Дегазатор для гидрогазосъемки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к ьвюизоаи сеи тальетвю (6! ) Дол@линял»но@ K авт. свид-4$ (22) 3 явлено 2006.77 (21) 2499951/18-25. Союз Сеаетскни

Сецналнстнческнк

Республик (щ 807193

РЦ 1(з

6 01 Ч 9/00 с присоединением заявки Н9 (23) Приоритет

Государствеввмй аенвтат

СССР яе валам взебратевий и вткрытвй

Опубликовано 2З,02.81. Ьюллетен» ИВ 7 (53)УДК 550.

,8З(088.8) Дата опубликования описания 07. 03. 81

{72) Автор изобретения .

Ю.И.Григоренко и АТЕ, j."Ã ";1

Южное морское научно-производственное ге6ла рщ1: . геофизическое объединение "фжморгео"

I (71) Эалвител» (54) дкгматор äÄÿ гидроглзосьиеи изобретение относится к устройся вам для извлечения растворенным в жидкостях газов с целью опредеяения исходного газосодержания жидкости по результатам анализа полученных газовых смесей.

Такие устройства применяются при газовой сьемке акваторий {гидрогазосъемка) для поисков подводных месторождений нефти и газа, контроля зн загрязнением акваторий различными продуктами и для других целей.

Известны дегазаторы, содержащие деГазационную камеру с термозлементом, датчик давления, патрубок отвода газовой смеси и поршень, связанный штоком с пневмоприводом 11).

Оснрвным. недостатком этих устройств является эпизодичность их действия, снижающая производительность гидрогазосъемки.

Наиболее близким для данного технического решения является контурный проточный дегазатор для непрерывного извлечения газа из бурового раствора, раСотающий на принципе создания равновесных концентраций компонентов между газообразной-и жидкой фазами.

B этом дегазаторе открытая снизу дегаэациониая камера частично погруже2 на в протекающий по желобу из скважины поток бурового раствора. Под нижним срезом дегазационной камеры установлен азратор, связанный нагнетателъным газопроводом с выходом газового компрессора. Вход последнего соединен всасывающим газопроводом с верхней частью дегазационной камеры.

При работе дегаэатоРа выходящие из

1О аэратора пузырьки газа пронизывают протекающий по желобу буровой раствор, вследствие чего выравниваются концентрации компонентов в свободной газовой фазе, скапливающейся в верх15 ней части дегаэационной камеры, и в текущей порции жидкой фазы — бурового раствора P2), Применению известного дегазатора для гидрогавосъемки препятствует

20 заложенный в ием принцип движения двух фаз - жидкой и газообраэной— во взаимно перпендикулярных направлениях. Так как газовая фаза может перемещаться только вертикально за счет всплытия пузырьков, горизонтальный поток воды в условиях качки судна становится неустойчивым по направлению и:скорости, а степень погружения дегазационной камеры в воду

30 изменяется. При усилении качки уро807193

Третьим недостатком дегазатора является отсутствие защиты от попа- 45 дания пены (газоводяной смеси)s верхнюю часть дегазационной камеры и далее во всасывающий газопровод и в гаэоаналитическую аппаратуру. Пена образуется при разрушении газовых пузырьков на поверхности дегаэируемой воды, Интенсивность пенообразования зависит также от количества содержащифся в водах акваторий эмульгирующих веществ различной природы и, например, в некоторых районах акваторий Азовского моря достигает критических значений, полностью паралчзующих нормальную работу контурного проточного дегазатора.

Цель изобретения — повышение производительности гидрогаэосъемки эа счет снижения гаэоэого объема и ускорения выравнивания концентраций компонентов в газовой фазе и повы55

ЬО щения точности эа счет снижения вли65 вень воды может подняться настолько, что вода попадает во всасывающий газопровод либо опускается ниже среза дегазационной камеры и разгерметизирует ее..Изменение атепени погружения дегазационной камеры в воду также приводит к изменению давления га5 зовой фазы, что вызывает неконтролируемые изменения констант фазового равновесия и, следовательно, приводит к неоднозначности определения текущего гаэосодержания воды по,результатам анализа концентраций компонентов в газовой фазе.

Другим недостатком устройства с горизонтальным потоком жидкой фазы является невозможность получения при- 15 емлемого для гидрогаэосъемки динамического выравнивания концентраций в газовой фазе при изменении текущего газосодержания воды. Скорость выравнивания концентрации зависит от от- 2р ношения суммарного объема газовой фазы (объемы газовой части дегазационной камеры, компрессора, аэратора и соединительных линий) к расходу дегаэируемой жидкой фазы. При Уве- 25 личении расхода воды через дегаэатор возрастает величина сноса всплывающих пузырьков газа и.для их улавливания необходимо удлинять дегазаци- онную камеру, т. е. увеличивать газовый объем. Уменьшение эаглубления азратора, с целью снижения величины сноса пузырьков, приводит к уменьшению поперечного сечения потока дегазируемой воды, т.е.к снижению его расхода. Унос пузырьков газа за пределы И дегаэационной камеры, как и любые другие неконтролируемые утечки газовой фазы, недопустимы по причине нарушения условия установления фазовога равновесия в дегазаторе, а при 4g больших утечках возможно полное исчезновение газовой фазы, яння качки судна на процесс дегаэации.

Поставленная цель достигается тем, что дегазатор выполнен в виде двух вертикальных ступенчато-суживающихся кверху коакснально расположенных сосудов. Внутренний сосуд открыт снизу, частично выступает из открытого сверху наружного сосуда, нри этом кольцевые зазоры между нижними торцами и боковыми стенками обоих сосудов во всех сечениях сделаны равными по площади. Во внутреннем сосуде, являющемся дегаэационной каме.рой, размещены аэратор с выведенным наружу патрубком для подвода„газа, а в верхней части — патрубок для отвода газа и патрубок для подвода дегаэируемой эодй с рассекателем потока, формирующим равномерно распределенные по всему сечения сосуда струи воды.

Верхняя часть наружного сосуда выполнена в виде лабиринтной камеры н соединена с помощью газоотводной трубы с верхней частью внутреннего сосуда. Потоки газа и дегаэируемой воды двигаются взаимно-встречно в вертикальных направлениях.

Кроме того, рассекатель потока воды выполнен в виде решетки с отверстиями, обеспечивающими формирование равномерно распределенных по всему поперечному сечению внутреннего сосуда струй воды, причем рассекатель потока размещен ниже патрубка для отвода газа.

На чертеже показана схема предлагаемого дегаэатора для гидрогаэосъемки.

Дегазатор состоит иэ внутреннего сосуда 1, патрубка 2 для подвода дегазируемой воды с рассекателем 3 потока, патрубка 4 для отвода газа, аэратора 5 с патрубком 6 для подвода газа, наружного сосуда 7 с лабиринтной камерой 8 и гаэоотводной трубки

9. При помощи всасывающего 10 и напорного 11 газопроводов дегазатор соединен с газовым компрессором 12 и газовым анализатором 13. Дегаэатор устанавливается в сосуде 14 с патрубком 15 слива воды, например, в водопроводной раковине.

Для вертикально установленных сосудов — внутренний 1 и наружный 7-расположены коаксиально таким образом, что часть внутреннего сосуда выступает иэ наружного, а кольцевые зазоры между их торцовыми и боковыми поверхностями имеют. примерно одинаковые площади во всех сечениях. Внутренний сосуд 1 является дегазационной камерой, для чегО он заглушен сверху и открыт снизу. В его нижней части расположен аэратор 5 с выведенным наружу патрубком 6 для подэода газа, а в верхней части расположены патрубок 2 для подвода воды с рассекате80 193 лем 3 потока и патрубок 4 для отвода газа, а также присоединен один конец газоотводной трубки 9. Верхняя часть наружного сосуда 7 выполнена в виде лабиринтной камеры 8, к которой подсоединен другой конец газоотводной трубки 9. В патрубке 2 для подвода дегазируемой воды рассекатель 3 потока расположен ниже патрубка 4 для .отвода газа и выполнен в виде решетки с равномерно расггределенньэеи по поверхности отверстиями. Патрубок 2 для подвода дегаэируемои àды соединен водоводной линией с насосом водозаборного устройства, не входящего в конструкцию дегазатора.

Патрубок 15 слива воды соединен с линией сброса воды за борт, Патрубок 4 для отвода газа и патрубок 6 для подвода газа соединены соответственно с помощью всасывающего 10 и напорного 11 гаэогроводов с газовым компрессором 12 и газовым анализатором 13. Дегазатор жестко крепится к судну, предназначенному для проведения гидрогазосъемки.

Первоначально весь объем дегаэатора, а также все соединительные водяные и газовые линии заполнены атмосферным воздухом. При подаче дегаэируемой воды от водозаборного устройства в патрубок 2 через рассекатель 3 потока вода в виде тонких струй заполняет внутренний объем дегаэатора до тех пор,пока ее уровень не достигнет верхней кромки наружного сосуда 7, после чего она свободно переливается в сосуд 14 и далее через патрубок. 15 слива воды сливается за борт. Одновременно включается газовый компрессор 12. Сжатый в нем воздух через напорный газопровод 11 и патрубок 6 для подвода газа поступает в аэратор 5, с наружной поверхности которого отделяются и всплывают пузырьки воздуха, пронизывая встречный поток дегазируемой воды во внутреннем сосуде 1. Достигнув поверхности воды, пузырьки разрушаются и скапливаются в верхней части сосуда 1 в виде свободной газовой фазы, пронизанной ниспадающими струями воды. Далее газ через патрубок

4 для отвода газа и всасывающий газопровод 10 снова поступает в газовый компрессор 12 и таким образом циркулирует по замкнутому контуру.

На пути от азратора 5 к патрубку 4 для отвода газа газовые пузырьки разрушаются и скапливаются в верхней части сосуда 1 в виде свободной газовой фазы, вследствие чего в верхней части сосуда 1 формируется газовая фаза, все компоненты которой, в соответствие с законом Генри, находятся в фазовом равновесии с растворенными в де азируемой воде газовыми компонентами.

Выравнивание концентраций компонентов в газовой фазе протекает тем быстрее, чем меньше объем газовой фазы и чем больше расход воды через дегазатор. Ступенчатое сужение верхней части сосуда 1 снижа=т объем га зовой фазы что позволяет получить приемлемое время становления равновесных концентраций в обоих фазах.

Часть циркулирующей по замкнутому контуру газовой фазы поступает на © анализ в газовый анализатор 13, подсоединенный параллельно газовому компрессору 12.

В установившемся режиме граница р аэдела газ-жидкость s верхней части

15 сосуда 1 определяется средним уровнем, соответствующим равенству произведений высоты столба воды на ее плотность в наружном сосуде 7 и высоты столба от поверхности азратора 5 до границы раздела газ-жидкость на плотность газоводной смеси во внутреннем сосуде 1. Азратор установлен в расширенной части сосуда, где средняя скорость ниспадающего потока во- . ды замедляется и не препятствует всплытию пузырьков газа. Однако наиболее мелкие пузырьки газа могут увлекаться нисходящим потоком воды и выноситься эа пределы нижнего среза сосуда 1, Далее эти пузырьки с

ЗО восходящим потоком воды попадают в лабиринтную камеру 8, где под действием сил всплытия скапливаются в верхней части и через гаэоотводную трубку 8 снова попадают в циркулирующую

35 газовую фазу.

В подаваемой в дегаэатор воде могут находиться эмульгирующие вещества различной природы, которые приводят к интенсивному пенообразованию

40 на границе раздела гаэ-жидкость в сосуде 1, Струи воды, выходящие из рассекателя потока 3, дробят пену и тем самьве препятствуют попаданию ее в патрубок 4 для отвода газа. упомяну4 . тые струи воды препятствуют также попаданию брызг воды, образующихся . на поверхности раздела газ-жидкость, в патрубок 4 для отвода газа.

Работа дегазатора в условиях качки судна существенно не изменяется.

Благодаря коаксиальному расположению внутреннего 1 и наружного 7 сосудов отклонения оси дегазатора от вертикали не изменяют установившийся в дегазационной камере средний уровень воды. Применение ступенчатого сужения верхних частей обоих сосудов позволяЕт снизить массы воды вблизи границ разделов гаэ-жидкость, вследствие чего динамические колебания высот столф) бов воды и газоводной смеси под действием сил инерции не оказывают существенного влияния на установившийся процесс дегазации. Как показали испытания макета предлагаемого дегаэатора для гидросъемки, показания

807193

Формула изобретения (l1

II

II

И

И

ll

IL

jr=

IL

Ir

II

И

II

Н

I

)),. Ш газоанализатора не изменяются при ,имитации качки отклонением оси дегазатора до 30 от вертикали, q в реальных условиях работа дегазатора не нарушалась при состоянии поверхности моря до 6 баллов.

Применение предлагаемого дегаэатора позволяет освободить от работы в смену одного отборщика проб и двоих дегазаторщиков. Кроме того, гидрогазосъемка может производиться при непрерывном (беэ остановок для отбора проб) движении судна, что резко повышает производительность и позволяет комплексировать ее с другими методами геолого-геофизических нефтегазопоисковых работ. Благодаря су- 15 щественному увеличению объема информации на единицу исследуемой площади возрастает геологическая эффективность гидрогаэосъемки.

1. Дегаэатор для гидрогаэосъемки, содержащий частично погруженную в воду дегазационную камеру с патрубком для отвода газа и аэратор, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности гидрогаэосъемки за счет снижения газового объема и ускорения выравнива- ЗО ния концентраций компонентов в газовой фазе и повышения точности эа счет снижения влияний качки судна на процесс дегазации, дегазатор выполнен в виде двух вертикальных ступенчато- З5 суживающихся кверху сОсудов, расположенных коаксиально таким образом, что открытый снизу внутренний сосуд частично выступает из открытого сверху наружного сосуда, при этом во внутреннем сосуде, являющемся дегазационной камерой, размещены аэратор с выведенным наружу патрубком для подвода газа, а в верхней части этого сосуда — патрубок для подвода дегазируемой воды с рассекателем потока и патрубок для отвода газа.

2. Дегазатор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что,с целью предотвращения утечки газовой фазы эа счет уноса пузырьков потоком выходящей иэ дегазатора воды, верхняя часть наружного сосуда выпо%нена в виде лабиринтной камеры, соединенной с помощью газоотводной трубки с верхней частью внутреннего сосуда.

3. Дегаэатор по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью предотвращения попадания пены и капель воды в патрубок для отвода газа, рассекатель потока воды выполнен в виде решетки с отверстиями, обеспечивающими формирование равйомерно распределенных по всему поперечному сечению внутреннего сосуда струй воды, причем рассекатель потока размещен ниже упомянутого патрубка для отвода газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 512446, кл. G 01 Ч 9/00, 1974.

2. Прикладная геофизика,й., "Недра", 1975, Р 77, с. 170-177 (прототип), ВНИИПИ Заказ 276/68

Тираж 743 Подписное

Филиал ППП "Патент, r.Óæãoðoä,óë.Ïðîeêòíàÿ,4