Способ исследования пространственного распределения нефти в поровом пространстве грунтов и других пористых сред

Использование: для исследования пространственного распределения нефти в поровом пространстве грунтов и других пористых сред. Сущность изобретения заключается в том, что отбирают пробу исследуемого материала, применяют рентгеноконтрастный агент и метод рентгеновской компьютерной микротомографии, при этом рентгеноконтрастный агент, для приготовления которого используется спирт с числом атомов углерода 3 и более, в котором растворяется соль металла с высоким атомным весом до полного насыщения, смешивается с нефтью, кроме того, осуществляют прямое изучение пространственного распределения нефти в пористом материале. Технический результат: повышение рентгеновской контрастности нефти и нефтепродуктов, содержащихся в поровом пространстве грунта, при проведении компьютерной томографии. 2 ил.

 

Изобретение относится к способам неразрушающего анализа образцов пористых материалов, в частности оно может быть использовано для моделирования процессов миграции нефти в почве, а также анализа физико-механических процессов, происходящих при этом.

Известен способ определения загрязненности почвенного покрова техногенными компонентами (патент РФ №2229738, МПК G01V 9/00, Опубликован: 27.05.2004 Бюл. №15), при котором пробы анализируют при помощи бинокулярного стереоскопического микроскопа, устанавливают процентное соотношение техногенных компонентов, по которым проводят построение изолиний и выделяют загрязненные участки почвенного покрова.

Известен способ выявления зоны техногенного химического загрязнения (патент РФ №2208781, МПК G01N 30/02, опубликован: 20.07.2003, бюл. №20), в котором из проб атмосферного воздуха, воды поверхностного источника или почвы извлекают загрязнения различной токсичности, подвергают соответствующей пробоподготовке, переносят в хроматографическую колонку хроматографа, снабженного детектором неразрушающего контроля, вводят модельную смесь двух токсикантов, в частности гексана и бензола, один из которых является малотоксичным, а другой обладает высокой неспецифической токсичностью, измеряют время удерживания бензола относительно гексана при постоянной температуре термостата, определяют относительный объем удерживания бензола по отношению к гексану при заданной скорости газа-носителя и рассчитывают содержание загрязнений в конкретных зонах объектов окружающей среды.

Недостатком вышеуказанных методов является затрата большого количества времени на подготовку к пробоотбору и проведение анализа, кроме того, отсутствует возможность 3D визуализации пространственного распределения нефти в образце.

В патенте РФ №2467316 (МПК G01N 23/083, опубликовано 20.11.2012, бюл. №32) описывается способ определения пространственного распределения и концентрации компонента в поровом пространстве пористого материала, сущность которого заключается в том, что в образец пористого материала закачивают контрастное рентгеновское вещество, в качестве которого используют водорастворимую соль металла с высоким атомным весом.

Недостатком данного способа при изучении процессов миграции нефти является возможность применения его только для пористых материалов с твердым скелетом. Так как есть необходимость закачки контрастного вещества в образец, что искажает естественную структуру почвы или других сыпучих пористых материалов.

Кроме этого отсутствует возможность прямого изучения пространственного распределения нефти в пористом материале, так как методика определения остаточной нефтенасыщенности керна основана на косвенных признаках вытеснения нефти рентгеноконтрастной водой.

Пространственное распределение нефти и нефтепродуктов, содержащихся в поровом пространстве почвогрунта, является важной информацией для прогнозирования последствий аварийных разливов нефти и уточнения методов рекультивации почвы в результате нефтезагрязнения.

По данным Министерства природных ресурсов, количество разливающейся нефти в России составляет 17-20 млн т/год. Это около 7% добычи нефти [1].

В первую очередь от аварийных разливов нефти и нефтепродуктов страдает почвенно-растительный комплекс, который впоследствии становится источником загрязнения сопредельных сред (воздуха, поверхностных и подземных вод).

В настоящее время предварительная диагностика нефтяных загрязнений в почвах проводится непосредственной в поле или в полевой лаборатории. Характер загрязнения определяется непосредственно в разрезе. Для этого к ровной лицевой стенке разреза плотно прикладывают лист фильтровальной бумаги. В местах, где почва загрязнена нефтью и нефтепродуктами, на листе бумаги выступят масляные пятна.

Объем нефтенасыщенного грунта Vгр вычисляют по формуле [2].

Средняя глубина hcp пропитки грунта на всей площади Fгр нефтенасыщенного грунта определяется как среднее арифметическое из шурфовок (не менее 5 равномерно распределенных по всей поверхности).

Как видно, данная методика основывается на экспертной оценке и усреднении глубины пропитки грунта, что приводит к большим погрешностям при определении толщины срезаемого нефтезагрязненного грунта.

При крупных нефтеразливах количество загрязненного грунта, который необходимо снять с целью рекультивации будет значительно меняться в зависимости от толщины срезаемого слоя. А это в свою очередь будет влиять на качество рекультивационных работ и на экономические показатели.

Одним из наиболее распространенных томография неразрушающих методов исследования структуры образца является рентгеновская компьютерная микротомография.

Изучение процесса миграции нефти в почве осложнено тем, что жидкости, как правило, имеют низкую плотность, вследствие чего их довольно сложно выделить с помощью метода рентгеновской томографии.

Задача: Изучение пространственного распределения нефти в почве и других пористых материалах.

Технический результат заключается в повышении рентгеновской контрастности нефти и нефтепродуктов, содержащихся в поровом пространстве грунта, при проведении компьютерной томографии.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что на образце грунта моделируется разлив нефти, в которую заранее добавлен рентгеноконтрастный агент. Для приготовления рентгеноконтрастного агента используется спирт с числом атомов углерода 3 и более, в котором растворяется соль металла с высоким атомным весом до полного насыщения [3].

После того, как движение нефти в образце грунта прекратится, проводят компьютерную рентгеновскую микротомографию образца и определяют пространственное распределение и концентрацию нефти и нефтепродуктов путем анализа полученного компьютерного томографического изображения.

Данный метод может применяться для прямого анализа пространственного распределения нефти в любых пористых средах.

Изобретение поясняется рисунками, где на фиг. 1 приведена 3D микромодель разлива нефти на грунт до смешивания с контрастным агентом, а на фиг. 2 - приведена 3D микромодель разлива нефти на грунт после применения контрастного агента. Фиг. 1-2 получены по данным компьютерной микротомографии.

Способ исследования пространственного распределения нефти в поровом пространстве грунтов и других пористых сред осуществляется следующим образом:

- приготовление рентгеноконтрастного агента: используется спирт с числом атомов углерода 3 и более, в котором растворяется соль металла с высоким атомным весом до полного насыщения;

- рентгеноконтрастный агент добавляется в исследуемую нефть;

- исследуемый образец устанавливается и фиксируется в рентгенопрозрачном предметном столике;

- на образец производится разлив «рентгеноконтрастной» нефти.

После того, как движение нефти в образце фунта прекратится, предметный столик с образцом помещается в компьютерный микротомограф и осуществляется сканирование. Далее определяется пространственное распределение и концентрация нефти и нефтепродуктов путем анализа полученных томографических изображений с использованием специализированных программ.

В качестве примера исследования процессов миграции нефти в грунтах были взяты образцы почв, расположенных вдоль трассы магистрального нефтепровода. Были отобраны цилиндрические образцы ненарушенного сложения (микромонолиты) диаметром 3 см и высотой 4 см. Образцы отбирали в пластиковые трубки при полевой влажности. Для сохранения полевой влажности образцов трубки с микромонолитами были со всех сторон заклеены лабораторной пленкой.

Для приготовления насыщенного раствора рентгеноконтрастного агента была взята соль иодид кадмия имеющая хорошую растворимость в изопропиловом спирте (59,5 г на 100 г растворителя при 20°С).

На образец грунта был смоделирован разлив нефти в количестве 0,05 мл, в которую заранее был добавлен рентгеноконтрастный агент.

Исследование проводились на компьютерном микротомографе высокого разрешения SkyScan 1172 (Бельгия) с энергией пучка 100 кэВ и фильтром (Сu+Аl 0,5 mm) с разрешением 27,8 мкм. Для обработки и количественного анализа изображений использовали специализированные программы DataViewer и CTan, CTvol поставляемые фирмой изготовителем SkyScan.

В результате были получены цифровые 3D изображения пространственного распределения нефти в данных образцах (см. фиг. 2).

Используемая литература

1. Воробьев Ю.Л., Акимов В.А., Соколов Ю.И. - Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. - М.: Ин-октаво, 2005. - 368 с.

2. Методика определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах. Утв. Минтопэнерго РФ 1 ноября 1995 г.

3. http://chemister.ru/Database (База данных физико-химических свойств и синтезов веществ).

4. РД 39-0147098-015-90. Инструкция по контролю за состоянием почв на объектах предприятий Миннефтепрома.

Способ исследования пространственного распределения нефти в поровом пространстве грунтов и других пористых сред, состоящий из отбора проб исследуемого материала, применения рентгеноконтрастного агента и метода рентгеновской компьютерной микротомографии, отличающийся тем, что рентгеноконтрастный агент, для приготовления которого используется спирт с числом атомов углерода 3 и более, в котором растворяется соль металла с высоким атомным весом до полного насыщения, смешивается с нефтью, кроме того, метод подразумевает прямое изучение пространственного распределения нефти в пористом материале.



 

Похожие патенты:

Использование: для определения коэффициента остаточной водонасыщенности горных пород. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют выбор образцов керна заданного литологического типа в широком диапазоне фильтрационно-емкостных свойств, после чего производят сканирование отобранных образцов с помощью рентгеновского томографа с получением трехмерных изображений образцов, которые сегментируют на поровое пространство и скелет породы, выделяют из каждого сегментированного трехмерного изображения несколько фрагментов, определяют для каждого фрагмента значение пористости, затем с помощью гидродинамического симулятора определяют значения скоростей движения флюида в дискретных точках порового пространства, строят гистограмму скоростей движения флюида, выбирают фрагмент с пористостью, максимально близкой к пористости реального образца керна из исследуемого литотипа, определяют пороговое значение скорости движения флюида, исходя из соблюдения условия: доля скоростей от общей площади гистограммы ниже порогового значения скорости движения флюида численно равна коэффициенту остаточной водонасыщенности реального образца, предварительно определенному экспериментально, присваивают всем выделенным фрагментам выбранное пороговое значение скорости движения флюида и, исходя из деления на категории подвижности жидких флюидов, относят все поровое пространство, в котором скорость движения флюида ниже порогового значения, к заполненному остаточной водой, рассчитывают для каждого выделенного фрагмента коэффициент остаточной водонасыщенности как отношение объема пор, заполненных остаточной водой, к общему объему пор.

Использование: для определения концентрации водорода в наночастицах палладия. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют спектр рентгеновского поглощения за К-краем палладия в интервале 24320±10-24440±20 эВ, определяют значение коэффициента поглощения в точках первых двух максимумов и рассчитывают концентрацию водорода С по формуле , где μA - значение коэффициента поглощения в точке первого краевого максимума, μB - значение коэффициента поглощения в точке второго краевого максимума, k1=0.903±0.001, k2=0.0320±0.0003.

Изобретение предназначено для использования в мясной промышленности. Мясоперерабатывающее устройство содержит мясоперерабатывающий блок (2) для переработки мяса или мясопродукта, при этом блок (2) содержит выпуск (4) блока; и рентгеновский анализатор (6), содержащий источник (10) рентгеновского излучения для испускания пучка (24) рентгеновских лучей к переработанному мясу в зоне (22) анализа, и связанный с ним детектор (12) рентгеновского излучения для обнаружения рентгеновских лучей, проходящих от источника (10) и взаимодействующих с переработанным мясом; транспортер (14), расположенный внутри корпуса (8) и выполненный с возможностью транспортировки переработанного мяса от впуска (16) к выпуску (18) через зону (22) анализа, расположенную снаружи перерабатывающего блока (2).

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно, к определению анатомо-морфологических дефектов зерна или семян зерновых культур с помощью рентгенографии.

Изобретение относится к определению в зерновых культурах и семенах скрытой зараженности, обусловленной повреждением насекомыми вредителями, с помощью рентгенографии в зерноперерабатывающей промышленности и семеноводстве.

Использование: для исследования фильтрационно-емкостных свойств горных пород. Сущность изобретения заключается в том, что производят выбор образцов керна в широком диапазоне фильтрационно-емкостных свойств, осуществляют сканирование с помощью рентгеновского микротомографа отобранных образцов с получением трехмерных изображений образцов, которые сегментируют на поровое пространство и скелет породы, выделяют из сегментированных изображений несколько фрагментов, для каждого фрагмента определяют значение пористости (м0), увеличивают пористость фрагмента путем попиксельного расширения порового пространства и определяют его значение (м1), с помощью гидродинамического симулятора определяют значение проницаемости (к1) фрагмента, по полученным значениям пористости и проницаемости для всех фрагментов, выделенных из каждого образца, строят их тренды, по линиям трендов определяют значения проницаемости исходных фрагментов (к0), соответствующие значениям (м0), и по установленным значениям пористости и проницаемости для исходных фрагментов находят их корреляционную связь.

Предлагаемое изобретение относится к приспособлениям для крепления рентгеновских аппаратов. Задача: повышение производительности труда, повышение надежности эксплуатации рентгеновского аппарата, улучшение качества снимков, улучшение условий труда дефектоскописта.

Изобретение относится к области рентгенологии, точнее к способам неразрушающего контроля багажа и грузов, и может быть использовано при антитеррористическом досмотре на транспорте и на контрольно-пропускных пунктах различного назначения, а также в медицинской рентгенодиагностике.

Группа изобретений предназначена для использования в мясоперерабатывающей промышленности. Линия инспекции и сортировки мяса включает подающее устройство, устройство радиационной инспекции, режущее устройство и отбраковывающее устройство.

Изобретение относится к области рентгенотехники и может быть использовано в различных измерительных устройствах для контроля состава и структуры промышленных и биологических объектов.

Использование: для исследования пространственного распределения нефти в поровом пространстве грунтов и других пористых сред. Сущность изобретения заключается в том, что отбирают пробу исследуемого материала, применяют рентгеноконтрастный агент и метод рентгеновской компьютерной микротомографии, при этом рентгеноконтрастный агент, для приготовления которого используется спирт с числом атомов углерода 3 и более, в котором растворяется соль металла с высоким атомным весом до полного насыщения, смешивается с нефтью, кроме того, осуществляют прямое изучение пространственного распределения нефти в пористом материале. Технический результат: повышение рентгеновской контрастности нефти и нефтепродуктов, содержащихся в поровом пространстве грунта, при проведении компьютерной томографии. 2 ил.

Наверх