СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРА КАПЕЛЬ ЭМУЛЬСИИ Российский патент 2022 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения размера капель дисперсных сред водонефтяных эмульсий, в частности, в нефтяной промышленности, а также в других областях науки, требующих гранулометрического анализа жидких дисперсных сред. Предложенный способ определения размера капель эмульсии включает использование электронного цифрового микроскопа с увеличением в 40-400 раз, программы для работы с растровыми изображениями.

Известна система гранулометрического анализа дисперсных материалов [RU №2300753, МПК G01N 15/02, опубл. 10.06.2007], содержащая источник светового излучения, фотокамеру, нейросетевой блок и компьютер, расположенные так, что источник светового излучения направлен на исследуемый материал, отраженное излучение от которого попадает в фотокамеру, выходные сигналы которой поступают на вход нейросетевого блока, связанного с компьютером, на который выдается результат в виде информации о распределении частиц по размерам. Обучение нейросетевого блока выполняют в течение множества сеансов, в каждом из которых на вход нейросетевого блока подают сигналы с фотокамеры, соответствующие двумерному изображению определенного образца материала.

Недостатком описанного способа является невозможность применения для анализа гранулометрического состава жидких дисперсных сред, поскольку фотокамера должна работать в режиме поточной микроскопической съемки, что делает измерения крайне не надежными (из-за загрязнений оптики камеры, возможной расфокусировки и т.д.). То есть экспресс-анализ гранулометрического состава с помощью прямого фотографирования среды в поточных условиях сильно затруднен.

Известно устройство для диспергирования эмульсий и суспензий с регулированием размеров частиц дисперсных фаз [RU 2362616, МПК B01F 11/00, опубл. 27.07.2009, бюл. №21]. Устройство состоит из корпуса, выполненного в виде неравноплечей U-образной трубы, с размещенным с торца одного плеча боковым патрубком входа исходного продукта. Регулирование размером частиц дисперсной фазы достигается путем варьирования частотой и амплитудой электрических импульсов, сформированных последовательно соединенными генератором импульсов, коммутатором и катушкой зажигания. При прохождении продукта через корпус происходит его обработка заданным количеством возмущений давления.

Недостатком данного устройства является неспособность изобретения определять размер капель эмульсии. Устройство способно лишь регулировать размер эмульсии и суспензии.

Известна система гранулометрического анализа жидких дисперсных сред [RU 2626381, МПК G01N 15/02, опубл. 26.07.2017, бюл. №21], содержащая источник светового излучения, фотокамеру и нейросетевой блок, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены нормализатор концентрации, управляемый вентиль, проточная измерительная камера, дренажная система, модуль выборки признаков, блок объективного анализа, блок управления и индикатор результатов. Обучение нейросетевого блока происходит при начальной градуировке, а также в случаях, когда картина рассеяния света сильно отличается от уже известных.

Основной недостаток данного изобретения состоит в том, что есть вероятность переобучения системы при некорректной начальной градуировке, которая может привести к непредсказуемому поведению нейросети за пределами обучающей выборки и ошибочным результатам.

Наиболее близким аналогом для предлагаемого изобретения является способ определения гранулометрического состава смеси частиц произвольной формы с использованием видеотехнических средств [RU №2282176, G01N 15/02, опубл. 20.08.2006] гранулометрический состав определяется на основе снимков, полученных с помощью видеокамеры или цифрового фотоаппарата. Принцип действия основан на выполнении предварительной обработки изображения для компенсации неоднородности освещения. Для идентификации видимых частиц произвольной формы принимают множество точек, в которых яркость меньше определенного порога, либо модуль градиента превосходит модуль градиента в соседних точках, восстанавливают полностью границы частиц, заполняя пустоты между первичными границами кругами поэтапно уменьшающегося диаметра, распознают и отбрасывают каждую мелкодисперсную область. Предлагаемый способ реализуется с помощью типового устройства, представляющего собой программно-аппаратный комплекс, включающий комплект осветительных приборов, комплект видеокамер, фреймграберы для перевода видеосигнала в цифровой формат, источники освещения и промышленный компьютер для обработки получаемых от видеокамер изображений.

Недостатками известного способа являются низкая точность в следствии высокого влияния светопоглощающих и светоотражающих свойств исследуемых сред, возможность потери данных в связи с хранением в памяти компьютера или на жестком диске, необходимость в большом объеме памяти для хранения архива данных, необходимость яркого освещения в зависимости от времени суток.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи по определению размера капель водонефтяной эмульсии.

Для решения поставленной задачи берется проба с пробоотборника в объеме 2-3 мл в пипетку, с этой пипетки на предметное стекло цифрового микроскопа, оснащенного источником света, наносится исследуемая проба, снизу подается видимый световой луч для улучшения видимости капель, фотографируется проба в 40, 100 и 400 кратном измерении, фотоснимок направляется в программу для работы с растровыми изображениями. Идентификацию дисперсной фазы в дисперсной среде проводит оператор за счет видимости капель на снимке, после чего, выделяя тонкими линиями границы, проводит оконтуривание каждой капли (должно быть оконтурено не менее 300 капель). Программа для работы с растровыми изображениями подсчитывает площадь оконтуривания в пикселях, полученные значения вносятся в таблицу Excel, где происходит перерасчет пикселей в мкм² с учетом коэффициента преобразования и кратности увеличения.

По результатам выполненных измерений находят искомую закономерность между числом измеренных глобул (капель) дисперсной фазы и их диаметром (размером) в пробе. На основе полученной закономерности определяется процентное соотношение размеров частиц.

Конечными результатами дисперсионного анализа являются:

- определение распределения частиц в пробе по фактическим размерам;

- представление этого распределения в графической и табличной формах и выявление закономерностей распределения.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении точности результатов при измерении размера капель дисперсной фазы методом дисперсионного анализа через оконтуривание глобул (капель).

Данный технический результат достигается за счет применения дисперсионного анализа водонефтяных эмульсий, который проводится с использованием электронного оптического микроскопа по снимкам, полученным микрофотографированием. Диаметры глобул (капель) дисперсной фазы определяются путем вычисления значений площадей их поверхности, видимых на микрофотографиях. Площадь поверхности частиц определяется способом оконтуривания.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в нефтяной промышленности, а также в других областях науки, требующих гранулометрического анализа жидких дисперсных сред. Способ определения размера капель эмульсии включает применение дисперсионного анализа дисперсных сред водонефтяных эмульсий, который проводится с использованием электронного цифрового микроскопа с увеличением в 40-400 раз по снимкам, полученным микрофотографированием. Фотоснимок направляют в программу для работы с растровыми изображениями, в которой происходит идентификация дисперсной фазы в дисперсной среде оператором за счет видимости капель на снимке, при этом выделяя тонкими линиями границы дисперсной фазы, проводят оконтуривание каждой капли, подсчитывают площадь оконтуривания в пикселях и по результатам выполненных измерений определяют закономерность между числом измеренных капель дисперсной фазы и их размером в пробе, на основе которой определяют процентное соотношение размеров частиц. Техническим результатом является повышение точности результатов измерения размера капель дисперсной фазы. 2 ил.

Способ определения размера капель эмульсии, включающий применение дисперсионного анализа дисперсных сред водонефтяных эмульсий, который проводится с использованием электронного цифрового микроскопа с увеличением в 40-400 раз по снимкам, полученным микрофотографированием, отличающийся тем, что фотоснимок направляется в программу для работы с растровыми изображениями, в которой происходит идентификация дисперсной фазы в дисперсной среде оператором за счет видимости капель на снимке, при этом выделяя тонкими линиями границы дисперсной фазы, проводят оконтуривание каждой капли, подсчитывают площадь оконтуривания в пикселях и по результатам выполненных измерений определяют закономерность между числом измеренных капель дисперсной фазы и их размером в пробе, на основе которой определяют процентное соотношение размеров частиц.