入れ）、流体１６を運び（例えば、国中にガスおよび／または油を輸送し）、かつ／あるいは流体１６を流通させる（例えば、ガスおよび／または油を最終顧客に流通させる）よう構成されている。理解されるべきこととして、図１は、パイプライン系２０の一部しか示していないが、パイプライン系２０は、より大がかりである場合があり、かかるパイプライン系は、多くのパイプ、導管、管状部材などを含む場合がある。幾つかの実施形態では、図１に示すような制御系１００は、パイプライン系２０を下って種々の間隔で繰り返し配置されている。
【0044】
パイプライン１２を通って流れる流体１６（または他の石油生産物または混合物）は、１つ以上の流体スラグ１８としてモデル化できる。例えば、流体スラグ１８は、パイプライン１２を通って流れる流体１６のある特定の量、体積、部分、または分量を表しているといえる。制御系１００は、１つ以上のセンサ１０４を含む検知ユニット３０をさらに含む。第１のセンサ１０４ａは、パイプライン１２を通って流れる流体１６（または流体スラグ１８）の温度を測定するよう構成されているのがよい。第２のセンサ１０４ｂがパイプライン１２を通って流れる流体１６（または流体スラグ１８）の圧力（例えば、動圧、静圧など）を測定するよう構成されているのがよい。第３のセンサ１０４ｃがパイプライン１２を通って流れる流体１６（または流体スラグ１８）の速度または流量（例えば、体積流量、質量流量など、またはこれらの任意の組み合わせ）を測定するよう構成されているのがよい。第４のセンサ１０４ｄがパイプライン１２を通って流れる流体１６（または流体スラグ１８）の組成を測定するよう構成されているのがよい。例えば、第４のセンサ１０４ｄは、メタン、窒素、二酸化炭素、エタン、プロパン、水、硫化水素、水素、一酸化炭素、酸素、イソブタン、ノルマルブタン、イソペンタン、ノルマルペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ヘリウム、アルゴン、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、メタノール、グリコールなどのうちの任意のもの存在または濃度を計測または検出するよう構成された１つ以上のセンサの集成体であるのがよい。理解されるべきこととして、検知ユニット３０は、流体１６（または流体スラグ１８）の他の状態または性質を測定し、または流体１６の性質または状態の値の測定／取得を行うよう構成された任意の数のセンサを含むことができ、かかる値は、流体１６の他の性質を推定しまたは計算する（例えば、流体１６の組成モデルを使用して）よう使用できる（例えば、制御装置によって）。
【0045】
幾つかの実施形態では、第４のセンサ１０４ｄは、流体１６のサンプルを取得し、流体１６の化学成分を分離し、流体１６の互いに異なる化学成分の各々の存在および／または濃度を検出しまたは検知するよう構成されたガスクロマトグラフでありまたはこれを含む。幾つかの実施形態に従って、第４のセンサ１０４ｄは、流体１６の異なる化学成分の各々の検出された存在および／または濃度を閉ループ制御またはフィードバック制御で使用される制御系１００の制御装置１０２に提供するよう構成されているのがよい。幾つかの実施形態では、第４のセンサ１０４ｄは、流体１６のある特定の化学成分をモニタするよう構成されたレーザ干渉計でありまたはレーザ干渉計を含む。幾つかの実施形態では、第４のセンサ１０４ｄは、水／水分および／またはＨ2Ｓの存在および／または濃度を検出するように構成された水センサおよび／または硫化水素（Ｈ2Ｓ）センサであり、またはこれを含む。
【0046】
理解されるべきこととして、本明細書において説明しているようなパイプライン１２は、気体、液体、流体などを移送することができる。幾つかの実施形態では、流体１６は、ディーゼル燃料、ガソリン、プロパンなどである。幾つかの実施形態では、流体１６は、種々の形式のガスまたは物質を搬送するようになっている。例えば、幾つかの実施形態によれば、パイプライン１２は、ディーゼル燃料とガソリンの両方を輸送するよう構成されているのがよい。種々のガスまたは液体または物質をパイプライン１２で輸送する場合、種々のガス、液体、または物質は、異なる物質相互間のインターフェースのところで混ざり合う場合がある（その結果、スロップ（slop）またはトランスミックス（transmix）混合物が得られる）。
【0047】
制御系１００は、センサデータを検知ユニット３０、または検知ユニット３０の種々のセンサ１０４から得るよう構成された制御装置１０２（例えば、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）、フィードバック制御装置、処理ユニット、処理回路系など）を含む。制御装置１０２は、検知ユニット３０から得られたセンサデータを用いて、パイプライン１２内を流れる流体１６または流体スラグ１８の１つ以上の性質（例えば、相）を求めることができ、しかも１つ以上の制御可能なパイプライン要素１０６のための制御決定を出すことができる。制御可能なパイプライン要素１０６は、パイプライン系２０（例えば、遮断弁または圧力制御弁）の動作を調節し、またはパイプライン１２を通って流れる流体１６（または流体スラグ１８）の１つ以上の特性を調整／制御するよう構成されているのがよい（例えば、ポンプまたはコンプレッサの動作を調整する）。このように、制御装置１０２は、閉ループフィードバック制御手順を実施して、１つ以上の検知ユニット３０から得られる実時間または現在のセンサデータに基づいて、制御可能なパイプライン要素１０６の動作を調節することができる。幾つかの実施形態では、温度、圧力、流量、および組成を種々の機器（例えば、加熱コイル、冷却コイル、ボイラー、熱交換器、材料を出し入れするためのポート、圧力を制御するためのコンプレッサまたはポンプ、物体の均質性を変えるためのミキサ）によって制御することができる。制御装置１０２はまた、パイプライン１２を通って流れる流体１６（または流体スラグ１８）の組成のモデルを用いて、流体１６（または流体スラグ１８）の相を推定することができる。制御装置１０２は、制御可能なパイプライン要素１０６のための制御信号を発生させて、流体１６（または流体スラグ１８）を所望の相に、または所望の温度および圧力に維持することができる。制御装置１０２は、制御可能なパイプライン要素１０６を作動させ、流体１６（または流体スラグ１８）を所望の相に維持し、それによりパイプライン１２が破断する恐れを低下させ、もしくは流体１６（または流体スラグ１８）内の水和物の量を減少させ、または流体をある特定の相にまたはある特定の温度もしくは圧力に維持することができる。
【0048】
ガス相（気相）図
【0049】
次に図８を参照すると、流体１６の相図８００が例示の実施形態に従って示されている。相図８００は、摂氏で表される流体１６の温度を示すＸ軸、およびＭＰａまたはｐｓｉａで表される流体１６の圧力を示すＹ軸を含む。相図８００は、気液相８１８、液相８０２、高密度相８０４、および気相８０６を含む。流体１６が気液相８１８内にある場合、流体１６（または本明細書において説明する流体スラグのうちの任意のもの）は、液体部分および気体部分の両方を含む。流体１６が液相８０２内にある場合、流体１６（または本明細書において説明する流体スラグのうちの任意のもの）は、液体のみを含む。流体１６が高密度相８０４内にある場合、流体１６は、液体の性質と気体の性質の両方（例えば、高密度流体、超臨界流体など）を示す場合がある。流体１６が気相８０６内にある場合、流体１６は、完全に気体状であるのがよく、そして気体の性質を示すのがよい。
【0050】
相図８００は、液相８０２と気液相８１８とを互いに分ける泡立ち点曲線８０８および、気相８０６と気液相８１８とを互いに分ける露点曲線８１０をさらに含む。相図８００は、クリコンデンバール点８１２、臨界点８１４、およびクリコンデンサーム点８１６をさらに含む。クリコンデンサーム点８１６は、２つの状態（例えば、液体と気体の両方）が圧力に関係なく存在しうる上限としての温度を示している。クリコンデンバール点８１２は、２つの状態（例えば、液体と気体の両方）が温度に関係なく存在しうる上限としての圧力を示している。幾つかの実施形態では、制御系１００は、制御可能なパイプライン要素１０６を作動させて、流体１６を高密度相８０４内に（例えば、クリコンデンバール点８１２よりも高く）維持し、または流体１６を気相８０６内に（例えば、クリコンデンサーム点８１６よりも高く）維持することを目的としている。図示のような相図８００は、流体１６が現在どのような相にあるか、および流体１６を所望の相内に調節しまたは維持するにはどのステップが実行されるべきであるかを識別する際に用いられるために制御装置１０２によって生成されるモデル（例えば、図１１に示されるような物質モデル１２０）であるのがよい。相図８００は、流体１６の組成に基づいて異なる状態に作製されてもよい。例えば、泡立ち点曲線８０８、臨界点８１４、クリコンデンバール点８１２、露点曲線８１０、およびクリコンデンサーム点８１６、ならびにこれらによって画定される互いに異なる相領域は、流体１６の組成に基づいているのがよく、しかも流体１６の互いに異なる組成に合わせて互いに異なるのがよい。
【0051】
相図８００は、検知ユニット３０から得られたセンサデータに基づいて調節、生成、選択などが行われるのがよい。例えば、相図８００、またはその種々のパラメータ（例えば、泡立ち点曲線８０８、臨界点８１４、クリコンデンバール点８１２、露点曲線８１０、およびクリコンデンサーム点８１６）を検知ユニット３０の第４のセンサ１０４ｄによって得られる流体１６の組成に基づいて生成できる。幾つかの実施形態にでは、モデル（例えば、物質モデル１２０）は、パイプライン要素１０６を制御するためのルールに基づく制御方式で用いられる、例えば、泡立ち点曲線８０８、臨界点８１４、クリコンデンバール点８１２、露点曲線８１０、およびクリコンデンサーム点８１６のような値を提供する。制御装置１０２は、チューニングＰＩＤループを用いるのがよい。一実施例では、混合物を冷却して水抽出率を最大にする（脱水状態にする）のがよい。幾つかの実施形態では、制御装置１０２により、メタノールまたはグリコールを注入して、モデルから提供されるパラメータに基づく水和物生成を阻止する。幾つかの実施形態では、モデルは、最大２５０種類の化合物を含む組成物を受け取り、そして、圧力、組成、および温度に基づいて適当なパラメータを提供する。パラメータは、物理的定数であるのがよく、例えば、比重、水和物温度、泡立ち点曲線８０８、臨界点８１４、クリコンデンバール点８１２、露点曲線８１０、クリコンデンサーム点８１６などである。
【0052】
制御装置線図
【0053】
次に図１１を参照すると、制御系１００が幾つかの実施形態に従って詳細にしめされている。制御系１００は、制御装置１０２、多数の検知ユニット３０、制御可能なパイプライン要素１０６、およびユーザインターフェース１２６（例えば、ディスプレイスクリーン、ユーザ入力装置などを含むデバイス）を含む。制御装置１０２は、検知ユニット３０の各々からセンサ入力を得るよう構成されており、かかるセンサ入力としては、流体１６の温度、流体１６の圧力、流体１６の流量（例えば、速度、体積流量など）、および流体１６の組成が挙げられる。制御装置１０２は、センサ入力をモデルに使用して制御可能なパイプライン要素１０６のための制御操作または制御信号を決定し、それにより、流体１６を所望の相内にまたは所望相に維持して、パイプライン１２の破断の恐れを低下させることなどをするのがよい。制御装置１０２はまた、ディスプレイ装置１２６のための表示情報（例えば、Ｘ‐Ｙプロット、表など）を生成して出力するのがよく、その結果、ディスプレイ装置１２６は、オペレータまたは技術者のための流体１６の現在の状態を表示するよう動作することができるようになっている。
【0054】
制御装置１０２は、プロセッサ１１０およびメモリ１１２を含む処理回路系１０８を有する。プロセッサ１１０は、汎用または特定目的用プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、一群の処理コンポーネント、または他の適当な処理コンポーネントであるのがよい。プロセッサ１１０は、メモリ１１２に記憶され、または他のコンピュータ可読媒体（例えば、ＣＤ‐ＲＯＭ、ネットワークストレージ、リモートサーバなど）から受け取ったコンピュータコードおよび／または命令を実行するよう構成されているのがよい。
【0055】
メモリ１１２は、本開示において説明する種々のプロセスを完了させかつ／あるいはその達成を容易にするためのデータおよび／またはコンピュータコードを記憶するための１つ以上のデバイス（例えば、メモリユニット、記憶装置、格納装置など）を含むのがよい。メモリ１１２としては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ハードドライブ記憶装置、一時記憶装置、不揮発性メモリ、フラッシュメモリ、光学メモリ、またはソフトウェアオブジェクトおよび／またはコンピュータ命令を記憶するための任意他の適当なメモリが挙げられる。メモリ１１２は、データベースコンポーネント、オブジェクトコードコンポーネント、スクリプトコンポーネント、または本開示で説明する種々のアクティビティおよび情報構造をサポートするための任意他の形式の情報構造を含むのがよい。メモリ１１２は、処理回路系１０８を介してプロセッサ１１０に連絡可能に結合されるのがよく、かつ本明細書において説明される１つ以上のプロセスを実行する（例えば、プロセッサ１１０によって）ためのコンピュータコードを含むのがよい。
【0056】
メモリ１１２は、破断限度データベース１１４、作動相マネージャ１１６、流体スラグマネージャ１１８、物質モデル１２０、パイプライン制御マネージャ１２２、およびディスプレイデータマネージャ１２４を含むものとして示されている。物質モデル１２０は、幾つかの実施形態に従って、制御装置１０２のメモリ１１２内にローカルに記憶されてもよく、または制御装置１０２によって（例えば、作動相マネージャ１１６によって）アクセス可能なリモート（例えば、サーバ）に記憶されてもよい。破断限度データベース１１４は、破断の恐れを低下させるために調節（例えば、パイプライン１２の動作圧力に対する調節）がなされるべきであるかどうかを判定するためにパイプライン制御マネージャ１２２によって使用できる種々の破断パラメータを記憶するのがよい。作動相マネージャ１１６は、検知ユニット３０のうちの任意のものから得られたセンサデータ（例えば、温度、圧力、流量、および組成）を用い、それにより、流体１６の物質モデル１２０を用いて、パイプライン１２内の流体１６の現在の相を識別する（例えば、流体１６がどの相に存在するかを決定する）ことができる。幾つかの実施形態では、流体１６の種々の検出組成に基づいて、作動相マネージャ１１６によって種々の物質モデル１２０が用いられる。流体スラグマネージャ１１８は、幾つかの実施形態に従って、検知ユニット３０から得られたセンサデータを用いて、使用して、１つ以上の流体スラグ（例えば、流体スラグ１８）を突き止めてパイプライン系２０を通る流体スラグ１８を追跡するよう構成されている。流体スラグマネージャ１１８は、幾つかの実施形態に従って、検知ユニット３０からのセンサデータを用いて、センサデータが得られた場所と比較して別の下流側の位置での流体１６の１つ以上の状態を予測するよう構成されている。制御信号を制御可能なパイプライン要素１０６に提供することによって、パイプライン制御マネージャ１２２は、破壊限界データベース１１４によって提供される破壊パラメータ、物質モデル１２０を用いて作動相マネージャ１１６によって確かめられた流体１６もしくは流体スラグの現在の相、または流体１６の予測状態（例えば、流体スラグマネージャ１１８によって予測されるような）のうちの任意のものを用いて、所望の相への流体１６の維持、所望の組成への流体１６の維持などのうちの少なくとも一方を行うよう制御操作を決定するよう構成されている。
【0057】
メモリ１１２は、幾つかの実施形態に従って、パイプライン１２のための破断限度データベース１１４を含むものとして示されている。パイプライン１２の作動圧力が１９００ｐｓｉ未満である場合、パイプライン１２の破断は、幾つかの実施形態によれば、無視できるほどでありまたは可能性が低い。しかしながら、パイプライン１２の作動圧力が１９００ｐｓｉを超える場合、パイプライン１２の破断は、パイプライン１２内の流体１６（または流体スラグのうちの任意のもの）の現在の条件と考え合わせれば、起こっている可能性が多分にあるといえる。例えば、異なる組成、温度、圧力、または流量の結果として、パイプライン１２の破断の恐れが高い場合がある。破断限度データベース１１４は、パイプライン１２に沿う条件（例えば、温度、圧力、流量、組成など）の収まる％Arrest Pipeを推定するために使用できる一連のルックアップテーブルを含むのがよい。例えば、％Arrest Pipeは、パイプライン１２内における流体１６の温度、圧力、流量、組成などに基づいて決定でき、または破断限度データベース１１４から選択できる。幾つかの実施形態では、制御装置１０２は、％Arrest Pipeを８０％未満または任意の他の許容可能な所定のしきい値未満に維持しようとする。％Arrest Pipeが所定のしきい値を超えた場合、パイプライン制御マネージャ１２２は、幾つかの実施形態に従って、％Arrest Pipeを所定のしきい値未満に維持するために１つ以上の応答制御行為（例えば、組成を変更するために追加の物質または混合剤の添加、圧力の増減、流体１６の加熱または冷却など）を決定するのがよい。幾つかの実施形態では、％Arrest Pipeに関する限度、または本明細書において説明する任意他の限度は、規制機関および／または工学的研究によって確立されている。
【0058】
幾つかの実施形態では、破断限度データベース１１４は、オプションである。幾つかの実施形態では、破断限度データベース１１４は、最大作動圧力、最大化学薬品注入濃度のような種々のパラメータ、またはパイプライン制御マネージャ１２２の制御論理の動作範囲としての任意他の限度またはパラメータの値を含む動作的性質データベースである。
【0059】
メモリ１１２は、幾つかの実施形態に従って、作動相マネージャ１１６を含むものとして示されている。作動相マネージャ１１６は、物質モデル１２０（例えば、流体１６の組成のモデル）、温度、圧力、および流量を用いて、流体１６（または流体スラグのうちの１つ）が現時点においてどの相にあるかを求めるよう構成されている。例えば、作動相マネージャ１１６は、流体１６の組成が所与である場合、流体の現在の温度および圧力に基づき、流体１６が現在高密度相８０４内にあるということを確認することができる。同様に、作動相マネージャ１１６は、流体１６の組成が所与である場合、流体の現在の温度および圧力に基づき、流体１６が現在気液相８１８内にあるということを確認することができる。幾つかの実施形態では、作動相マネージャ１１６は、流体１６の異なる組成について多数の異なる物質モデル１２０を用いるよう構成されている。例えば、物質モデル１２０は、流体１６の検出された組成（例えば、検知ユニット３０のうちの１つの第４のセンサ１０４ｄによって検出されたもの）に基づき、相図８００のパラメータ（例えば、泡立ち点曲線８０８、臨界点８１４、クリコンデンバール点８１２、露点曲線８１０、およびクリコンデンサーム点８１６）に関する異なる値または方程式を用いるのがよい。幾つかの実施形態では、物質モデル１２０は、パラメータとして、泡立ち点曲線８０８、臨界点８１４、クリコンデンバール点８１２、露点曲線８１０、またはクリコンデンサーム点８１６のうちの任意のものを用いる。これらのパラメータは、幾つかの実施形態によれば、流体１６の検出された組成に基づいて調節可能であるのがよい。例えば、作動相マネージャ１１６は、流体１６の組成の種々の濃度に基づき、物質モデル１２０のパラメータを調節するための１つ以上の所定の関係式または方程式を含むのがよい。
【0060】
幾つかの実施形態では、作動相マネージャ１１６は、流体１６の種々の元素、分子、化合物などの検出された存在に基づき、流体１６に関する異なる物質モデル１２０を選択する。例えば、作動相マネージャ１１６は、各々が異なるパラメータを有する所定の物質モデル１２０の組から特定のモデルを選択することができる。
【0061】
作動相マネージャ１１６は、幾つかの実施形態によれば、流体１６が現時点においてどの相にあるかを確かめるよう構成され、かかる作動相マネージャは、流体スラグマネージャ１１８、ディスプレイデータマネージャ１２４、パイプライン制御マネージャ１２２、または流体スラグマネージャ１１８のうちの任意のものに当該相を提供することができる。幾つかの実施形態では、作動相マネージャ１１６はまた、物質モデル１２０のパラメータ（例えば、泡立ち点曲線８０８、臨界点８１４、クリコンデンバール点８１２、露点曲線８１０、およびクリコンデンサーム点８１６）のうちの任意のものを、流体スラグマネージャ１１８、パイプライン制御マネージャ１２２、またはディスプレイデータマネージャ１２４のうちの任意のものに提供するよう構成されている。例えば、ディスプレイデータマネージャ１２４は、ディスプレイ装置１２６経由でオペレータまたはユーザに提示可能に、物質モデル１２０のパラメータを用いることができる。
【0062】
作動相マネージャ１１６はまた、幾つかの実施形態によれば、モデル１２０の１つ以上の相包絡線をディスプレイデータマネージャ１２４に提供することができる。幾つかの実施形態では、作動相マネージャ１１６はまた、検知ユニット３０から得られたセンサデータを用いて、品質曲線および水和物曲線（例えば、水和物生成曲線）を生成するよう構成されている。作動相マネージャ１１６は、幾つかの実施形態によれば、品質曲線および／または水和物曲線をディスプレイデータマネージャ１２４に（および／または流体スラグマネージャ１１８、パイプライン制御マネージャ１２２、流体スラグマネージャ１１８などに）提供することができる。水和物曲線は、幾つかの実施形態によれば、圧力と温度の関係を表すプロット（例えば、図９および図１０に示されているように）であるのがよい。幾つかの実施形態では、作動相マネージャ１１６はまた、検知ユニット３０から得られたセンサデータに基づいて包絡（包絡線）線を生成する。作動相マネージャ１１６はまた、パイプライン系２０に沿う互いに異なる場所で互いに異なる検知ユニット３０から得られたセンサデータを用いて、プロセス経路（例えば、パイプライン１２に沿う互いに異なる場所での温度および圧力点）を生成することができる。
【0063】
特に図９～図１１を参照すると、作動相マネージャ１１６は、幾つかの実施形態に従って、グラフ９００，１０００を生成するよう構成されているのがよい。グラフ９００，１０００は、流体１６の露点または相包絡線曲線９０４，１００４、および水和物曲線９０６，１００６を示している。流体１６がパイプライン系２０を通って流れているとき、流体１６は、プロセス経路９０２，１００２によって示されている圧力および温度変化を受ける場合がある。プロセス経路９０２，１００２は、幾つかの実施形態に従って、それぞれ、点９０３，１００３によって定められるのがよい。点９０３，１００３は、パイプライン系２０に沿う互いに異なる場所で検知ユニット３０によって記録されまたは測定された流体１６の異なる温度および圧力点を示すことができる。包絡線９０４，１００４および水和物曲線９０６，１００６は、物質モデル１２０、流体１６の検出された組成、および／または流体１６の予想される組成を用いて作動相マネージャ１１６によって生成できる。水和物曲線９０６，１００６は、検知ユニット３０のうちの１つ以上の検知ユニットの第４のセンサ１０４ｄによって検出された水または水分、流体１６の検出された組成、および／または流体１６の予想される組成に基づき、作動相マネージャ１１６によって生成できる。
【0064】
特に図９を参照すると、グラフ９００は、制御装置１０２が１つ以上の制御可能なパイプライン要素１０６の作動を調節するよう１つ以上の制御決定を開始する前におけるプロセス経路９０２、水和物曲線９０６、および包絡線９０４を示している。図９に示すように、プロセス経路９０２は、経路部分９０８のところで包絡線９０４と交差し、経路部分９１０のところで水和物曲線９０６と交差している。プロセス経路９０２が水和物曲線９０６と交差すると、水和物が流体１６中に生じる場合があり、これは望ましくない。流体１６中の水和物の生成を制限するため、制御装置１０２は、水和物曲線９０６を調節するとともに／あるいは包絡線９０４を調節するよう、流体１６の組成を調節する（例えば、エタノールを注入する）ための制御決定を出すのがよい。同様に、制御装置１０２は、プロセス経路９０２を調節するための制御決定（例えば、加熱または冷却作用をパイプライン１２に加えることによって、パイプライン系２０に沿う異なる場所で流体１６の温度を増減し、パイプライン系２０に沿う異なる場所で流体１６の圧力を増減することなど）を出すのがよい。幾つかの実施形態では、制御装置１０２は、制御可能なパイプライン要素１０６を作動させて、パイプライン系２０に沿う互いに異なる場所で包絡線９０４、水和物曲線９０６、および／またはプロセス経路９０２のうちの少なくとも１つに影響を及ぼし、その結果、プロセス経路９０２が包絡線９０４および／または水和物曲線９０６と交差することがないようにする。
【0065】
特に図１０を参照すると、グラフ１０００は、制御装置１０２が１つ以上の制御可能なパイプライン要素１０６の作動を調節するための１つ以上の制御決定を開始した後におけるプロセス経路１００２、水和物曲線１００６、および包絡線１００４を示している。図９と図１０の比較において理解されるように、プロセス経路１００２は、経路部分１０１０（グラフ９００の経路部分９１０に対応する）のところで水和物曲線１００６と交差せず、しかも経路部分１００８（グラフ９００の経路部分９０８に対応する）のところで包絡線１００４と交差しない。有利には、制御装置１０２は、検知ユニット３０から（例えば、パイプライン系２０に沿う異なる場所で）得られたセンサデータを用いてグラフ９００を構成しまたは生成し（例えば、物質モデル１２０を用いて）、水和物が生成される可能性のある場所、または流体１６が望ましくない相に移行する場合のある場所を識別し、そして、水和物の生成を阻止／制限し、または望ましくない相（例えば、気液相、液相など）への流体１６の意向を阻止／制限するための調節（例えば、パイプライン系２０に沿う異なる場所での流体１６の組成に対する、流体１６の温度および／または圧力に対する、など）を実行する。制御装置１０２はまた、調節の実行後に検知ユニット３０から得られたセンサデータをチェックして、調節が水和物の生成を首尾よく制限するとともに／あるいは流体１６の望ましくない相への移行を首尾よく制限していることを確かめることができる。このように、制御装置１０２は、幾つかの実施形態によれば、リアルタイムでセンサデータを用いて閉ループ方式で動作するのがよい。
【0066】
特に図１１および図２～図７を参照すると、制御装置１０２は、幾つかの実施形態によれば、時間間隔を置いて（例えば、５分毎、１分毎、１秒毎など）で１つ以上の検知ユニット３０からセンサデータを得るのがよい。例えば、制御装置１０２は、幾つかの実施形態によれば、５分毎に検知ユニット３０ａからセンサデータを得るのがよい。時間間隔の間、ある量の流体１６またはある体積の流体１６が、パイプライン１２を通って流れることができる（例えば、検知ユニット３０ａのところでパイプライン１２を通る流体１６の流量に応じて）。流体１６のこの量が流体スラグ１８として図２および図３に示されている。流体スラグ１８がパイプライン１２を通って移動しているとき、流体スラグ１８の長さ２０２は、パイプライン１２に沿う圧力降下に起因して増大する場合がある。例えば、図２に示すように、流体スラグ１８の長さ２０２は、幾つかの実施形態によれば、長さ２０２ａから、長さ２０２ｂに、長さ２０２ｃに、長さ２０２ｄに、長さ２０２ｅなどに増大する。流体スラグ１８は、幾つかの実施形態によれば、パイプライン１２に沿って流れているときに体積と長さ２０２の両方が増大する場合がある。幾つかの実施形態では、流体スラグ１８の標準体積は、流体スラグ１８がパイプライン１２に沿って移動しているときの体積と同一のままである。
【0067】
流体スラグマネージャ１１８は、幾つかの実施形態によれば、パイプライン系２０全体にわたって互いに異なるスラグをモニタして追跡するよう構成されているのがよい。例えば、流体スラグマネージャ１１８は、流体スラグ１８がパイプライン系２０を通って移動しているとき、または流体スラグ１８が他の流体スラグ（例えば、以下にさらに詳細に説明するように側方スラグ）と混ざり合って新たな流体スラグを形成しているときに、流体スラグ１８の前縁を追跡することができる。流体スラグ１８のサイズを次のようにして流体スラグマネージャ１１８によって計算することができる。
上式において、Ｖslugは、流体スラグ１８の標準体積であり、Ｑmainlineは、パイプライン１２を通る流体１６の体積流量（例えば、所定の値、または検知ユニット３０の対応する１つにおける測定値）であり、ｔsampleは、時間間隔（例えば、５分）である。
【数1】
【0068】
流体スラグマネージャ１１８はまた、流体スラグ１８の標準体積Ｖslugを流体スラグ１８がパイプライン１２内で占める実際の体積Ｖactualに変換するよう構成されているのがよく、その目的は、流体スラグ１８がパイプライン１２に沿って延びるパイプライン１２の長さを計算することにある。例えば、流体スラグマネージャ１１８は、次の方程式を用いることによって実際の体積Ｖactualを推定することができる。
上式において、Ｐstdは、標準圧力または大気圧（例えば、１４．６９６ｐｓｉａ）であり、Ｔstdは、標準温度（例えば、５９゜Ｆ（１５℃））であり、Ｔactualは、検知ユニット３０によって測定される流体１６の実際の温度であり、Ｐactualは、検知ユニット３０によって測定される流体１６の実際の圧力である。次に、流体スラグマネージャ１１８は、次の方程式を用いて流体スラグ１８の長さＬslugを推定しまたは計算することができる。
上式において、ここで、Ａc,mainlineは、パイプライン１２の横断面積である。
【数2】
【数3】
【0069】
流体スラグマネージャ１１８は、流体スラグ１８がパイプライン１２に沿って下っているときに流体スラグ１８（または本明細書において説明している他の流体スラグのうちの任意のもの）の平均速度を用いて、検知ユニット３０から混合箇所（例えば、図３および図４に示すような混合箇所２２）までの流体スラグ１８の平均速度を算定することができる。流体スラグ１８の速度は、検知ユニット３０によって測定でき、またはパイプライン１２を通る流体１６の流量の測定値（例えば、体積流量）または予想される流量に基づいて計算できる。
【0070】
流体スラグ１８の前縁を幾つかの実施形態によれば、ガスサンプルが分析のために検知ユニット３０によって採取される位置および時間によって識別することができる。図３および図４に示すように、パイプライン１２は、側方パイプライン（例えば、制御装置１０２によって定められる１種類以上の化学物質の注入）と交差するのがよい。図３に示すように、パイプライン１２はメインラインであり、流体スラグ１８は、幾つかの実施形態によれば、混合箇所２２のところで２つの側方スラグ２４，２６と混合される。幾つかの実施形態では、新流体スラグがメインラインの前縁として、または側方スラグが混合箇所のところでメインラインに達した時点で定められる。配合ガス組成は、新スラグ（例えば、図４～図７に示すような新スラグ３５）について計算できる。
【0071】
特に図５を参照すると、新スラグ３５は、幾つかの実施形態によれば、第１のサブスラグ３４、第２のサブスラグ３６、および第３のサブスラグ３８を含むのがよい。幾つかの実施形態では、第３のサブスラグ３８の前縁は、流体スラグ１８の前縁が混合箇所２２に達したときに作られる。幾つかの実施形態では、第２のサブスラグ３６の前縁は、第１の側方スラグ２４の前縁が混合箇所２２に達するときに作られる。幾つかの実施形態では、第１のサブスラグ３４の前縁は、流体スラグ１９（例えば、パイプライン１２に沿って流体スラグ１８に対して位置する下流側のスラグ）の前縁が混合箇所２２に達するときに作られる。
【0072】
特に図６を参照すると、第３のサブスラグ３８は、幾つかの実施形態によれば、流体スラグ１９と第１の側方スラグ２４の混合物であるのがよい。幾つかの実施形態では、第２のサブスラグ３６は、流体スラグ１９と側方スラグ３２（例えば、第１の側方スラグ２４の下流側に位置する側方スラグ）の混合物である。幾つかの実施形態では、第１のサブスラグ３４は、パイプライン１２に沿いに流体スラグ１９の下流側に位置するもう１つの流体スラグと側方スラグ３２との混合物である。
【0073】
特に図１１および図７を参照すると、制御装置１０２（より具体的には、流体スラグマネージャ１１８）は、幾つかの実施形態によれば、パイプライン系２０全体を通じて流体スラグ１８および新流体スラグ３５を追跡することができる。幾つかの実施形態では、流体スラグマネージャ１１８は、混合箇所２２の上流側の検知ユニット３０、および混合箇所２２の下流側の検知ユニット３０から得られた流体スラグ１８および側方スラグ２４，２６，３２の組成に関するセンサデータを用いて、流体１６（または、側方に供給されたガス、または側方パイプライン１３を通って注入された化学物質、例えばメタノール）の組成を比較するよう構成されている。幾つかの実施形態では、流体スラグマネージャ１１８は、混合箇所２２の下流側に位置する箇所で新たな組成物を識別する（例えば、検知ユニット３０からのセンサデータに基づいて）よう構成されている。流体スラグマネージャ１１８は、幾つかの実施形態によれば、追加の制御決定が新たな組成物をさらに調整するよう実行されるべきかどうかを判定する際に使用可能にするために、新たな組成物をパイプライン制御マネージャ１２２に提供するのがよい。
【0074】
特に図１１を参照すると、流体スラグマネージャ１１８は、幾つかの実施形態によれば、検知ユニット３０のうちの１つ以上から得られた上流側のセンサデータを用いて流体１６の予想される下流側組成または性質（例えば、混合箇所２２の下流側に位置する）を予測するよう構成されているのがよい。幾つかの実施形態では、流体スラグマネージャ１１８は、下流側の新たなまたは混合された流体スラグの組成を予測するよう構成されている。予測された組成を幾つかの実施形態によれば、混合箇所２２の下流側に位置する検知ユニット３０から得られたセンサデータに基づいて確認することができる。幾つかの実施形態では、流体スラグマネージャ１１８は、サブスラグ３４，３６，３８、または新スラグ３５のうちの任意のものに含まれている炭素のモル濃度を計算する。例えば、流体スラグマネージャ１１８は、次の方程式を用いて、第３のサブスラグ３８の炭素のモル濃度（例えば、mole（モル）％Cx,D3）を計算することができる。
上式において、ＶD3は、第３のサブスラグ３８の体積であり、ＶML(A-1)は、流体スラグ１９（例えば、メインライン流体スラグＡ-１）の体積であり、モル％Cx,ML(A-1)は、流体スラグ１９の炭素モル濃度（例えば、百分率で表される）であり、ＶLS1は、側方スラグ２４の体積であり、モル％Cx,LS1は、側方スラグ２４の炭素モル濃度（例えば、百分率で表される）である。流体スラグマネージャ１１８は同様に、幾つかの実施形態によれば、第２のサブスラグ３６、および第１のサブスラグ３４の予想組成を計算しまたは推定することができる。
【数4】
【0075】
幾つかの実施形態では、流体スラグマネージャ１１８は、混合箇所２２の下流側に位置するスラグの予測モル濃度（例えば、モル％Cx,D3）を、実際のモル濃度（例えば、検知ユニット３０を用いて測定されるモル％Cx,D3）と比較するよう構成されている。ガスの互いに異なるスラグに関して、計算された上流側の組成（例えば、予測組成）と測定された下流側の組成の比較結果を用いると、流体スラグマネージャ１１８により行われた予測結果を較正しまたは検証するとともに／あるいは下流側の時間計算結果を較正しまたは検証することができる。混合箇所２２の下流側の流体１６の予測組成、混合箇所２２の下流側の流体１６の測定組成、および／または混合箇所２２の上流側の流体１６の測定組成を、幾つかの実施形態に従って、パイプライン制御マネージャ１２２および／またはディスプレイデータマネージャ１２４に提供するのがよい。
【0076】
特に図１１を参照すると、パイプライン制御マネージャ１２２は、作動相マネージャ１１６の出力、破断限度データベース１１４からの破断パラメータ（例えば、％Arrest Pipe）、流体スラグマネージャ１１８の出力、または流体スラグマネージャ１１８の出力（のうちの任意のものを検知ユニット３０から得られたセンサデータのうちの任意のものと組み合わせて用いて、制御可能なパイプライン要素１０６に関する１つ以上の制御決定を出すよう構成されている。制御決定は、幾つかの実施形態によれば、１種類以上の化学薬品または添加物の注入または添加（例えば、プロパンが濃い目のガス注入量、プロパンが濃い目のガスの注入速度、エタノールなど）、流体１６の１種類以上の物質の除去（例えば、水分または水の除去）、流体１６の温度または圧力を調整するための加熱または冷却作用の適用、パイプライン系２０中に流体１６を駆動する１つ以上のコンプレッサの作動の調節などを含むのがよい。幾つかの実施形態では、制御決定の結果として、パイプライン系２０内における種々の場所における流体１６の１つ以上の性質の変化が生じる。例えば、制御決定は、流体１６の組成、流体１６の温度および／または圧力、流体１６の流量などを変化させることができ、その結果、流体１６は、クリコンデンサーム点８１６を回避し（例えば、注入現場の下流側の流体１６が所望の相、例えば高密度相８０４になるように）、パイプライン１２の破断の恐れを低下させ、水和物生成の恐れを低下させ、流体１６が水和物曲線と交差しないように、液体または気体の生成などの恐れを低下させる。
【0077】
パイプライン制御マネージャ１２２は、幾つかの実施形態によれば、作動相マネージャ１１６の出力および検知ユニット３０から得られたセンサデータを実時間で用いて閉ループ制御を実施し、それにより、制御可能なパイプライン要素１０６を作動させることによって、所望の目的（例えば、流体１６を所望の相に保ち、流体１６中の水和物の生成を制限し、流体１６をクルコンデンサーム点８１６から十分に遠ざけ、パイプライン１２の破断の恐れを低下させるなど）を保つ。幾つかの実施形態によれば、制御可能なパイプライン要素１０６は、加熱装置（例えば、加熱コイル、ボイラー、熱交換器など）、冷却装置（例えば、冷却コイル、熱交換器、ジュール・トンプソン圧力冷却装置など）、注入装置（例えば、プロパンが濃い目のガス、メタノール、またはエタノールなどを、例えば側方パイプラインを通って流体１６中に注入するよう構成された注入システムなど）を含む。制御可能なパイプライン要素１０６が、パイプライン制御マネージャ１２２により出される制御決定に従って作動した後、パイプライン制御マネージャ１２２は、新たなセンサデータを得ることができ、そして、作動相マネージャ１１６、流体スラグマネージャ１１８、物質モデル１２０、およびディスプレイデータマネージャ１２４は、これらの機能を再び実行してパイプライン制御マネージャ１２２に新たなアップデートされたまたは再び計算された入力（例えば、幾つかの実施形態によれば、パイプライン系２０に沿う種々の場所での流体１６の新たな相、新たなモデルパラメータ、例えばパイプライン系２０に沿う種々の場所での流体１６のクリコンデンサーム点など）を提供することができる。次に、パイプライン制御マネージャ１２２は、新たな制御決定が制御可能なパイプライン要素１０６によって実行されるべきかどうかを判定することができる。例えば、パイプライン制御マネージャ１２２は、１つ以上の目的（例えば、流体１６を所望の相に維持すること、水和物生成を十分に制限することなど）が達成されたかどうかを判定することができ、そして、目的が達成されていない場合には制御可能なパイプライン要素１０６に関する新たな制御決定を出すことができる。
【0078】
理解されるべきこととして、パイプライン制御マネージャ１２２は、幾つかの実施形態に従って、パイプライン系２０の別々の部分に関して本明細書において説明した異なる目的を達成するよう動作することができる。例えば、検知ユニット３０は、第１の検知ユニット３０ａ、第２の検知ユニット３０ｂ、第３の検知ユニット３０ｃ……ｎ番目の検知ユニット３０ｎを含むものとして示されており、これら検知ユニットの各々は、幾つかの実施形態によれば、パイプライン系２０周りの異なる場所に位置決めされる。幾つかの実施形態では、制御可能なパイプライン要素１０６（例えば、加熱要素、冷却要素、注入システム、コンプレッサなど）は、パイプライン系２０周りに位置決めされる。このように、パイプライン制御マネージャ１２２は、幾つかの実施形態によれば、多数の制御方式を実行してパイプライン系２０の異なる場所または部分の全てのところで目的が達成されるようにすることができる。例えば、パイプライン制御マネージャ１２２により、流体１６がパイプライン系２０の特定の場所で所望の相にないことが分かった場合（例えば、検知ユニット３０から得られたセンサデータおよび／または作動相マネージャ１１６の出力に基づいて）、パイプライン制御マネージャ１２２は、特定の場所での目的を達成するよう、特定の場所の近くに位置する（または、特定の場所で流体１６に影響を及ぼすよう動作する）制御可能なパイプライン要素１０６に関する１つ以上の制御決定を出すことができる。
【0079】
依然として図１１を参照すると、ディスプレイデータマネージャ１２４は、幾つかの実施形態によれば、ディスプレイデータを生成して、ディスプレイデータをディスプレイ装置１２６に提供するよう構成されている。ディスプレイ装置１２６は、幾つかの実施形態によれば、リモートデバイス、ユーザデバイス、ディスプレイスクリーンなどであるのがよい。幾つかの実施形態では、ディスプレイデータマネージャ１２４により生成されるディスプレイデータは、流体１６の現在の相、相図８００（または任意の他の同様な相図）、および／またはグラフ９００，１０００（例えば、水和物曲線、包絡線、プロセス経路など）を含む。ディスプレイデータは、幾つかの実施形態によれば、検知ユニット３０から得られたセンサデータ、および／または、破断限度データベース１１４、作動相マネージャ１１６、流体スラグマネージャ１１８、またはパイプライン制御マネージャ１２２の出力、入力、または任意の定められた値のうちの任意のものをさらに含むのがよい。幾つかの実施形態では、ディスプレイデータは、パイプライン制御マネージャ１２２により出される制御決定をさらに含む。
【0080】
インフラストラクチャの具体化の潜在的可能性
【0081】
特に図１２を参照すると、制御系１００は、幾つかの実施形態によれば、システムインフラストラクチャ１２００上で具体化されるのがよい。システムインフラストラクチャ１２００は、幾つかの実施形態によれば、制御論理プロセッサ１２０２、コンピュータモジュール１２０４を含むのがよい。コンピュータモジュール１２０４は、幾つかの実施形態によれば、入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール１２０６、コンピューティングモジュール１２０８、ユーザエクスペリエンス（ＵＸ）エンジン１２１０、およびディスプレイサーバ１２１２を含む。幾つかの実施形態では、制御論理プロセッサ１２０２は、パイプライン制御マネージャ１２２の機能のうちの任意のものを実行するよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御論理プロセッサ１２０２は、検知ユニット３０からセンサデータ（例えば、温度、圧力、組成、および流量）を得、そしてセンサデータをコンピュータモジュール１２０４のＩ／Ｏモジュール１２０６に提供するよう構成されている。コンピュータモジュール１２０４は、幾つかの実施形態によれば、制御論理プロセッサ１２０２から遠隔に位置決めされる場合があり、コンピュータモジュール１２０４と制御論理プロセッサ１２０２との通信は、ワイヤレスであるのがよい。
【0082】
幾つかの実施形態では、Ｉ／Ｏモジュール１２０６は、センサデータ（例えば、組成、圧力、温度など）をコンピューティングモジュール１２０８に提供するよう構成されている。幾つかの実施形態では、コンピューティングモジュール１２０８は、作動相マネージャ１１６および／または物質モデル１２０の機能のうちの任意のものを実行するよう構成されている。例えば、コンピューティングモジュール１２０８は、幾つかの実施形態によれば、物質モデル１２０を記憶して使用することができる。コンピューティングモジュール１２０８は、幾つかの実施形態によれば、センサデータを使用するよう構成され、このコンピューティングモジュール１２０８は、クリコンデンサーム点の値、クリコンデンバール点の値、および臨界点の値をＩ／Ｏモジュール１２０６に出力することができる。Ｉ／Ｏモジュール１２０６は、幾つかの実施形態によれば、クリコンデンサーム点、クリコンデンバール点、および臨界点の値を閉ループ制御方式における制御決定を生成する際に使用するために、制御論理プロセッサ１２０２に提供するよう構成されている。幾つかの実施形態では、コンピューティングモジュール１２０８はまた、圧力、温度、組成、相包絡線、および水和物曲線項目のリアルタイムデータおよび履歴データをＵＸエンジン１２１０に提供するよう構成されている。幾つかの実施形態では、ＵＸエンジン１２１０は、ディスプレイデータマネージャ１２４の機能を実行するよう構成されている。幾つかの実施形態では、ＵＸエンジン１２１０は、ディスプレイデータを生成し、そしてこのディスプレイデータをＨＴＭＬまたはＨＴＭＬ５ファイルとしてサーバ１２１２に提供するよう構成されている。ディスプレイデータは、幾つかの実施形態によれば、ディスプレイサーバ１２１２経由で遠隔装置によってアクセスおよび閲覧可能である。幾つかの実施形態によれば、コンピューティングモジュール１２０８は、ＵＸエンジン１２１０からの履歴データリクエストの受け取りに応答して、実時間および履歴の圧力、温度、組成、相、包絡線、および水和物曲線項目をＵＸエンジン１２１０に提供する。
【0083】
プロセス
【0084】
ここで図１３を参照すると、幾つかの実施形態による、実時間センサデータおよび物質モデルを用いてパイプライン系を作動させるためのプロセス１３００の流れ図が示されている。プロセス１３００は、幾つかの実施形態に従って、ステップ１３０２～１３１４を含み、かかるプロセスをシステム１０および／または制御系１００によって実施するのがよい。幾つかの実施形態では、プロセス１３００は、システムインフラストラクチャ１２００によって実施される。
【0085】
プロセス１３００は、幾つかの実施形態に従って、パイプライン系周りの異なる場所に位置する１つ以上の検知ユニットから、ガスの温度、圧力、流量、および組成を含むセンサデータを得るステップ（１３０２）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１３０２は、検知ユニット３０によって実施される。例えば、幾つかの実施形態によれば、温度を第１のセンサ１０４ａによって得ることができ、圧力を第２のセンサ１０４ｂによって得ることができ、流量を第３のセンサ１０４ｃによって得ることができ、流体の組成を第４のセンサ１０４ｄによって得ることができる。センサデータを、幾つかの実施形態によれば、検知ユニット３０から制御装置１０２および／または制御論理プロセッサ１２０２に提供することができる。
【0086】
プロセス１３００は、幾つかの実施形態によれば、パイプライン系周りの異なる場所に位置する流体の組成に基づいて、流体に関する１つ以上の物質モデル（例えば、物質モデル１２０）を得るステップ（１３０４）を含む。１つ以上の物質モデルは、幾つかの実施形態によれば、流体の温度および圧力に基づいて、流体の種々の熱力学的性質（例えば、相、クリコンデンサーム点、クリコンデンバール点、臨界点、泡立ち点曲線、水和物曲線、包絡線、露点曲線など）を予測することができる。幾つかの実施形態では、１つ以上の物質モデルを検知ユニット３０（より具体的には、第４のセンサ１０４ｄ）によって検出される流体の組成に基づいて定め、選択し、または生成する。幾つかの実施形態では、１つ以上のモデルの種々のパラメータを流体の検出または検知された組成に基づいて調節する。幾つかの実施形態では、ステップ１３０４は、作動相マネージャ１１６またはコンピュータモジュール１２０８によって実施される（例えば、作動相マネージャ１１６に関して上記において詳述した技術を用いて）。
【0087】
プロセス１３００は、幾つかの実施形態によれば、流体の１つ以上の物質モデルを用いて、パイプライン系周りの異なる場所における流体の１つ以上の熱力学的性質を求めるステップ（１３０６）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１３０６は、１つ以上の物質モデルと、検知ユニット３０によって検出されるパイプライン系２０周りの異なる場所における流体の温度および圧力を用いるステップを含む。幾つかの実施形態では、ステップ１３０６は、１つ以上の物質モデルを用いて、パイプライン系２０周りの１つ以上の場所での流体の臨界点、クリコンデンサーム点、クリコンデンバール点、相などを求めるステップを含む。ステップ１３０６は、幾つかの実施形態によれば、作動相マネージャ１１６および／またはコンピュータモジュール１２０８によって実施される。
【0088】
プロセス１３００は、幾つかの実施形態によれば、センサデータおよび１つ以上の熱力学的性質を用いて閉ループ制御を実施して、１つ以上の制御決定を出して１つ以上の制御目的を達成するステップ（１３０８）を含む。幾つかの実施形態では、用いられるセンサデータは、温度、圧力、および流量を含む。幾つかの実施形態では、１つ以上の熱力学的性質は、クリコンデンサーム点、クリコンデンバール点、臨界点、および流体の相図上の場所（例えば、温度および圧力に基づく物質モデルの出力）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１３０８は、パイプライン制御マネージャ１２２または制御論理プロセッサ１２０２によって実施される。幾つかの実施形態では、１つ以上の制御目的は、流体中の水和物生成の制限または阻止、所望の相（例えば、高密度相）での流体の維持、クリコンデンサーム点を超えるところでの流体の維持などを含む。幾つかの実施形態では、１つ以上の制御決定は、添加剤を流体に注入すること（例えば、プロパンの添加、それにより流体の組成の調節）、加熱または冷却作用を加えること（それにより温度を調節する）、コンプレッサ作動を調節すること（それにより圧力を調節する）などを含む。パイプライン制御マネージャ１２２は、幾つかの実施形態によれば、ＰＩＤ制御方式を実行して、制御決定を出し、それにより制御目的に合わせるのがよい。
【0089】
プロセス１３００は、幾つかの実施形態によれば、１つ以上の制御可能パイプライン要素を作動させて１つ以上の制御目的を達成するステップ（１３１０）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１３１０は、制御装置１０２（例えば、パイプライン制御マネージャ１２２）からの１つ以上の制御決定を制御可能なパイプライン要素１０６に提供するステップを含む。幾つかの実施形態では、制御可能なパイプライン要素は、流体に添加剤をポンプ送りしまたは注入する注入システム、加熱要素（例えば、加熱コイル）、冷却要素、コンプレッサ、分離器などを含む。制御可能なパイプライン要素は、幾つかの実施形態によれば、制御可能なパイプライン要素１０６である。
【0090】
プロセス１３００は、幾つかの実施形態によれば、１つ以上の熱力学的性質、センサデータ、および１つ以上の相図のディスプレイデータを生成するステップ（１３１２）を含む。１つ以上の熱力学的性質は、幾つかの実施形態によれば、クリコンデンサーム点、クリコンデンバール点、臨界点、相図上の流体の作動場所などを含むのがよい。幾つかの実施形態では、センサデータは、流体の温度、流体の圧力、流体の流量、および／または流体の組成を含む。幾つかの実施形態では、相図は、水和物曲線、包絡線、プロセス経路などを含む。幾つかの実施形態では、１つ以上の相図は、グラフ９００、グラフ１０００、または相図８００と類似したグラフまたはチャートを含む。幾つかの実施形態では、ステップ１３１２は、ディスプレイデータマネージャ１２４および／またはＵＸエンジン１２１０によって実施される。
【0091】
プロセス１３００は、幾つかの実施形態によれば、ディスプレイ装置を作動させてディスプレイデータをユーザに提供するステップ（１３１４）を含む。幾つかの実施形態では、ディスプレイ装置は、ディスプレイ装置１２６である。幾つかの実施形態では、ディスプレイ装置は、サーバまたはウェブページ（例えば、サーバ１２１２）経由でディスプレイデータにアクセスするよう構成されている。
【0092】
添付の付録は、本明細書において説明しているシステムおよび方法の種々の例示の実施形態ならびに本明細書において説明しているシステムおよび方法を具体化できる例示のシステムアーキテクチャ、フレームワーク、作動環境などを説明している。本開示のシステムは、添付の付録に記載されたハードウェア、ソフトウェア、または他のコンポーネントのうちの任意のものを含むことができ、かかるシステムは、添付の付録に記載された機能のうちの任意のものを実行するよう構成されているのがよい。同様に、本開示の方法またはプロセスは、付録に記載された処理ステップのうちの任意のものを含むことができる。幾つかの実施形態では、本明細書において説明しているシステムおよび方法は、付録に記載されたシステム、方法、または他の特徴のうちの任意のものを用いて、またはこれと組み合わせて具体化できる。理解されるべきこととして、付録に提供された開示内容は、本発明を限定するものと解されるべきではなく、例示としてのみ提供されている。
【0093】
高レベル最適化
【0094】
図１４～図２０を参照すると、幾つかの実施形態に従って、パイプラインの高レベル最適化を実行する種々のシステムおよび方法が示されている。幾つかの実施形態では、高レベル最適化は、パイプラインの種々のポンプをどのように作動させるかを定めるとともに／あるいは、パイプラインに注入されるべき抵抗減少材または抗力低減剤（ＤＲＡ）、希釈剤、または他の添加剤の量、ＤＲＡを注入すべき場所、ＤＲＡを注入すべき時期、ユーティリティ提供業者からまたはエネルギー貯蔵機器からの電気エネルギーを使用し、または違ったやり方でパイプラインを作動させる時期を定めるよう実施されるのがよく、その目的は、パイプラインのエネルギー消費量を最小限に抑え、パイプライン系により生じたエミッションを最小限に抑え、パイプラインの作動と関連したコストを最小限に抑え、またはパイプラインを通る生産物のスループットを最大にすることにある。幾つかの実施形態では、高レベル最適化は、将来の期間（例えば、将来の計画対象期間）にわたりパイプラインに関する最適な制御決定を出すようパイプライン全体について実施されるのがよい。幾つかの実施形態では、高レベル最適化は、パイプラインの多数のステーションの各々のところで別個独立に実施され、その結果、各ステーションがそのスループット、エミッション、エネルギー消費量、運用コストなどを最適化するよう動作する。
【0095】
パイプライン系
【0096】
図１４を参照すると、パイプライン１４００が幾つかの実施形態に従って示されている。パイプライン１４００は、幾つかの実施形態に従って、顧客への配送可能に生産物を貯蔵するよう構成されたタンク１４０２を含む。幾つかの実施形態では、生産物は、ディーゼル燃料、ガソリン燃料、燃料油、ジェット燃料、または任意の他の炭化水素流体のうちの任意のものを含む。幾つかの実施形態では、タンク１４０２は、生産物を貯蔵したりおよび排出したりするよう構成された多数のタンク（例えば、タンクファーム）であり、またはこれらを含む。幾つかの実施形態では、生産物は、液体としてタンク１４０２内に貯蔵される。
【0097】
パイプライン１４００は、幾つかの実施形態によれば、第１のステーション１４０４、第２のステーション１４０６、および第３のステーション１４０８をさらに含む。幾つかの実施形態では、ステーション１４０４～１４０８の各々は、生産物の流れをパイプライン１４００中に駆動するよう構成された１つ以上のポンプを含む。例えば、幾つかの実施形態によれば、第１のステーション１４０４は、ポンプ１４０６～１４１０を含み、第２のステーション１４０６は、ポンプ１４１２～１４１４を含み、第３のステーション１４０８は、ステーション１４１６～１４１８を含む。ステーション１４０４～１４０８のポンプ１４０６～１４１８は、幾つかの実施形態に従って、生産物をタンク１４０２から納品現場（例えば、顧客）にポンプ送りする動作を行うよう構成されている。幾つかの実施形態では、ポンプ１４０６～１４１４は、並列に配置され（例えば、ステーション１４０４，１４０６のところで）、ポンプ１４１６～１４１８は、直列に配置されている（例えば、ステーション１４０８のところで）。理解されるべきこととして、３つのステーション、すなわちステーション１４０４～１４０８しか図示されていないが、パイプライン１４００は、任意の数の直列配置ポンプ、並列配置ポンプ、またはこれらの任意の組み合わせを含む任意の数のステーションを含むことができる。
【0098】
幾つかの実施形態では、ポンプ１４０６～１４１０は、大量の生産物をポンプ送りするよう一斉動作可能な小型ポンプの使用を容易にするためにステーション１４０４において並列配置されている。幾つかの実施形態では、ステーション１４０８のポンプ１４１６，１４１８は、顧客への生産物の納品前に、生産物の圧力を上げるために直列に配置されている。例えば、ステーション１４０８から顧客までに高低差がある場合、ポンプ１４１６，１４１８を直列に配置することにより、生産物を顧客がいる高い標高のところに駆動するよう生産物の圧力を容易に上げることができる。
【0099】
図１４に示すように、ステーション１４０４～１４０８の各々は、幾つかの実施形態に従って、ステーションのポンプを作動させるよう構成された機器１４３２～１４３４（例えば、変圧器、制御装置、電気モータ、内燃エンジンなど）を含む。幾つかの実施形態では、ステーション１４０４は、ポンプ１４０６～１４１０を作動させるよう構成された機器１４３０を含む。幾つかの実施形態では、ステーション１４０６は、ポンプ１４１２～１４１４を作動させるよう構成された機器１４３２を含む。幾つかの実施形態では、ステーション１４０８は、ポンプ１４１６～１４１８を作動させるよう構成された機器１４３４を含む。
【0100】
ステーション１４０４～１４０８の各々は、幾つかの実施形態によれば、電力貯蔵機器１４３６、電力貯蔵機器１４３８、および電力貯蔵機器１４４０として示された電力貯蔵機器をさらに含む。幾つかの実施形態では、電力貯蔵機器１４３６～１４４０は、ユーティリティ提供業者（例えば、エネルギー供給者）により提供され、またはステーション１４０４～１４０８のところで現場で生成される電気エネルギーを貯蔵するよう構成されている。電力貯蔵機器１４３６～１４４２は、電気エネルギーが充電されたり、ステーション１４０４～１４０８またはそのポンプを作動させる際に用いられたりするよう、機器１４３０～１４３４に放電されるよう構成されたキャパシタ、バッテリ、バッテリファームなどを含むのがよい。
【0101】
幾つかの実施形態では、ステーション１４０４～１４０８の各々は、発電機器１４４２～１４４６をさらに含む。例えば、幾つかの実施形態によれば、ステーション１４０４は、発電機器１４４２を含むのがよく、ステーション１４０６は、発電機器１４４４を含むのがよく、ステーション１４０８は、発電機器１４４６を含むのがよい。幾つかの実施形態では、発電機器１４４２～１４４６は、機器１４３０～１４３４によって使用される電気エネルギーを発生させるとともに／あるいはポンプ１４０６～１４１８を作動させるために機器１４３０～１４３４によって後で使用するために電力貯蔵機器１４３６～１４４０のうちの任意のものに貯蔵されるよう構成された風力タービン、ソーラーパネル、水車、水力発電機、ディーゼル発電機などであり、これらを含む。
【0102】
幾つかの実施形態では、パイプライン１４００は、ＤＲＡ添加箇所１４２０～１４２６を含み、ＤＲＡをパイプライン１４００に導入して摩擦を減少させるとともにパイプライン１４００の効率を向上させる（例えば、ステーション１４０４～１４０８の電力消費量、運用コストなどを減少させる）ことができる。幾つかの実施形態では、ＤＲＡは、パイプライン１４００内の生産物に注入されまたは導入されると、パイプライン１４００中に生産物を押し込むのに必要なエネルギーを減少させる。幾つかの実施形態では、パイプライン１４００内の生産物の種類によって、導入できるＤＲＡの量が決定される。例えば、パイプライン１４００を通って輸送される生産物がジェット燃料である場合、生産物に提供できるＤＲＡはゼロである。同様に、ディーゼル、ガソリン、燃料油などは、異なるＤＲＡ要件を有する。このように、パイプライン１４００の生産物に供給されるＤＲＡの量を、パイプライン１４００を通って現時点において輸送されている生産物の種類に基づいて決定することができる。幾つかの実施形態では、ＤＲＡは、生産物とパイプライン１４００のパイプの内部との間に生じる摩擦を減少させる化学添加剤である。幾つかの実施形態では、ＤＲＡは、長さが１０～１２インチ（２５．４０～３０．４８ｃｍ）の分子構造を有するのがよい。幾つかの実施形態では、ＤＲＡがポンプ１４０６～１４１８を通過する際、ＤＲＡの分子は、ポンプ１４０６～１４１８の動翼またはタービンによって切断されまたは寸断される。次に、追加のＤＲＡをポンプの下流側の場所のところに導入するのがよい。例えば、図１４に示すように、ＤＲＡ添加箇所１４２２は、ステーション１４０４のポンプ１４０６～１４１０の下流側に位置し、ＤＲＡ添加箇所１４２４は、ステーション１４０６のポンプ１４１２～１４１４の下流側に位置し、ＤＲＡ添加箇所１４２６は、ステーション１４０８のポンプ１４１６～１４１８の下流側に位置する。
【0103】
幾つかの実施形態では、ステーション１４０４～１４０８は、４０～１００マイル（６４～１６１ｋｍ）間隔で配置されている。このように、生産物がステーション１４０４を出ると、ステーション１４０６に至るまで移動し、このステーションで生産物は、再び加圧されて第３のステーション１４０８に達することができるようになっている。幾つかの実施形態では、多数の異なる生産物がパイプライン１４００を通って一度に提供される。例えば、ジェット燃料、ディーゼル燃料、ガソリン、種々の等級のガソリンなどが全て、パイプライン１４００を通って納品場所（例えば、顧客）に輸送されるのがよい。種々の生産物を互いに異なる生産物スラグとしてパイプライン１４００を通って輸送される場合がある。例えば、第１の生産物を最初にパイプライン１４００に導入することができ、そして第１の生産物は、第１のスラグとしてパイプライン１４００を通って移動することができ、他方、第２の生産物を第１の生産物の後にパイプライン１４００に導入し、この第２の生産物は、第２のスラグとしてパイプライン１４００を通って移動する。幾つかの実施形態では、第１のスラグと第２のスラグは、これらの境界部のところで互いに混ざり合ってトランスミックスを生じる。幾つかの実施形態では、トランスミックスは、生産物がその目的地に達して、精製所に送られるときに、パイプライン１４００から除去される。幾つかの実施形態では、同様の種類の生産物に関し、トランスミックスは、許容可能であって除去されず、精製所に送られない。例えば、異なる等級のガソリンが混ざり合っている場合、このトランスミックスは、許容可能な場合があり、除去および精製を必要としない。許容可能なトランスミックスは、図１～図７を参照して上記において詳述したような技術のうちの任意のものを用いてパイプライン系２０にわたって追跡できる。
【0104】
最適化制御装置
【0105】
特に図１５を参照すると、幾つかの実施形態に従って、パイプライン１４００の作動を最適化するシステム１５００が示されている。幾つかの実施形態では、システム１５００は、パイプライン１４００、機器、ポンプ、ＤＲＡ導入などを最適に作動させるための制御決定をパイプライン１４００について出すよう構成されている。幾つかの実施形態では、システム１５００は、制御装置１５０２、データベース１５２８、電気計器１５１４、生産物計器１５１２、ユーザインターフェース１５３２、およびパイプライン１４００を含む。幾つかの実施形態では、データベース１５２８は、制御装置１５０２上にローカルに記憶され、またはクラウドコンピューティングシステム上に記憶される。幾つかの実施形態では、電気計器１５１４および生産物計器１５１２は、パイプライン１４００のコンポーネントまたはセンサである。幾つかの実施形態では、制御装置１５０２は、パイプライン１４００のシステム情報をデータベース１５２８から受け取り、パイプライン１４００の種々のコンポーネントの電力消費データを電気計器１５１４から受け取り、納品レートまたは量データをパイプライン１４００の生産物計器１５１２から受け取り、電気コスト、見通し、またはスケジュールをユーティリティ提供業者１５１０から受け取り、かつ／あるいはセンサおよび／または動作データをパイプライン１４００またはそのセンサ（例えば、圧力センサ、流量計、温度センサなど）から受け取るよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置１５０２はまた、制御装置１５０２に所望の最適化モードを指示する１つ以上のユーザ入力をユーザインターフェース１５３２から受け取るよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置１５０２は、ユーザインターフェース１５３２を作動させて最適化による結果を表示するよう構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置１５０２は、最適化の結果として出された制御決定に従って、パイプライン１４００を作動させる制御決定をパイプライン１４００に提供するよう構成されている。幾つかの実施形態では、電気計器１５１４が設けられておらず、または使用されない場合、電気使用量は、プロセス条件およびポンプ曲線に基づいて推定できる（例えば、経時的なエネルギー消費量を積分する）。幾つかの実施形態では、電気使用量は、制御装置１５０２によって計算される。
【0106】
制御装置１５０２は、プロセッサ１５０６およびメモリ１５０８を含む処理回路系１５０４を含む。プロセッサ１５０６は、汎用または特定目的用プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、一群の処理コンポーネント、または他の適当な処理コンポーネントであるのがよい。プロセッサ１５０６は、メモリ１５０８に記憶され、または他のコンピュータ可読媒体（例えば、ＣＤ‐ＲＯＭ、ネットワークストレージ、リモートサーバなど）から受け取ったコンピュータコードおよび／または命令を実行するよう構成されているのがよい。
【0107】
メモリ１５０８は、本開示において説明する種々のプロセスを完了させかつ／あるいはその達成を容易にするためのデータおよび／またはコンピュータコードを記憶するための１つ以上のデバイス（例えば、メモリユニット、記憶装置、格納装置など）を含むのがよい。メモリ１５０８としては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ハードドライブ記憶装置、一時記憶装置、不揮発性メモリ、フラッシュメモリ、光学メモリ、またはソフトウェアオブジェクトおよび／またはコンピュータ命令を記憶するための任意他の適当なメモリが挙げられる。メモリ１５０８は、データベースコンポーネント、オブジェクトコードコンポーネント、スクリプトコンポーネント、または本開示で説明する種々のアクティビティおよび情報構造をサポートするための任意他の形式の情報構造を含むのがよい。メモリ１５０８は、処理回路系１５０４を介してプロセッサ１５０６に連絡可能に結合されるのがよく、かつ本明細書において説明される１つ以上のプロセスを実行する（例えば、プロセッサ１５０６によって）ためのコンピュータコードを含むのがよい。
【0108】
さらに図１５を参照すると、メモリ１５０８は、幾つかの実施形態によれば、目的関数発生器１５１８、オプティマイザ１５２６、およびユーザ入力マネージャ１５３０を含む。幾つかの実施形態では、目的関数発生器１５１８は、所望のまたは選択された最適化モードをユーザ入力によって提供されるユーザ入力マネージャ１５３０から受け取るよう構成されている。幾つかの実施形態では、目的関数発生器１５１８は、コスト目的関数発生器１５２０、エネルギー目的関数発生器１５２２、および納品目的関数発生器１５２４を含む。目的関数発生器１５１８は、幾つかの実施形態によれば、システム情報および／または実時間センサデータを受け取って最適化モードに従って目的関数を生成するよう構成されている。幾つかの実施形態では、システム情報は、データベース１５２８によって提供されるシステム情報である。システム情報は、パイプライン１４００の機器、機器モデル、互いに異なる機器、ステーション、ポンプなどの相互関係、レイアウトなどに関する情報を含むのがよい。幾つかの実施形態では、システム情報は、互いに異なるステーション（例えば、ステーション１４０４～１４０８）のモデル、またはステーション１４０４～１４０８の機器の種々のコンポーネントの数学的モデルを含む。例えば、互いに異なるステーションのモデルは、機器性能曲線、数学方程式、多次元グラフなどであるのがよく、これらは、互いに異なる制御決定に対するステーション１４０４～１４０８のモデル化されまたは予測された作動状態を示す（例えば、ポンプ１４０６～１４１０が全て動作している場合に生産物を特定の流量でパイプライン１４００中に駆動するよう作動された場合にステーション１４０４がどれほど多くのエネルギーを消費するか、ポンプ１４０６～１４１０のうちの１つまたは２つだけが動作状態にある場合に生産物を特定の流量でパイプライン１４００中に駆動するよう作動された場合にステーション１４０４がどれほど多くのエネルギーを消費するかなど）。幾つかの実施形態では、システム情報は、ステーション１４０４～１４０８間の距離、ステーション１４０４～１４０８相互間の高度の変化などに関する情報をさらに含む。幾つかの実施形態では、ステーション１４０４のモデルは、１つ以上の入力変数（例えば、ステーションのポンプの動作パラメータ、電力貯蔵機器１４３６に投入されまたはこれから放出されるエネルギーの量、発電量、天候データ、ステーションを通って輸送される生産物の種類など）の関数として、１つ以上の出力変数（例えば、エネルギー消費量、出力流量、生産物の配送レート、出力エミッション、運用コストなど）を予測しまたは推定する。
【0109】
幾つかの実施形態では、実時間センサデータは、電気消費量、配送レート、電気コスト、および／またはセンサデータおよび動作データを含む。幾つかの実施形態では、実時間センサデータは、目的関数を生成するよう目的関数発生器１５１８によって用いられる。
【0110】
最適化モードがエネルギー消費量を最適化するよう選択された場合、目的関数発生器１５１８は、エネルギー目的関数発生器１５２２を実行させて、１つ以上の制約下において１つ以上の制御決定（例えば、ポンプ１４０６～１４１８の作動）の関数としてパイプライン１４００またはパイプライン１４００の単一のステーションのエネルギー消費量を定量的に予測しまたは推定する目的関数を生成する。幾つかの実施形態では、目的関数は、パイプライン１４００のステーションまたはステーションのコンポーネントの１つ以上のモデル（例えば、ポンプモデル、ポンプ曲線など）を含み、性能変数または各ステーションまたは各ステーションのコンポーネントのエネルギー消費量を予測しまたは出力する。
【0111】
例えば、目的関数は、１つ以上の制約下における将来の計画対象期間にわたってパイプライン１４００のエネルギー消費量を表すことができる。エネルギー消費量目的関数は、次の形態をとることができる。
上式において、ｋは、最適化期間または計画対象期間におけるタイムステップであり、ｍは、最適化期間または計画対象期間内のタイムステップの総数であり、ｘは、最適化のための１組の決定または制御可能な変数である。
【数5】
【0112】
幾つかの実施形態では、最適化は、次の形態をとる。
したがって、オプティマイザ１５２６は、最適化期間または計画対象期間にわたって全エネルギー消費量Ｅを最小限に抑える決定または制御変数ｘについて値を求めるよう構成されている。
【数6】
【0113】
幾つかの実施形態では、決定変数ｘは、互いに異なるポンプ１４０６～１４１８全体に加わり、またはステーション１４０４～１４０８全体に加わる流量または圧力であり、またはこれらを含む。例えば、ｎ番目のポンプは、次の関数またはモデルをとることができる。
上式において、Ｅpump,nは、タイムステップにわたり、または瞬時にｘ制御決定（例えば、流量Ｑ、圧力差Δｐなど）を達成するよう動作するｎ番目のポンプによって使用される推定エネルギー量であり、ｆpump,nは、制御または決定変数の関数としてエネルギー使用量を予測するｎ番目のポンプについての関数である。
【数7】
【0114】
幾つかの実施形態では、ｎ番目のポンプのモデルに関する入力は、パイプライン１４００に導入されるＤＲＡの分量または量、当該分量または量のＤＲＡがパイプライン１４００に導入される場所、現時点においてパイプライン１４００を通って輸送されている生産物の種類などを含む。例えば、ｎ番目のポンプは、次の関数またはモデルをとることができる。
上式において、ｘΔpは、ｎ番目のポンプ前後の圧力差であり、ｘDRAは、パイプラインに導入されるＤＲＡの１つ以上の量を含み、ｘDRA,locは、１つ以上のＤＲＡの量がパイプライン１４００に導入される場所であり、ｘproductは、パイプライン１４００を通ってポンプ送りされている生産物の種類、またはパイプライン１４００を通ってポンプ送りされているスラグの生産物の種類である。
【数8】
【0115】
幾つかの実施形態では、エネルギー目的関数は、１つ以上の制限下において最小限に抑えられる。幾つかの実施形態では、制約は、ポンプの各々の加圧に関する制限、ポンプのランタイム、パイプラインを通って現時点で流れている生産物の種類に基づいて生産物に導入できるＤＲＡの量に関する制限、生産物のスラグがパイプライン１４００を通過しているときの生産物スラグの追跡、パイプライン１４００のポンプ相互間の関係またはパイプライン１４００の互いに異なるステーション相互間の関係（例えば、第１のポンプの加圧を増大させると異なるポンプの加圧能力に影響を及ぼす可能性があることなど）などを含む。幾つかの実施形態では、制約は、決定または制御変数ｘのうちの任意のものの限度（例えば、上限および下限）である。幾つかの実施形態では、制約は、制御または決定変数ｘの互いに異なるもの相互間の関係である。例えば、制御決定のうちの１つを調節すると、制御決定の別のものの制限に影響を及ぼす可能性がある。幾つかの実施形態では、制約は、顧客に配送される生産物の最小限の量を含む（例えば、エネルギー消費量を最小限に抑えるが、依然として特定の量の生産物を顧客に送り出す最適な制御決定を見いだす）。
【0116】
幾つかの実施形態では、エネルギー目的関数はまた、パイプライン１４００を通る生産物の互いに異なる種類のスラグを追跡する１つ以上のモデルを含む。例えば、生産物が互いに異なると、その結果として、ポンプの加圧に関する互いに異なる制約が生じる場合があり、または生産物のスラグに提供できるＤＲＡの量に関する互いに異なる制約が生じる場合があるので、目的関数発生器１５１８によって生成される目的関数は、パイプライン１４００中の互いに異なるスラグの存在場所に基づいて制約を考慮に入れて、かかる制約を選択的に調節しまたは制御するのがよい。スラグは、パイプライン１４００を通る種々の生産物のスラグの移動量をポンプの互いに異なる制御決定の関数として予測する数学的モデルに基づいて、パイプライン１４００を介して追跡されるのがよい（例えば、圧力を増大させると、パイプライン１４００を通るスラグの移動速度が増大する場合がある）。幾つかの実施形態では、スラグの存在場所は、パイプライン１４００（例えば、パイプライン１４００を通って輸送されている生産物の互いに異なる種類を検出する化学センサ）から得られるセンサデータに基づいてリアルタイムで得られる。幾つかの実施形態では、処理回路系１５０４またはシステム１５００は、パイプライン１４００を通る生産物のスラグを識別して追跡するために、図１～図１１を参照して上記において詳述したように、センサ、パイプ構造、または制御装置１０２の技術のうちの任意のものを用いるよう構成されている。
【0117】
幾つかの実施形態では、エネルギー目的関数はまた、発電機器１４４２～１４４６のうちの任意のものによって生じる電力を考慮に入れる。例えば、目的関数発生器１５１８は、発電機器１４４２～１４４６の発電量を予測される気象条件の関数として予測する項またはモデルを含むのがよい。例えば、発電機器１４４２～１４４６がソーラーパネルを含む場合、気象条件は、日光、曇天などまたはソーラーパネルが受け、ソーラーパネルのエネルギー発生量を予測するよう使用できる太陽光線の予想量を含むのがよい。同様に、発電機器１４４２～１４４６が風力タービンを含む場合、気象条件は、将来の計画対象期間にわたって風力タービンのエネルギー発生量を予測するために使用できる平均風力を指示するのがよい。幾つかの実施形態では、エネルギー目的関数はまた、電力貯蔵機器１４３６へのチャージまたは放出と関連したロスを考慮に入れる。
【0118】
幾つかの実施形態では、エネルギー目的関数発生器１５２２により生成されまたは定められるエネルギー目的関数の最適化の結果として、エミッションを最適にしまたは最小にするという解決策が決定される。例えば、エネルギー目的関数発生器１５２２のエネルギー消費量の最小化の結果として、機器の使用が最小限に抑えられ、それにより、環境または大気に放出されるエミッション（例えば、二酸化炭素、温室効果ガスなど）が最小限に抑えられる。幾つかの実施形態では、エネルギー最適化モードは、エミッションを最小限に抑ええるためのエミッション最適化モードとも呼ばれる。
【0119】
幾つかの実施形態では、目的関数発生器１５１８は、システム情報を用いて目的関数を構成し、そして実時間センサデータを用いて目的関数の１つ以上の項または変数を代入するよう構成されている。例えば、実時間センサデータを用いると、パイプライン１４００の現在の状態、パイプライン１４００の機器の現在の作動状態、パイプライン１４００に沿う互いに異なる場所の気象条件などに関して目的関数発生器１５１８に通知することができる。
【0120】
依然として図１５を参照すると、目的関数発生器１５１８は、幾つかの実施形態によれば、コスト目的関数発生器１５２０を含む。幾つかの実施形態では、コスト目的関数発生器１５２０は、１つ以上の制御決定（例えば、ポンプ１４０６～１４１８の作動）の対象となる１つ以上の制御決定の関数としてパイプライン１４００またはパイプライン１４００の単一のステーションの金銭的コストを予測するコスト目的関数を生成するよう構成されている。幾つかの実施形態では、コスト目的関数は、エネルギー目的関数に類似しているが、互いに異なる時刻のエネルギーの購入と関連したコスト（例えば、電気エネルギー、天然ガスなどの購入と関連したコスト）、後での使用のための電気エネルギーの貯蔵コスト（例えば、電力貯蔵機器１４３６～１４４０に電気エネルギーをチャージし、そしてエネルギーコストが高価な場合にある時刻で貯蔵した電気エネルギーを用いる）、発電コスト、炭素税コストなどをさらに考慮に入れている。
【0121】
幾つかの実施形態では、コスト目的関数は、次の形態をとっている。
または
上式において、Cost(k) は、ｋ番目のタイムステップに関する単位エネルギー当たりのコストである。幾つかの実施形態では、Cost(k) は、時刻に基づいて購入される単位エネルギー当たりのコストを含む。例えば、ユーティリティ提供業者１５１０は、需要に基づいて一日中変化するエネルギーコスト（例えば、電気エネルギーコスト）のスケジュールを提供することができる。幾つかの実施形態では、エネルギーは、夜間において費用が安い場合があり、したがって、コスト目的関数の最適化または最小化により、エネルギーがコストの観点からは、種々の時刻におけるエネルギーの安い価格を活用するためにパイプライン１４００を夜間において高いレートで作動させる上で最適であることが確認できる。幾つかの実施形態では、Cost(k) は、生産でき（例えば、無料で）、貯蔵でき、そして後で使用できるエネルギーのコストを含む。幾つかの実施形態では、Cost(k) は、エネルギーが安価である時点で（例えば、夜間）に購入でき、そしてエネルギーの購入費が高い場合に後で使用することができるエネルギーのコストを含む。このように、コスト目的関数発生器１５２０によって生成されるコスト目的関数の最適化により、将来の計画対象期間にわたってエネルギーの購入、使用、貯蔵、発生、および放出に関する最適な制御決定を出すことができる。幾つかの実施形態では、処理回路系１５０４は、機械学習を用いて、ステーション１４０４～１４０８の電力貯蔵機器１４３６～１４４０内にエネルギーをチャージし、放出し、または蓄える時期を調節しまたは調整するよう構成されている。
【数9】
【数10】
【0122】
幾つかの実施形態では、コスト目的関数はまた、１つ以上の制約下において、オプティマイザ１５２６によって最小限に抑えられる。コスト目的関数を最適化または最小化する制約は、上記において詳述したようなエネルギー目的関数を最適化しまたは最小化するための制約と同一でありまたはこれに類似しているのがよい。このように、制御装置１５０２は、将来の計画対象期間（例えば、１日、１週間、数日など）にわたって金銭的コストの面で、パイプライン１４００またはパイプライン１４００の単一のステーションに関する最適な制御決定を出すことができる。
【0123】
依然として図１５を参照すると、目的関数発生器１５１８は、幾つかの実施形態によれば、納品目的関数発生器１５２４を含む。幾つかの実施形態では、納品目的関数発生器１５２４は、将来の計画対象期間にわたって生産物の納品量を規定しまたは予測する目的関数を生成するよう構成されている。例えば、生産物の送り出し量は、パイプライン１４００の顧客端のところでのパイプライン１４００の流量、またはある期間にわたって顧客に輸送される生産物の量（例えば、ガロン、リットル、重量などで表される）として定められるのがよい。幾つかの実施形態では、納品目的関数は、制御または決定変数ｘで表される生産物の納品量を定める。幾つかの実施形態では、納品目的関数は、オプティマイザ１５２６に提供されるとともに、結果的に最大生産物納品量をもたらす制御または決定変数を定めるよう最大化される。このように、ポンプ１４０６～１４１８は、そのような実施と関連するエネルギー消費量、エミッション、またはコストのいかんに関わらず、顧客に対して可能な限り最多の生産物を納品するよう作動されるのがよい。
【0124】
オプティマイザ１５２６は、目的関数発生器１５１８から本明細書において説明した目的関数のうちの任意のものを得、そして、結果的にパイプライン１４００の所望の挙動が得られるようにする制御または決定変数を定めるよう目的関数を最適化する（例えば、最大化しまたは最小化する）よう構成されている。幾つかの実施形態では、制御または決定変数は、エミッションの最少化および／またはエネルギー使用量の最小化、金銭的コストの最少化を達成し、またはある期間にわたってパイプライン１４００の生産物納品量を最大にするために、ＤＲＡ、希釈剤、または他の添加剤をどれほど添加すべきであるか、ＤＲＡを添加すべき場所および時期、ポンプ１４０６～１４１８のうちどれを作動させるべきか、ポンプ１４０６～１４１８をどのように作動させるべきか、などについての決定を含む。
【0125】
オプティマイザ１５２６は、詳細な最適化結果をユーザ入力マネージャ１５３０にユーザインターフェース１５３２上に表示可能に提供する（例えば、その結果、ユーザは、パイプライン１４００が所望の目的を達成するためにどのように作動されるべきかを観察することができるようになっている）よう構成されており、このオプティマイザはまた、制御決定をパイプライン１４００またはこのパイプラインの機器に提供して、制御または決定変数に従ってパイプライン１４００を作動させるよう構成されている。幾つかの実施形態では、パイプライン１４００は、最適化を実行することによって出される制御決定を用いて、上記期間にわたって作動する。
【0126】
幾つかの実施形態では、本明細書において説明している最適化は、生産物の互いに異なるバッチについて実施される。例えば、本明細書において説明している最適化のうちの任意のものは、ディーゼル用生産物の最初のバッチ、ガソリン用生産物の次のバッチ、ジェット燃料用生産物の次のバッチなどについて実施されるのがよい。最適化モードは、ユーザ（例えば、パイプラインのオペレータ）によって定められるように提供されるとともに使用されるのがよい。幾つかの実施形態では、オペレータは、パイプライン１４００の種々のセグメント（例えば、１つのポンプステーションから次のポンプステーションまで）について、またはパイプライン１４００全体にわたって、顧客の要件（例えば、互いに異なる最適化モードの要件）を用いるのがよい。例えば、ある顧客が可能な限り迅速に生産物の納品を必要とする場合、最適化モードは、生産物納品を最大にするよう実施されるのがよい。別の顧客が最小限のコストで生産物納品を必要とする場合、最適化は、所望の量の生産物を費用対効果の高い解決策に従って顧客に届けるよう実施されるのがよい（例えば、コスト目的関数発生器１５２０によって生成されるコスト目的関数を用いる最適化を実施する）。
【0127】
幾つかの実施形態では、最適化は、ステーション１４０４～１４０８の各々について個々に実施される。例えば、最適化は、ステーションごとに実施されるのがよく、それにより、最も費用効率のよい仕方で、最もエネルギー効率のよい仕方で、または最大の納品速度の仕方で、生産物を十分に次のステーションまでポンプ送りする（例えば、高度の変化を考慮に入れて）ことができる。有利には、制御装置１５０２の機能をステーション１４０４～１４０８の各々のところで実行することにより、これまた少なくとも部分的にセンサを利用した自律的最適化が容易になり、その結果、通信の機能停止が起こった場合でも、パイプライン１４００は、依然として最適に作動することができるようになっている。例えば、第３のステーション１４０８が電力を喪失し、または停電になった場合、第２のステーション１４０６のところでの最適化決定は、結果的にパイプライン１４００全体の不作動を生じさせないで、第３のステーション１４０８の不作動を考慮にいれるよう変更可能である。さらに、本明細書において説明する最適化技術は、主題専門家（ＳＭＥ）方式とは対照的に、数学的な基礎を持っている。
【0128】
別々の最適化
【0129】
特に図１６を参照すると、幾つかの実施形態によれば、ステーション１４０４～１４０８の各々のための別個の最適化システムのブロック図１６００が示されている。幾つかの実施形態では、ステーション１４０４～１４０８の各々は、これに対応した制御装置１５０２ａ～１５０２ｃを備えている。幾つかの実施形態では、第１のステーション１４０４は、制御装置１５０２ａを用いて、実時間センサデータおよび／または所望の最適化モードを指示するユーザ入力を用いて、それ自体の最適化を実施するよう構成されている。同様に、第２のステーション１４０６および第３のステーション１４０８は、対応の制御装置１５０２ｂおよび１５０２ｃを用いて、実時間センサデータおよび所望の最適化モードを指示するユーザ入力に基づいて、これら自身のための最適化を実施するのがよい。このように、最適化は、ステーション１４０４～１４０８の機器のための最適化結果および／または制御決定を定めるようステーション１４０４～１４０８の各々のところで局所的に実施されるのがよい。幾つかの実施形態では、最適化は、ステーション１４０４～１４０８の各々の自律的最適作動を容易にするようステーション１４０４～１４０８の各々のところで自律的に実施される。
【0130】
幾つかの実施形態では、クラウドコンピューティングシステム１６０２が、ステーション１４０４～１４０８のうちの任意のものから、またはパイプライン１４００からデータを得て、パイプライン１４００のための全体的最適化を協調した仕方で実施するよう構成されている。幾つかの実施形態では、クラウドコンピューティングシステム１６０２は、制御装置１５０２の機能のうちの任意のものを用いてパイプライン１４００の全体的最適化を実施するよう構成されている。このように、図１５を参照して上記において詳述したような最適化技術を、各ステーション１４０４～１４０８の作動を最適化するよう各ステーション１４０４～１４０８のところで局所的に実施されてもよく、あるいは、パイプライン１４００の最適な作動を確保するようパイプライン１４００全体にわたって広域的にクラウドコンピューティングシステム１６０２上で実施されてもよい。幾つかの実施形態では、パイプライン１４００の全体的最適化は、制御装置１５０２ａ～１５０２ｃが互いに連絡した状態で、ステーション１４０４～１４０８の制御装置１５０２ａ～１５０２ｃ相互間で分散した状態で実施される。幾つかの実施形態では、全体的最適化が実施され（クラウドコンピューティングシステム１６０２のところで行われるか、または制御装置１５０２ａ～１５０２ｃ相互間で分散した状態で行われる）、通信の途絶が検出された場合、制御装置１５０２ａ～１５０２ｃは、各ステーション１４０４～１４０８に対して個別の最適化を実施するようデフォルト設定される。
【0131】
プロセス
【0132】
特に図１７を参照すると、幾つかの実施形態によれば、パイプラインの作動を最適化するプロセス１７００が示されている。プロセス１７００は、ステップ１７０２～１７１０を含み、このプロセスは、図１４～１６を参照して上記において詳述したように、制御装置１５０２、制御装置１５０２ａ～１５０２ｃ、またはクラウドコンピューティングシステム１６０２によって実施されるのがよい。
【0133】
プロセス１７００は、幾つかの実施形態に従って、パイプライン系またはステーションの最適化および作動の所望のモードを指示するユーザ入力を受け取るステップ（１７０２）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１７０２は、プロセス１７００がパイプライン系またはステーションのコストに従って最適化するとともに作動し、パイプライン系またはステーションのエネルギー消費量に従って最適化するとともに作動し、または、パイプライン系またはステーションの納品レートまたは量に従って最適化するとともに作動するよう実施されるべきであるかどうかを指示する入力を受け取るステップを含む。幾つかの実施形態では、パイプライン系またはステーションの最適化および作動の所望のモードは、ユーザ入力に基づいて自律的に決定される。
【0134】
プロセス１７００は、幾つかの実施形態によれば、性能変数をパイプライン系またはステーションの制御決定の関数として定量化する目的関数を得るステップ（１７０４）を含む。幾つかの実施形態では、目的関数は、性能変数を将来の計画対象期間にわたって、パイプライン系またはステーションの制御決定の関数として予測する。幾つかの実施形態では、性能変数は、納品量もしくはスループット、エネルギー消費量もしくはエミッション、またはパイプライン系またはステーションの運用コストのうちの任意のものである。幾つかの実施形態では、ステップ１７０４は、制御装置１５０２の目的関数発生器１５１８、または特に、目的関数発生器１５１８の種々のモジュールによって実施される。
【0135】
プロセス１７００は、幾つかの実施形態によれば、目的関数の性能変数を１つ以上の制約下で最小化しまたは最大化してパイプライン系またはステーションについての制御決定を出すステップ（１７０６）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１７０６は、将来の計画対象期間にわたって制御決定の値を変化させまたは調節することによって、性能変数を最小化しまたは最大化するステップを含む。幾つかの実施形態では、ステップ１７０６は、オプティマイザ１５２６によって実施される。幾つかの実施形態では、制約は、互いに異なる制御決定、内部パラメータ、ポンプのパラメータ（例えば、最大作動流量など）などに対する制限を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１７０６は、結果的に将来の計画対象期間にわたって性能変数を最小化しまたは最大化する制御決定を出すよう実施される。
【0136】
プロセス１７００は、幾つかの実施形態に従って、パイプライン系またはステーションを制御決定に従って作動させるステップ（１７０８）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１７０８は、パイプライン系またはステーションの互いに異なる機器の種々の制御パラメータを制御決定に従って調節するステップを含む。幾つかの実施形態では、ステップ１７０８は、制御決定をパイプライン系またはステーションの互いに機器に提供するステップを含む。幾つかの実施形態では、ステップ１７０８は、制御決定に従って、将来の計画対象期間にわたってパイプライン系またはステーションの機器を作動させるステップを含む。制御決定は、互いに異なるポンプ設定値、作動パラメータ、ＤＲＡを注入する量、ＤＲＡを注入する時期および場所などのスケジュールであるのがよい。ステップ１７０８は、幾つかの実施形態に従って、パイプライン１４００によって実施されるのがよい。
【0137】
プロセス１７００は、幾つかの実施形態によれば、最適化結果を表示するステップ（１７１０）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１７１０は、ユーザインターフェース１５３２を作動させて最適化結果のディスプレイデータを提供するステップを含む。幾つかの実施形態では、最適化結果は、将来の計画対象期間わたる予想される互いに異なるパラメータ、制御決定などの表示を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１７１０は、ユーザインターフェース１５３２によって実施される。
【0138】
特に図１８を参照すると、幾つかの実施形態に従って、パイプラインの運用コストの観点で最適化を実行するプロセス１８００が示されている。プロセス１８００は、ステップ１８０２～１８０６を含み、かかるプロセスは、図１５を参照して上記において詳述したように目的関数発生器１５１８およびオプティマイザ１５２６によって実施されるのがよい。幾つかの実施形態では、プロセス１８００は、パイプライン系またはブースターステーションを最も費用効率のよい仕方でどのように作動させるかを決定するよう実施される。幾つかの実施形態では、プロセス１８００は、プロセス１７００のステップ１７０４～１７０６のように実施される。
【0139】
プロセス１８００は、幾つかの実施形態によれば、パイプラインの運用コストを定める目的関数を将来の計画対象期間にわたって１つ以上の制御決定の関数として得るステップ（１８０２）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１８０２は、将来の計画対象期間にわたって合計されたパイプライン系の運用コストを表す目的関数を定めるステップを含む。運用コストは、エネルギーの購入（例えば、ユーティリティ提供業者からの電気の購入）と関連するエネルギーコスト、利用可能なエネルギー発生および／または気象条件に基づいて達成できるコスト削減、異なる時刻でのエネルギーの購入、貯蔵および使用と関連するコスト、１日を通しての作動パラメータの調節（例えば、電気が安い夜間に目いっぱい操業する）などを含む。幾つかの実施形態では、運用コストは、将来の計画対象期間にわたって購入されるエネルギーの量および将来の計画対象期間にわたるエネルギーの価格に基づいて定められる金銭的コストである。幾つかの実施形態では、ステップ１８０２は、コスト目的関数発生器１５２０によって実施される。
【0140】
プロセス１８００は、幾つかの実施形態によれば、目的関数についての１つ以上の制約を得るステップ（１８０４）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１８０４は、目的関数に関する１つ以上の制約を定め、生じさせ、または違ったやり方で得るステップを含む。幾つかの実施形態では、制約は、パイプラインの種々の機器の操作性、パイプラインを通って輸送される異なる種類の生産物にどれだけのＤＲＡが提供できるかに関する制限などを含む。幾つかの実施形態では、制約は、解決策が実行可能であり、または現実的に達成可能であるようにするために満たされなければならない追加の方程式または条件である。幾つかの実施形態では、ステップ１８０４は、目的関数発生器１５１８またはオプティマイザ１５２６によって実施される。
【0141】
プロセス１８００は、幾つかの実施形態によれば、結果的に目的関数を１つ以上の制約下で最小化して、将来の計画対象期間にわたって運用コストを最も安くする制御決定を定めるステップ（１８０６）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１８０６は、多変数最適化を実施して、結果的に運用コストを最も安くしまたは最適にする１つ以上の制約を満たす制御決定を出すステップを含む。幾つかの実施形態では、ステップ１８０６は、ステップ１８０４で得られた目的関数に基づいてオプティマイザ１５２６によって実施される。
【0142】
特に図１９を参照すると、幾つかの実施形態によれば、パイプラインのエネルギー消費量またはエミッションの面で最適化を実行するプロセス１９００が示されている。プロセス１９００は、ステップ１９０２～１９０６を含み、このプロセスは、図１５を参照して上記において詳述したように、目的関数発生器１５１８およびオプティマイザ１５２６によって実施されるのがよい。幾つかの実施形態では、プロセス１９００は、パイプライン系１４００またはブースターステーションをエネルギー効果の最もよい、またはエミッション的に最も効率的な仕方でどのように作動させるかを決定するよう実施される。幾つかの実施形態では、プロセス１９００は、プロセス１７００のステップ１７０４～１７０６のように実施される。
【0143】
プロセス１９００は、幾つかの実施形態によれば、パイプラインのエネルギー消費量を定める目的関数を将来の計画対象期間にわたって１つ以上の制御決定の関数として得るステップ（１９０２）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１９０２は、将来の計画対象期間にわたって合計されるパイプライン系のエネルギー消費量またはエミッションを表す目的関数を定めるステップを含む。エネルギー消費量は、制御決定のうちの１つ以上の関数として、種々のポンプ、機器、ＤＲＡ注入器、エネルギー貯蔵装置のチャージに関連するエネルギーロスなどのエネルギー消費量を含むのがよい。幾つかの実施形態では、制御決定は、パイプラインによって生じるエネルギー消費量またはエミッションに影響を及ぼすパイプラインの種々の制御可能な機器に対する調節である。
【0144】
プロセス１９００は、幾つかの実施形態によれば、目的関数についての１つ以上の制約を得るステップ（１９０４）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１９０４は、プロセス１８００のステップ１８０４と同一でありまたはこれに類似している。幾つかの実施形態では、ステップ１９０４は、種々のパラメータ（例えば、制御決定、性能変数、パイプラインの作動パラメータなど）を制限する１つ以上の制約を定めるステップを含む。幾つかの実施形態では、ステップ１９０４は、目的関数発生器１５１８またはオプティマイザ１５２６によって実施される。
【0145】
プロセス１９００は、幾つかの実施形態によれば、目的関数を１つ以上の制約下で最小化して結果的にエネルギー消費量を最も少なくしまたはエミッションを最も少なくする将来の計画対象期間にわたる制御決定を定めるステップ（１９０６）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ１９０６は、プロセス１８００のステップ１８０６と同一でありまたはこれに類似している。
【0146】
特に図２０を参照すると、幾つかの実施形態によれば、スループットまたは生産物納品の観点で最適化を実行するプロセス２０００が示されている。プロセス２０００は、ステップ２００２～２００６を含み、このプロセスは、図１５を参照して上記において詳述したように目的関数発生器１５１８およびオプティマイザ１５２６によって実施されるのがよい。幾つかの実施形態では、プロセス２０００は、パイプライン（例えば、パイプライン系１４００）をどのように作動させればかかる作動と関連したエネルギー消費量またはコストとは無関係に、可能な限り多量の生産物を、パイプラインを通じて提供するかを定めるよう実施される。幾つかの実施形態では、スループットは、パイプラインを通る生産物の体積、流量などの面で定められる。
【0147】
プロセス２０００は、幾つかの実施形態によれば、パイプラインのスループットを定める目的関数を将来の計画対象期間にわたって１つ以上の制御決定の関数として得るステップ（２００２）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ２００２は、生産物の送り出し量または送り出された生産物の流量を１つ以上の制御決定の関数として定量的に予測する目的関数を定めるステップを含む。幾つかの実施形態では、ステップ２００２は、プロセス１９００またはプロセス１８００のそれぞれのステップ１９０２またはステップ１８０２と同一でありまたはこれに類似している。
【0148】
プロセス２０００は、幾つかの実施形態に従って、目的関数についての１つ以上の制約を得るステップ（２００４）を含む。幾つかの実施形態では、ステップ２００４は、プロセス１９００のステップ１９０４と同一でありまたはこれに類似しており、あるいはプロセス１８００のステップ１８０４と同一でありまたはこれに類似している。プロセス２０００は、幾つかの実施形態によれば、目的関数を１つ以上の制約下で最大化して、結果的にパイプラインのスループットを最も高くする将来の計画対象期間にわたって制御決定を出すステップ（２００６）をさらに含む。ステップ２００６は、幾つかの実施形態では、ステップ２００６は、パイプラインのスループットまたは生産物送り出し量を、かかる作動と関連したエネルギー消費量またはコストとは無関係に、最大化するよう実施される。プロセス２０００は、プロセス１７００のステップ１７０４～１７０６のように実施されるのがよい。
【0149】
原油パイプライン最適化
【0150】
再び図１４および図１５を参照すると、幾つかの実施形態によれば、パイプライン１４００は、原油パイプラインであるのがよく、制御装置１５０２は、原油パイプラインを対象としてその機能を実行するよう構成されているのがよい。幾つかの実施形態では、原油パイプラインは、パイプライン１４００と同様に作動されるが、ＤＲＡの代わりに希釈剤（例えば、原油を希釈しまたはその粘度を調節するため）が提供される。制御装置１５０２は、どれほど多くの希釈剤を添加すべきか、希釈剤の添加時期、および希釈剤の添加場所を決定するよう、その機能を実行するのがよい。幾つかの実施形態では、制御装置１５０２はまた、パイプライン１４００の温度値を得て、かかる温度値を用いて原油の粘度、および所望の粘度を達成するために希釈剤をどれほど多くパイプラインに添加すべきかを決定するよう構成されている。幾つかの実施形態では、目的関数または制約は、パイプライン内の原油の粘度とその時点の粘度で原油をポンプ送りするのに必要なエネルギーの関係を含む。このように、原油の粘度は、原油を輸送しまたは運搬するための原油パイプラインの作動効率を向上させるよう調節されるのがよい。
【0151】
ガスパイプライン最適化
【0152】
再び図１４および図１５を参照すると、幾つかの実施形態によれば、パイプライン１４００は、ガスパイプライン（例えば、天然ガスまたは酸性ガスのためのパイプライン）であるのがよく、制御装置１５０２は、ガスパイプラインを対象としてその機能を実行するよう構成されているのがよい。幾つかの実施形態では、ガスパイプラインは、パイプライン１４００と同様に作動されるが、添加剤は、パイプライン１４００に提供されないのが通例である。制御装置１５０２は、ステーション１４０４のポンプをどのように作動させるかを決定して、最適化モードに従って電力、エミッション、コスト、スループットなどを最適化するよう、その機能を実行するのがよい。幾つかの実施形態では、制御装置１５０２は、例えば、パイプライン１４００のどのコンプレッサまたはポンプを作動させるか、パイプライン１４００のポンプまたはコンプレッサの速度、コンプレッサまたはポンプの下流側の冷却器を作動させるかどうか、およびどのレベルの冷却作用が提供されるかなどの変数を最適化するよう構成されている。
【0153】
例示の実施形態の構成
【0154】
本明細書で用いられる「ほぼ」、「約」、「実質的に」および類似の用語は、本開示の主題と関連した当業者による通常のかつ受け入れられた使用と調和して広い意味を有するようになっている。本開示内容を検討する当業者によって理解されるべきこととして、これらの用語は、記載されるとともにクレーム請求しているある特定の特徴の説明を当該特徴の範囲を提供されている数値範囲そのものに制約することなく、可能にするようになっている。したがって、これらの用語は、説明するとともにクレーム請求している主題の重要でないまたは取るに足らない改造または変更が特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内にあるものとみなされることを指示するものとして解されるべきである。
【0155】
注目されるべきこととして、種々の実施形態を説明するために本明細書で用いられている「例示の」という用語は、かかる実施形態が考えられる実施形態の考えられる実施例、代表例、および／または例示であることを指示するようになっている（そして、かかる用語は、かかる実施形態が必ずしも意外なまたは最上の実施例であるということを意味するものではない）。
【0156】
本明細書で用いられる「結合され」、「連結され」などの用語は、２つの部材の相互の直接的または間接的な接合を意味している。かかる接合は、動かせない（例えば、永続的）であってもよく、動かせる（例えば、取り外し可能、解除可能など）であってもよい。かかる接合は、２つの部材、もしくは単一の一体型本体として互いに一体的に形成されている２つの部材と任意の追加の中間部材で、あるいは、２つの部材もしくは互いに取り付けられている２つの部材と任意の追加の中間部材で達成されるのがよい。
【0157】
本明細書において要素の位置（例えば、「頂」、「底」、「上」、「下」など）といった場合、これらは、図に示されている種々の要素の向きを説明するために用いられているに過ぎない。注目されるべきこととして、種々の要素の向きは、他の例示の実施形態に従って様々であってよく、しかも、かかるバリエーションは、本開示に含まれるものである。
【0158】
また、「または」という用語がその包括的な意味で用いられており（その排他的な意味ではなく）、その結果、例えば、リストとして示された要素を互いに連結するために用いられる場合、「または」という用語は、当該リスト中の要素の１つ、幾つか、または全てを意味している。結合後、例えば「Ｘ、Ｙ、Ｚのうちの少なくとも１つ」という表現は、別段の特定の指定がなければ、アイテム、用語などがＸ、Ｙ、Ｚ、ＸおよびＹ、ＸおよびＺ、ＹおよびＺ、またはＸとＹとＺ（すなわち、Ｘ、Ｙ、およびＺ の任意の組み合わせ）である場合があることを意味するよう一般的に用いられている文脈で理解される。かくして、かかる連結語は、一般には、別段の指定がなければ、ある特定の実施形態が、Ｘの少なくとも１つ、Ｙの少なくとも１つ、およびＺの少なくとも１つが各々存在するのを必要としているということを意味するものではない。
【0159】
例示の実施形態に示されているようなシステムおよび方法の要素の構成および配置は、例示であるにすぎないことに注目することが重要である。本開示のほんの幾つかの実施形態を詳細に説明したが、本開示を検討する当業者であれば容易に理解されるように、多くの改造（例えば、種々の要素のサイズ、寸法、構造、形状および比率、パラメータの値、取り付け配置、材料の使用、色、向きのバリエーション）が可能であり、これは、記載した本主題の新規な教示および利点から著しくは逸脱しない。例えば、一体的に形成されたものとして示されている要素は、多数の部品または要素で構成されてもよい。注目されるべきこととして、本明細書において説明したコンポーネントの要素および／または組立体は、多種多様な色、テキスチャ、および組み合わせのうちの任意のものにおいて、十分な強度または耐久性をもたらす広範な材料のうちの任意のもので構成できる。したがって、かかる改造は全て、本発明の範囲内に含まれるものである。本開示の範囲または添付の特許請求の範囲に記載された本発明の精神から逸脱することなく、好ましい実施形態および他の実施形態の設計、動作条件、および配置の他の置換、改造、変更、および省略を行うことができる。
なお、好ましい構成態様として、本発明を次のように構成することもできる。
１． パイプライン系を作動させる方法であって、前記方法は、
前記パイプライン系内のガスのセンサデータを検知ユニットのセンサから得るステップと、
前記センサデータおよび前記ガスの物質モデルを用いて実時間かつ閉ループ制御方式を実施して１つ以上の制御決定を出すステップと、
１つ以上の制御可能なパイプライン要素を作動させて、前記１つ以上の制御決定に従って前記ガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するステップとを含む、方法。
２． 前記センサデータは、
前記ガスの前記温度、
前記ガスの前記圧力、
前記ガスの前記流量、および
前記ガスの前記組成のうちの任意のものを含み、
前記検知ユニットの前記センサは、前記ガスの前記温度を測定するよう構成された温度センサ、前記ガスの前記圧力を測定するよう構成された圧力センサ、前記ガスの前記流量を測定するよう構成された流量計、および前記ガスの前記組成を測定するよう構成されたガスクロマトグラフ、レーザ干渉計、水センサ、密度センサ、または硫化水素センサのうちの任意のもののうちの任意のものを含む、請求項１記載の方法。
３． 前記センサデータは、前記パイプライン系に位置決めされた複数の検知ユニットから得られる、請求項１記載の方法。
４． 前記物質モデルは、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、前記ガスの臨界点、粘度、密度、流れ特性、または相のうちの少なくとも１つを推定するよう構成されている、請求項１記載の方法。
５． 前記１つ以上の制御決定は、１つ以上の制御目的に合うよう出され、前記１つ以上の制御目的は、
前記ガス中の水和物の生成を制限する目的、
前記ガスを所望の相に維持する目的、
ガス流に加わるドラグを最小限に抑える目的、
前記ガスを前記所望の相に転移させる目的、または
前記パイプライン系の一パイプラインの破断の恐れを低下させる目的のうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載の方法。
６． ユーザのためのディスプレイデータを生成するステップをさらに含み、前記ディスプレイデータは、水和物曲線、包絡線、およびプロセス経路を含む線図、前記ガスの相図、前記センサデータ、または前記物質モデルのうちの１つ以上によって推定される１つ以上の熱力学的性質のうちの任意のものを含み、
ディスプレイデバイスを作動させて前記ディスプレイデータを前記ユーザに提供するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
７． 前記１つ以上の物質モデルによって推定される前記１つ以上の熱力学的性質は、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、または前記ガスの臨界点のうちの任意のものを含む、請求項６記載の方法。
８． 前記１つ以上の物質モデルは、前記ガスの前記組成に基づいて選択され、生成され、または調節される、請求項１記載の方法。
９． パイプライン系用の制御装置であって、前記制御装置は、
前記パイプライン系内のガスのセンサデータを検知ユニットのセンサから得、
前記センサデータおよび前記ガスの物質モデルを用いて実時間かつ閉ループ制御方式を実施して１つ以上の制御決定を出し、そして
１つ以上の制御可能なパイプライン要素を作動させて前記１つ以上の制御決定に従って前記ガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するよう構成された処理回路系を有する、制御装置。
１０． 前記センサデータは、
前記ガスの前記温度、
前記ガスの前記圧力、
前記ガスの前記流量、および
前記ガスの前記組成のうちの任意のものを含み、
前記検知ユニットの前記センサは、前記ガスの前記温度を測定するよう構成された温度センサ、前記ガスの前記圧力を測定するよう構成された圧力センサ、前記ガスの前記流量を測定するよう構成された流量計、および前記ガスの前記組成を測定するよう構成されたガスクロマトグラフ、レーザ干渉計、水センサ、密度センサ、または硫化水素センサのうちの任意のもののうちの任意のものを含む、請求項９記載の制御装置。
１１． 前記センサデータは、前記パイプライン系に位置決めされた複数の検知ユニットから得られる、請求項９記載の制御装置。
１２． 前記物質モデルは、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、前記ガスの臨界点、粘度、密度、流れ特性、または相のうちの少なくとも１つを推定するよう構成されている、請求項９記載の制御装置。
１３． 前記１つ以上の制御決定は、１つ以上の制御目的に合うよう出され、前記１つ以上の制御目的は、
前記ガス中の水和物の生成を制限する目的、
前記ガスを所望の相に維持する目的、
ガス流に加わるドラグを最小限に抑える目的、
前記ガスを前記所望の相に転移させる目的、または
前記パイプライン系の一パイプラインの破断の恐れを低下させる目的のうちの少なくとも１つを含む、請求項９記載の制御装置。
１４． 前記処理回路系はさらに、
ユーザのためのディスプレイデータを生成するよう構成され、前記ディスプレイデータは、水和物曲線、包絡線、およびプロセス経路を含む線図、前記ガスの相図、前記センサデータ、または前記物質モデルのうちの１つ以上によって推定される１つ以上の熱力学的性質のうちの任意のものを含み、
ディスプレイデバイスを作動させて前記ディスプレイデータを前記ユーザに提供するよう構成されている、請求項９記載の制御装置。
１５． 前記１つ以上の物質モデルによって推定される前記１つ以上の熱力学的性質は、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、または前記ガスの臨界点のうちの任意のものを含む、請求項１４記載の制御装置。
１６． 前記１つ以上の物質モデルは、前記ガスの前記組成に基づいて選択され、生成され、または調節される、請求項９記載の制御装置。
１７． パイプライン系であって、
パイプラインと、
センサデータを提供するよう構成された検知ユニットを備えるステーションと、
ガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するよう構成されたパイプライン機器と、
制御装置とを含み、前記制御装置は、
前記パイプライン系内のガスのセンサデータを検知ユニットのセンサから得、
前記センサデータおよび前記ガスの物質モデルを用いて実時間かつ閉ループ制御方式を実施して１つ以上の制御決定を出し、そして
１つ以上の制御可能なパイプライン要素を作動させて前記１つ以上の制御決定に従って前記ガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するよう構成されている、パイプライン系。
１８． 前記物質モデルは、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、前記ガスの臨界点、粘度、密度、流れ特性、または相のうちの少なくとも１つを推定するよう構成されている、請求項１７記載のパイプライン系。
１９． 前記１つ以上の制御決定は、１つ以上の制御目的に合うよう出され、前記１つ以上の制御目的は、
前記ガス中の水和物の生成を制限する目的、
前記ガスを所望の相に維持する目的、
ガス流に加わるドラグを最小限に抑える目的、
前記ガスを前記所望の相に転移させる目的、または
前記パイプライン系の一パイプラインの破断の恐れを低下させる目的のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７記載のパイプライン系。
２０． 前記制御装置はさらに、
ユーザのためのディスプレイデータを生成するよう構成され、前記ディスプレイデータは、水和物曲線、包絡線、およびプロセス経路を含む線図、前記ガスの相図、前記センサデータ、または前記物質モデルのうちの１つ以上によって推定される１つ以上の熱力学的性質のうちの任意のものを含み、
ディスプレイデバイスを作動させて前記ディスプレイデータを前記ユーザに提供するよう構成されている、請求項１７記載のパイプライン系。
２１． パイプラインを最適化する方法であって、
前記パイプラインのための最適化および作動モードを決定するステップと、
性能変数を将来の計画対象期間にわたって前記パイプラインの１つ以上の制御決定の関数として定量化する目的関数を得るステップと、
１つ以上の制約を受ける前記目的関数を最適化して、結果的に前記性能変数の最適値が得られるようにする前記パイプラインのための制御決定を出すステップと、
前記パイプラインの機器を前記制御決定に従って作動させるステップとを含む、方法。
２２． 前記最適化モードは、エミッションまたはエネルギー消費モード、金銭的コストモード、またはスループットモードのうちの少なくとも１つを含み、
前記エミッションまたはエネルギー消費モードでは、前記目的関数の前記性能変数は、エネルギー消費量であり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最小化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記性能変数の最小値が得られるようにする制御決定を出し、
前記金銭的コストモードでは、前記目的関数の前記性能変数は、金銭的コストであり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最小化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記金銭的コストの最小値が得られるようにする制御決定を出し、
前記スループットモードでは、前記目的関数の前記性能変数は、送り出される生産物量であり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最大化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記送り出される生産物量の最大値が得られるようにする制御決定を出す、請求項２１記載の方法。
２３． 前記方法は、前記パイプラインの全体について制御決定を出すよう前記パイプラインの全体について実施される、請求項２１記載の方法。
２４． 前記方法は、前記パイプラインのステーションについて制御決定を出すよう前記パイプラインのステーションについて実施される、請求項２１記載の方法。
２５． 前記目的関数は、前記パイプラインのステーションのモデルを含み、前記パイプラインの前記ステーションは、直列にまたは並列に配置されていて生産物を前記パイプラインに通してポンプ送りするよう構成された複数のポンプを有し、前記ステーションの前記モデルは、前記制御決定の関数として前記ステーションの１つ以上の動作パラメータを予測する、請求項２１記載の方法。
２６． 前記制御決定は、前記将来の計画対象期間の各タイムステップに関するものであり、前記制御決定は、前記パイプラインの１つ以上のポンプに関する設定値、前記パイプラインに添加すべき抵抗減少剤（ＤＲＡ）の量、または前記パイプラインを作動させるためにユーティリティ提供業者から購入すべきエネルギーの量のうちの少なくとも１つを含む、請求項２１記載の方法。
２７． 前記パイプラインは、液体生産物、ガス生産物、または液体とガスの混合物を含む生産物を輸送するよう構成されている、請求項２１記載の方法。
２８． 前記制御決定は、前記パイプラインの生産物に添加すべき添加剤の量および種類を含む、請求項２１記載の方法。
２９． パイプラインであって、
複数のパイプラインステーションを有し、各パイプラインステーションは、少なくとも１つのポンプまたはコンプレッサを備え、
前記複数のパイプラインステーションを互いに連結するパイプを有し、
制御装置を有し、前記制御装置は、
前記パイプラインのための最適化および作動モードを決定し、
性能変数を将来の計画対象期間にわたって前記パイプラインの１つ以上の制御決定の関数として定量化する目的関数を得、
１つ以上の制約を受ける前記目的関数を最適化して、結果的に前記性能変数の最適値が得られるようにする前記パイプラインのための制御決定を出し、そして
前記制御決定に従って前記パイプラインの前記複数のパイプラインステーションの各々の前記少なくとも１つのポンプまたはコンプレッサを作動させるよう構成されている、パイプライン。
３０． 前記最適化モードは、エミッションまたはエネルギー消費モード、金銭的コストモード、またはスループットモードのうち少なくとも１つを含み、
前記エミッションまたはエネルギー消費モードでは、前記目的関数の前記性能変数は、エネルギー消費量であり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最小化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記性能変数の最小値が得られるようにする制御決定を出し、
前記金銭的コストモードでは、前記目的関数の前記性能変数は、金銭的コストであり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最小化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記金銭的コストの最小値が得られるようにする制御決定を出し、
前記スループットモードでは、前記目的関数の前記性能変数は、送り出される生産物量であり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最大化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記送り出される生産物量の最大値が得られるようにする制御決定を出す、のうちの少なくとも１つを含む、請求項２９記載のパイプライン。
３１． 前記制御装置は、前記パイプラインの全体について制御決定を出すよう前記パイプラインの全体について前記目的関数を最適化するよう構成されている、請求項２９記載のパイプライン。
３２． 前記制御装置は、前記パイプラインの前記複数のパイプラインステーションのうちの１つに関して前記目的関数を最適化して、前記パイプラインの前記複数のパイプラインステーションのうちの前記１つについて制御決定を出すよう構成されている、請求項２９記載のパイプライン。
３３． 前記目的関数は、前記パイプラインの前記複数のパイプラインステーションのうちの少なくとも１つのパイプラインステーションのモデルを含み、前記パイプラインの前記少なくとも１つのパイプラインステーションは、直列にまたは並列に配置されていて生産物を前記パイプラインに通してポンプ送りするよう構成された複数のポンプを有し、前記パイプラインステーションの前記モデルは、前記制御決定の関数として前記ステーションの１つ以上の動作パラメータを予測する、請求項２９記載のパイプライン。
３４． 前記制御決定は、前記将来の計画対象期間の各タイムステップに関するものであり、前記制御決定は、前記パイプラインの１つ以上のポンプに関する設定値、前記パイプラインに添加すべき抵抗減少剤（ＤＲＡ）の量、または前記パイプラインを作動させるためにユーティリティ提供業者から購入すべきエネルギーの量のうちの少なくとも１つを含む、請求項２９記載のパイプライン。
３５． 前記パイプラインは、液体生産物、ガス生産物、または液体とガスの混合物を含む生産物を輸送するよう構成されている、請求項２９記載のパイプライン。
３６． 前記制御決定は、前記パイプラインの生産物に添加すべき添加剤の量および種類を含む、請求項２９記載のパイプライン。
３７． パイプラインを最適化する制御装置であって、前記制御装置は、
前記パイプラインのための最適化および作動モードを決定し、
性能変数を将来の計画対象期間にわたって前記パイプラインの１つ以上の制御決定の関数として定量化する目的関数を得、
１つ以上の制約を受ける前記目的関数を最適化して、結果的に前記性能変数の最適値が得られるようにする前記パイプラインのための制御決定を出し、そして
前記パイプラインの機器を前記制御決定に従って作動させるよう構成されている、制御装置。
３８． 前記最適化モードは、エミッションまたはエネルギー消費モード、金銭的コストモード、またはスループットモードのうちの少なくとも１つを含み、
前記エミッションまたはエネルギー消費モードでは、前記目的関数の前記性能変数は、エネルギー消費量であり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最小化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記性能変数の最小値が得られるようにする制御決定を出し、
前記金銭的コストモードでは、前記目的関数の前記性能変数は、金銭的コストであり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最小化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記金銭的コストの最小値が得られるようにする制御決定を出し、
前記スループットモードでは、前記目的関数の前記性能変数は、送り出される生産物量であり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最大化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記送り出される生産物量の最大値が得られるようにする制御決定を出す、のうちの少なくとも１つを含む、請求項３７記載の制御装置。
３９． 前記目的関数は、前記パイプラインのステーションのモデルを含み、前記パイプラインの前記ステーションは、直列にまたは並列に配置されていて生産物を前記パイプラインに通してポンプ送りするよう構成された複数のポンプを有し、前記ステーションの前記モデルは、前記制御決定の関数として前記ステーションの１つ以上の動作パラメータを予測する、請求項３７記載の制御装置。
４０． 前記制御決定は、前記将来の計画対象期間の各タイムステップに関するものであり、前記制御決定は、前記パイプラインの１つ以上のポンプに関する設定値、前記パイプラインに添加すべき抵抗減少剤（ＤＲＡ）の量、または前記パイプラインを作動させるためにユーティリティ提供業者から購入すべきエネルギーの量のうちの少なくとも１つを含む、請求項３７記載の制御装置。
なお、好ましい構成態様として、本発明を次のように構成することもできる。
１． パイプライン系を作動させる方法であって、前記方法は、
前記パイプライン系内のガスのセンサデータを検知ユニットのセンサから得るステップと、
前記センサデータおよび前記ガスの物質モデルを用いて実時間かつ閉ループ制御方式を実施して１つ以上の制御決定を出すステップと、
１つ以上の制御可能なパイプライン要素を作動させて、前記１つ以上の制御決定に従って前記ガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するステップとを含む、方法。
２． 前記センサデータは、
前記ガスの前記温度、
前記ガスの前記圧力、
前記ガスの前記流量、および
前記ガスの前記組成のうちの任意のものを含み、
前記検知ユニットの前記センサは、前記ガスの前記温度を測定するよう構成された温度センサ、前記ガスの前記圧力を測定するよう構成された圧力センサ、前記ガスの前記流量を測定するよう構成された流量計、および前記ガスの前記組成を測定するよう構成されたガスクロマトグラフ、レーザ干渉計、水センサ、密度センサ、または硫化水素センサのうちの任意のもののうちの任意のものを含む、請求項１記載の方法。
３． 前記センサデータは、前記パイプライン系に位置決めされた複数の検知ユニットから得られる、請求項１記載の方法。
４． 前記物質モデルは、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、前記ガスの臨界点、粘度、密度、流れ特性、または相のうちの少なくとも１つを推定するよう構成されている、請求項１記載の方法。
５． 前記１つ以上の制御決定は、１つ以上の制御目的に合うよう出され、前記１つ以上の制御目的は、
前記ガス中の水和物の生成を制限する目的、
前記ガスを所望の相に維持する目的、
ガス流に加わるドラグを最小限に抑える目的、
前記ガスを前記所望の相に転移させる目的、または
前記パイプライン系の一パイプラインの破断の恐れを低下させる目的のうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載の方法。
６． ユーザのためのディスプレイデータを生成するステップをさらに含み、前記ディスプレイデータは、水和物曲線、包絡線、およびプロセス経路を含む線図、前記ガスの相図、前記センサデータ、または前記物質モデルのうちの１つ以上によって推定される１つ以上の熱力学的性質のうちの任意のものを含み、
ディスプレイデバイスを作動させて前記ディスプレイデータを前記ユーザに提供するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
７． 前記１つ以上の物質モデルによって推定される前記１つ以上の熱力学的性質は、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、または前記ガスの臨界点のうちの任意のものを含む、請求項６記載の方法。
８． 前記１つ以上の物質モデルは、前記ガスの前記組成に基づいて選択され、生成され、または調節される、請求項１記載の方法。
９． パイプライン系用の制御装置であって、前記制御装置は、
前記パイプライン系内のガスのセンサデータを検知ユニットのセンサから得、
前記センサデータおよび前記ガスの物質モデルを用いて実時間かつ閉ループ制御方式を実施して１つ以上の制御決定を出し、そして
１つ以上の制御可能なパイプライン要素を作動させて前記１つ以上の制御決定に従って前記ガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するよう構成された処理回路系を有する、制御装置。
１０． 前記センサデータは、
前記ガスの前記温度、
前記ガスの前記圧力、
前記ガスの前記流量、および
前記ガスの前記組成のうちの任意のものを含み、
前記検知ユニットの前記センサは、前記ガスの前記温度を測定するよう構成された温度センサ、前記ガスの前記圧力を測定するよう構成された圧力センサ、前記ガスの前記流量を測定するよう構成された流量計、および前記ガスの前記組成を測定するよう構成されたガスクロマトグラフ、レーザ干渉計、水センサ、密度センサ、または硫化水素センサのうちの任意のもののうちの任意のものを含む、請求項９記載の制御装置。
１１． 前記センサデータは、前記パイプライン系に位置決めされた複数の検知ユニットから得られる、請求項９記載の制御装置。
１２． 前記物質モデルは、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、前記ガスの臨界点、粘度、密度、流れ特性、または相のうちの少なくとも１つを推定するよう構成されている、請求項９記載の制御装置。
１３． 前記１つ以上の制御決定は、１つ以上の制御目的に合うよう出され、前記１つ以上の制御目的は、
前記ガス中の水和物の生成を制限する目的、
前記ガスを所望の相に維持する目的、
ガス流に加わるドラグを最小限に抑える目的、
前記ガスを前記所望の相に転移させる目的、または
前記パイプライン系の一パイプラインの破断の恐れを低下させる目的のうちの少なくとも１つを含む、請求項９記載の制御装置。
１４． 前記処理回路系はさらに、
ユーザのためのディスプレイデータを生成するよう構成され、前記ディスプレイデータは、水和物曲線、包絡線、およびプロセス経路を含む線図、前記ガスの相図、前記センサデータ、または前記物質モデルのうちの１つ以上によって推定される１つ以上の熱力学的性質のうちの任意のものを含み、
ディスプレイデバイスを作動させて前記ディスプレイデータを前記ユーザに提供するよう構成されている、請求項９記載の制御装置。
１５． 前記１つ以上の物質モデルによって推定される前記１つ以上の熱力学的性質は、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、または前記ガスの臨界点のうちの任意のものを含む、請求項１４記載の制御装置。
１６． 前記１つ以上の物質モデルは、前記ガスの前記組成に基づいて選択され、生成され、または調節される、請求項９記載の制御装置。
１７． パイプライン系であって、
パイプラインと、
センサデータを提供するよう構成された検知ユニットを備えるステーションと、
ガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するよう構成されたパイプライン機器と、
制御装置とを含み、前記制御装置は、
前記パイプライン系内のガスのセンサデータを検知ユニットのセンサから得、
前記センサデータおよび前記ガスの物質モデルを用いて実時間かつ閉ループ制御方式を実施して１つ以上の制御決定を出し、そして
１つ以上の制御可能なパイプライン要素を作動させて前記１つ以上の制御決定に従って前記ガスの温度、圧力、流量、または組成を調整するよう構成されている、パイプライン系。
１８． 前記物質モデルは、前記ガスのクリコンデンサーム点、前記ガスのクリコンデンバール点、前記ガスの臨界点、粘度、密度、流れ特性、または相のうちの少なくとも１つを推定するよう構成されている、請求項１７記載のパイプライン系。
１９． 前記１つ以上の制御決定は、１つ以上の制御目的に合うよう出され、前記１つ以上の制御目的は、
前記ガス中の水和物の生成を制限する目的、
前記ガスを所望の相に維持する目的、
ガス流に加わるドラグを最小限に抑える目的、
前記ガスを前記所望の相に転移させる目的、または
前記パイプライン系の一パイプラインの破断の恐れを低下させる目的のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７記載のパイプライン系。
２０． 前記制御装置はさらに、
ユーザのためのディスプレイデータを生成するよう構成され、前記ディスプレイデータは、水和物曲線、包絡線、およびプロセス経路を含む線図、前記ガスの相図、前記センサデータ、または前記物質モデルのうちの１つ以上によって推定される１つ以上の熱力学的性質のうちの任意のものを含み、
ディスプレイデバイスを作動させて前記ディスプレイデータを前記ユーザに提供するよう構成されている、請求項１７記載のパイプライン系。
２１． パイプラインを最適化する方法であって、
前記パイプラインのための最適化および作動モードを決定するステップと、
性能変数を将来の計画対象期間にわたって前記パイプラインの１つ以上の制御決定の関数として定量化する目的関数を得るステップと、
１つ以上の制約を受ける前記目的関数を最適化して、結果的に前記性能変数の最適値が得られるようにする前記パイプラインのための制御決定を出すステップと、
前記パイプラインの機器を前記制御決定に従って作動させるステップとを含む、方法。
２２． 前記最適化モードは、エミッションまたはエネルギー消費モード、金銭的コストモード、またはスループットモードのうちの少なくとも１つを含み、
前記エミッションまたはエネルギー消費モードでは、前記目的関数の前記性能変数は、エネルギー消費量であり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最小化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記性能変数の最小値が得られるようにする制御決定を出し、
前記金銭的コストモードでは、前記目的関数の前記性能変数は、金銭的コストであり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最小化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記金銭的コストの最小値が得られるようにする制御決定を出し、
前記スループットモードでは、前記目的関数の前記性能変数は、送り出される生産物量であり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最大化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記送り出される生産物量の最大値が得られるようにする制御決定を出す、請求項２１記載の方法。
２３． 前記方法は、前記パイプラインの全体について制御決定を出すよう前記パイプラインの全体について実施される、請求項２１記載の方法。
２４． 前記方法は、前記パイプラインのステーションについて制御決定を出すよう前記パイプラインのステーションについて実施される、請求項２１記載の方法。
２５． 前記目的関数は、前記パイプラインのステーションのモデルを含み、前記パイプラインの前記ステーションは、直列にまたは並列に配置されていて生産物を前記パイプラインに通してポンプ送りするよう構成された複数のポンプを有し、前記ステーションの前記モデルは、前記制御決定の関数として前記ステーションの１つ以上の動作パラメータを予測する、請求項２１記載の方法。
２６． 前記制御決定は、前記将来の計画対象期間の各タイムステップに関するものであり、前記制御決定は、前記パイプラインの１つ以上のポンプに関する設定値、前記パイプラインに添加すべき抵抗減少剤（ＤＲＡ）の量、または前記パイプラインを作動させるためにユーティリティ提供業者から購入すべきエネルギーの量のうちの少なくとも１つを含む、請求項２１記載の方法。
２７． 前記パイプラインは、液体生産物、ガス生産物、または液体とガスの混合物を含む生産物を輸送するよう構成されている、請求項２１記載の方法。
２８． 前記制御決定は、前記パイプラインの生産物に添加すべき添加剤の量および種類を含む、請求項２１記載の方法。
２９． パイプラインであって、
複数のパイプラインステーションを有し、各パイプラインステーションは、少なくとも１つのポンプまたはコンプレッサを備え、
前記複数のパイプラインステーションを互いに連結するパイプを有し、
制御装置を有し、前記制御装置は、
前記パイプラインのための最適化および作動モードを決定し、
性能変数を将来の計画対象期間にわたって前記パイプラインの１つ以上の制御決定の関数として定量化する目的関数を得、
１つ以上の制約を受ける前記目的関数を最適化して、結果的に前記性能変数の最適値が得られるようにする前記パイプラインのための制御決定を出し、そして
前記制御決定に従って前記パイプラインの前記複数のパイプラインステーションの各々の前記少なくとも１つのポンプまたはコンプレッサを作動させるよう構成されている、パイプライン。
３０． 前記最適化モードは、エミッションまたはエネルギー消費モード、金銭的コストモード、またはスループットモードのうち少なくとも１つを含み、
前記エミッションまたはエネルギー消費モードでは、前記目的関数の前記性能変数は、エネルギー消費量であり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最小化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記性能変数の最小値が得られるようにする制御決定を出し、
前記金銭的コストモードでは、前記目的関数の前記性能変数は、金銭的コストであり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最小化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記金銭的コストの最小値が得られるようにする制御決定を出し、
前記スループットモードでは、前記目的関数の前記性能変数は、送り出される生産物量であり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最大化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記送り出される生産物量の最大値が得られるようにする制御決定を出す、のうちの少なくとも１つを含む、請求項２９記載のパイプライン。
３１． 前記制御装置は、前記パイプラインの全体について制御決定を出すよう前記パイプラインの全体について前記目的関数を最適化するよう構成されている、請求項２９記載のパイプライン。
３２． 前記制御装置は、前記パイプラインの前記複数のパイプラインステーションのうちの１つに関して前記目的関数を最適化して、前記パイプラインの前記複数のパイプラインステーションのうちの前記１つについて制御決定を出すよう構成されている、請求項２９記載のパイプライン。
３３． 前記目的関数は、前記パイプラインの前記複数のパイプラインステーションのうちの少なくとも１つのパイプラインステーションのモデルを含み、前記パイプラインの前記少なくとも１つのパイプラインステーションは、直列にまたは並列に配置されていて生産物を前記パイプラインに通してポンプ送りするよう構成された複数のポンプを有し、前記パイプラインステーションの前記モデルは、前記制御決定の関数として前記ステーションの１つ以上の動作パラメータを予測する、請求項２９記載のパイプライン。
３４． 前記制御決定は、前記将来の計画対象期間の各タイムステップに関するものであり、前記制御決定は、前記パイプラインの１つ以上のポンプに関する設定値、前記パイプラインに添加すべき抵抗減少剤（ＤＲＡ）の量、または前記パイプラインを作動させるためにユーティリティ提供業者から購入すべきエネルギーの量のうちの少なくとも１つを含む、請求項２９記載のパイプライン。
３５． 前記パイプラインは、液体生産物、ガス生産物、または液体とガスの混合物を含む生産物を輸送するよう構成されている、請求項２９記載のパイプライン。
３６． 前記制御決定は、前記パイプラインの生産物に添加すべき添加剤の量および種類を含む、請求項２９記載のパイプライン。
３７． パイプラインを最適化する制御装置であって、前記制御装置は、
前記パイプラインのための最適化および作動モードを決定し、
性能変数を将来の計画対象期間にわたって前記パイプラインの１つ以上の制御決定の関数として定量化する目的関数を得、
１つ以上の制約を受ける前記目的関数を最適化して、結果的に前記性能変数の最適値が得られるようにする前記パイプラインのための制御決定を出し、そして
前記パイプラインの機器を前記制御決定に従って作動させるよう構成されている、制御装置。
３８． 前記最適化モードは、エミッションまたはエネルギー消費モード、金銭的コストモード、またはスループットモードのうちの少なくとも１つを含み、
前記エミッションまたはエネルギー消費モードでは、前記目的関数の前記性能変数は、エネルギー消費量であり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最小化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記性能変数の最小値が得られるようにする制御決定を出し、
前記金銭的コストモードでは、前記目的関数の前記性能変数は、金銭的コストであり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最小化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記金銭的コストの最小値が得られるようにする制御決定を出し、
前記スループットモードでは、前記目的関数の前記性能変数は、送り出される生産物量であり、前記目的関数を最適化する前記ステップは、前記目的関数を最大化して、結果的に前記将来の計画対象期間にわたって前記送り出される生産物量の最大値が得られるようにする制御決定を出す、のうちの少なくとも１つを含む、請求項３７記載の制御装置。
３９． 前記目的関数は、前記パイプラインのステーションのモデルを含み、前記パイプラインの前記ステーションは、直列にまたは並列に配置されていて生産物を前記パイプラインに通してポンプ送りするよう構成された複数のポンプを有し、前記ステーションの前記モデルは、前記制御決定の関数として前記ステーションの１つ以上の動作パラメータを予測する、請求項３７記載の制御装置。
４０． 前記制御決定は、前記将来の計画対象期間の各タイムステップに関するものであり、前記制御決定は、前記パイプラインの１つ以上のポンプに関する設定値、前記パイプラインに添加すべき抵抗減少剤（ＤＲＡ）の量、または前記パイプラインを作動させるためにユーティリティ提供業者から購入すべきエネルギーの量のうちの少なくとも１つを含む、請求項３７記載の制御装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】