用于測(cè)定地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品的量的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于測(cè)定存儲(chǔ)在地下洞穴中的液體能源商品的量的方法，該方法一般包括以下步驟：建立用于與地下洞穴相關(guān)的鹵水池的體積函數(shù)；獲取鹵水池圖像；將所獲取的圖像傳輸給中心處理設(shè)備；分析所獲取的圖像從而計(jì)算鹵水池中鹵水的深度；基于所計(jì)算的深度并使用體積函數(shù)估算鹵水池中鹵水的體積；基于所估算的鹵水池中鹵水的體積，測(cè)定存儲(chǔ)在與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中液體能源商品的量；以及將關(guān)于存儲(chǔ)的液體能源商品的量的信息傳送給第三方市場(chǎng)參與者。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于測(cè)定地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品的量的方法和系統(tǒng)
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0001]本申請(qǐng)要求2011年3月2日提交的第61/448，439號(hào)美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引證的方式并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及用于測(cè)定在地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品(例如，原油、液化天然氣(NGL)以及其它液體碳?xì)浠衔?的量的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]液體能源商品，例如原油、液化天然氣(NGL)以及其它液體碳?xì)浠衔铮哂袃r(jià)值數(shù)十億美元的經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)。這些商品被多方買(mǎi)賣(mài)，而且，與任何交易市場(chǎng)一樣，與交易商品相關(guān)的信息對(duì)市場(chǎng)參與者而言是非常有價(jià)值的。具體來(lái)說(shuō)，這些商品中的每一種商品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和分配系統(tǒng)的各種部件和設(shè)備的運(yùn)行可能對(duì)這些商品的價(jià)格和可獲得性具有重大影響，這使得與所述的運(yùn)行相關(guān)的信息變得有價(jià)值。而且，各種部件的擁有者或經(jīng)營(yíng)者通常不會(huì)公開(kāi)披露此類(lèi)信息，因此上述信息的獲取非常有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明是用于測(cè)定在地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品(例如，原油、液化天然氣(NGL)以及其它液體碳?xì)浠衔?的量的方法和系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，使用公眾可獲取的資源、視覺(jué)檢測(cè)、衛(wèi)星成像、聲吶(SONAR)、水路激光雷達(dá)(hydrographic LiDAR)或其它方法來(lái)研究特定地下存儲(chǔ)位置中的每個(gè)鹵水池。關(guān)于鹵水池的所有物理輪廓和其它相關(guān)信息都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，其包括例如水池壁斜率k或kp最大水池深度Ztl、作為深度的函數(shù)的水池周長(zhǎng)P (z)、最大深度處的水池體積Vc1、以及作為深度的函數(shù)的水池面積A (z)0
從這些信息，可以得到描述鹵水池體積的函數(shù)V (z)，該體積是地下存儲(chǔ)的體積，該體積函數(shù)為在任何給定時(shí)間鹵水池的深度z的函數(shù)。
還研究了與每個(gè)水池相關(guān)的地下存儲(chǔ)洞穴中的液體能源商品類(lèi)型，并且將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
然后，根據(jù)預(yù)定計(jì)劃，例如，通過(guò)與基準(zhǔn)系統(tǒng)中感興趣的鹵水池固定的攝像機(jī)或者通過(guò)在該位置上方飛行的攜載攝像機(jī)的飛機(jī)，對(duì)特定地下存儲(chǔ)位置處的每個(gè)鹵水池進(jìn)行檢測(cè)。這種檢測(cè)包括獲取鹵水池的一個(gè)或更多個(gè)視覺(jué)圖像。
然后，所獲取的每個(gè)鹵水池的圖像優(yōu)選被傳輸?shù)街行奶幚碓O(shè)備。然后，優(yōu)選地通過(guò)使用數(shù)字計(jì)算機(jī)程序分析所獲取的圖像。其中一種分析形式是使用圖像軟件來(lái)識(shí)別和追蹤圖像上的兩個(gè)輪廓。第一輪廓表示水池的頂部邊緣，第二輪廓表示獲取圖像時(shí)水池內(nèi)的鹵水水位。如果圖像是使用移動(dòng)的基準(zhǔn)系統(tǒng)獲取的，例如是從飛機(jī)或直升機(jī)獲取的，那么為了使由相對(duì)于系統(tǒng)傾斜的可變角度引起的誤差降為最小，優(yōu)選引入預(yù)處理步驟，在該步驟中所有圖像和與其相關(guān)的輪廓在下一步處理之前被轉(zhuǎn)換成普通基準(zhǔn)系統(tǒng)。
然后，由預(yù)定數(shù)量的離散測(cè)量測(cè)定各輪廓之間的平均垂直距離。將平均垂直距離乘以鹵水池的壁的斜率得到水池的深度Z。
然后利用深度Z并使用體積函數(shù)V(Z)估算水池體積。
最后，測(cè)定存儲(chǔ)的液體能源商品的量。在許多情況中，假定鹵水池的估算體積近似等于存儲(chǔ)在與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中的液體能源商品的體積。
一旦完成了對(duì)特定位置的每個(gè)鹵水池的分析，可將與估算體積相關(guān)的信息發(fā)送給市場(chǎng)參與者和其它感興趣實(shí)體，也就是通常不會(huì)在給定時(shí)間獲得關(guān)于地下存儲(chǔ)的液體能源商品的量的信息的第三方。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
圖1是鹵水池在空的狀態(tài)下的航拍圖，該鹵水池在圖像上具有多個(gè)被追蹤的輪廓；
圖2是圖1中被數(shù)字化為X-Y坐標(biāo)的輪廓的圖；
圖3是例示了所計(jì)算的面積函數(shù)的圖，該面積函數(shù)為圖1中鹵水池深度的函數(shù)；
圖4是當(dāng)鹵水池存儲(chǔ)了較大體積的鹵水時(shí)圖1中的鹵水池的航拍圖；
圖5是例示了對(duì)圖4中的圖像和輪廓使用2D線(xiàn)性變換的圖；
圖6是例示了如何由預(yù)定數(shù)量的離散測(cè)量測(cè)定圖4中輪廓之間的平均垂直距離的圖； 圖7是特定鹵水池邊緣的圖像，其示出了在鹵水池邊緣附近以間距隔開(kāi)的一系列標(biāo)
記；
圖8是描述了本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的示意性實(shí)施方式的一般功能的流程圖；
圖9是本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的一個(gè)示意性實(shí)施方式中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心部件的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0004]本發(fā)明是用于測(cè)定在地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品(例如，原油、液化天然氣(NGL)以及其它液體碳?xì)浠衔?的量的方法和系統(tǒng)。
除了地上存儲(chǔ)之外，例如原油、液化天然氣(NGL)以及其它液體碳?xì)浠衔锏囊后w能源商品還被存儲(chǔ)在地下洞穴中。在北美，通過(guò)泵入水并用已知為“溶液采礦”的方法抽取鹵水而人為地掏空地質(zhì)鹽巖層從而獲得這些洞穴。對(duì)于國(guó)家緊急供給原油的大倉(cāng)庫(kù)，即所謂的戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備(SPR)，通常都存儲(chǔ)在這種地下洞穴中。美國(guó)的戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備SPR存儲(chǔ)在德克薩斯州和路易斯安那州的地下洞穴中，并且SPA洞穴的容量通常在600萬(wàn)至3500萬(wàn)桶的范圍內(nèi)。參見(jiàn) http: //www.fe.doe.gov/programs/reserves/spr/spr-sties.html。
作為另一個(gè)示例，液化天然氣(NGL)是通常存儲(chǔ)在地下洞穴中的另一種液體能源商品。美國(guó)兩個(gè)主要存儲(chǔ)中心中的其中一個(gè)是在德克薩斯州的蒙特貝爾烏。該存儲(chǔ)區(qū)域包括約34個(gè)地下洞穴，具有約1，000，000，000桶的總存儲(chǔ)量。
在地下存儲(chǔ)洞穴內(nèi)，原油或其它液體能源商品漂浮在一定量的鹵水上。因此，與單個(gè)洞穴或多個(gè)洞穴相關(guān)的是在液體能源商品已經(jīng)被抽取時(shí)用來(lái)保持洞穴被充滿(mǎn)的一定量的鹵水。鹵水有助于保持洞穴壁完整以使得鹽穴壁不會(huì)被腐蝕。當(dāng)需要從洞穴抽取液體能源商品時(shí)，將鹵水泵入洞穴，液體能源商品被轉(zhuǎn)移到管道中從而將液體能源商品運(yùn)送到設(shè)備外。當(dāng)需要將液體能源商品注入洞穴中時(shí)，將其泵入并且將鹵水從洞穴運(yùn)出。
一種常用的維持所需鹵水體積的方法是利用地上水池來(lái)存儲(chǔ)多余的鹵水。如果鹵水池和相關(guān)的存儲(chǔ)洞穴形成封閉的系統(tǒng)，那么存儲(chǔ)的液體能源商品的體積約等于鹵水池中鹵水的體積。
根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，使用公眾可獲取的資源、視覺(jué)檢測(cè)、衛(wèi)星成像、聲吶、水路激光雷達(dá)或其它方法來(lái)研究特定地下存儲(chǔ)位置中的每個(gè)鹵水池。在這方面，為了使水池中鹵水的特定水位與包含在水池中的鹵水的相關(guān)體積相關(guān)聯(lián)，需要詳細(xì)理解水池形狀和尺寸。最簡(jiǎn)單的情況是被設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方體形狀的鹵水池，其中，水池中鹵水的深度直接對(duì)應(yīng)于水池中鹵水的體積。在水池地質(zhì)結(jié)構(gòu)不是簡(jiǎn)單幾何形狀的情況下，則使用公共源，例如在地形構(gòu)造方面準(zhǔn)確的地圖。關(guān)于鹵水池的所有物理輪廓和其它相關(guān)信息都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，包括例如水池壁斜率k或kp最大水池深度Ztl、作為深度的函數(shù)的水池周長(zhǎng)P (z)、最大深度處的水池體積Vtl以及作為深度的函數(shù)的水池面積A (z)。這種數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)選地存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中。從下面的討論會(huì)更清楚的是，通過(guò)工程文獻(xiàn)資料或使用與本文描述的相同方法進(jìn)行分析，可以由鹵水池中最小水池深度處的體積的估算來(lái)測(cè)定常量％。如果在下面的等式V (z)中將Vtl視為未知且同時(shí)其它基準(zhǔn)體積為已知，也可以計(jì)算出V。。
從該信息，可以得到描述鹵水池體積的函數(shù)V(Z)，該體積是地下存儲(chǔ)的體積，該體積函數(shù)為任意給定時(shí)間鹵水池的深度z的函數(shù)。
F(Z) = /:0 A(z)dz⑴
例如，如圖1所示，在測(cè)定特定鹵水池的物理輪廓并且基于鹵水池的物理輪廓建立體積函數(shù)的過(guò)程中，獲取圖像10。在這種情況中，因?yàn)辂u水池在構(gòu)造中，其基本處于空的狀態(tài)。然后，仍如圖1所示，在圖像10上追蹤鹵水池的兩個(gè)或更多個(gè)輪廓。這種輪廓也能夠從工程文獻(xiàn)資料或圖中得到。在這種情況中，在圖像10上追蹤三個(gè)輪廓:表示鹵水池的底部的第一輪廓20 ;表示最高水池水位的第二輪廓22 ;以及表示水池頂部，即圍繞鹵水池的護(hù)堤的頂部邊緣的第三輪廓24 。
一旦在圖像10上識(shí)別和追蹤了各輪廓，那些輪廓被數(shù)字化為X-Y坐標(biāo)，如圖2所示。
然后計(jì)算由每個(gè)輪廓界定的面積。
下一個(gè)步驟是測(cè)定每個(gè)輪廓的深度z。在該示例中，測(cè)定深度的第一步是計(jì)算每個(gè)輪廓和表示水池頂部的輪廓24之間的平均垂直距離。然后通過(guò)將鹵水池的壁的斜率乘以每個(gè)輪廓和表示水池頂部的輪廓24之間的平均垂直距離來(lái)測(cè)定每個(gè)輪廓的深度z。從工程文獻(xiàn)資料或其它資源可知齒水池壁的斜率，或者基于水池構(gòu)造的最佳實(shí)踐知識(shí)估算斜率。
最后，使用線(xiàn)性回歸或者其它適當(dāng)?shù)臄M合法計(jì)算面積函數(shù)A (z)，其為水池深度z的函數(shù)。例如，在圖3的圖表中示出了這種線(xiàn)性回歸。具體地，相對(duì)于圖1-3中示出的示例，從處于空的狀態(tài)的鹵水池得到的面積函數(shù)是:
A(z) = 68057-4352z (2)
并且，不規(guī)則形狀的鹵水池的體積是:
V(Z) = 68057 (Ztl-Z)-4352/2* (Zq2-Z2)+11017 (3)
其中，Z0等于最大水池深度，并且其中，112017是表示最小水池體積的常量。
該體積函數(shù)V (z)也存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
還研究了與每個(gè)水池相關(guān)的地下存儲(chǔ)洞穴中液體能源商品的類(lèi)型，該數(shù)據(jù)也存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。此外，根據(jù)其產(chǎn)品的來(lái)源和方法，原油在化學(xué)和物理特性方面不同，并且典型地通過(guò)美國(guó)石油學(xué)會(huì)重度(或API比重指數(shù))來(lái)分類(lèi)，該重度是原油相對(duì)于水的輕重程度的度量。如果原油存儲(chǔ)在感興趣的地下存儲(chǔ)位置中，API比重指數(shù)或關(guān)于原油類(lèi)型的類(lèi)似信息也存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
現(xiàn)在參考圖8的流程圖，并重復(fù)上述步驟，鹵水池的物理輪廓被存儲(chǔ)在中心處理設(shè)備的數(shù)據(jù)庫(kù)100中，如塊200所示，并且所建立的體積函數(shù)也存儲(chǔ)在中心處理設(shè)備的數(shù)據(jù)庫(kù)100中，如塊202所示。
然后，根據(jù)預(yù)定計(jì)劃，例如，通過(guò)與基準(zhǔn)系統(tǒng)中感興趣的鹵水池固定的攝像機(jī)或者通過(guò)在該位置上方飛行的攜載攝像機(jī)的飛機(jī)對(duì)特定地下存儲(chǔ)位置處的每個(gè)鹵水池進(jìn)行檢測(cè)。這種檢測(cè)包括獲取鹵水池的一個(gè)或更多個(gè)視覺(jué)圖像，如圖8的塊300所示。例如，這種圖像可包括攝影影像、衛(wèi)星圖像、紅外圖像或任何其它能夠提供每個(gè)鹵水池邊界勾畫(huà)輪廓的圖像，也就是每個(gè)鹵水池的頂部邊緣和每個(gè)水池內(nèi)的鹵水水位。
然后，所獲取的每個(gè)鹵水池的圖像優(yōu)選地被傳輸?shù)街行奶幚碓O(shè)備，如圖8的塊302所示。然后分析所獲取的圖像，優(yōu)選地通過(guò)使用數(shù)字計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行分析，也就是存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀指令。因此，使用標(biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)和語(yǔ)言能夠執(zhí)行必要程序和子程序。得益于下述說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可很容易地實(shí)現(xiàn)這種編程。
其中一種分析形式是使用圖像軟件，例如ImageJ (其是由美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health)開(kāi)發(fā)的公眾在 http://rsbweb.nih.gov/i j/ 上可獲取的軟件程序)來(lái)識(shí)別和追蹤圖像上的兩個(gè)輪廓，如圖8的塊304所示。第一輪廓表示水池的頂部邊緣，并且第二輪廓表示在獲取該圖像時(shí)水池內(nèi)的鹵水水位。圖4是當(dāng)鹵水池存儲(chǔ)較大體積的鹵水時(shí)圖1中鹵水池的航拍圖，并且在該圖像上追蹤第一和第二輪廓。
如果圖像是使用移動(dòng)的基準(zhǔn)系統(tǒng)獲取的，例如是從飛機(jī)或直升機(jī)獲取的，那么為了將由相對(duì)于系統(tǒng)傾斜的可變角度引起的誤差降為最小，優(yōu)選引入預(yù)處理步驟，在該步驟中所有圖像和與其相關(guān)的輪廓在下一步處理之前被轉(zhuǎn)換成普通基準(zhǔn)系統(tǒng)，如圖8的塊306所示。
在該預(yù)處理步驟中，一開(kāi)始對(duì)所識(shí)別的輪廓使用廣義坐標(biāo)變換從而將這些輪廓中的每一個(gè)依比例縮放至物理尺寸。在圖5中例示了 2D線(xiàn)性變換的一個(gè)示例。使用從鹵水池的研究獲知的鹵水池的頂部邊緣的周長(zhǎng)作為基準(zhǔn)，然后依比例縮放、剪切并旋轉(zhuǎn)鹵水池的頂部邊緣輪廓從而匹配該基準(zhǔn)。通過(guò)下面的等式表示該變換，并通過(guò)使用例如Matlab ?的軟件程序?qū)崿F(xiàn)該變換，Matlab I?是由馬薩諸塞州的納蒂克鎮(zhèn)的Mathworks公司銷(xiāo)售
的、市場(chǎng)上可購(gòu)買(mǎi)的軟件包。
Xn=axn+byn+c (4a)
Yn= dxn+eyn+f (4b)其中，xn和yn是測(cè)量的輪廓的第n個(gè)坐標(biāo)對(duì)；a、b、C、d、e和f是從坐標(biāo)變換得到的常量；且Xn和In是被變換的坐標(biāo)。
在分析過(guò)程中，將變換存儲(chǔ)為變量的中間集合。然后對(duì)表示鹵水池中的鹵水水位的第二輪廓進(jìn)行相同的變換。然后，根據(jù)鹵水池的物理尺寸表示變換后的第一和第二輪廓。
一旦執(zhí)行了預(yù)處理步驟，由預(yù)定數(shù)量的離散測(cè)量測(cè)定各輪廓Pta之間的平均垂直距離，如圖8的塊308所示。
例如，圖6例示了如何進(jìn)行這種測(cè)量。將平均垂直距離乘以鹵水池的壁的斜率可以獲得水池的深度z。
X = kPder (5)
如果將鹵水池的壁的斜率作為周長(zhǎng)的函數(shù)變化，則該斜率可以表示為該垂直距離的函數(shù)。
k = k (Rder) (6)
然后，如圖8的塊310所示，可以以下面的方式計(jì)算深度。
z = -^Jo2nrfc|P(te.(0)Jfi0 X Pairr
其中，Θ是具有位于水池周長(zhǎng)內(nèi)側(cè)的原點(diǎn)的角度基準(zhǔn)坐標(biāo)。
然后，利用深度Z并使用體積函數(shù)V (Z)從上面的等式(3)估算水池體積，如圖8的塊312所示。
在所獲取的鹵水池的圖像的基準(zhǔn)系統(tǒng)是固定的或其地理空間是已知的情況中，另一種分析形式是檢測(cè)水池圖像上的輪廓邊緣并且獲得每個(gè)輪廓的圖像像素面積。在這方面，圖像中的邊緣是具有較強(qiáng)強(qiáng)度對(duì)比的區(qū)域，也就是說(shuō)，從一個(gè)像素到下一個(gè)像素存在顯著的強(qiáng)度變化。存在檢測(cè)圖像中的邊緣的各種方法和技術(shù)，其通常分為兩類(lèi):梯度法和拉普拉斯算子法。梯度法在圖像的一次求導(dǎo)中查找最大值和最小值從而檢測(cè)邊緣。拉普拉斯算子法在圖像的二次求導(dǎo)中查找零交叉 從而發(fā)現(xiàn)邊緣。在任何情況中，一旦檢測(cè)且識(shí)別了輪廓邊緣，則將表示水池內(nèi)鹵水水位的輪廓所界定的面積與所得到的面積函數(shù)A (z)比較，從而測(cè)定水池中鹵水的深度z，并由此測(cè)定水池中鹵水的體積。
在某些情況中，水池自身可以包含物理標(biāo)記和/或高度標(biāo)記，這些標(biāo)記可用來(lái)測(cè)定水池深度。例如，圖7是特定鹵水池的邊緣的圖像。如圖7所示，在鹵水池的邊緣附近存在以間距隔開(kāi)的一系列標(biāo)記30、32、34、36。這些標(biāo)記30、32、34、36的位置是固定。因此，能夠通過(guò)測(cè)量圖像像素中從標(biāo)記30、32、34、36中的一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記到水池中鹵水邊緣的線(xiàn)性距離來(lái)估算深度z。
最后，測(cè)定存儲(chǔ)的液體能源商品的量，如圖8的塊314所示。在許多情況下，假定鹵水池的估算體積近似等于存儲(chǔ)在與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中的液體能源商品的體積。
如圖8的塊320所示，一旦完成了特定位置處每一個(gè)鹵水池的分析，隨后可以將關(guān)于估算體積的信息傳送給市場(chǎng)參與者和其他感興趣的實(shí)體，也就是通常不會(huì)迅速獲得關(guān)于給定時(shí)間地下存儲(chǔ)中的液體能源商品的量信息的第三方。當(dāng)然，通過(guò)對(duì)所有鹵水池中的體積求和或?qū)λx擇的鹵水池組中的體積求和，關(guān)于特定位置處的或所選擇的鹵水池組(例如，對(duì)應(yīng)于由特定公司持有的存儲(chǔ)或?qū)?yīng)于特定液體碳?xì)浠衔锏牧康柠u水池)中的液體能源商品總量的信息也能被計(jì)算并傳送給市場(chǎng)參與者和其它感興趣實(shí)體。可預(yù)想的并且優(yōu)選的是可通過(guò)電子郵件傳輸和/或通過(guò)將數(shù)據(jù)輸出到訪(fǎng)問(wèn)受控的因特網(wǎng)網(wǎng)址來(lái)實(shí)現(xiàn)與第三方的這種通信，終端用戶(hù)可以通過(guò)例如Microsoft Internet Explorer ?的普通的因特網(wǎng)瀏覽程序訪(fǎng)問(wèn)該因特網(wǎng)網(wǎng)址。當(dāng)然，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，傳送至第三方的信息和數(shù)據(jù)還可以通過(guò)多種其它已知通信介質(zhì)實(shí)現(xiàn)。
圖9是在本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的實(shí)施中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心部件的示意圖。如圖9所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)400通常包括處理器402、存儲(chǔ)器(或存儲(chǔ)器部件)404以及輸入/輸出接口406。輸入/輸出接口 406與攝像機(jī)410、鍵盤(pán)412以及其他輸入設(shè)備通信并從其獲取數(shù)據(jù)，然后將這種數(shù)據(jù)輸送到處理器402。處理器402還與存儲(chǔ)器404通信，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)多種模塊，包括:(a)圖像處理模塊420 ； (b)體積估算模塊422 ；(c)(液體能源商品的)數(shù)量測(cè)定模塊424;以及(d)通信模塊430。處理器402執(zhí)行這些模塊中的每一個(gè)模塊中的指令程序。存儲(chǔ)器404還存儲(chǔ)某數(shù)據(jù)元素，在執(zhí)行指令時(shí)處理器能夠存取并使用這種數(shù)據(jù)元素，例如(a)每個(gè)鹵水池的物理輪廓，包括斜率；(b)體積函數(shù)；(c)液體能源商品的類(lèi)型；以及(d)獲取的圖像。
還應(yīng)注意的是，在某些情況中，多個(gè)鹵水池可以對(duì)應(yīng)于多個(gè)洞穴。例如，再次參考圖1，該特定鹵水池具有約480，OOOm3的最大體積，并與四個(gè)單獨(dú)的地下洞穴相關(guān)，這四個(gè)地下洞穴具有3百萬(wàn)桶原油的總?cè)萘俊Ｔ谶@種情況中，洞穴至水池的映射也存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以使與水池組相關(guān)的體積估算被用來(lái)測(cè)定存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)洞穴中的體積。
作為進(jìn)一步的細(xì)化，一些地下存儲(chǔ)設(shè)備使用地上緩沖罐來(lái)批處理向相互連接的運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的注射以及從該基礎(chǔ)設(shè)施的抽取，該基礎(chǔ)設(shè)施包括進(jìn)入和離開(kāi)攜載液體能源商品的管道。該操作技術(shù)用于維持壓力并使得與設(shè)備之間的傳遞速率比與交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施之間的傳遞速率快。當(dāng)使用緩沖罐時(shí)，可以使用不同的罐來(lái)緩沖不同的液體能源商品。
當(dāng)使用緩沖罐來(lái)批處理地下存儲(chǔ)的注射或抽取時(shí)，可以使用在2011年4月19日提交的、名稱(chēng)為“Method and System for Determining an Amount of a Liquid EnergyCommondity Stored in a Particular Location” 的、序號(hào)為 13/089，674 的共同共有且待定的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中描述的方法來(lái)監(jiān)控緩沖罐，該申請(qǐng)通過(guò)引用并入于此。通過(guò)監(jiān)控以特定間距隔開(kāi)的罐體積，能夠區(qū)分用相同鹵水池轉(zhuǎn)移的液體能源商品。
作為進(jìn)一步的細(xì)化，可通過(guò)公眾可獲取的數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量(例如，通過(guò)使用雨量計(jì))或計(jì)算落入特定鹵水池的沉淀物的量，從而提高存儲(chǔ)在與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中的液體能源商品的量的測(cè)定準(zhǔn)確性。
作為進(jìn)一步的細(xì)化，可以通過(guò)附近的蒸發(fā)測(cè)量或者通過(guò)公眾可獲取的天氣數(shù)據(jù)的建模來(lái)估算特定鹵水池中蒸發(fā)的液體的量，從而提高存儲(chǔ)在與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中的液體能源商品的量的測(cè)定準(zhǔn)確性。
作為進(jìn)一步的細(xì)化，被轉(zhuǎn)換的水池頂部坐標(biāo)的周長(zhǎng)可以按比例放大至鹵水池的物理周長(zhǎng)從而查看線(xiàn)性坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型中的任何錯(cuò)誤。該縮放比例可以應(yīng)用到水池水位坐標(biāo)或最終體積估算上從而提聞準(zhǔn)確性。
作為進(jìn)一步的細(xì)化，可以用紅外成像連同抽送的廢氣一起檢測(cè)抽送機(jī)械以及往返于特定地下洞穴的管道，從而測(cè)定關(guān)于地下洞穴操作動(dòng)態(tài)的更多信息。以這種方式，可以預(yù)期的是，能夠區(qū)分在相同存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)的多個(gè)洞穴中存儲(chǔ)的體積。使用從關(guān)于哪個(gè)洞穴用于何種液體能源商品的研究中獲取的信息(例如，從公眾可獲取的用于設(shè)備的工程平面圖所獲取的信息)，能夠以液體能源商品對(duì)存儲(chǔ)的總體積進(jìn)行分類(lèi)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明教導(dǎo)下，其它的實(shí)施方式和實(shí)施也是可能的。本詳細(xì)說(shuō)明、并且特別是示例性實(shí)施方式的特定細(xì)節(jié)以及在此公開(kāi)的實(shí)施例主要是為清楚理解本發(fā)明而給出的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，因?yàn)樵陂喿x了本發(fā)明后，其修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的，并可在不偏離本發(fā)明范圍或精神下進(jìn)行各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種基于與地下洞穴相關(guān)的鹵水池中鹵水體積的估算來(lái)測(cè)定地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品的量的方法，該方法包括以下步驟: 基于所述齒水池的物理輪廓建立用于齒水池的體積函數(shù)，并且在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)所述體積函數(shù)； 在隨后的時(shí)間獲取所述鹵水池的圖像； 將所獲取的圖像傳送到中心處理設(shè)備； 在所獲取的圖像中識(shí)別所述鹵水池的頂部邊緣處或靠近頂部邊緣處的第一輪廓； 在所獲取的圖像中識(shí)別表示鹵水池中鹵水水位的第二輪廓； 測(cè)定所述第一輪廓和所述第二輪廓之間的平均距離； 基于所述平均距離計(jì)算鹵水池中鹵水的深度； 基于所計(jì)算的深度并使用存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的體積函數(shù)估算鹵水池中鹵水的體積； 基于鹵水池中鹵水的估算體積，測(cè)定在與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品的量；以及 將關(guān)于存儲(chǔ)的液體能源商品的量的信息傳送至第三方市場(chǎng)參與者。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的方法，其中，建立所述體積函數(shù)的步驟包括以下子步驟: 使用攝像機(jī)獲取處于基本是空的狀態(tài)中的鹵水池的圖像； 在所獲取的圖像上追蹤兩個(gè)或更多個(gè)輪廓； 將所述兩個(gè)或更多個(gè)輪廓數(shù)字化成X-Y坐標(biāo)； 計(jì)算由所述兩個(gè)或更多個(gè)輪廓界定的面積； 測(cè)定所述兩個(gè)或更多個(gè)輪廓中每個(gè)輪廓的深度；以及 計(jì)算面積函數(shù)，所述面積函數(shù)為所測(cè)定的深度的函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述液體能源商品是原油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述液體能源商品是液化天然氣。
5.一種基于與地下洞穴相關(guān)的鹵水池中鹵水體積的估算來(lái)測(cè)定地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品的量的方法，該方法包括以下步驟: 基于所述齒水池的物理輪廓建立用于齒水池的體積函數(shù)，并且在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)所述體積函數(shù)； 在隨后的時(shí)間獲取所述鹵水池的圖像； 將所獲取的圖像傳送到中心處理設(shè)備； 分析所獲取的圖像從而計(jì)算鹵水池中鹵水的深度； 基于所計(jì)算的深度并使用存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的所述體積函數(shù)估算齒水池中齒水的體積； 基于鹵水池中鹵水的估算體積，測(cè)定在與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品的量；以及 將關(guān)于存儲(chǔ)的液體能源商品的量的信息傳送至第三方市場(chǎng)參與者。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述液體能源商品是原油。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述液體能源商品是液化天然氣。
8.一種用于測(cè)定地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品的量的方法，其中鹵水池與地下洞穴相關(guān)，并且其中存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部件中的體積函數(shù)提供齒水池中齒水體積的估算，所述體積函數(shù)為鹵水池中鹵水深度的函數(shù)，該方法包括以下步驟: 使用攝像機(jī)獲取鹵水池的圖像； 使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以用于: Ca)在所獲取的圖像中識(shí)別鹵水池的頂部邊緣或頂部邊緣附近的第一輪廓； (b)在所獲取的圖像中識(shí)別表示鹵水池中鹵水水位的第二輪廓； (C)通過(guò)在所述第一輪廓和所述第二輪廓之間進(jìn)行多次離散測(cè)量來(lái)測(cè)定所述第一輪廓和所述第二輪廓之間的平均距離； Cd)基于所述平均距離計(jì)算鹵水池中鹵水的深度； Ce)基于所計(jì)算的深度并使用所述體積函數(shù)估算鹵水池中鹵水的體積；以及 Cf)測(cè)定存儲(chǔ)在與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中的液體能源商品的量；以及 使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將關(guān)于存儲(chǔ)的液體能源商品的量的信息發(fā)送給第三方市場(chǎng)參與者。
9.一種用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中測(cè)定在與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品的量的方法，該方法包括以下步驟: 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)鹵水池的壁的斜率，其為鹵水池周長(zhǎng)上的位置的函數(shù)；在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)用于測(cè)定鹵水池體積的體積函數(shù)，其為鹵水池的深度的函數(shù)； 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中 存儲(chǔ)關(guān)于與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中的液體能源商品的類(lèi)型的數(shù)據(jù)； 在隨后的時(shí)間，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中接收包含未知量鹵水的鹵水池的數(shù)字圖像；通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器處理數(shù)字圖像從而測(cè)定數(shù)字圖像中表示鹵水池頂部邊緣的第一輪廓以及數(shù)字圖像中表示鹵水池的鹵水水位的第二輪廓； 通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器，由預(yù)定數(shù)量的離散測(cè)量測(cè)定第一輪廓和第二輪廓之間的平均距離； 通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器，基于所述平均距離和鹵水池的壁的斜率測(cè)定鹵水池中鹵水的深度；以及 通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器，基于齒水的所述深度和所述體積函數(shù)，估算齒水池中鹵水的體積；以及 通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器，基于鹵水池中鹵水的估算體積，測(cè)定與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品的量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，該方法還包括以下步驟: 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)表示鹵水池底部的第一數(shù)字輪廓、表示鹵水池的最高水位的第二數(shù)字輪廓和表示鹵水池的頂部邊緣的第三數(shù)字輪廓；以及 一旦計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器接收了包含未知量鹵水的鹵水池的數(shù)字圖像，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器，使用廣義坐標(biāo)變換對(duì)第一輪廓進(jìn)行變換從而縮放、剪切和旋轉(zhuǎn)所述第一輪廓進(jìn)而與先前存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中的表示鹵水池的頂部邊緣的第三數(shù)字輪廓相匹配，然后對(duì)第二輪廓進(jìn)行廣義坐標(biāo)變換。
11.一種用于測(cè)定與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中存儲(chǔ)的液體能源商品的量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 存儲(chǔ)器部件；輸入/輸出接口，其與所述存儲(chǔ)器部件通信； 處理器，其與所述存儲(chǔ)器部件和所述輸入/輸出接口通信，所述處理器執(zhí)行指令程序從而: 從所述輸入/輸出接口接收并在存儲(chǔ)器部件中存儲(chǔ):(a)表示鹵水池底部的第一數(shù)字輪廓；(b)表示鹵水池最高水位的第二數(shù)字輪廓；和(C)表示鹵水池頂部邊緣的第三數(shù)字輪廓， 從所述輸入/輸出接口接收并在存儲(chǔ)器部件中存儲(chǔ)鹵水池的壁的斜率，其為鹵水池周長(zhǎng)上的位置的函數(shù)； 從所述輸入/輸出接口接收并在存儲(chǔ)器部件中存儲(chǔ)用于測(cè)定鹵水池體積的體積函數(shù)，其為鹵水池深度的函數(shù)； 從所述輸入/輸出接口接收并在存儲(chǔ)器部件中存儲(chǔ)關(guān)于在與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中的液體能源商品的類(lèi)型的數(shù)據(jù)； 從所述輸入/輸出接口接收并在存儲(chǔ)器部件中存儲(chǔ)包含未知量鹵水的鹵水池的數(shù)字圖像； 處理所述數(shù)字圖像從而確定數(shù)字圖像中表示鹵水池頂部邊緣的第一輪廓和數(shù)字圖像中表示鹵水池的鹵水水位的第二輪廓； 使用廣義坐標(biāo)變換對(duì)第一輪廓進(jìn)行變換從而縮放、剪切和旋轉(zhuǎn)第一輪廓進(jìn)而與先前存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中的表示鹵水池的頂部邊緣的第三數(shù)字輪廓匹配，然后對(duì)第二輪廓進(jìn)行廣義坐標(biāo)變換； 由預(yù)定數(shù)量的離散測(cè)量測(cè)定第一輪廓變換和第二輪廓變換之間的平均距離； 使用所述平均距離和鹵水池的壁的斜率，測(cè)定鹵水池中鹵水的深度； 使用齒水的所述深度和所述體積函數(shù)，估算齒水池中齒水的體積；以及基于鹵水池中鹵水的估算體積，測(cè)定存儲(chǔ)在與鹵水池相關(guān)的地下洞穴中的液體能源商品的量。
【文檔編號(hào)】G06T7/60GK103477364SQ201280011315
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月2日
【發(fā)明者】蘇珊·奧爾森, 迪爾德麗·阿芬那, 阿布迪·再恩, 杰森·?？怂? 申請(qǐng)人:真斯開(kāi)普無(wú)形控股有限公司