Устройство для исследования фазовых равновесий

 

Изобретение относится к исследованию физико-химических свойств вещества, в частности к исследованию фазового поведения многокомпонентных систем,и позволяет повысить точность измерений путем визуального контроля фазовых состояний при несимметричных нагрузках. Устройство состоит из корпуса высокого давления, установленной в нем обечайки с рабочей камерой, поплавка в рабочей камере , источника давления и линий подвода и отвода исследуемой смеси жидкого агента в полости корпуса. Использование обечайки из прозрачного материала, комбинированного жидкого агента, состоящего из оптически прозрачной легкой жидкости и тяжелой жидкости, оптическоизмерительной системы сканирования, помещенной в камеру высокого давления, поплавка с переменной по высоте площадью поперечного сечения обеспечивает достижение указанной цели. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 7/14, 25/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21.) 4760943/26 (22) 21,11.89 (46) 23,10,92. Бюл.N. 39 (71) Сургутское отделение Западно-Сибирского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института технологии глубокого разведочного бурения (72) А.К.Пономарев, Г.И.Рабинович и . М,А.Бабец (56) Авторское свидетельство СССР N

832418, кл.G 01 N 7/14, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ (57) Изобретение относится к исследованию физико-химических свойств вещества, в частности к исследованию фазового поведения многокомпонентных . систем,и

Изобретение предназначено для исследования фазового поведения многокомпонентных систем, в частности природных углеводородных смесей, и может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет обеспечения визуального контроля при несимметричных нагрузках, На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1, Устройство состоит из камеры термостатирования 1, корпуса высокого давления

2 с размещенной в его полости цилиндрической обечайкой 3, выполненной из оптически прозрачного материала. зафиксированной на крышке 4 при помощи корпуса 5 и содержащей рабочую камеру 6, сообщенную каналами 7 с полостью корпуса 2. Полость корпуса 2

„,!Ж „„1770819 А1 позволяет повысить точность измерений путем визуального контроля фазовых состояний при несимметричных нагрузках.

Устройство состоит из корпуса высокого давления, установленной в нем обечайки с рабочей камерой, поплавка в рабочей камере, источника давления и линий подвода и отвода исследуемой смеси жидкого агента в полости корпуса. Использование обечайки из прозрачного материала, комбинированного жидкого агента, состоящего из оптически прозрачной легкой жидкости и тяжелой жидкости, оптическо- измерительной системы сканирования, помещенной в камеру высокого давления, поплавка с переменной по высоте площадью поперечного сечения обеспечивает достижение укаэанной цели.

1 з.п.ф-лы, 2 ил. заполнена оптически прозрачной жидкостью 8 и ртутью 9, причем уровень ртути в полости корпуса 2 расположен выше каналов 7, В рабочей камере 6 размещен поплавок 10, а в кожухе 5 — подвижный толкатель

11. Устройство содержит встроенный привод толкателя 12 с плунжером 13, линию подачи и отвода газа 14 с вентилями 15 и 16, соединенную с встроенным вентилем 17 и присоединенной линией сброса 18 с вентилем 19, линию подачи и отвода жидкости 20 с вентилями 21 и 22, линию 23 для подачи жидкости 8 от измерительного пресса 24 и грузопоршневого манометра 25 в полость корпуса 2.

Устройство содержит также оптическоизмерительную систему для визуального контроля за фазовым состоянием и границей раздела фаэ в рабочей камере 6 обечай1770819 ки 3, состоящую из зеркала 26, закрепленного на кронштейне 27, перемещаемого по направляющей 28 посредством микровинта

29, окна 30 в крышке корпуса 4 и осветительно-визирной трубки 31 с полупрозрачным зеркалом 32.

Устройство работает следующим образом.

Измерительным прессом 24 в полость корпуса 2 подается жидкость 8, которая, вытесняя ртуть 9, зацрлняет через канал 7 рабочую камеру 6. Г! ри этом происходит вы. теснение воздуха из рабочего объема, Затем через вентили 16 и 22 установка подключается к источнику исследуемого газа заданного давления и температуры. Давление, создаваемое в рабочем объеме 6 обечайки 3. через каналы 7 посредством ртути 9 и жидкости 8 передается в полость корпуса 2, При этом оптически прозрачные стенки абечайки 3 не испытывают перепада давления, т,к. давления в полости корпуса 2 и рабочем объеме 6 равны.

После термостатирования системы до заданной температуры и продувки линий через вентиль 19 грузопоршневым манометрам 25 устанавливается заданное давление в корпусе 2.

Измерительным прессом 24 жидкость 8 отводится из полости корпуса 2 до тех пар, пока уровень ртути 9 в рабочем обьеме 6 не займет нулевого наложения ниже точки ввода линии 20 в обечайку 3.

Рабочий объем 6 в этом случае заполняется газом при неизменном давлении и заданной температуре. Контроль за уровнем в рабочем объеме 6 осуществляется визуально с помощью оптическо-измерительной системы.

Через вентиль 22 установку подключают к источнику исследуемой жидкости, например газового конденсата, и,закрыв вентиль 16 и приоткрыв вентиль 19, вводят конденсат в рабочий объем 6, Скорость подачи конденсата регулируется стравливанием газа через вентиль 19.

Количество введенного конденсата контролируется визуально через оптическо-измерительную систему по уровню границы раздела газ — конденсат. Точная дозировка конденсата, в случае его малых количеств, достигается за счет повышения разрешающей способности измерения объемов в зазоре между стенкой рабочей камеры и поплавком.

Излишки введенного концентрата выводятся из рабочего объема 6 через вентиль

21 при закрытых вентилях 15,19,22 и открытом вентиле 16, После достижения заданного соотношения между количеством газа и конденсата линии подачи газа, конденсата и линию сброса перекрывают, закрыв вентили 15, 16, 17, 19, 21. 22. Затем измерительным прессом 24 жидкость 8 нагнетается в полость корпуса 2, а ртуть 9 вытесняется в рабочий объем 6, изменяя тем самым объем газо-жидкостной смеси и повышая ее давление. При этом ртуть перекрывает ввод ли.нии 20 в рабочий объем 6, отсекая

10 находящийся в канале 20 конденсат от рабочего объема.

С помощью грузопоршневога манометра 25 задается новое значение давления, а термостатам новое значение температуры для перевода газо-жидкостной системы в новое PVT состояние. Для ускорения этого перехода систему перемешивают поплав; ком 10, приводимым в движение толкателем

11 с помощью плунжера 13 привода толка20 теля 12, при этом изменение давления в корпусе 2 при вводе в него плунжера 13 компенсируется колонкой груэопоршневога манометра 25.

После достижения фазового равнове25 сия определяют новое соотношение между

55 количеством газовой и жидкой фазами.

Количество газовой и жидкой фаз со-. ставляют в сумме рабочий объем газо-жидкостной смеси, определяемый положением ртути 9 в полости рабочей камеры 6.

От крышки 4 до верхней части поплавка объем линейно зависит от расстояния между ними. От верхней части поплавка да уровня ртути объем определяется формой поплавка. Например, если поплавок выполнен ступенчатым в.форме двух соосных цилиндров площадью S2 и $з,то рабочий объем смеси

V = Ü1S1 + п2(81 "S2) +43(S1 - S3) где 31 — площадь рабочей камеры.

Объем газовой камеры определяется замером расстояния от крышки да границы раздела газ-конденсат, объем конденсата определяется замером расстояния между границами раздела гаэ-конденсат и ртутью или другой тяжелой, несмешивающейся с исследуемой смесью, жидкостью, например бромоформом, В нашем примере

V = П1г Sr Vw П1ж 81+112ж (S1 SR)+

+ 1Зж (МЗ): где индекс Г относится к газовой фазе.

Ж вЂ” жидкой фазе.

Так как рабочий орган установки — обечайка не испытывает деформаций под действием распирающего давления, а температурные деформации приводят к изменению линейных размеров, т.е, изменению масштаба, то соотношение между количеством газовой и жидкой фазами определяется только замером указанных рассто1770819 яний, Тем самым отпадает необходимость в тарировке устройства, ввода поправок на температурные и силовые деформации, снижается трудоемкость исследований, Визуальный контроль фазового состоя- 5 ния в полости рабочей камеры, снятие силовых деформаций обечайки, а такх<е повышение разрешающей способности устройства за счет измерения объемов в зазоре между стенкой рабочей камеры и поплав- 10 ком с переменной по высоте площадью поперечного сечения,. обеспечивает высокую точность измерений и позволяет исследовать газо-жидкостные в широком диапазоне соотношения фаз. 15

Формула изобретения

1. Устройство для исследования фазовых равновесий, включающее корпус высокого давления с крышкой, размещенную в 20 корпусе цилиндрическую обечайку с рабочей камерой и сквозными каналами, подвижный элемент внутри обечайки, изолирующий рабочую камеру, жидкий агент для передачи давления на исследуе- 25 мую пробку, размещенный в корпусе между стенками корпуса и обечайкой, подсоединенный к корпусу высокого давления источник жидкого агента для передачи давления, линии для подвода в рабочую камеру и отвода из нее пробы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет обеспечения визуального контроля при несимметричных нагрузках, обечайка выполнена из оптически прозрачного материала и размещена в корпусе вертикально, жидкий агент для передачи давления состоит из ртути и прозрачной более легкой жидкости, размещенной над ней, сквозные каналы выполнены в нижней части обечайки, размещены ниже уровнея ртути и заполнены ею, крышка размещена сверху и в ней выполнено окно из оптически прозрачного материала, устройство снабжено наклонным зеркалом, размещенным в прозрачной жидкости напротив рабочей камеры с возможностью вертикального перемещения и обращенным зеркальной поверхностью соосно с окном и зеркалом, а подвижный элемент выполнен в виде поплавка.

2. Устройство по п.1, от л и ч à ю щ е ес я тем, что поплавок имеет площадь поперечного сечения, переменную по высоте.

1770819

Р8l g

Составитель А.Кубасов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор A,Êoçîðèç

Редактор Г. Бел ьс кая

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3736 Тира>к Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, >I(-35, Раушская наб.. 4/5