Способ определения содержания углеводородных газов

 

Сева С©ветскив

Со44иааистичеакив

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-sy (22) Заявлено 181239 (21) 2856181/18-25 с присоединением заявки HP(23) Приоритет

Опубликовано 15.09.81.. Бюллетень Н9 34

Дата опубликования описания 1509.81 (n)864093 (51)М. Кл з

G 01 и 27/16

Госуяарствеяяцй комитет

СССР яо яеаам изобретений

il открытий (53) УДК 54З ° 274 (088.8) (72) Авторы изобретения

О.В. Адылшин, 10.И. Арутюнов и Ю.М. Орлов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано при разработке приборов для анализа газов, в частности при бурении скважин на нефть и гаэ.

Известен способ контроля концентраций горючих газов путем термокаталитического окисления анализируемых газов на чувствительных элементах.

При анализе газа бурового раствора, в составе которого содержатся, в основном, воздух, предельные углеводороды, окись углерода, водород, компоненты горючих газов определяют раз-: дельно сжиганием их при разной температуре чувствительного элемента.

При этом поправку на содержание водорода определяют путем измерения разности концентраций газа, пропущенного через активизированный уголь и не прошедшего через уголь. Указанйый сцособ позволяет быстро, селективно и непрерывно определять концентрации углеводородных газов в буровом растворе f11.

Найболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения содержания углеводо- родных газов в газовой смеси с помо щью двух идентичных поддерживаемых при разных температурах термокаталитнческих чувствительных элементов, .заключающийся в измерении разности термоэффектов термокаталитического окисления смеси горючих газов на этих элементах, на первом из которых поддерживают температуру, при которой происходит окисление всей горючей смеси, а на втором - всей смеси без углеводородных компонентов, и последующем изменении температуры элементов при достижении концентраций углеводородных газов выше заданной. Применение этого способа обеспечивает воэможность непрерывного определения концентраций углеводородных газов в смеси с достаточно высокой точностью и чувствительностью, что достигается компенсацией влияния факторов внешней среды (2).

Однако указанный способ неприменим при анализе высоких концентра2 ций горючих газов, вследствие нели" нейной зависимости тепловыделения от концентрации в области их высоких значений и выхода нэ строя чувствительных элементов иэ-за нх боль30 шого разогрева.

864093

Цель изобретения - повышение точности измерений в ши >ком диапазоне концентраций горючих тазов.

Указанная цель до<-.тигается тем, что согласно способу определения содержания углеводородных газов в газовой смеси с помощью двух идентичных поддерживаемых при разных температурах термокаталитических чувствительных элементах, заключающемся н измерении разности термоэффектоИ термокаталитического окисления смеси горючих газов на этих элементах, на первом из которых поддерживают температуру, при которой происходит окисление всей горючей смеси, а на втором — всей смеси без углеводородных компонентов,и последующем изменении температуры элементов при достижении концентрации углеводородных газов выше заданной, при достижении концентрации выше заданной уменьшают температуру первого чувствительного элемента до значения ниже температуры окисления углеводородных газов, но выше температуры окисления неуглеводородных компонентов смеси, при этом содержание углеводор одних газов определяют по теплоотдаче термокаталитических чувствительных элементов.

Высокая чувствительность и избирательность способа на анализе малых концентраций углеводородных газов достигается одновременным сжиганием на двух идентичных термокаталитических элементах горючей смеси при различных температурах и автоматическим исключением погрешностей, обусловленных сгоранием неуглеводородных газов. При понижении температуры чуьствительного элемента, вследствие появления больших концентраций угле- 4О водородных газов в анализируемой смеси горючих газов, ниже температуры окисления теплоотдача чувствительных элементов зависит от теплопроводности окружающей среды, от теплоот-ц дачи через концы чувствительных элементов и др. При неизменяющихся параметрах чувствительных элементов (температуры их поверхности, геометрических размеров, скорости потока анали- у зируемого газа и др)теплоотдача Q их в основном определяется теплопроводностью анализируемого газа выражением Т ч

Q = а) ЯТ)йТ, 55

То где а — коэффициент, зависящий от геометрических размеров чувствительного элемента; .Хо — температура окружающей среды>

Т ° — температура чувствительного 40

1 элемента;

k(T) — теплопроводность окружающей среды, Разность теплоотдачи ьЯ идентичных чувствительных элементов в основном определяется теплопроводностью выражением

Ч2 — а J )((Т) dT, Т м где Тц — температура поверхности пер вого чувствительного элемен та;

Т вЂ” температура поверхности второго чувствительного элемента, Теплопроводность воздуха при температуре выше 400 С меньше теплопроводности метана, этана и пропана (газов основных компонентов газовых залежей и газовых подушек нефтяных залежей), при вскрытии которых наблюдается повышенное содержание концентраций углеводородных газов. Таким образом определяется по увеличени разности теплоотдачи чувствительных элементов концентрация углеводородных газов, Влияние водорода, теплопроводность которого значительно выше теплопроводности воздуха и углеводородных газов, исключается его сгоранием на обоих чувствительных элементах, На чертеже приведен возможный вариант устройства, реализующего предлагаемый способ.

Температуры термокаталитических чувствительных элементов 1 и 2 поддерживаются постоянными, но не одинаковыми с помощью автоматических регуляторов 3 и 4 температуры путем изменения электрической мощности, подводимой к чувствительным элементам.

Выходы автоматических регуляторов 3 и 4 температуры подключены к входам схемы 5 измерения, к выходу которой подключен компаратор б, выход которого подключен ко входу автоматического регулятора 3 температуры и схемы 5 и змер ения .

При малых концентрациях углеводородных газов температура чувствительного элемента 1 поддерживается начальным сигналом компаратора б равной температуре окисления углеводородных газов, а температура чувствительного элемента 2 — ниже температуры окисления углеводородных газов, но выше температуры окисления горючих газов (водорода, окиси углеводорода, сероводорода) . Разность термоэффекта сгорания, определяемая по разности измерения электрических мощностей, подводимых к чувствительным элементам, измеряется измерительной схемой 5. При достижении концентрации выше определенной сигналом компаратора 6 автоматический регулятор температуры 3 переключается на режим поддержания температуры чувствительного элементà 1 ниже температуры чувствительного элемента 2, но выше температуры окисления неуглеводородных компонентов, а измерительная схема 5 переключается на измерение раз864093

Формула изобретения

Составитель Л. Дикая

Редактор М. Келемеш Техред Т, Маточка Корректор С. Шекмар

Эаказ 7770/62 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ПНП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 ности электрических мощностей, подводимых к чувствительным элементам 1 н 2.

Предлагаемый способ применяется при разработке приборов и систем газового каротажа скважин. Он повышает надежность работы чувствительных элементов за счет исключения автокатализа на чувствительных элементах и, как следствие, их перегрева, приводящего к выходу из строя.

Способ определения содержания углеводородных газов в газовой смеси с по-1 мощью двух идентичных поддерживаемых при разных температурах термокаталитических чувствительных элементов, заключающийся в измерении разности термоэффектов термокаталитического 20 окисления смеси горючих газов на этих элементах, на первом из которых поддерживают температуру, при которой происходит окисление всей горючей смеси, а на втором — всей смеси без 5 углеводородных компонентов, и последующем изменении температуры элементов при достижении концентраций углеводородны.с газов выше заданной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в широком диапазоне концентраций, при достижении концентрации выше saданной уменьшают температуру первого чувствительного элемента до значения ниже температуры окисления углеводо" родных газов, но выше температуры окисления неуглеводородных компонентов смеси, при этом содержание углеводородных газов определяют по теплоотдаче термокаталитических чувствительных элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Соколов В,А. и Юровский Ю.N.

Теория и практика газового каротажа.

N., Гостоптехиздат, 1961, с. 143-153.

2. Авторское свидетельство СССР

9 397829, кл. G 01 N 25/32, 1965 (прототип) ..