Способ измерения содержания солей в жидких средах, преимущественно в нефти

 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения концентрации солей в нефти. Отличительными особенностями способа являются дополнительное измерение, например, концентрации n-1 элементов, например кальция, магния, образующих хлористые соли в нефти, определение количества хлора, связанного с этими элементами, и концентрации солей, образованных с помощью дополнительно измеренных элементов, вычитание полученного количества хлора из измеренного значения концентрации общего хлора, определение количества n-го элемента, связанного с полученным значением концентрации хлора и концентрацией солей, образованной с помощью n-го элемента, и определение искомой концентрации солей в нефти путем суммирования концентраций солей, образующих водный солевой раствор в нефти. Технический результат - повышение точности измерений.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматизации процессов добычи, переработки и транспортировки нефти для измерения концентрации солей в жидких средах, преимущественно в нефти.

Известен кондуктометрический способ измерения концентрации хлористых солей в нефти (Беляков В. Л. Автоматический контроль параметров нефтяных эмульсий. - М. : Недра, 1992, стр. 61 - 62), основанный на взаимодействии электромагнитных колебаний с контролируемой средой (нефтью), предварительно смешанной в определенных пропорциях с ксилолом, н-бутиловым спиртом, этиловым (или метиловым) спиртом, и измерении удельной электрической проводимости среды. Однако сложный процесс пробоподготовки (дозирование компонентов и т. п. ), применение растворителей, вредных для здоровья обслуживающего персонала, создают определенные трудности при эксплуатации приборов, реализующих данный способ.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ измерения содержания солей в нефти, основанный на взаимодействии рентгеновского излучения с контролируемой средой (Техническое описание и инструкция по эксплуатации прибора "Спектрон". - Caнкт-Петербург, 1996) и измерении содержания хлора, пересчете концентрации хлора в концентрацию NaCl и определении таким образом концентрации хлористых солей в контролируемой среде.

Известно, что в нефтях разных месторождений содержатся различные соли (хлористые, сульфатные, карбонатные) в различных процентных соотношениях. В способе-прототипе не учитывается влияние на результаты измерения концентрации солей наличие в нефти других солей (хлористых - CaCl₂, MgCl₂, сульфатных, карбонатных), присутствующих в нефти в значительных количествах. Так, например, если при концентрации NaCl в нефти Ромашкинского месторождения, равной 100 мг/л, учесть влияние CaCl₂ (до 20%), MgCl₂ (до 7%), то фактическая концентрация солей составит 87 мг/л, что существенно увеличивает погрешность измерения. С другой стороны нельзя судить о концентрации хлористых солей в нефти по измеренному каким-либо образом значению концентрации общего хлора, так как при этом нужно учитывать, что имеются соли одновалентные (NaCl, KCl) и двухвалентные (MgCl₂, CaCl₂).

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения.

Технический результат достигается тем, что в известном способе измерения концентрации солей в нефти, включающем измерение концентрации общего элемента, входящего в состав ряда солей, например, концентрации общего хлора в хлористых солях, по поглощению рентгеновского излучения, в отличие от прототипа дополнительно измеряют, например, концентрации n-1 элементов, например кальция, магния, образующих хлористые соли в нефти, определяют количество хлора, связанное с этими элементами, и концентрации солей, образованных с помощью дополнительно измеренных элементов, вычитают полученное количество хлора из измеренного значения концентрации общего хлора, определяют количество n-го элемента, связанного с полученным значением концентрации хлора, и концентрацию соли, образованной с помощью n-го элемента, определяют искомую концентрацию солей в нефти путем суммирования концентраций солей, образующих водный солевой раствор в нефти.

Аналогичным образом можно определить в нефти и концентрацию сульфатных, карбонатных или иных солей. Измеряют вначале концентрацию общего элемента, входящего в состав исследуемой группы солей (например, концентрацию SO₄ для сульфатных солей), и концентрации n-1 элементов, например кальция, магния, образующих соли исследуемой группы в нефти, определяют количество общего элемента, связанного с этими n-1 элементами и концентрации солей, образованных с помощью дополнительно измеренных n-1 элементов, вычитают полученное количество общего элемента из измеренного значения концентрации, определяют количество n-го элемента, связанного с полученным значением концентрации общего элемента, и концентрацию соли, образованной с помощью n-го элемента, и определяют искомую концентрацию солей в нефти путем суммирования концентраций солей, образующих солевой раствор в нефти.

Способ реализуется в такой последовательности: при помощи рентгеновской трубки пропускают через пробу с нефтью ионизирующее излучение, измеряют при помощи, например, полупроводникового детектора, спектр этого излучения, выделяют при помощи соответствующих кристаллов требуемые элементы, например, хлор, кальций, магний, натрий, определяют при помощи спектрометра их количество в пробе нефти и вычисляют концентрации солей, образованных с помощью этих элементов, а также искомую концентрацию солей в нефти путем суммирования концентраций солей, образующих водный солевой раствор в нефти.

Пример. Возьмем, например, нефть Ромашкинского месторождения с концентрацией хлористых солей 100 мг/л. Обычно для такой нефти характерно следующее процентное соотношение хлористых солей: 73% NaCl, 20% CaCl₂, 7% MgCl₂. Для того чтобы определить концентрацию каждой из солей измеряют общую концентрацию хлора, кальция, магния в нефти. Затем в соответствии с законом кратных отношений (при образовании вещества элементы в его молекулу входят в количествах, равных или кратных их атомной массе) определяют, какое количество Ca, Mg связано с атомами хлора в составе солей CaCl₂, MgCl₂ и вычисляют концентрации CaCl₂ и MgCl₂ в нефти. Затем из общего количества измеренного в нефти хлора вычитают количество хлора, связанное с Ca, Mg. По полученному значению хлора определяют количество натрия в составе NaCl и концентрацию NaCl в нефти. При наличии в нефти не хлористой соли, а например, Na₂SO₄, измеряют суммарное количество натрия в нефти, из измеренного количества натрия вычитают количество натрия, входящего в состав NaCl и вычисляют, какое количество SO₄ связано с натрием в составе Na₂SO₄ и, следовательно, концентрацию Na₂SO₄. Аналогичным образом можно определить и концентрацию карбонатных или иных солей в нефти.

Для испытаний был применен рентгенофлуоресцентный спектрометр типа "Спектрон". Пробы с заданными значениями содержания солей в нефти приготавливались в соответствии с методическими указаниями по приготовлению и аттестации образцовых искусственных проб (эмульсий) для проверки и градуировки солемеров для нефти. Предварительно проградуировали спектрометр на нефти с различным содержанием солей в нефти.

Для оценки погрешности измерений производили по 11 измерений двух проб с разными содержаниями солей в нефти при постоянной температуре. Результаты измерений показали, что погрешность измерения гораздо меньше (около 3,5%) погрешности измерений прибора АУМ-101 (около 6%), взятого в качестве базового.

Реализация способа позволяет повысить точность измерения солей в нефти и исключить применение высокотоксичных реагентов.

Формула изобретения

Способ измерения содержания солей в жидких средах, преимущественно в нефти, включающий измерение концентрации общего элемента, входящего в состав ряда солей, например концентрации общего хлора в хлористых солях, по поглощению рентгеновского излучения, отличающийся тем, что дополнительно измеряют, например, концентрации n-1 элементов, например кальция, магния, образующих хлористые соли в нефти, определяют количество хлора, связанное с этими элементами, и концентрации солей, образованных с помощью дополнительно измеренных элементов, вычитают полученное количество хлора из измеренного значения концентрации общего хлора, определяют количество n-го элемента, связанного с полученным значением концентрации хлора, и концентрацию соли, образованной с помощью n-го элемента, и определяют искомую концентрацию солей в нефти путем суммирования концентраций солей, образующих водный солевой раствор в нефти.

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 27.04.2005        БИ: 12/2005