Способ определения возраста разливов нефти на открытых поверхностях



Способ определения возраста разливов нефти на открытых поверхностях
Способ определения возраста разливов нефти на открытых поверхностях
Способ определения возраста разливов нефти на открытых поверхностях

 


Владельцы патента RU 2404422:

Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский радиофизический институт" (RU)

Изобретение относится к охране природных ресурсов и может быть использовано при мониторинге природных сред в нефтедобывающих районах. Техническим результатом является разработка простого, надежного и дешевого способа определения возраста разлитой нефти, применимого как в условиях стационарной лаборатории, так и в составе передвижных лабораторий и в полевых условиях. Способ включает пробоотбор и термостатирование пробы нефти, опускание в пробу калиброванного капилляра, измерение высоты поднятия нефти за фиксированное время по калиброванному капилляру, определение возраста разлива нефти путем сравнения высоты поднятия пробы нефти по этому капилляру за фиксированное время с откалиброванным уровнем высоты для образцов того же вида свежей нефти. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к охране природных ресурсов и может быть использовано при мониторинге природных сред в нефтедобывающих районах.

Известно, что при мониторинге природных сред в нефтедобывающих районах и для определения размеров штрафных санкций за причинение ущерба очень важно знать, когда произошел разлив нефти на поверхность почвы, водоема или иную поверхность и, соответственно, время воздействия нефти на природную среду (см. Методику определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах. Руководящий документ. Утв. Минтопэнерго РФ 01.11.95 г., стр.23).

С течением времени в нефти, разлитой на открытой поверхности, преобладающим процессом изменения является процесс испарения летучих низкомолекулярных фракций углеводородов (см. Методику определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах. Руководящий документ. Утв. Минтопэнерго РФ 01.11.95 г., стр.6).

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения возраста разлитой нефти, в котором могут быть применены методы, основанные на определении содержания в пробе углеводородных фракций методами химического анализа (см. Химия нефти. Руководство к лабораторным занятиям: Учебное пособие для вузов /И.Н.Дияров и др./. - Л.: Химия, 1990 г., стр.129-142, Государственные стандарты Союза ССР. Нефтепродукты. Методы испытаний. Часть 2. - М.: Издательство стандартов, 1987, стр.259-269).

Предлагаемые методы длительны, трудоемки и требуют сложной и дорогостоящей аппаратуры, что делает их применение возможным только в условиях стационарной лаборатории.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка простого, надежного и дешевого способа определения возраста разлитой нефти, применимого как в условиях стационарной лаборатории, так и в составе передвижных лабораторий и в полевых условиях.

Поставленная задача решается с помощью технического результата, заключающего в определения возраста разливов нефти на открытых поверхностях надежным и упрощенным путем.

Указанный результат достигается тем, что в способе определения возраста разливов нефти на открытых поверхностях, включающем пробоотбор и термостатирование пробы нефти, в пробу опускают калиброванный капилляр, измеряют высоту поднятия нефти за фиксированное время по калиброванному капилляру, определяют возраст разлива нефти путем сравнения высоты поднятия пробы нефти по этому капилляру за фиксированное время с откалиброванным уровнем высоты для образцов того же вида свежей нефти.

Согласно Большой советской энциклопедии (БСЭ 2, 3) вязкость нефти изменяется в широких пределах и определяется фракционным составом нефти и ее температурой (чем выше температура и больше количество легких фракций, тем ниже вязкость.

Объем жидкости, протекающей за время τ через трубку длиной 1 под влиянием разности давлений на концах трубки Δp, определяется по формуле Пуазейля (см. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. Под ред. А.Н.Ремизова. - М.: Высшая школа, 1987, стр.99-100)

V=πr4Δpτ/8η1,

где V - объем жидкости;

η - вязкость жидкости;

τ - радиус капилляра.

Из формулы Пуазейля следует, что объемы жидкостей, протекающих за равные промежутки времени по одинаковым капиллярам, обратно пропорциональны вязкостям этих жидкостей.

Кроме того, по мере заполнения капилляра жидкостью начинает сказываться сила тяжести F=πρghr2, где ρ - плотность жидкости, g - ускорение силы тяжести, h - высота столба жидкости, r - радиус капилляра. Согласно Химии нефти. Руководство к лабораторным занятиям: Учебное пособие для вузов /И.Н.Дияров и др./. - Л., "Химия", 1990 г., стр.6, нефть представляет собой сложную смесь.

Способ заключается в том, что берется проба разлитой нефти, помещается в термостатированную емкость. Вязкость нефти зависит от температуры, поэтому проба должна быть термостатирована. Измерения возраста разлива могут включать различные варианты.

1 вариант. Заранее калибруется капилляр по конкретному виду нефти (источнику нефти). Срок разлива нефти определяется по уровню поднятия нефти в этом калиброванном капилляре. Тогда стандартного образца не надо. В этом случае все сделано заранее, и возможно численное определение возраста.

2 вариант. Калибровка отсутствует. В этом случае можно только определить свежий этот разлив или давний, сравнивая высоту поднятия нефти в стандартном образце (свежей нефти) и в пробе. Для этого варианта термостатированная емкость может быть разделена на две части. Тогда в одну часть наливается стандартный образец нефти, а в другую исследуемая проба. В каждом нефтепроводе нефть определенного состава. Нефть из нефтепровода считается стандартная. Опускаем одинаковые калиброванные капилляры в каждую часть емкости. Нужно около 2 минут подождать. И через 2 мин в свежей нефти (стандартной) по капилляру поднимется нефть на одну высоту, а по другому капилляру, установленному в исследуемой пробе нефти, - на другую. Разница этих высот пропорциональна возрасту разлива.

На основании представленных данных можно сделать вывод, что при нахождении на открытой поверхности нефть с течением времени будет терять все большее количество низкомолекулярных углеводородов, что приводит к увеличению плотности и вязкости нефти по мере увеличения доли высокомолекулярных углеводородов.

По мере увеличения содержания высокомолекулярных углеводородов увеличение вязкости и плотности нефти приводит к уменьшению объема ее поступления в капилляр под действием капиллярных сил, что регистрируется как уменьшение длины столбика нефти, поднимающегося по капилляру за определенное время.

Способ иллюстрируется фиг.1, на которой поверхности термостатированного образца исследуемой нефти 1 касаются торцом калиброванного капилляра 2. Через 2 мин по шкале измеряют высоту столбика нефти 3, поднявшегося по капилляру под действием сил поверхностного натяжения. Затем такую же операцию проводят с образцом свежей нефти из источника, соответствующего предполагаемому источнику разлива. После этого по калибровочному графику, характерному для каждого источника нефтяных разливов, определяют возраст образца исследуемой нефти.

Для проверки достижимости технического результата был поставлен лабораторный эксперимент. В течение пяти месяцев ежедневно проводились измерения по описанному способу свойств образца нефти марки «Brent», находившейся в открытой чашке Петри при 20°С в помещении лаборатории без принудительной вентиляции. Результаты представлены в численном виде в Таблице 1 на фиг.2, а также в графическом виде на фиг 3, где по оси абсцисс откладывались дни, в течение которых нефть находилась в разлитом состоянии, на оси ординат откладывалась высота уровня нефти, которая поднималась по калиброванному капилляру через 2 мин после опускания капилляра в эту нефть.

Из графика на фиг.3 можно установить, что уровень поднятия нефти в калиброванном капилляре обратно пропорционален количеству дней, при которых нефть была в состоянии разлива.

Способ определения возраста разливов нефти на открытых поверхностях, включающий пробоотбор и термостатирование пробы нефти, отличающийся тем, что в пробу опускают калиброванный капилляр, измеряют высоту поднятия пробы нефти за фиксированное время по калиброванному капилляру, определяют возраст разлива путем сравнения высоты поднятия нефти по этому капилляру за фиксированное время с откалиброванным уровнем высоты для образцов того же вида нефти.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследования вязкостных свойств жидких сред. .

Изобретение относится к медицине, а именно к биохимии, и может быть использовано для определения реологических характеристик биологических жидкостей (моча, кровь, лимфа и др.).

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям вязкости неньютоновских жидкостей. .
Изобретение относится к измерению целенаправленных изменений физико-химических свойств воды и водных растворов, подвергнутых энергоинформационному воздействию. .

Грунтонос // 2174597
Изобретение относится к инженерно-строительным изысканиям, в частности к устройствам для отбора монолитов глинистых грунтов, в т.ч. .

Изобретение относится к области химических технологий полимеров и может быть использовано при производстве химических волокон и пластмасс. .

Изобретение относится к приборостроению, а именно к вискозиметрам, и может быть использовано для измерения вязкости нефтепродуктов в судовых, цеховых и полевых условиях.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения вязкости жидкостей

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям вязкости анизотропных жидкостей, т.е. жидкостей, которые имеют разные величины вязкости в зависимости от геометрии измерений и скорости сдвигового потока. К таким жидкостям относятся, например, жидкие кристаллы (ЖК). Способ измерения анизотропных коэффициентов вязкости жидких кристаллов, включает процедуру перекачки измеряемого вещества из одной емкости в другую под действием избыточного давления через плоский капилляр, на стенки которого нанесены прозрачные электроды и ориентирующие слои из светочувствительного материала, способного задать молекулам ЖК последовательно 3 различные ориентации относительно направления потока при экспозиции светочувствительного материала актиничным линейно поляризованным светом с тремя направлениями плоскости поляризации (ПП). Четвертая ориентация ЖК, необходимая для измерения четвертого коэффициента вязкости, создается приложением электрического напряжения. При создании в одной из емкостей избыточного давления возникает медленно спадающий по экспоненте поток ЖК. Производят измерение скорости снижения высоты мениска ЖК от времени при различных ориентациях, строят экспоненциальную кривую, находят характеристическое время течения при одной из ориентаций ЖК и по нему вычисляют один из коэффициентов вязкости. Для измерений других коэффициентов вязкости светочувствительные слои экспонируют светом с другими направлениями ПП без удаления ЖК из капилляра. Вновь создается избыточное давление, строят новые кривые спада, находят новые характеристические времена и вычисляют остальные коэффициенты вязкости. Техническим результатом является повышение точности измерений и снижение расхода измеряемого вещества. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента динамической вязкости текучих сред со сложными реологическими свойствами, зависящими от скорости сдвига, давления и температуры. Способ измерения вязкости включает прокачку испытуемой среды через канал круглой формы поперечного сечения и определение параметров движения среды, а именно касательного напряжения и сдвиговой скорости деформации на поверхности канала, по которым определяют вязкость среды. При этом канал имеет замкнутую форму тора, а прокачка испытуемой среды происходит под действием сил инерции и трения среды, возникших в результате резкой остановки вращающегося вокруг своей оси тора. Техническим результатом является повышение точности определения вязкости сред со сложными реологическими свойствами, зависящими одновременно от скорости сдвига, давления и температуры в широком диапазоне перечисленных параметров. 3 табл.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения вязкости жидкостей. Способ определения вязкости неньютоновских жидкостей включает прокачку их через канал, а вязкость определяется из выражения , где: ηС - вязкость неньютоновской жидкости, Па·с; NС - полезная мощность, затрачиваемая на секундный сдвиг, Вт; r - радиус внутренней поверхности трубы, м; rСР - средний радиус потока неньютоновской жидкости, м; - средняя скорость потока водной суспензии, м·с-1; t - время истечения струи суспензии из насадки, с. Техническим результатом является упрощение способа определения вязкости неньютоновских жидкостей, главным образом, за счет использования в качестве входных параметров, значений мощности, затрачиваемой на секундный сдвиг, полученной с помощью измерительной техники.

Изобретение относится к области реологии разбавленных растворов полимеров, а также поверхностно-активных веществ (ПАВ), и может быть использовано для определения эффективности противотурбулентных присадок (ПТП), используемых при перекачке углеводородных жидкостей по трубопроводам. Турбулентный реометр содержит установленные на штативе расходную емкость с шаровым краном и трубкой Мариотта, трубку малого внутреннего диаметра для прохождения маловязкой углеводородной жидкости в турбулентном режиме течения, электромагнитный клапан с реле времени для задания отрезка времени открытия клапана, приемную емкость и технические весы для измерения массы жидкости в приемной емкости. Способ определения эффективности ПТП заключается в том, что в расходную емкость через шаровый кран заливают маловязкую углеводородную жидкость, закрывают шаровый кран для обеспечения поддержания постоянного давления в расходной емкости, задают посредством реле отрезок времени и запускают открытие электромагнитного клапана. После автоматического срабатывания реле времени закрывается электромагнитный клапан, после чего взвешивают на технических весах наполненную приемную емкость. После этого вводят в жидкость ПТП в определенной концентрации, выполняют вышеперечисленные действия и вычисляют снижение гидродинамического сопротивления после введения ПТП. Вышеперечисленные действия выполняют для ряда значений концентраций ПТП в жидкости и затем оценивают эффективность ПТП, получая зависимость величины снижения гидродинамического сопротивления от значения концентрации ПТП. Техническим результатом является упрощение конструкции турбулентного реометра и повышение надежности результатов измерений эффективности ПТП. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 пр., 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента динамической вязкости текучих сред со сложными реологическими свойствами, зависящими от сдвиговых скоростей деформаций, давления и температуры. Инерционный способ измерения вязкости включает прокачку испытуемой среды через канал формы тор под действием изменяющихся во времени сил инерции и трения среды, возникших в результате резкой остановки вращающегося вокруг своей оси тора, и определение параметров движения среды, а именно касательного напряжения и сдвиговой скорости деформации на поверхности канала. При этом в процессе инерционного движения среды измеряют только момент результирующей силы трения, по значениям которого в каждый момент времени определяют величину касательного напряжения, затем численным решением уравнения движения сплошной среды определяют сдвиговую скорость деформации и вязкость. Техническим результатом является повышение точности при минимальном количестве измеряемых параметров определять вязкость сред со сложными реологическими свойствами, зависящими одновременно от сдвиговых скоростей деформаций, давления и температуры в широком диапазоне перечисленных параметров. 2 табл.
Наверх