[发明专利]用于声学容器容积校准的系统和方法

说明书

公开了使用超声检查技术校准存储容器的容积的系统和方法。示例性超声校准系统包括可控制地部署在所述容器的外表面上的相应位置中的多个声学装置。声学装置包括：用于发送声学信号穿过容器的内部容积的换能器以及被配置为检测声学信号的传感器。声学装置与控制所述声学装置的定位和操作的诊断计算装置通信并且被进一步配置成确定在各个声学装置之间行进的声学信号的飞行时间。此外，根据声学装置的具体布置和所测得的声学信号信息，控制计算机被配置成计算所述容器的尺寸和其内部容积。

技术领域

本发明涉及用于结构的非破坏性测试的系统和方法，具体地涉及用于以非破坏性方式对容器的几何尺寸进行声学测量的系统和方法。

背景技术

在油气行业中，用于原油和精炼产品的储罐在烃供应链中起着关键作用。在将产品转移到罐和/或从所述罐转移产品时，了解这些储存装置的准确容积起着至关重要的作用。由于外部和内部条件(即，温度)的变化和老化并且还由于液体产品的重量(即，静水压力)，罐容积可能发生多达+/-0.2％的变化。就250,000桶储罐而言，这种变化将导致+/-500桶容积的容积变化。

由于石油烃的高价值，因此对储罐的校准有强制性要求。必须对用于储存交接(custody transfer)的储罐进行校准，使得非常准确地知道所转移的体积(例如，误差小于0.1％)。执行此操作的最常用技术是：手动捆扎(manual strapping)(API MPMS 2.2A)；光学技术(光学参考线方法ORLM-API第2.2B章(Optical Reference Line Method ORLM–APIChapter 2.2B)、光学三角测量法(OTM)-API第2.2C章(Optical Triangulation Method(OTM)–API Chapter 2.2C)、电子光学测距法(EODR)-API第2.2D章(Electro-OpticalDistance Ranging Method(EODR)–API Chapter 2.2D))和液体校准(API标准2555)。然而，已经发现这些测量会产生误差并且被认为是无效的。在一些情况下，前述测试技术需要罐停机时间(例如，清空罐或以其它方式暂时停止罐操作)，这为所引起的损失带来了另外的成本。此外，许多前述测试技术具有侵入性，因为其需要进入罐的内部容积，并且还可能具有破坏性。

在油气行业中，已经使用超声波探头在局部点处确定管道和容器的健康状况和结构完整性。用于使用超声测量壁厚的已知系统基于使用声音在壁的外表面与内表面之间行进的飞行时间(TOF)来确定行进距离的概念。在这种实施方案中，使用通过金属介质(即，管道或容器)的超声波信号返回行程的TOF分析来确定壁的厚度并且因此确定由于腐蚀导致的退化。类似地，已经进行的工作是沿管道的长度发送声波以确定是否存在会导致意外反射的裂缝或其它异常现象。然而，这种系统依赖于已知或假设的管道尺寸并且未被配置成确定管道的几何轮廓。相反，使用上文提及的已知替代方法对容器的几何测量结果进行假设或确定。

在罐检查的情况下，上文提及的方法需要高水平的校准并且还需要几天的工作(例如，包含安装和使用高脚手架以部署测量系统并进行测量)。因此，很少对罐进行校准/测量，从而导致罐容积错误和销售收入损失。

用于罐校准的现有方法存在显著缺点。例如，使用当前标准，执行校准可能耗费1-2天的工作。因此，很少对储罐进行校准，从而导致储存在罐内或转移到罐和从所述罐转移的实际容积的测量结果不准确，这可能产生很高的费用。例如，校准之间的传统时间段可能介于五年与十五年之间。

需要的是解决与使用现有系统执行校准的效率相关的限制的用于校准储罐容积的系统和方法。更具体地，需要的是可以以相对快速、低成本且非侵入性的方式进行部署和操作的用于精确执行罐校准的系统和方法。还需要的是可以快速且按需部署并且因此有助于更频繁地(例如，每天或甚至每次灌装)检测罐容积的变化的系统。

正是关于这些和其它考虑因素而呈现了本文所公开的内容。

发明内容