Способ измерения дисперсности раствора Советский патент 1978 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к области измерения степени дисперсности, концентрации растворов и может быть применено в нефтяной и газовой промышленности при бурении скважии, а также в химической, строительной и пищевой промышленностях. Известен датчик концентрации растворов, представляющий собой элек тромагнитую систему, чувствительный элемент которой выполнен в виде сетки, плоскость которой ориентирована перпендикулярно направлению колебаний l . Недостатком этого датчика является узкий диапазон измерения концентрации твердой фазы, зависящий от пр дела технических возможностей выполнения минимального отверстия в чувст .ительном элементе датчика. Действительно, трудно выполнить сетку с отверстиями порядка 5 микрон, что является верхним пределом граничного зерна частиц глинистой фазы, создаюищх коллоидальный комплекс. Явления, возникающие при движении глинистых частиц в жидкости под действием разности потенциалов или возникновение разности потенциалов при передвижении частиц, получили название электрокинетических. Электрокинетические явления отражают связь, существующую между относительными движениями двух фаз (чаще всего жидкой и твердой), и электрическими свойствами границ их раздела, и возникают в тех случаях, когда одна фаза диспергирована в другой, т.е. когда мы имеем дело с микрогетерогенной системой. Известна зависимость , где D - диэлектрическая постоян-, ная жидкой фазы; --uV/ДХ - напряженность электриеского поля в направлении, параллель йом границе раздела твердой и жидкой фаз; 2 - вязкость жидкой фазы; Р - давление, вызывающее Ьтносительное перемещение фаз на гра- Иице раздела между ними; SI - сечение взвешенной чао. - электрокинетический потенциал. Как видно величина потенциала седиментации прямо пропорциональна сеЧению взвешенной частицы твердой фаз при прочих равных условиях 2. Это явление применено для контроля концентрации (степени дисперсности) твердой фазы буровых растворов . Известная зависимость дает значение разности потенциалов для седимен тационных систем, т.е. когда частицы твердой фазы, опускаясь под действием своего веса, перемещаются относительно столба жидкости, в результате чего они заряжаются. Диапазон измерений по величине фракционного состава и по величине не высок. Цель изобретения - расширение пре делов измерений. Достигается это тем, что измерение разности потенциалов движущегося раствора осуществляют в двух точках пбтока, движущихся с разными скоростями и по изменению разности потенциалов судят об изменейии степени дисперсности твердой фазы, причем среднюю величину частицы твердой фа определяют по формуле DVcp(i-AV), . Е.,p На чертеже дано устройство для о ществления способа. Буровой раствср, протекающий по трубопроводу 1, изменяет свою скорость в сужающемся сопле 2. Перед входом в сопло установлен электрод соединенный через измерительный при бор 4 с электродом 5, установленным в суженной части сопла,. При движении потока жидкости по трубопроводу частицы твердой фазы в силу наличия большей массы, 4et рабочая жидкость, несколько отстеиот от общего потока жидкости и чем бол ше скорость потока, тем большее отставйние испытывает частица. Это от ставание можно обозначить выражением (1 - uV ), где) ДУ - относите ное отставание частицы твердой фазы от основного потока жидкости. Как известно, глинистая частица представляет coJбoй мицелу, имек)щую твердузо поверхность с отрицательным зарядом и двойной слабосвязанный с частицей диффузионный слой положите ных ионов металлов, например АЕ,Ре .. При своем отставании в движущемся потоке при трении друг о др t-a в слое i жидкости частицы теряют п ливалентные ионы металлов. Общая средняя разность потенциал между электродами 3 и 5 будет тем больше, чем больше разница в скорос hoTOKOB между электродами и чем большее- количество заряженных частиц оказывается в растворе (т.е. чем больше диспергирована твердая фаза). Среднюю величину частиц, находящихся в буровом растворе, определяют по формуле DVcp(l-AV)e-V где Е - разность потенциалов ежду электродами; Т) - диэлектрическая постойнная; - средняя ск ррость потока раствора; IAV - относительное отставание скорости твердой фазы; . - коэффициент, зависящий от формы частицы; 1 - время; /э - плотность раствора; / -вязкость жидкой фазы.: Т электрокинетический nof тенцйал глинистой частицы; dj.p -средневзвешенный диаг метр частиц. Зная электрокинетический потенциал глинистых, минералов, используе- мых в растворе и при прочих равных постоянных параметрах, для различных величин частиц твердой фазы строятся номограммы зависимости разности потенциалов от средней величины частиц, В этом случае можно быстро и в широких пределах измерять степень дисперсности твердой фазы растворов при обработке на различных диспергирующих аппаратах .t Формула изобретения Способ измерения дисперсности раствора, заключающийся в измерении разности потенциалов движущегося раствора, от личающийся тем, что, с целью расширения диапазона из-мерения, создаютградиент скоростей по движению раствора, измеряют разность потенциало в точках, в которых раствор движется с различными скоростями и определяют Дисперсность раствора по формуле uv(i.V), . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское рвидетельство СССР Ч53613, М. 01 N 15/00, 1974. 2. Духин С.С.Электропроводность и электрокинетические свойства дисперсных систем. Киев, 1975.,jГ Э

5 I