Способ определения параметровэМульСиОННОй ВОды B НЕфТи Советский патент 1981 года по МПК G01N15/02 

1

Изобретение относится к оптике рассеивающих сред, может быть испс льзовано для определения среднего разм ра частиц и концентрации эмульсионно вода в нефти и необходимо для оптимизации технологических процессов ооушения и контроля качества нефти.

Известен способ определения среД него размера частиц дисперсных систем основанный на измерении коэффициента рассеивания 1.

Недостатком этого способа является то, что он применим только для сред с незначительным отклонением от монодисперсности, т. е. полидисперснЫх сред с весьма узким распределе нием частиц по размерам. В реальном диапазоне спектра размеров способ не применим для гранулометрического анализа водонефтяных эмульсий.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения параметров эмульсионной воды в нефти, среднего размера частнц и их концентрации, заклмч-ающийся в облучении исследуемой среды в области спектра 1,85-2,1 мкм с последующей регистрацией рассеянного излучения {2.

Однако светорассеивгиощие характеристики требуют измерения, рассеянного водонефтяной эмульсией излучения, фотопрнемником с достаточно малым апертурным углом приема, что соответствует, как правило, малой площадке или болыцсжу удалению фотоприемника от исследуемого образца. Для малых концентраций води в нефти использование фотоприемника с малой светочувствительной поверхностью требует применения высокочувствительной дорогостоящей усилительной аппаратуры без которой возможно снижение точности измерений, а следовательно, увеличение погрешности определения искомой величины. В то же время, анализ малообводненной, например экспортной нефти имеет большое народнохозяйственное значение в обеспечении высокой прибыльности коммерческих.операций.

Цель изобретения - одновременное определение среднего размера частиц и концентрации эмульсион юй воды в нефти, а также повышение точности.

Постглленная цель достигается тем, что в известном способе определения параметров эмульсионной воды в нефти, среднего размера частиц и их концентрации, заключакидемся в облучении иесУ1едуемой среда в области спектра 1,85-2,1 мкм с последующей регистрацией рассеянного излучения, при облучении одновременно измеряют пото ки излучения, падающего на исследуемый образец и рассеянного им в двух заданных телесных углах, ось симметрии которых совпадает с направлением распространения падакяцего пучка свет а искомые параметры определяют, соот ветственно, из отношения потоков рассеянного излучения и отношения падакицего потока к одному из потоков рас сеянного излучения. На фиг. 1 изображена схема реализации способа; на фиг.2 - график отношения регистрируемых потоков рассеянного излучения. Устройство содержит фотоприемники 1 и 2, пучок 3 света, кювету 4, Способ осуществляется следующим образом. На кювету 4, содержа1цую олоскопараллельный слой исследуемого образца нефти толщиной t, направляют узкий нерасходяадйся пучок 3 света с сечением , где Зд - радиус пуЧка света (фиг.1), а за кюветой находятся фотоприемник с круглой светочувствительной площадкой, нормаль к центру которой совпадает с направлением распространения падающего пучиа Бели площадь фотоприемника 8ф„ где а - радиус фотоприемника, то регистрируемый им прток излучения можно записать в виде -Кг - р-кг , , a&pd) где ujb -21t jx4lb sivijbd,) 7 - - re Fp - поток падаквдего на кювету излучения, С - объемная концентрация воды в нефти, А|%- arctgq/R, R - расстояние от кюветы дс фо оприемника, ft - угол рассеивания, ), и X (р) прдайеденные коэффициенты ослабления и индикатриса рассеивания. В соотношении (1) первый член опи сывает ослабление прямо прешедшего пучка, второй - попадающий на приемник поток рассеянного излучения. Если исключить из регистрации прямо прошедший- пучок, например, сделав в фотоприемнике отвер стие с сечением TTaj с центром на оси у, то оставшийся поток излучения определяется вторьлм членом в (1) . Если использовать два фотоприемника 1 и 2 с площадями светочувствительной поверхнос JИ, соответственно,liTa а и {af- , где а « з Р усы фотоприемников 1 и 2 (фиг.1), то отнсяиение регистрируемых ими потоков рассеянного водонефтяной эмульсией излучения можно записать так: Уг .. . (Л) ч; Ч .. гt, . .з., где А/Ь и др - телесные углы, под которьвли видны фотоприемники 1 и 2 из центра образца. Отношение , как видно из (4), не зависит от концентрации водонефтяиой эмульсии. Использование отношения потоков излучения, рассеянного водонефтяной эмульсией и регистрируемого двумя фотоприемникамн с достаточно большими светочувствительными площадками по предлагаемой схеме, позволяет с помощью этого легко реализуемого В пролалошенном устройству процесса измерений сопоставить измеряемую величину с обуславливающими ее свойствами дисперсности эмульсии, определяе шми зависимостью от среднего объемно поверхностного радиуса капель воды. Используя известило зависимость правой части (4) от этого среднего радиуса, значения г можно определить по измеренному отношению потоков F j и Fj (точками представлены значения величины , в зависимости от среднего р адиуса для излучения с Л 1,942 мкм, (фиг.2), Эта величина однозначно зависит от среднего радиуса капель вода;. Аппроксимируя ее гиперболой (фиг.2), можно получить ttpocToe соотнсяиение для определения f из измерений Р /Ег г ie(F,lf 1(5) Определив средний радиус частиц, можно найти концентрацию водонефтяной эмульсии из соотношения потока РО , падающего на исследуемый образец водонефтяной эмульсии к потоку излучения, регистрируемого одним из используегиых в предлагаемой схеме фатоприемников, например, из отношения ,K{FM i4)ec к ,др(Щ5ес где правая часть известным образом зависит от г. , Для водонефтяных эмульсий 2&fti (г)тес « 1(2 Д|% 6 f;e2MM), тогдаFO r.-±..- iiJi::l , Предлагаекалй способ позволяет обеспечить непрерывный экспрессный контроль среднего размера частиц и концентрации эмульсионной воды в нефти, как пря ее транспортировке по трубопроводу (на насосных станциях), так и в лабораторных условиях. Он характеризуется простотой, надежностью и обеспечивает возможность автоматизации гранулометрического контроля и анализа влагосодеря(ания нефти и нефтепродуктов. Точность оп ределения среднего размера частиц воды возрастает в 2-4 раза, не требуя применения дорогостоящей аппара ры для усиления сигналов. Использование данного способа по воляет обеспечить сдачу нефти потре талям с минимальным влагосодержание в соответствии с существующими техн ческими нормами. Формула изобретения Способ определения параметров эмульсионной воды в нефти, среднего размера частиц и их концентрации, заключающийся в облучении исследуемой среды в области спектра 1,85.2,1 мкм с последующей регистрацией рассеянного излучения, отличающийся тем, что, с цепью олновременного определения среднего размера частиц и концентрации змульсион;ной воды в нефти и повсяиения точноети, одновременно измеряют потоки излучения, падающего на исследуемый образец и рассеянного им в двух заданных телесных углах, ось симметрии которых совпадает с направлением распространения падающего пучка света, а искоксге параметры определяют, соответственно, из отношения потоков рас- сеянного излучения и отношения падающего потока к одному из потков рассеянного излучения. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе 1.Патент Франции t 2248501, кл. G 01 N 15/02, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2512261/18-25, кл. G 01 N 15/02, 25.07.77 (прототип) .

Jil-f „1. I

r

6 Фta.l

rff