Установка для определения адсорбциигАзОВ пОРиСТыМи МАТЕРиАлАМи Советский патент 1981 года по МПК G01N7/02 

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДСОРБЦИИ ГАЗОВ ПОРИСТЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Изобретение относится, к конструкциям лабораторных адсорбционных уста новок и может быть использовано опремеления сорбционной емкости пород-коллекторов нефти. Известна установка для определени адсорбции, состоящей из высокого давления, колонки с пористой средой, грузопоршневого манометра и термостата 11. Установка позволяет р пределять ко личество сорбированного газа из бомбы и колонки с пористой средой. По разнице объемов судят о количестве сорбированного газа при данном давлении, которое фиксируется перед выпуском грузопоршневым манометром. Термостат позволяет задаваться разли ными температурами опытов. Однако известная установка не пре дусматривает возможности раздельного определения количества адсорбированного и абсорбированного газа. Кроме того, она содержит ряд узлов и элементов, которые снижают точность опре . деления количества сорбированного газа. К ним относится бомба, объем которой должен быть равен объему порогового пространства колонки с пористой средой. Наличие объемных газо меров на высокие .пределы измерений (10-20 тыс.см), достаточно болышяп объем вредного пространства установки при смене колонки с пористо средой нуждается в дополнительной регулировке узлов, в частности бомбы.I К этому нужно еще добавить, что точность определения сорбированного газа на такой установке во определяется опытом и интуицией исследователя. Известна также установка для определения адсорбции газов пористым материалс1ми) содержащая колонку с выполненной в ней камерой для образца, пористого материаша, баллон с газом высокого давления, соединенный трубопроводом с одним из концов колонки, термостат, термодатчик, раэмеценный в колонке, самопишущий потенциометр, соединенный с датчиком, груэрпоршневой манометр, подсоединенный ко второму концу колонки, и регулирующий вентиль, установленный на трубопроводе между баллоном и колонкой i2j. Недостатком известной установки является то, что в ней не обеспечивается возможность раздельного учета количеств адсорбированного и абсорбированного газов, что снижает ценность получаемой информации. Кроме этого, наличие выпускного вентиля в установке вносит погрешности в определение количества десорбированногр газа за счет тепловых эффектов (эффекта ; Ьсоуля-Томсона). Применение груэопоршневого манометра в данном случае не совсем оправдано, так как он позволяет с высокой точностью устанавливать фиксированные значения давлений, а не измерять изменение давления а небольших пределах. При работе на такой установке,погрешность измерения количеств сорбирован ного газа будет во многом определять ся временем выпуска газа, временем перераспределения давлений по длине колонки, временем повторного нараста ния давления за счет десорбции газа, т. е. опять же точность замеров нахо дится в зависимости от опыта и интуиции исследователя. Цель изобретения - повьвиение точности определения сорбционной способ ности пористого материала за счет выделения из него адсорбированного на поверхности газа, термостабилизация режима адсорбционных определений Указанная цель достигается тем, что установка снабжена вибратором, на котором установлена колонка. Также установка снабжена металлическим теплопроводным блоком с отверстиями для подвода теплоносителя, соединенными с термостатом, а колонка закреп лена внутри блока, микропоршневым компенсатором давления, соединенным со вторым концом колонки параллельно грузопоршневому манометру, а вибратор выполнен в виде Магнитостриктора На фиг. 1 изображена технологическая установка; на Фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1. Установка для определения адсорбции газов пористыми материалами сост ит из баллона 1 с газом высокого дав ления, который с помощью регулирующего вентиля 2 подается в колонку 3 камерой 4 для образца, установленной на термостатируемом металлическом блоке 5, жестко закрепленного на маг нитострикторе 6. Блок 5 имеет продол ные отверстия 7, в которые запрессованы медные трубки (не показаны), соединенные между собой последовател но. Валлон с газом, медные трубки и термостат 8 образуют.систему термостабилизации установки. Термодатчик 9 и самопишущий потенциометр 10 позволяет контролировать постоянство температуры газа в колонке с пористо средой. ГРУзопоршневой манометр 11 позволяет с высокой точностью (0,05% фиксировать нeoбxoди eIIe давления газ в колонке с пористой средой. Микропоршневой компенсатор 12 давления позволяет изменить внутренний объем системы до ±2«О см при точности зам ра лилейного перемещения поршня до IlO мм. Магнитостриктор 6 электрически соединен с генератором ультразвуковых колебаний (не показан). Установка работает следуюпдим образом. С помощью термостата 8 вся система термостабилизируется до заданной температуры, после чего газ высокого давления из баллона 1 с помощью вентиля 2 подается в колонку 3 с пористой средой. Давление газа в последней , а следовательно, и во всей системе начнет повышаться. Вентиль 2 закрывают, когда давление РИ в системе уравновеснтся с давлением веса груза в грузопоршневом манометре 11. После этого всю систему выдерживают некоторое время до завершения сорбционных процессов в пористой среде колонки, выражающееся тем, что вследствие адсорбции газа поверхностью пороховых каналов и абсорбции глинистым цементом и самой породой давление начинает снижаться до некоторой стабилизированной величины (Р). Длительность снижения давления вследствие поглощения части газа породой будет зависеть от состава породы (например 1-2 i) . Так как Р Р, , то равновесие давлений в системе и грузопоршневом манометре будет нарушено. Перемещая поршень (не показан) микропоршневого компенсатора 12 в сторону уменьшения объема систек ы, добиваются повышения давления в системе до РН Р . По длине перемещения поршня t и площади его сечения F определяют объем,газа сорбированного при данном давлении РН г . (1) где VCOP - объем сорбированного пористой средой газа при начальном давлении РН , см ; t. длина перемещения поршня, сал;i начальное давление, кгс/см коэффициент сверхсжимаемости газа при Р ; стандартная температура (2930К); температура системы, °К; атмосферное давление, кгс/см. После этого от ультразвукового генератора к магнйтостриктору 6 подводят ультразвуковые колебания частотой 15-30 КГЦ. В результате действия ультразвукового поля, передаваемого от Магнитостриктора через блок 5 к колонке 3 с пористой средой, адсорбированный на поверхности зерен пористой среды газ.будет десорбироватьсй и давление в системе будет повышаться до некоторой стабилизированной величины PI PH. Перемещая поршень ми кропоршневого компенсатора 12 в сторону увеличения объема систедш добиваются уменьшения давления в си стеме до PI РМ. По длине перемещения пориня ti и площади его сечения F определяют объем газа, адсорбированного при данном давлении РН TO 1 Vag- t-f f . - (2) . Z Т Pom Следует отметить, что t Ц , та как десорбируется только газ сорбированный поверхностью зерен, из сами зерен и частиц породы он выделяться не будет из-за большой разности в скоростях десорбции. Зная величины VCOP и а , можно определить объем адсорбированного об ема породы газа (приведенный к атмос ферным условиям). Термодатчик 9 и самопишущий потен циометр 10 позволяет осуществлять контроль за постоянством температуры всей системы. С целью уменьшения температурных погрешностей колонка 3с пористой средой закреплена на магнитострикторе б через термостатируемый блок 5. Последний имеет две группы продольных отверстий, по кото рым циркулирует теплоноситель, подаваемый от термостата 8. Первая группа служит для термостатирования колонки 3 с пористой средой, вторая для термоизоляции нижней части блока 5 от магнитостриктора 6, который при работе излучает некоторое количество тепла. Такая конструкция блока позво ляет осуществить надежную термостабилизацию всей системы, что в свою очередь повышает точность определени количества сорбированного пористой средой газа и обеспечить жесткий контакт с магиитострикционным излуча телем ультразвуковых колебаний с целью наиболее полной передачи мощности ультразвуковых колебаний и пористой среде и газу. Использование предполагаемого изобретения при определении сорбцион ной способности пористых образцов по высит точность .подсчета запасов газовых и гаэоконденсатных месторождений за счет учета количества адсорбированного и абсорбированиого газа и точность определения сорбционной способности пористых образцов, позволит прогнозировать прирост запасов газа за счет извлечения адсорбированного коллектором газа по мере снижения пластового давления и изменения пластовой температуры. Формула изобретения 1.Усаановка для определения адт сорбции газов пористыми материалгиш, содержащая колонку с выполненной в ней камерой для образца, пористого материсша, баллон с газом высокого давления, роединенный трубопроводом с Одним из концов колонки, термоста термодатчик, размещенный в колонке самопишущий потенциометр, соединенны с датчиком, грузопоршневой манометр, подсоединенный ко второму концу ко- лонки, и регулирующий вентиль, о т личающаяся тем, что, с целью повышения .точности определения сорбционной способности пористого материала за счет выделения из него адсорбировавшегося на поверхности газа, она снабжена вибратором, на котором установлена колон. 2.Установка по п. 1, о т л и - чающаяся тем, что, с целью термостабилизации режимов адсорбционных определений, она снабжена металлическим теплопроводным блоком с отверстиями для подвода теплоносителя, соединенными с термостатом, а колонка закреплена внутри блока. 3.Установка по п. 1, отлич а ю щ а я с я тем, что она снабжена микропоршневым компенсатором давления, соединенным со вторым концом колонки параллельно грузопо1И11невому манометру. 4.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что вибратор выполнен в виде магнитостриктора. Источники ин()юрмации, прииятые во внимание при экспертизе 1. Известия Вузов, сер. Нефть и газ, 1976, 16, с. в8-41. 2. Определение сорбционной способности пород газоконденсатных месторождений Западной Сибири. Отчет Б 498307, Баку, 1975, с. 162.