Устройство для исследования фа-зОВыХ СОСТОяНий гАзО-жидКОСТНыХСМЕСЕй Советский патент 1981 года по МПК G01N7/14 

Изобретение относится к конструкциям приборов для исследования фазовых состояний газо-жидкостных смесей и может быть использовано для изучения пластовой нефти. Известно устройство для исследования фазовых состояний газо-жидкостных смесей, содержащее цилиндрический корпус с выполненной в нем камерой, расположенный по оси камеры шток, закрепленный на рабочем конце штока и расположенный в камере поршень, манометр, соединенный патрубком с камерой, и измерительную шкалу с подвижным указателем, соединенным со штоком 1. Основным недостатком известного устройства является значительный мертвый объем, обусловленный конструкцией поршня и его привода, который складывается из объемов, образованных зазорами между поршнем стенкой камеры, центральным каналом, а также другими объемами, из которых поршень не может вытеснить нефть. Другим недостатком является малая .мощность устройства, сказывающаяся при перемещивании вязких нефтей; после известного предела вязкости происходит полный отказ в работе устройства. Также сложность конструкции нередко приводит к заеданию поршня, что нарушает проведение исследования и требует разборки устройства для ремонта. С целью повышения точности определений фазовых состояний смесей за счет многократного перемешивания жидкости и газа при различных давлениях устройство снабжено полой цилиндрической обечайкой, установленной коаксиально снаружи корпуса и образующей с ним кольцевую камеру, и кольцевым поршнем, размещенным в кольцевой камере. На чертеже изображен продольный разрез устройства. Устройство для исследования фазовых состояний газо-жидкостных смесей состоит из цилиндрического корпуса 1 с выполненной в нем камерой 2, расположенного по оси камеры штока 3, закрепленного на рабочем конце штока и расположенного в камере поршня 4, манометра 5, соединенного патрубком 6 с камерой 2, измерительной шкалы 7 с подвижным указателем 8, соединенным со штоком 3, полой цилиндрической обечайки 9, установленной коаксиально снаружи корпуса и образующей с ним кольцевую камеру 10, и кольцевого поршня 11, размещенного в кольцевой камере 10. Устройство работает следующим образом.

Все операции по исследованию пластовой нефти должны сопровождаться интенсивным ее перемешиванием для растворения газа в нефти или выделения его из нефти. В камере 2 находится проба пластовой нефти, которая разделяется на две фазы - жидкую и газовую. Проба занимает объем, образованный отодвинутым вниз поршнем 4 (при этом показание по шкале 7 - 44 см). Поршень 4 находится в крайнем верхнем положении (показание по шкале 0). Для приведения пробы в однофазное состояние перемешивают пробу, повышая давление.

Включают поршни 4 и // на движение в разных направлениях в интервале от О до 44 см.

.Поршень 4, передвигаясь вверх, вытесняет из камеры 2 через зазор 12 сначала газ, а затем нефть в пространство, образуюп ееся в камере 10 вследствие перемешения вниз поршня 1:1.

Когда поршень 4 займет положение, соответствуюшее показанию шкалы О, а поршень // показанию 44 см, вся проба окажется в камере 10. В этом положении поршни остановятся и начнут передвигаться в обратных направлениях, т. е. поршень // вверх, а поршень 4 вниз. Проба при этом будет вытесняться из камеры 10 в камеру 2. Цикл будет закончен, когда поршни займут первоначальное положение, т. е. поршень 4 займет положение по шкале 44 см, а поршень 11 - 0. Производят несколько таких циклов.

В результате вытеснения газа и нефти из одной камеры в другую происходит смешивание нефти с газом и растворение газа в нефти. При этом давление снижается, поэтому после нескольких циклов перемешивания, одним из поршней (в данном примере поршнем 4) давление поднимают. Показание по шкале теперь будет 32 см. Снова производят вытеснение газа и нефти в камеру 10 из камеры 2. Теперь интервал движения поршней уже будет другой, а именно от О до 32 см.

Перемешивание и поднятие давления производят до тех пор, пока весь газ не растворится в нефти. Наступление однофазного состояния будет заметно по стабилизации давления, которая отмечается при наблюдении за манометром, как и при иных способах перемешивания.

Выделение газа из нефти производят точно так же, только вместо повышения давления, его снижают.

Когда по условиям исследования требуется вытеснить из камеры порцию нефти или всю пробу, что производят одним из поршней. В данном примере вытеснение надо производить поршнем 4.

Предложенное устройство имеет ряд преимушеств.

Во-первых, для перемешивания не требзется специальной рабочей жидкости; вовторых, для перемешивания не требуется специальной мешалки; в третьих, роль перемешивающего устройства выполняют поршни, которые также работают по своему прямому назначению, т. е. создают давление и изменяют объем, при этом мошность поршней достаточно велика, чтобы переместить из одной камеры в другую и перемешать жидкость любой вязкости, поэтому исследование высоковязких тяжелых нефтей не представит затруднений; кроме того, мертвый объем настолько мал, что практически может считаться равным нулю.

Формула изобретения

Устройство для исследования фазовых состояний газо-жидкостных смесей, например пластовой нефти, содержашее цилиндрический корпус с выполненной в нем камерой, расположенный по оси камеры шток, закрепленный на рабочем конце штока и расположенный в камере поршень, манометр, соединенный патрубком с камерой, и измерительную шкалу с подвижным указателем, соединенным со штоком, отличаюшееся тем, что, с целью пбвышения точности определений фазовых состояний смесей за счет многократного перемешивания жидкости и газа при различных давлениях, оно снабжено полой цилиндрической обечайкой, установленной коаксиально снаружи корпуса и образующей с ним кольцевую камеру, и кольцевым поршнем, размещенным в кольцевой камере.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

I. Авторское свидетельство СССР № 110386, кл. G 01 N 25/02, 1957 (прототип) .