Abrégé

Presented herein are systems, methods, and apparatus related to relocatable tower technologies that facilitate on-site deployment and provide improved stiffness in order to minimize motion at a tower top in a manner that existing approaches, which focus on survivability, do not contemplate. In particular, relocatable tower technologies described herein can be deployed rapidly and at low cost, at outdoor sites, to, e.g., provide a vertical mast upon which equipment can be mounted. In certain embodiments, features of relocatable towers described herein allow the vertical mast to survive and remain rigid while being exposed to outdoor elements, such as wind gusts (e.g., up to 110 Mph). Advantages of relocatable tower technologies described herein are particularly well suited where (e.g., scanning based) imaging and/or detection equipment is mounted at a top of the tower, and/or where towers are deployed at sensitive sites such as hydrocarbon production, storage and processing facilities.

Classes IPC  ?

• E02D 27/42 - Fondations pour poteaux, mâts ou cheminées
• E04H 12/34 - Dispositions pour élever ou abaisser des tours, mâts, poteaux, corps de cheminée ou analogues
• E04H 12/20 - Moyens de support latéraux à cet effet, p.ex. utilisant des amarres ou des entretoises

Abrégé

Presented herein are systems and methods directed to a multispectral absorption-based imaging approach offering improved detection, localization, and quantification of gas emission. The imaging technology described herein utilizes an optical sensor and broadband illumination in combination with specialized reflector installments mounted about the site. The optical sensor detects light (e.g., reflected) from locations along the reflector installment. Lines-of-sight from the optical sensor to locations along the reflector installment sweep out an “optical curtain” partially enclosing and/or forming a boundary near various assets to be monitored. Optical absorption signatures from leaking gas crossing the optical curtain can be used to detect, localize, and obtain quantitative measures characterizing the leak. Measurements from reflector installments can be combined with measurements obtained via reflection of ambient light from background materials in a hybrid approach that expands monitoring capabilities and offers improvements in detection.

Classes IPC  ?

• G01N 21/359 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge en utilisant la lumière de l'infrarouge proche
• G01N 21/3504 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge pour l'analyse des gaz, p.ex. analyse de mélanges de gaz

Abrégé

Presented herein are systems and methods directed to a multispectral absorption-based imaging approach that provides for rapid and accurate detection, localization, and quantification of gas emission from within a site to be monitored. The imaging technology described herein utilizes an optical sensor and broadband illumination in combination with specialized reflector installments mounted about the site. The optical sensor detects light (e.g., reflected) from a plurality of sampled locations along the reflector installment, for example by imaging multiple sampled locations at a time and/or scanning an instantaneous field of view (ifov) of the optical sensor. Lines-of-sight from the optical sensor to sampled locations along the reflector installment sweep out an “optical curtain” partially enclosing and/or forming a boundary near various assets to be monitored. Optical absorption signatures from leaking gas crossing the optical curtain can be used to detect, localize, and obtain quantitative measures characterizing the leak.

Classes IPC  ?

• G01N 21/359 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge en utilisant la lumière de l'infrarouge proche
• G01N 21/3504 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge pour l'analyse des gaz, p.ex. analyse de mélanges de gaz

Abrégé

Presented herein are systems and methods directed to a multispectral absorption-based imaging approach that provides for rapid and accurate detection, localization, and quantification of gas emission from within a site to be monitored. The imaging technology described herein utilizes an optical sensor and broadband illumination in combination with specialized reflector installments mounted about the site. The optical sensor detects light (e.g., reflected) from a plurality of sampled locations along the reflector installment, for example by imaging multiple sampled locations at a time and/or scanning an instantaneous field of view (ifov) of the optical sensor. Lines-of-sight from the optical sensor to sampled locations along the reflector installment sweep out an “optical curtain” partially enclosing and/or forming a boundary near various assets to be monitored. Optical absorption signatures from leaking gas crossing the optical curtain can be used to detect, localize, and obtain quantitative measures characterizing the leak.

Classes IPC  ?

• G01N 21/359 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge en utilisant la lumière de l'infrarouge proche
• G01N 21/3504 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge pour l'analyse des gaz, p.ex. analyse de mélanges de gaz

Abrégé

Presented herein are systems and methods directed to a multispectral absorption-based imaging approach that provides for rapid and accurate detection, localization, and quantification of gas leaks. The imaging technology described herein utilizes a scanning optical sensor in combination with structured and scannable illumination to detect and image spectral signatures produced by absorption of light by leaking gas in a quantitative manner over wide areas, at distance, and in the presence of background such as ambient gas and vapor. Moreover, the specifically structured and scannable illumination source of the systems and methods described herein provides a consistent source of illumination for the scanning optical sensor, allowing imaging to be performed even in the absence of sufficient natural light, such as sunlight. The imaging approaches described herein can, accordingly, be used for a variety of gas leak detection, emissions monitoring, and safety applications.

Classes IPC  ?

• G01N 21/3504 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge pour l'analyse des gaz, p.ex. analyse de mélanges de gaz
• G01N 33/22 - Combustibles; Explosifs
• G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
• G01J 3/02 - Spectrométrie; Spectrophotométrie; Monochromateurs; Mesure de la couleur - Parties constitutives
• G01J 3/06 - Systèmes de balayage
• G01J 3/10 - Aménagements de sources lumineuses spécialement adaptées à la spectrométrie ou à la colorimétrie
• G01J 3/28 - Etude du spectre
• G01J 3/42 - Spectrométrie d'absorption; Spectrométrie à double faisceau; Spectrométrie par scintillement; Spectrométrie par réflexion
• G01M 3/20 - Examen de l'étanchéité des structures ou ouvrages vis-à-vis d'un fluide par utilisation d'un fluide ou en faisant le vide par détection de la présence du fluide à l'emplacement de la fuite en utilisant des révélateurs particuliers, p.ex. teinture, produits fluorescents, produits radioactifs
• G01M 3/38 - Examen de l'étanchéité des structures ou ouvrages vis-à-vis d'un fluide par utilisation de la lumière
• G01N 33/00 - Recherche ou analyse des matériaux par des méthodes spécifiques non couvertes par les groupes
• G01N 21/359 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge en utilisant la lumière de l'infrarouge proche
• E21B 41/00 - Matériel ou accessoires non couverts par les groupes
• G01J 3/12 - Production du spectre; Monochromateurs
• G01N 21/17 - Systèmes dans lesquels la lumière incidente est modifiée suivant les propriétés du matériau examiné

Abrégé

This invention consists of sensors and algorithms to image, detect, and quantify the presence of hydrocarbon gas (for example from leaks) using a short-wave infrared radiation detector array with multiple spectral filters under natural sunlight or artificial illumination, in combination with the hydrodynamics of turbulent gas jets and buoyant plumes. Multiple embodiments are recited and address detection and quantification of methane gas leaks. Quantification includes gas column densities, gas concentration estimates, total mass, hole size estimates, and estimated emission flux (leak rate) of gas from holes and cracks in pressurized vessels, pipes, components, and general gas infrastructure, and from surface patches (for example due to gas leaks in underground pipes) under the action of buoyancy and wind. These and similar embodiments are applicable more generally to natural gas and other hydrocarbon gases, liquids, emulsions, solids, and particulates, and to emissions monitoring of greenhouse gases methane and carbon dioxide.

Classes IPC  ?

• G01M 3/38 - Examen de l'étanchéité des structures ou ouvrages vis-à-vis d'un fluide par utilisation de la lumière
• G01N 21/3504 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge pour l'analyse des gaz, p.ex. analyse de mélanges de gaz
• G01N 21/359 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge en utilisant la lumière de l'infrarouge proche
• G01N 21/31 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique
• G01N 21/85 - Analyse des fluides ou solides granulés en mouvement
• G01N 33/00 - Recherche ou analyse des matériaux par des méthodes spécifiques non couvertes par les groupes
• G01J 3/28 - Etude du spectre
• G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons

Abrégé

Presented herein are systems and methods directed to a multispectral absorption-based imaging approach that provides for rapid and accurate detection, localization, and quantification of gas leaks. The imaging technology described herein utilizes a scanning optical sensor in combination with structured and scannable illumination to detect and image spectral signatures produced by absorption of light by leaking gas in a quantitative manner over wide areas, at distance, and in the presence of background such as ambient gas and vapor. Moreover, the specifically structured and scannable illumination source of the systems and methods described herein provides a consistent source of illumination for the scanning optical sensor, allowing imaging to be performed even in the absence of sufficient natural light, such as sunlight. The imaging approaches described herein can, accordingly, be used for a variety of gas leak detection, emissions monitoring, and safety applications.

Classes IPC  ?

• G01N 21/3504 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge pour l'analyse des gaz, p.ex. analyse de mélanges de gaz
• G01N 33/22 - Combustibles; Explosifs
• G01N 21/359 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge en utilisant la lumière de l'infrarouge proche

Abrégé

Apparatus and methods for rapidly detecting, localizing, imaging, and quantifying leaks of natural gas and other hydrocarbon and greenhouse gases. Scanning sensors, scan patterns, and data processing algorithms enable monitoring a site to rapidly detect, localize, image, and quantify amounts and rates of hydrocarbon leaks. Multispectral short-wave infrared detectors sense non-thermal infrared radiation from natural solar or artificial illumination sources by differential absorption spectroscopy. A multispectral sensor is scanned to envelop an area of interest, detect the presence and location of a leak, and raster scan the area around the leak to create an image of the leak. The resulting absorption image related to differential spectral optical depth is color mapped to render the degree of gas absorption across the scene. Analysis of this optical depth image, with factors including known inline pressures and/or surface wind speed measurements, enable estimation of the leak rate, i.e., emission mass flux of gas.

Classes IPC  ?

• G01N 21/3518 - Dispositifs utilisant des techniques de corrélation à filtres de gaz; Dispositifs utilisant des techniques de modulation de la pression des gaz
• G01M 3/38 - Examen de l'étanchéité des structures ou ouvrages vis-à-vis d'un fluide par utilisation de la lumière
• G01F 1/76 - Dispositifs pour mesurer le débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent
• G01J 3/06 - Systèmes de balayage
• G01J 3/42 - Spectrométrie d'absorption; Spectrométrie à double faisceau; Spectrométrie par scintillement; Spectrométrie par réflexion
• G01J 3/44 - Spectrométrie Raman; Spectrométrie par diffusion
• G01J 5/00 - Pyrométrie des radiations, p.ex. thermométrie infrarouge ou optique
• G01N 21/3504 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge pour l'analyse des gaz, p.ex. analyse de mélanges de gaz
• G01N 21/31 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique

Abrégé

Apparatus and methods for rapidly detecting, localizing, imaging, and quantifying leaks of natural gas and other hydrocarbon and greenhouse gases. Scanning sensors, scan patterns, and data processing algorithms enable monitoring a site to rapidly detect, localize, image, and quantify amounts and rates of hydrocarbon leaks. Multispectral short-wave infrared detectors sense non-thermal infrared radiation from natural solar or artificial illumination sources by differential absorption spectroscopy. A multispectral sensor is scanned to envelop an area of interest, detect the presence and location of a leak, and raster scan the area around the leak to create an image of the leak. The resulting absorption image related to differential spectral optical depth is color mapped to render the degree of gas absorption across the scene. Analysis of this optical depth image, with factors including known inline pressures and/or surface wind speed measurements, enable estimation of the leak rate, i.e., emission mass flux of gas.

Classes IPC  ?

• G01N 21/35 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge
• G01N 21/3518 - Dispositifs utilisant des techniques de corrélation à filtres de gaz; Dispositifs utilisant des techniques de modulation de la pression des gaz
• G01F 1/76 - Dispositifs pour mesurer le débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent
• G01N 21/3504 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge pour l'analyse des gaz, p.ex. analyse de mélanges de gaz
• G01M 3/38 - Examen de l'étanchéité des structures ou ouvrages vis-à-vis d'un fluide par utilisation de la lumière

Abrégé

This invention consists of sensors and algorithms to image, detect, and quantify the presence of hydrocarbon gas (for example from leaks) using a short-wave infrared radiation detector array with multiple spectral filters under natural sunlight or artificial illumination, in combination with the hydrodynamics of turbulent gas jets and buoyant plumes. Multiple embodiments are recited and address detection and quantification of methane gas leaks. Quantification includes gas column densities, gas concentration estimates, total mass, hole size estimates, and estimated emission flux (leak rate) of gas from holes and cracks in pressurized vessels, pipes, components, and general gas infrastructure, and from surface patches (for example due to gas leaks in underground pipes) under the action of buoyancy and wind. These and similar embodiments are applicable more generally to natural gas and other hydrocarbon gases, liquids, emulsions, solids, and particulates, and to emissions monitoring of greenhouse gases methane and carbon dioxide.

Classes IPC  ?

• G01M 3/38 - Examen de l'étanchéité des structures ou ouvrages vis-à-vis d'un fluide par utilisation de la lumière
• G01N 21/31 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique
• G01N 21/85 - Analyse des fluides ou solides granulés en mouvement
• G01N 33/00 - Recherche ou analyse des matériaux par des méthodes spécifiques non couvertes par les groupes
• G01N 21/3504 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge pour l'analyse des gaz, p.ex. analyse de mélanges de gaz
• G01N 21/359 - Couleur; Propriétés spectrales, c. à d. comparaison de l'effet du matériau sur la lumière pour plusieurs longueurs d'ondes ou plusieurs bandes de longueurs d'ondes différentes en recherchant l'effet relatif du matériau pour les longueurs d'ondes caractéristiques d'éléments ou de molécules spécifiques, p.ex. spectrométrie d'absorption atomique en utilisant la lumière infrarouge en utilisant la lumière de l'infrarouge proche
• G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
• G01J 3/28 - Etude du spectre