Способ определения концентрации эмульсионной воды в нефти Советский патент 1981 года по МПК G01N21/69 

является трехволновой : способ определения влагосодержания водонефтяных эмульсий З, заключающийся в измерении оптической плотности водонефтяной Эмульсии на трех длинах волн. В этом способе в качестве эталонной предлагается брать не одну, а две длины волны, симметрично расположенные относительно аналитической и лежащих вне полос поглощения водЫ Х5т If85 мкм, 2,1 мкм. Об искомой концентрации эмульсионной воды в нефти судят по величине

лО D - +0,07 1,41 - 2

определяемой к-ак разность оптических плотностей на аналитической длине волны и средней плотности на эталонных длинах волн. При практическом использовании способа строятся градуйровочные кривые, связывающие относительную оптическую плотность ДО с концентрацией воды.

Недостатком указанного способа является увеличение погрешности определения влагосодержания нефти при малых концентрациях воды. При уменьшении влагосодержания регистрируе1«ый фотоприемником поток излучения, прошедший через исследуемую водонефтяную эмульсию, оказывается сильно зависящим от дисперсного состава эмульсии и оптических постоянных нефти. При этом влияние рассеивающих свойств эмульсионной воды в нефти на регистрируемый фотоприемником поток излучения может заметно отличаться для разных длин волн и, соответственно, пренебрежение зависимостью относительной оптической плотности Л О от вышеуказанных факторов приводит к увеличению погрешности Определения влагосодержания.

Целью настоящего изобретения является повышение точности анализа путем учета дисперсного состава водонефтяной эмульсии и оптических постоянных нефти.

Поставленная цель достигается тем, что облучение проводят с -одновременным измерение:. коэффициента ослабления К И интенсивности излучения 1, рассеянного исследуемой средой в. направлении относительно падающего пучка, а искомую величину концентрации водонефтяной эмульсии определяют с помощью соотношения

С К -1

(1) - - уёп I

В - аппаратурная постоянная;

где п - показатель преломления

нефти; - числовые коэффициенты.

Сущность изобрете)ия поясняется на конкретных примерах.

В общем случае проходящее через водонефтяную эмульсию излучение ослабляется рассеянием и поглощением на частицах эмульсионной воды, а также поглощением в нефти. Чтобы исключить поглощение излучения нефтью, измерения целесообразно проводить в полосе ее прозрачности 1,85 мкм ,1 мкм.

Поскольку частицы эмульсионной воды в нефти имеют сферическую форму, а концентрация их в большинстве случаев невысока, угловое распределение интенсивности излучения, рассеянного объемом V среды, содержащей полидисперсные частицы, распределение которых по размерам характеризуется функцией f(r), определяетс соотношением:

Т/м- 31оУ А.о

(2)

С IMW T6lCR2.n2

где

4 ()f (r)dr

(2) i - Y rVf (r)dr

о где LO - интенсивность падающего

на среду неполяризованного излучения с длиной волны Лд R - расстояние от рассеивающего объема V до точки ийблюдения; С - объемная концентрация рассеивающих частиц; и функции Мц, характеризующие зависимости ортогональных составляквдих интенсивности рассеянного света, поляризованных перпендикулярно и параллельно плоскости рассеяния, от параметра

О

дифракции частицы р -- , относило

тельных показателей преломления п и поглощения вешества частиц и угла рассеяния fi ; п - показатель преломления среды.

Показательослабления света записывается в виде: 3

К СК(3)

где

рк-1 - о KQC( г , ЛрПр ,-ЗСо ) г f (r)dr ,., , , -у (r}dr

о

Хо) - безразмерный коэффициент :рслабления отдельной частицы .

Сведения о концентрации эмульсионной воды в нефти могут быть получены из соотношений (2) или (3) по измеренным значениям I(f) или К. Однако при этом остаются неизвестными соответствующие приведенные характеристики I и К , которые зависят от дисперсного состава частиц эм льсионной воды (функция f(r)) и оптических постоянных нефти (пи зе ).

На чертеже приведена зависимость приведенного коэффициента ослабления К от радиуса частиц г.

Однозначная зависимость характеристик I и К от г позволяет учесть влияние дисперсионного состава водонефтяной эмульсии при измерениях концентрации С путем параллельного определения этого среднего радиуса г. Сре ний радиус частиц эмульсионной воды можно найти по измерениям отношения интенсивности излучения рассеянного водонефтяной эмульсией в направлении относительно падающего пучка к коэффициенту ослабления К этой эмульсии. Это отношение в указанном интервале углов наиболее чувствительно к дисперсному составу частиц и наименее чувствительно к сорту (п и ае. ) исследуемой нефти. Опреде лив по измерениям v средний ргщиУс частиц и учитывая зависимость приведенного коэффициента ослабления К от этого радиуса (см. чертеж), искомую концентрацию эмульсионной воды в нефти можно определить следующим образом (см. выражение З) : где К - измеряемое значение коэффициента ослабления. Настоя1дий способ практически исключает эту методическую погрешность, так как позволяет учесть дисперсный состав водонефтяной эмул сии. Ошибки определения концентраци за счет аппроксимации выше приведен ных зависимостей в реальном диапазоне не больше 4%. Предлагаемый способ позволит обеспечить непрерывный экспрессный контроль концентрации эмульсионной воды нефти как при ее транспортиров ке по трубопроводу (на насосных ста циях) , так и в лабоработных услови ях. Способ характеризуется простото надежностью и обеспечивает возможность автоматизации контроля влагосодержания нефти и нефтепродуктов. При этом точность определения воДы в нефти возрастает в 2-3 раза. Пред ложенный способ позволяет расширить диапазон определяемых концентраций эмульсионной воды в нефти в сторону меньших значений. Использование предлагаемого способа непрерывного контроля влагосодержания нефти позволит обеспечить сдачу потребителям нефти с минимальным влагосодержанием в соответствии с существующими техническими нормами . Формула изобретения Способ определения концентрации эмульсионной воды в нефти, заключающийся в облучении исследуемой среды в области 1,85 мкм 2,1 мкм с последующей регистрациейрассеянного средой излучения, отличающ и.й с я тем, что, с целью повышения точности анализа, облучение проводят с одновременным измерением коэффициента ослабления К и интенсивности излучения I, рассеянного исследуемой средой в направлении 7-15 относительно падающего пучка, а искомую величину концентрации определяют с помощью соотношения г к Вп К +01 Э-гВп-1,„ где В - аппаратурная постоянная} п - показатель преломления нефти} oi Т П числовые коэффициенты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Варгафтик Н.Б. и др. Электрический метод определения влажности нефтепродуктов . Гостехиздат, М.Л., 1947. 2.Анимов В.Ф. и др. Оптический метод определения влагосодержания нефти. - Нефтяная и газовая промышленность ехника-у Киев), 5, 37, 1967. 3.Авторское свидетельство СССР 1« 486256, кл. G 01 N 21/10, 1972.

0

Д5

0.4

0,5

J,2

О,-I

( 1 1 « t 1 i J

8 40 42 MT