СПОСОБ ОЦЕНКИ СОВМЕСТИМОСТИ РЕАГЕНТОВ Российский патент 1995 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к технике измерений, в частности к оценке свойств веществ, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при подготовке различных реагентов и их композиций для борьбы с отложениями в призабойной зоне продуктивных пластов.

Известен способ оценки совместимости реагентов, включающий определение оптической плотности пленок, получаемых из растворов двух реагентов в общем растворителе после испарения последнего [1] Если реагенты совместно растворимы, то пленки прозрачны, если нерастворимы, то в них образуются частицы второй фазы, являющиеся центрами расслоения света. При этом основным вопросом является создание эффективных способов оценки совместимости используемых реагентов и их композиций.

Однако данный способ включает несколько этапов подготовки пленок, использование растворителей с последующим их испарением, что снижает точность оценки. Кроме того, существуют трудности с подбором концентрации реагентов в растворе, так как добавка небольшого количества второго реагента не влияет на изменение оптической плотности, а при значительном повышении его количества пленка становится мутной.

При этом указанный способ не позволяет устанавливать совместимость непрозрачных реагентов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ оценки совместимости реагентов [2] заключающийся в том, что на каждый реагент воздействуют внешним высокочастотным электромагнитным (ВЧ ЭМ) полем, строят экспериментальные зависимости фактора диэлектрических потерь ε от температуры Т при фиксированной частоте поля и находят значение Т_max, соответствующее максимальным значениям ε. Затем воздействуют ВЧ ЭМ полем на смесь реагентов и по количеству максимумов диэлектрической характеристики оценивают совместимость реагентов, а именно: если при этом наблюдается один максимум в зависимости ε (Т), то полимеры считаются совместимыми, если два максимума несовместимыми.

Недостатками этого способа являются его трудоемкость и невысокая достоверность. Первый связан с необходимостью проведения измерений диэлектрических свойств полимеров и их смесей в широком диапазоне изменения температур, а второй с неоднозначной интерпретацией получаемых результатов для широкого класса реагентов, так как экспериментальная зависимость ε (Т) даже для одного реагента может иметь сложный вид и не один, а несколько последовательно выявляемых максимумов при росте температуры. Следовательно, для получения абсолютно достоверных результатов необходимо проводить большое число опытов в широком диапазоне температур. Но в этом случае высокотемпературный нагрев может привести к искаженным результатам не только вследствие возможных физико-химических изменений в исследуемых веществах (особенно если они на углеводородной основе, различных ингибиторов парафиноотложений и др.), но и необратимому изменению химического состава самих веществ (например, испарение легких углеводородов). Кроме того, на практике, в частности, в нефтедобывающей промышленности, задача оценки совместимости реагента в сравнении с наиболее близким аналогом прямо противоположна: необходимо оценить совместимость реагентов при той конкретной температуре, при которой предполагается их практически использовать (это может быть температура окружающей среды, пластовая, на забое скважины и т.д.).

Техническим результатом изобретения является обеспечение высокой точности и достоверности совместимости реагентов.

Изобретение предусматривает определение зависимости тангенса угла диэлектрических потерь tg δ от частоты f накладываемого внешнего ВЧ ЭМ поля при фиксированной (постоянной) температуре с выявлением диапазона частот, в котором обнаруживается максимальное значение tg δ для каждого реагента. После чего реагенты смешивают и проводят те же измерения в выявленном (общим для обоих реагентов) диапазоне частот. О совместимости реагентов судят по наличию одного максимума tg δ в выявленном диапазоне частот.

Получение технического результата достигается тем, что в способе, заключающемся в том, что воздействуют на каждый реагент внешним ВЧ ЭМ полем и измеряют диэлектрическую характеристику реагентов, изменяя условия измерений, находят максимальную величину диэлектрической характеристики для каждого реагента при условиях измерений, соответствующих найденным максимальным значениям диэлектрических характеристик, воздействуют внешним полем на смесь реагентов и по количеству максимумов диэлектрической характеристики оценивают совместимость реагентов, в качестве диэлектрической характеристики используют тангенс угла диэлектрических потерь tg δ, условия измерений изменяют путем изменения частоты внешнего ВЧ ЭМ поля при постоянной температуре, а реагенты оценивают как совместимые при наличии только одного максимумa tg δ для смеси реагентов.

Возможность получения технического результата обусловлена тем, что использование tg δ в качестве контролирующего параметра при оценке совместимости реагентов путем измерения и сопоставления зависимостей tg δ (f) до и после их смешения дает возможность существенно повысить точность и достоверность способа за счет однозначно определяемой для каждого вещества (флюида) так называемого "резонансного" диапазона частот, в котором определяется максимум значения tg δ, обусловленный электрофизическими свойствами данного вещества, размером молекул и т.д. а также проявлением "неоднородности" или "однородности" электрофизических свойств их смеси: в случае, если исходные вещества соответственно несовместимы, то прежние максимумы tg δ сохраняются, если совместимы наблюдается один максимум в выявленном диапазоне частот.

На фиг.1-3 приведены зависимости тангенса угла диэлектрических потерь tg δ от частоты f накладываемого электромагнитного поля для реагента "Инпар-1", для реагента "Дисальван" и для смеси указанных реагентов в заданном соотношении 3: 1 соответственно; на фиг.4-6 то же, для реагентов "Дипроксимин", "Диметилдиоксан" и их смеси соответственно в заданном соотношении 1:1. Измерение значений зависимости tg δ (f) проводили на серийном приборе "Измеритель добротности Е4-11" с рабочим диапазоном частот ЭМ поля от 30 до 300 МГц (куметр).

Способ осуществляют следующим образом.

Определяют зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от частоты накладываемого внешнего ВЧ ЭМ поля для каждого реагента. По этим зависимостям определяют значения максимума тангенса угла диэлектрических потерь tg δ_m и соответствующие этому максимуму частоты f_m. Выявляют диапазон частот, в котором наблюдаются оба максимума (для двух реагентов). Затем смешивают реагенты и определяют зависимость tg δ (f) в выявленном диапазоне частот. Если для смеси реагентов обнаруживается один максимум, то реагенты совместимы, если два и более реагенты несовместимы.

П р и м е р 1. Оценивали совместимость реагентов "Инпар-1" и "Дисальван" в соотношении 3:1. Помещали каждый реагент в ячейку куметра и измеряли стандартным методом значения тангенса угла диэлектрических потерь tg δ при изменении частоты накладываемого ЭМ поля f в приборном диапазоне частот.

Строили график зависимости tg δ (f) для каждого реагента (фиг.1 и 2). По полученным графикам зависимости tg δ (f) выявили диапазоны частот, в которых обнаруживаются максимальные значения tg δ_m:
для "Инпар-1" 125 < f < 150 МГц (А);
для "Дисальван" 118 < f < 143 МГц (В);
Выявили диапазон частот для измерения смеси реагентов: 118 < f < 150 МГц. Затем смешали реагенты А и В в заданном соотношении 3:1. Построили график зависимости tg δ (f) смеси (фиг.3). Получили один максимум, из чего заключили, что исследуемые реагенты совместимы.

П р и м е р 2. Оценивали совместимость реагентов "Дипроксимин" и "Диметилдиоксан" в соотношении 1:1. Выявили диапазон частот, в котором обнаруживаются максимальные значения tg δ_m. Смешали оба реагента в заданном соотношении. Провели измерения tg δ в диапазоне частот 120<f<170 МГц. Получили на графике зависимости tg δ (f) два максимума (фиг.4-6), из чего заключили, что исследуемые реагенты несовместимы.

Использование предлагаемого способа в сравнении с известным позволит:
повысить точность и достоверность оценки совместимости реагентов;
исследовать реагенты любой концентрации;
значительно упростить подготовку смеси реагентов для анализа;
однозначно оценивать совместимость реагентов в любых заданных соотношениях при их смешении;
проводить оценку совместимости не только жидких, но и твердых веществ, используемых в качестве реагентов.

Использование: в аналитическом приборостроении. Сущность изобретения: способ оценки совместимости реагентов предусматривает их смешение в один раствор и анализ последнего. Перед смешением определяют зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от частоты накладываемого внешнего высокочастотного электромагнитного поля с выявлением диапазона частот, в котором обнаруживается его максимальное значение для каждого реагента. О совметимости реагентов судят по наличию одного максимума тангенса угла диэлектрических потерь в выявленном диапазоне частот после смешения реагентов. При этом смешению подвергают растворы реагентов в совместимых растворителях. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. СПОСОБ ОЦЕНКИ СОВМЕСТИМОСТИ РЕАГЕНТОВ, заключающийся в том, что воздействуют на каждый реагент внешним высокочастотным электромагнитным полем и измеряют диэлектрическую характеристику реагентов, изменяя условия измерений, находят максимальную величину диэлектрической характеристики для каждого реагента при условиях измерений, соответствующих найденным максимальным значениям диэлектрических характеристик, воздействуют внешним высокочастотным электромагнитным полем на смесь реагентов и по количеству максимумов диэлектрической характеристики оценивают совместимость реагентов, отличающийся тем, что в качестве диэлектрической характеристики используют тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, условия измерений меняют путем изменения частоты внешнего высокочастотного электромагнитного поля при постоянной температуре, а реагенты оценивают как совместимые при наличии только одного максимума tgδ для смеси реагентов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смешению подвергают растворы реагентов в совместимых растворителях.