УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА В ЖИДКОСТИ Российский патент 2002 года по МПК G01N7/14 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам измерения концентрации газа в нефтепромысловой жидкости и может быть использовано при поиске, добыче и подготовке нефти и воды.

Известно устройство по измерению газосодержания бурового раствора, содержащее дегазатор, газоанализатор и систему циркуляции жидкости с газом (а.с. СССР 1608488, кл. G O1 N 7/12, 1990 г.). Устройство является стационарным и габаритным изделием, с помощью которого невозможно определение концентрации газов в пробах жидкости, находящихся на расстоянии друг от друга.

Известно устройство по отбору газожидкостной пробы в скважине и определению содержания растворенных газов, содержащее вакуумную камеру со шкалой и систему клапанов (а.с. СССР 1608456, кл. G O1 N 7/10, 1990 г.). Устройство предназначено для использования в скважинах и колодцах и не позволяет определять содержание газа в пробах жидкости из технологической емкости и трубопровода.

Известно устройство для измерения компонентов газожидкостной смеси, содержащее инжектор, дегазаторы и расходомеры (а.с. СССР 1612242, кл. G O1 N 7/14, 1990 г.). Устройство устанавливается на трубопроводе стационарно, не является переносным и не позволяет определять содержание газа в пробах жидкости других объектов нефтедобычи и подготовки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототипом) является анализатор сероводорода в жидкости АСЖ-1 (Техническое описание и инструкция по эксплуатации, БашНИПИнефть, 1995 г.), содержащий камеру для жидкости и газа (десорбер) с поршнем, измерительную головку с пипеткой, барботажную головку с газоотводной трубкой, индикаторную трубку и аспиратор (ручной насос для создания вакуума).

В камеру-десорбер помещают жидкость разбавления и устанавливают его нулевое значение на измерительной пипетке, после чего в камеру помещают 0,2-2,0 см³ анализируемой жидкости, а измерительную головку заменяют на барботажную. Дегазация пробы жидкости обеспечивается вакуумом в камере за счет работы аспиратора и поступления чистого воздуха. Выделенные газы с воздухом проходят через индикаторную трубку, которая реагирует на искомый газ, в частности на сероводород. После полной дегазации на камеру вновь заворачивается головка с пипеткой и замеряется объем исходной пробы жидкости. Концентрация газа определяется по формуле делением массы уловленного газа на объем пробы жидкости.

Существующий разрыв во времени между помещением пробы жидкости в камеру и присоединением барботажной головки ведет к определенной потере искомого газа и искажению конечного результата, а двойная смена одной головки на другую ведет к увеличению времени анализа. Третьим недостатком прототипа является необходимость обеспечения и проверки герметичности соединения камеры с измерительной и барботажной головками.

Для повышения точности определения содержания газа в жидкости при упрощении конструкции прибора и облегчении его эксплуатации известное устройство для определения концентрации газа в жидкости, включающее камеру для жидкости и газа с поршнем и измерительной пипеткой, подводящую и отводящую газ трубки, индикатор и аспиратор, выполнено так, что камера оттарирована по объему, измерительная пипетка снабжена обратным клапаном и одновременно служит подводящей газ трубкой, а отводящая газ трубка герметично встроена в поршень и снабжена запорным устройством.

Предложенное устройство изображено на чертеже, где 1 - камера для содержания, замера объема, разбавления и дегазации жидкости с газом, 2 - поршень, 3 - измерительная пипетка, 4 - обратный клапан, 5 - отводящая газ трубка, герметично встроенная в поршень, 6 - запорное устройство, 7 - индикатор, 8 - аспиратор.

Устройство работает следующим образом.

Поршень 2 отводят в камере в крайнее положение со стороны пипетки, а запорное устройство 6 закрывают. При большой предполагаемой концентрации газа в жидкости в тестированную пипетку 3 через обратный клапан 4 движением вверх поршня 2 набирают требуемый объем жидкости, фиксируют его и дальнейшим движением поршня разбавляют пробу инертным к газу растворителем так, чтобы объем всей жидкости не превысил половины объема камеры. Поршень 2 отводят в крайнее положение, противоположное пипетке, и начинают процесс дегазации. Для этого к отводящей газ трубке 5 присоединяют индикатор 7 и аспиратор 8, открывают запорное устройство 6. Работа аспиратора обеспечивает в камере пониженное давление, поступление в камеру чистого воздуха или инертного газа, выделение искомого газа из жидкости и его фиксирование индикатором 7.

При небольшой предполагаемой концентрации газа в жидкости в камеру 2 через пипетку 3 набирают необходимый для процесса дегазации объем исследуемой жидкости, фиксируют этот объем по шкале камеры и делают дегазацию по описанной схеме.

За счет первого существенного отличия - размещения начала отводящей газ трубки в поршне и снабжения запорным устройством камера дегазации 2 приобретает дополнительную функцию - при закрытом запорном устройстве камера играет роль пробоотборника.

Второе существенное отличие - совмещение в одном изделии измерительной пипетки и подводящей газ трубки позволяет исключить из процесса отбора пробы и дальнейшего его анализа период разгерметизации камеры. Испытание заявленного устройства на сероводородсодержащих пробах нефти и воды со скважин, емкостей и трубопроводов НГДУ "Чекмагушнефть" АНК Башнефть показали, что реализация этого существенного отличия повышает точность определения концентрации сероводорода на 5-10% в пробах с большим содержанием этого газа (200 мг/л и более).

Третье существенное отличие - снабжение камеры 1 тарировочной объемной шкалой позволяет уменьшить относительную погрешность определения содержания газа (сероводорода) в пробах с небольшим его содержанием за счет того, что появляется возможность отбора для анализа не малого объема жидкости (в прототипе 0,2-2,0 см³ - объем пипетки), а значительно большего, так как объем камеры 1 превышает объем пипетки 3 в десятки раз.

Технико-экономическая эффективность использования предложенного устройства образуется за счет следующих моментов:
1) повышается точность определения концентрации растворенного в жидкости газа, что приводит к объективной оценке ситуации и принятию необходимых решений;
2) упрощенная конструкция устройства уменьшает стоимость его изготовления и облегчает его эксплуатацию.

Устройство применимо для определения концентрации растворенного в жидкости газа методом дегазации жидкости и замера выделенного газа химическим индикатором. Оно содержит камеру с поршнем, измерительную пипетку с обратным клапаном, отводящую газ трубку, герметично встроенную в поршень и снабженную запорным устройством, индикатор и аспиратор для создания вакуума. При закрытом запорном устройстве камера работает как пробоотборник, а при открытом положении - как дегазатор пробы жидкости. Обеспечены герметичность процесса отбора пробы и дальнейший его анализ за счет снабжения устройства обратным клапаном, запорным устройством и совмещения в одной камере трех элементов: насоса, замерной емкости и дегазатора. Достигнуты повышение точности определения концентрации газа в жидкости, упрощение конструкции устройства и облегчение его эксплуатации. 1 ил.

Устройство для определения концентрации газа в жидкости, включающее камеру для жидкости и газа с поршнем и измерительной пипеткой, подводящую и отводящую газ трубки, индикатор и аспиратор, отличающееся тем, что камера оттарирована по объему, измерительная пипетка снабжена обратным клапаном и одновременно служит подводящей газ трубкой, а отводящая газ трубка герметично встроена в поршень и снабжена запорным устройством.