Устройство для определения количества газов в жидкости



Устройство для определения количества газов в жидкости
Устройство для определения количества газов в жидкости

 


Владельцы патента RU 2499247:

Общество с ограниченной ответственностью "ГЕОТЕК-ГРУПП" (RU)

Изобретение относится к устройствам для определения количества газов в жидкости, которые, в частности, используются при прямых геохимических методах поисков нефти и газа. Устройство содержит мерный сосуд (1), дополнительный сосуд (2), газоанализатор (3), фильтр (4), каплесборник (5), пневмоклапаны (6, 7), источник газа-носителя и присоединенные к перечисленным технологическим элементам трубопроводы. Мерный сосуд (1) соединен с каплесборником (5), присоединенным через фильтр (4) с газоанализатором (3). В режиме работы «без дополнительного объема» газоанализатор (3) присоединен через пневмоклапаны (6, 7) с мерным сосудом (1). В режиме работы «с дополнительным объемом» газоанализатор (3) присоединен через пневмоклапаны (6, 7) с дополнительным сосудом (2) с источником газа-носителя, соединенным с мерным сосудом (1). Техническим результатом является повышение оперативности, представительности и точности определения газа в жидкости, а также упрощение конструкции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для определения количества газов в жидкости, которые, в частности, используются при прямых геохимических методах поисков нефти и газа, например, в газовом каротаже, в лабораторных условиях.

Известен термовакуумный дегазатор ТВД-5М (см. интернет-сайт, режим доступа: http://www.leuza.ru/tvd.htm), содержащий пробоотборник, сосуд для подогрева воды с электронагревательным элементом, сосуд для холодной воды, сосуд дегазатора, газоприемный сосуд, напорный сосуд, краны, вакуумметр, вакуум-насос, блок отбора газа. Дегазатор предназначен для глубокой дегазации проб бурового раствора и шлама при проведении геолого-технологических исследований скважины в процессе бурения, и проб пластового флюида при проведении испытаний пластов с целью определения их газонасыщенности, определения состава углеводородных газов и характера насыщения пласта.

Недостатком известного устройства является малая представительность пробы, низкая эксплуатационная надежность в полевых условиях, длительное время дегазации пробы (15-20 мин) и сложность конструкции.

Известно устройство для отбора и ввода проб паровой равновесной фазы в газовый хроматограф (см. авторское свидетельство СССР на изобретение №1659837, МПК G01N 30/16, опубл. 30.06.1991 г.), содержащее емкость-смеситель, шестиходовой кран-распределитель, трубопровод, связывающий вход емкости-смесителя с одним из входов шестиходового крана и оснащенный регулятором расхода газа, трубопровод, соединяющий выход емкости-смесителя с одним из входов шестиходового крана-переключателя, трубопровод ввода газа в шестиходовой кран, трубопровод вывода равновесной парогазовой смеси, связывающий выход шестиходового крана-переключателя с входом газового хроматографа. Устройство дополнительно снабжено устройством дозирования жидкости и трубопроводом, соединяющим это устройство с емкостью-смесителем. Выводной трубопровод для слива жидкости из смесителя соединен с одним из входов шестиходового крана-переключателя. Один из выходов крана-переключателя служит для сброса жидкости. Кроме того, в трубопроводе, связывающем вход емкости-смесителя с источником газа, дополнительно устанавливается регулятор расхода газа и клапан-прерыватель. Этот же трубопровод имеет вход и выход в устройство дозирования жидкости.

Недостатком известного устройства является малая представительность пробы, что уменьшает точность измерений концентрации газовой фазы в пробе.

Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является устройство для контроля состава газовой фазы газожидкостной среды (см. патент РФ на полезную модель №36742, МПК G21C 17/022, опубл. 20.03.2004 г.), содержащее мерный сосуд, дегазатор, газоанализатор, источник газа-носителя и присоединенные к перечисленным технологическим элементам трубопроводы с запорными органами, при этом мерный сосуд выполнен заодно с дегазатором, снабжен манометром, подключенным к газовому объему сосуда, и указателем уровня жидкой фазы отбираемой пробы. Устройство также снабжено блоком управления, датчиком уровня и датчиком давления в газовом объеме сосуда, а также управляющими элементами на запорных органах, а блок управления соединен с указанными датчиками и управляющими элементами.

Однако недостатком известного устройства для контроля состава газовой фазы газожидкостной среды является сложность конструкции и необходимость газа-носителя.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание простого и надежного устройства, с высокой представительностью пробы, малым временем дегазации пробы (менее 2 мин), без источника газа-носителя и глубокого вакуума в системе.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является повышение оперативности, представительности и точности определения газа в жидкости, а также упрощение конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для определения количества газов в жидкости, содержащее мерный сосуд, газоанализатор, источник газа-носителя и присоединенные к перечисленным технологическим элементам трубопроводы, согласно изобретению, снабжено дополнительным сосудом, фильтром, каплесборником, двумя пневмоклапанами, при этом мерный сосуд соединен с каплесборником, присоединенным через фильтр с газоанализатором, причем в режиме работы «без дополнительного объема» газоанализатор присоединен через пневмоклапаны с мерным сосудом, а в режиме работы «с дополнительным объемом» газоанализатор присоединен через пневмоклапаны с дополнительным сосудом с источником газа-носителя, соединенным с мерным сосудом.

Целесообразно, чтобы в качестве газа-носителя был использован атмосферный воздух.

Устройство для определения количества газов в жидкости использует в качестве газа-носителя атмосферный воздух, заполняющий систему до момента включения пробы в контур и не требуется глубокая дегазация пробы. Отсутствие необходимости глубокой дегазации пробы позволяет использовать в пневмосистеме элементы низкого давления, что позволяет получить компактное устройство. Отсутствие высоких температур (нет нагревателя) позволяет получить более представительную пробу, так как в некоторых случаях газовые смеси могут изменять состав (разлагаться) под воздействием высоких температур.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены: на фиг.1 - пневмосхема устройства для определения количества газов в жидкости (вариант с газоанализатором); на фиг. 2 - пневмосхема устройства для определения количества газов в жидкости (вариант без газоанализатора). Позиции на чертежах обозначают следующее: 1 - мерный сосуд; 2 - дополнительный сосуд; 3 - газоанализатор; 4 - фильтр; 5 - каплесборник; 6 и 7 - пневмоклапаны; 8 - вставка из химической резины; 9 - насос.

Устройство для определения количества газов в жидкости содержит мерный сосуд 1 с пробой исследуемой жидкости (бурового раствора), например, пластиковая бутылка 1,5 л (основной объем), дополнительный сосуд 2 (сосуд с дополнительным объемом 0,25 л), газоанализатор 3, содержащий термостат и насос, фильтр 4, каплесборник 5, два пневмоклапана 6 и 7 (фиг.1).

Мерный сосуд 1 соединен с каплесборником 5, присоединенным через фильтр 4 с газоанализатором 3. В режиме работы «без дополнительного объема» газоанализатор 3 присоединен через пневмоклапаны 6 и 7 с мерным сосудом 1, а в режиме работы «с дополнительным объемом» газоанализатор 3 присоединен через пневмоклапаны 6 и 7 с дополнительным сосудом 2 с источником газа-носителя, соединенным с мерным сосудом 1 (фиг.1). Все соединения с пневмоклапанами 6, 7 и газоанализатором 3 выполнены гибкими полиуретановыми трубками.

Возможно определение равновесного состояния без газоанализатора 3, но тогда необходима проверка герметичности системы для использования в полевых условиях. В этом случае необходимо использовать вставку 8 из химической резины для отбора проб шприцем и насос 9 для осуществления барботажа пробы, которые установлены в пневмосхеме устройства при определении равновесного состояния без газоанализатора 3. При этом вставка 8 и насос 9 присоединены последовательно между фильтром 4 и пневмоклапаном 7 (фиг.2).

Устройство для определения количества газов в жидкости используют следующим образом.

Отбирают из резервуара пробу бурового раствора, например, в пластиковую бутылку емкостью 1,5 л (мерный сосуд 1) и герметично укупоривают пластиковой пробкой. Затем, не нарушая герметичности, осуществляют вскрытие бутылки, в процессе которого через отверстия в пластиковой пробке бутылки вставляют две трубки, одна из которых (длинная трубка) вводится в нижнюю часть бутылки и снабжена с другого конца штуцером для подключения бутылки с пробой (мерный сосуд 1) в измерительный контур с насосом газоанализатора 3 для дегазации посредством барботажа (т.е. принцип работы основан на принудительном барботаже с помощью насоса столба жидкости при разных объемах наджидкостного пространства). Другая трубка (короткая трубка) одним концом расположена в верхней части бутылки с пробой и снабжена с другого конца штуцером. Таким образом, у бутылки, за счет специального вскрытия пластиковой пробки без нарушения герметичности, создаются два порта для подключения к измерительному контуру: первый порт - длинная трубка, расположенная одним концом внизу бутылки при рабочем положении со штуцером с другой стороны; второй порт - короткая трубка, расположенная одним концом в верхней части бутылки над пробой, имеет штуцер с другой стороны (т.е. принцип работы основан на герметичном механическом вскрытии пробки бутылки с пробой с последующей реализацией двухпортовой схемой подключения исследуемой пробы в измерительный контур).

Затем включается насос газоанализатора 3, через некоторое время наступает так называемое равновесное состояние, которое фиксируется газоанализатором, включенным в измерительный контур (газопоказания прекращают нарастать и устанавливаются на одном уровне), после чего снимаются результаты измерения концентрации газовоздушной смеси (ГВС) (измеряется % по объему). Затем с помощью двух пневмоклапанов 6 и 7 подключается дополнительный сосуд 2 (объем 0,25 л) в измерительный контур. Снова включается насос газоанализатора 3 и через некоторое время наступает равновесное состояние, но газопоказания газоанализатора 3 будут ниже из-за разбавления атмосферным воздухом, находящимся в дополнительном сосуде 2. Снимаются результаты измерения концентрации ГВС.

Величины объема системы, не заполненной пробой, и объем пробы, а также газопоказания в случае «с дополнительным объемом» и «без дополнительного объема» подставляются в известную формулу (см., например, авторское свидетельство СССР №941887, МПК G01N 7/14, опубл. 07.07.1982 г.) и производится расчет объемного газосодержания пробы (т.е. находится см3/л пробы бурового раствора)

q = ( Q ж n V ' C ' Q ж ' V n C n ) / [ Q ж ' Q ж n ( C n C ' ) ] ,

где Q ж ' - объем первой пробы исследуемой жидкости;

V' - объем газового пространства для первой пробы;

С ' - равновесная концентрация компонента для первой пробы;

Q ж n - объем второй пробы исследуемой жидкости;

Vn - объем газового пространства для второй пробы;

С n - равновесная концентрация компонента для второй пробы. В устройстве выбраны одинаковые объемы проб жидкости ( Q ж ' = Q ж n ) при разных объемах газового пространства, что приводит к частному случаю реализации способа определения количества газов в жидкости.

Возможно определение равновесного состояния без газоанализатора 3, но тогда необходима проверка герметичности системы для использования в полевых условиях. В этом случае потребуется вставка 8 из химической резины для отбора проб шприцем для режимов работы «с дополнительным объемом» и «без дополнительного объема» для подачи в газоаналитическую аппаратуру, а также насос 9 для осуществления барботажа пробы (фиг.2).

1. Устройство для определения количества газов в жидкости, содержащее мерный сосуд, газоанализатор, источник газа-носителя и присоединенные к перечисленным технологическим элементам трубопроводы, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным сосудом, фильтром, каплесборником, двумя пневмоклапанами, при этом мерный сосуд соединен с каплесборником, присоединенным через фильтр с газоанализатором, причем в режиме работы «без дополнительного объема» газоанализатор присоединен через пневмоклапаны с мерным сосудом, а в режиме работы «с дополнительным объемом» газоанализатор присоединен через пневмоклапаны с дополнительным сосудом с источником газа-носителя, соединенным с мерным сосудом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве газа-носителя использован атмосферный воздух.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам измерения количественного содержания растворенного газа в нефтепромысловой жидкости и может быть использовано при поиске, добыче, подготовке и транспортировке нефти и воды.

Изобретение относится к лабораторной измерительной технике, более конкретно - к приборам и методам контроля природной среды, веществ, материалов и изделий, и может использоваться в пищевой промышленности.

Изобретение относится к области испытания материалов в условиях вакуума применительно к определению скорости обезгаживания испытуемых материалов. .

Изобретение относится к проведению геохимической разведки перспективных месторождений, например, нефтегазового сырья и может быть использовано для определения газонасыщенности грунта и донных осадков.

Изобретение относится к аналитической химии, точнее к методам количественного определения водорода. .

Изобретение относится к установкам для исследования нефти и может применяться, в частности, в установках для исследования свойств нефти и газа в пластовых условиях.

Изобретение относится к электронной технике, а конкретно к способам изготовления мощных электровакуумных приборов (ЭВП). .

Изобретение относится к устройствам для измерения объема в установках для исследования нефти и газа в пластовых условиях и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли на месторождениях с развитым режимом растворенного газа.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к аналитическим приборам, предназначенным для обнаружения микроконцентраций веществ, и может быть использовано для обнаружения паров взрывчатых веществ (ВВ) на документах, например паспортах, билетах и т.п.

Изобретение относится к методам определения свойств микросфер и может быть использовано для измерения газосодержания в индивидуальных микросферах, изучения динамики истечения газа из микросфер и определения разброса давления в партии микросфер. Способ определения давления газа в индивидуальных микросферах заключается в измерении внутреннего диаметра микросферы, помещении ее в вязкую прозрачную среду с последующим разрушением и улавливанием выделившегося газа. Разрушение микросферы осуществляют между двумя прозрачными пластинами, а определение давления производят по отношению объема образовавшегося газового пузырька к внутреннему объему микросферы. Улавливание выделившегося газа производится в вязкой жидкости между прозрачными пластинами, которые устанавливают параллельно, и разрушение микросферы осуществляют между параллельно установленными пластинами. При этом величина зазора между пластинами обеспечивается строго вертикальным перемещением, по крайней мере, одной прозрачной пластины. Заявленное устройство для определения давления газа в индивидуальных микросферах содержит две прозрачные пластины. Причем на нижней пластине расположена капля вязкой прозрачной среды для помещения в нее микросферы. При этом пластины установлены с возможностью вертикального перемещения, по крайней мере, одной из них до обеспечения фиксированного зазора высотой меньше диаметра микросферы. Для обеспечения фиксированного зазора устройство может содержать упоры, расположенные между пластинами, при этом высота упоров меньше диаметра микросферы. Средства для перемещения прозрачных пластин могут быть выполнены в виде установленных на оправе одной из пластин не менее 3-х вертикальных направляющих с пружинами, а в оправе другой пластины выполнены отверстия для движения по направляющим, при этом каждая направляющая снабжена гайкой. В другом варианте устройства внешняя поверхность оправы нижней пластины выполнена цилиндрической и является направляющей для вертикального перемещения верхней пластины. Между оправами установлен пружинный элемент, а перемещение пластины происходит с помощью резьбового соединения. Техническим результатом является определение точного значения давления газа в индивидуальных микросферах при их разрушении одноосным сжатием, определение динамики истечения газа из микросфер в партии, а также определение разброса давления в партии микросфер. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил., 5 табл., 4 пр.

Изобретение относится к физической химии и электрохимии твердых электролитов и может быть использовано для определения химического коэффициента обмена и химического коэффициента диффузии кислорода в оксидных материалах со смешанной электронной и кислород-ионной проводимостью. Способ включает использование значения давления кислорода над оксидом в замкнутом газовом контуре постоянного объема в качестве параметра оксида, напрямую связанного с изменением количества кислорода в оксиде. Для этого исследуемый образец помещают в реактор, вакуум-плотно соединенный с газовым контуром, изолированным от атмосферы, откачивают газовый контур на высокий вакуум, а для скачкообразного изменения величины давления кислорода над образцом перекрывают вакуум-плотное соединение реактора с газовым контуром, напускают в него или откачивают из него кислород высокой чистоты до значения давления, отличающегося от равновесного, после чего открывают вакуум-плотное соединение реактора с газовым контуром и регистрируют изменение значения давления кислорода над образцом во времени, и расчет химического коэффициента обмена и химического коэффициента диффузии кислорода производят на основании зависимости относительного изменения давления кислорода над оксидом от времени, полученной после смены величины давления кислорода. Техническим результатом является создание возможности мгновенной смены давления кислорода, расширение рабочего диапазона температур для образцов с высокими значениями коэффициентов химического обмена и диффузии, сокращение расхода кислорода по сравнению с проточными системами, достижение высокой точности измерений давления в системе для оксидов с низкими значениями коэффициентов химического обмена и диффузии. 2 ил.

Изобретение относится к физической химии и электрохимии твердых электролитов и может быть использовано для определения концентрации протонов в протон-проводящих оксидных материалах в атмосфере сухого водорода. Способ определения концентрации протонов в протон-проводящих оксидах заключается в том, что образец оксида помещают в реактор, соединенный с газовым контуром, сушат при нагреве до температуры 900÷1000°C. Затем меняют газовую фазу на атмосферу, содержащую водород, регистрируют изменение во времени значения параметра оксида, напрямую связанного с изменением количества протонов в оксиде, достигая состояния равновесия оксида с газовой фазой, и на основании полученного равновесного значения параметра оксида производят расчет концентрации протонов в протон-проводящем оксиде как количества вещества водорода в оксиде, отнесенного к одному молю оксида. При этом в качестве параметра оксида, напрямую связанного с изменением количества протонов в протон-проводящем оксиде, используют значение давления водорода над оксидом в замкнутом газовом контуре постоянного объема, для этого образец помещают в реактор, вакуумплотно соединенный с газовым контуром, изолированным от атмосферы. Далее откачивают газовый контур с реактором на высокий вакуум и сушат образец, выдерживая его при температуре осушки до установления остаточного давления не более 10-7 Па. Затем перекрывают вакуумплотное соединение реактора с газовым контуром, напускают в контур водород высокой чистоты до заданного давления, открывают вакуумплотное соединение реактора с газовым контуром и после мгновенного установления общего давления водорода в системе «реактор-газовый контур» регистрируют изменение значения давления водорода над образцом во времени, достигая состояния равновесия оксида с газовой фазой, и на основании разницы давления водорода, установившегося сразу после открытия вакуумплотного соединения, и полученного равновесного значения давления водорода над образцом производят расчет концентрации протонов в протон-проводящем оксиде. Техническим результатом является повышение степени осушки исследуемых образцов, повышение точности измерения концентрации протонов в атмосфере сухого водорода, а также сокращение расхода водорода. 2 ил.
Наверх