Установка для определения адсорбциигазов пористыми материалами

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n>817523

1 "У в

Щ ф (б",;-г г (61) Дополнительное к авт. сеид-ву — (22) Заявлено 060679 (21) 2776334/25-26 (зцм. к.

G 01 и 7/02 с присоединением заявки ¹

Гостяарственный комитет

СССР

«о делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано ЗОЛ 331. Бюллетень Но 12

Дата опубликования описания 050481 (53) УДК 541.18З (088.8) В. Е. Уляшев, Г. В. Рассохин и Г. В. Петров

Коми филиал Всесоюзного научно-исследова ельсйИЫИ0 Д:;;, института природных газов . (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДСОРБЦИИ ГАЗОВ

ПОРИСТЫМИ МАТЕРИАЛАМИ о

Изобретение относится. к конструкциям лабораторных адсорбционных установок и может быть использовано для определения сорбционной емкости пород-коллекторов нефти.

Известна установка для определения адсорбции, состоящей из бомбы высокого давления, колонки с пористой средой, груэопоршневого манометра и термостата 11). установка позволяет определять количество сорбированного газа из бомбы и колонки с пористой средой. По разнице объемов судят о количестве сорбированного.газа при данном дав- 15 ленин, которое фиксируется перед выпуском груэопоршневым манометром.

Термостат позволяет задаваться различными температурами опытов.

Оцнако известная установка не пре- 20 дусматривает воэможности раздельного определения количества адсорбированного и абсорбированного газа. Кроме того, она содержит ряд узлов и элементов, которые снижают точность опре- 2э .деления количества сорбированного газа. К ним относится бомба, объем которой должен быть равен объему порогового пространства колонки с пористой средой. Наличие объемных газо- 30 мероэ на высокие .пределы измерений (10-20 тыс.ем ), достаточно болывой объем "вредного" пространства установки при смене колонки с пористой средой нуждается в дополнительной регулировке узлов, в частности бомбы.

К этому нужно еще добавить, что точность определения сорбированного газа на такой установке во многом определяется опытом и интуицией исследователя.

Известна также установка для onp@gesresms адсорбции газов пористыми материалами, содержащая колонку с выполненной в ней камерой для образца, пористого материала, баллон с газом высокого давления, соединенный трубопровоцом с одним иэ концов колонки, термостат, термодатчик, размещенный в колонке, самопишущий потенцмометр, соединенный с,цатчиком, груэопоршневой манометр, поцсоединенный хо второму концу колонки, и регулирующий вентиль, установленный на трубопрово.де межцу баллоном и колонкой (21.

Недостатком известной установки является то, что в ней не обеспечивается возможность раз,цельного учета количеств адсорбированного м аб817523 сорбирован ного газов, что снижает ценность получаемой информации. Кро- 1 ме этого, наличие выпускного вентиля в установке вносит погрешности в определение количества десорбированного газа за счет тепловых эффектов (эффекта джоуля-Томсона). Применение груэопоршневого манометра в данном случае не совсем оправдано, так как он позволяет с высокой точностью устанавливать фиксированные значения давлений, а ке измерять изменение давления и небольших пределах. При работе на такой установке погрешность измерения количеств сорбкрованного газа буцет во многом определяться временем выпуска газа, временем 15 перераспределения,цавлений по длине . колонки, временем повторного нарастания давления за счет десорбции газа, т. е. опять же точность замеров находится в зависимости от опыта и инту- И) иции исследователя.

Цель изобретения — повышение точности определения сорбционной способности пористого материала эа счет выделения из него адсорбированного на поверхности газа, термостабилиэация рЕжима адсорбционных определений.

Указанная цель достигается тем, что установка. снабжена вибратором, на котором установлена колонка. Также установка снабжена металлическим теплопроводным блоком с отверстиями для подвода теплоносителя, соединенными с термостатом, а колонка закреплена внутри блока, микропоршневым компенсатором давления, соециненным со вторым концом колонки параллельно грузопоршневому манометру, а вибратор-выполнен в вице магнитостриктора.

На фиг. 1 изображена технологическая установка; на Фиг. 2 — разрез 40 по A-h на Фиг. 1.

Установка для определения адсорбцки газов пористыми материалами состо» ит из баллона 1 с газом высокого давления, который с помощью регулирующего вентиля 2 подается в колонку 3 камерой 4 для образца, установленной на термостатируемом металлическом блоке 5, жестко закрепленного на магнитострикторе 6. SJIoK 5 имеет продоль- © ные отверстия 7, в которые эапрессованы медные трубки (не показаны), соединенные между собой последовательно. Валлон с газом, медные трубки и термостат 8 образуют. систему термостабилизации установки. Термодатчик

9 к самопишущкй потекцкометр 10 позволяет контролировать постоянство температуры газа в колонке с пористой средой. Грузопоршневой манометр 11 позволяет с высокой точностью (0,05Ъ) gj фиксировать необходимые давления газа в колонке с пористой средой. Микропоршневой компенсатор 12,цавления позволяет изменить внутренний объем системы до «+2,0 см3 при точности замера линейного перемещения поршня до

1 ° 10 мм. Магнитостриктор 6 электрически соединен с генератором ультразвуковых колебаний (не показан).

Установка работает следующим о6разом.

С помощью термостата 8 вся система термостабилизируется до заданной температуры, после чего газ высокого давления из баллона 1 с помощью вентиля 2 поцается в колонку 3 с пористой средой. Давление газа в последней, а следовательно, и во всей системе начнет повышаться. Вентиль 2 закрывают, когда давление Р в системе уравновесится с давлением веса груза в грузопоршневом манометре 11.

После этого всю систему выдерживают некоторое время до завершения сорбционных процессов в пористой среде колонки, выражающееся тем, что вследствие адсорбции газа поверхностью пороховых каналов и абсорбции глинистым цементом и самой породой давление начинает снижаться до некоторой стабилизированной величины (Р„ ). Длительность снижения давления вследствие поглощения части газа породой будет зависеть от состава породы (например 1-2 ч). Так .как Р. Рк, то равновесие давлений в системе и грузопоршневом манометре буцет нарушено. Перемещая поршень (не показан) микропоршневого компенсатора 12 в сторону уменьшения объема система,добиван тся повывеиня даВЛЕНИЯ В СиСтЕМЕ ,цо Рн Р . Po длине перемещения поршня Ф„ и площади его сечения F . опрецеляют объем, газа сорбированного при,цанном давлейин Рн э СОР (1) Pam где Vcgp — объем сорбированного пористой средой газа при начальном давлении Р„, см; вЂ,цлина перемещения поршня, см; Х

Р„ — начальное давление, кгс/сму

2 — коэффициент сверхсжимаемости газа при Рн;

Те — стандартная температура

{293оК);

Т вЂ” температура системы, оК;

Р— атмосферное давление, кгс/см .

После этого от ультразвукового генератора к магнйтостриктору 6 подводят ультразвуковые колебания частотой 15-30 кгц. В результате действия ультразвукового поля, передаваемого от магнктостркктора через блок 5 к колонке 3 с пористой средой, адсорбированиый ка поверхности зерен пористой среды гаэ-будет десорбироваться к давление в системе будет повиаать« ся до некоторой стабилизированной

817523

20 (3) Ч 9, = А, „— В ), т гце А = F ° —2 Т Ран

Термодатчик 9 и самопишущий потенциометр 10 позволяет осуществлять контроль за постоянством температуры всей системы. С целью уменьшения температурных погрешностей колонка ®

3 с пористой средой закреплена на магнитострикторе 6 через термостатируемый блок 5. Последний имеет две группы продольных отверстий, по которым циркулирует теплоноситель, подаваемый от термостата 8. Первая группа служит для термостатирования колонки 3 с пористой средой, вторая— для термоизоляции нижней части блока

5 от магннтостриктора 6, которнй при ц) работе излучает некоторое количество тепла. Такая конструкция блока позволяет осуществить надежную термостабилизацию всей системы, что в свою очередь повышает точность определения количества сорбированного пористой средой газа и обеспечить жесткий контакт с магнитострикционным излучателем ультразвуковых колебаний с целью наиболее полной передачи мощности ультразвуковых колебаний и пористой среде и газу.

Использование предполагаемого изобретения при определении сорбционной способности пористых образцов повысит точность подсчета запасов га- 55 величины Рг + P . Перемещая поршень микропоршневого компенсатора 12 в сторону увеличения объема системы добиваются уменьшения давления в системе до P = Рн . По длине перемещения поршня В и площади его сечения F определяют объем газа, адсорбированного при данном давлении

Рм Тэ 1

Ча9,-6, г (2) .

2 Т, Рамс

Следует отметить, что 6 (1, так как десорбируется только .гаэ сорбированный поверхностью зерен, из самих зерен и глу юнных частиц .породы он выделяться не будет из-за большой разности в скоростях десорбции. 15

Зная величины Чар и Ча, можно определить объем адсорбированного объема породы газа (приведенный к атмосферным условиям). эовых и газоконденсатных месторождений за счет учета количества ацсорби" рованного и абсорбированного газа и точность определения сорбционной спО». собности пористых образцов, позволит прогнозировать прирост запасов газа эа счет извлечения ацсорбированного коллектором газа по мере снижения пластового давления и изменения пластовой температуры.

Формула изобретения

1. Усаановка для .определення ад» сорбции газов пористыми материалами, содержащая колонку с выполненной в ней камерой для образца, пористого материала, баллон с газом высокого давления, соединенный трубопроводом с одним иэ концов колонки, термостаг термоцатчик, размещенный в колонке самопишущий потенциометр, соединенными, с датчиком, груэопоршневой манометр, подсоединенный ко второму концу колонки, и регулирующий вентиль, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения, точности онределенйя сорбционной способности пористого материала за счет выделения иэ него адсорби-.. ровавшегося на поверхности rasa, она снабжена вибратором, на котором уста- . новлена колонк а.

2. Установка по и. 1, о т л и - . ч а ю щ а я с я тем, что, с целью термостабилиэации режимов адсорбциоиных определений, она снабжена металлическим теплопроводным блоком с отверстиями для подвода теплоносителя, соединенными с термостатом, а колонка закреплена внутри блока..

3. Установка по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабжена микропоршневым компенсатором давления, соединенным со вторым концом колонки параллельно грузопоршневому манометру.

4. Установка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что вибратор выполнен в виде магнитостриктора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Известия Вузов, сер. »Нефть и газ", 1976, В 16, с. 48-41.

2. "Определение сорбционной способности пород газоконденсатных месторождений Западной Сибири". Отчет

В 498807, Ваку, 1975, с. 162.

817523

Фие. 2

Заказ 1318/55

Тираж 907 Подписное

BHHHTlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауюская йаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Тарасова

Редактор Е. Кинив Техред И.Лоя Корректор О. Билак