Лабораторная установка аспирационной термомассометрии

Авторы патента:

Скибицкая Наталья Александровна (RU)

G01N25/56 - путем определения влагосодержания

G01N25/14 - с помощью перегонки, экстрагирования, возгонки, конденсации, замораживания или кристаллизации (G01N 25/02 имеет преимущество)

G01N25/02 - исследование фазовых изменений; исследование процесса спекания

G01N15/0806 - Исследование свойств частиц; определение проницаемости, пористости или площади поверхности пористых материалов (идентификация микроорганизмов C12Q)

G01N15/08 - определение проницаемости, пористости или поверхностной площади пористых материалов

Владельцы патента RU 2680418:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН) (RU)

Изобретение относится к установкам для определения зависимости физических свойств горных пород от форм и видов связи насыщающей их воды и может быть использовано в нефтяной геологии. Установка аспирационной термомассометрии включает аэродинамическую трубу (корпус) с теплоэлектровентилятором, термоанеометр, цифровой измеритель температуры, персональный компьютер и лабораторные электронные весы с размещенным на них держателем образца. При этом установка дополнительно снабжена инфракрасным датчиком, а держатель образца смонтирован на оси электродвигателя, причем инфракрасный датчик укреплен на корпусе установки над образцом. Постоянное вращение образца устраняет неравномерную сушку его поверхности и значительно повышает точность экспериментов. Технический результат - повышение точности определения структурных видов воды за счет более равномерного испарения жидкости с поверхности образца. 1 ил.

Известно, что вода в зависимости от форм и видов связи ее с веществом меняет свои физические свойства. Разделение на виды связи воды в горных породах производится по степени энергетической и структурной связанности ее с породой. Одним из способов изучения видов связанной воды в поровом пространстве пород является метод аспирационной термомассометрии (АТММ) (Авт. свид. СССР №320607, 1970 г.). Принципы метода заключаются в том, что предварительно насыщенный водой пористый образец высушивается в потоке теплого воздуха. При этом измеряется изменение температуры поверхности образца во времени. Метод АТММ основан на одновременной записи кривых измерения веса (кривая сушки), температуры образца и дифференциальной температуры (Δt - разности между температурой воздуха и температурой образца) во времени (термограмма сушки). Полученные кривые кинетики сушки расчленяются на ряд четких интервалов, отвечающих изменению условий тепломассопереноса в водонасыщенных образцах, по мере удаления из них воды различных форм и видов связи с породой.

Известна установка АТММ для изучения свойств водонасыщенных и углеводородонасыщенных пород приведенная в работе (Скибицкая Н.А. Петрофизические исследования с целью обоснования методики определения остаточной водонасыщенности пород по данным электрометрии на примере терригенных нефтегазовых отложений Западно-Сибирской низменности. Автореф. дис. канд. геол.-минерал. наук, МИНХиГП им. И.М. Губкина, Москва, 1971. 27 с.).

Установка состоит из корпуса, в котором с помощью фена (теплоэлектровентилятора) поток нагретого воздуха обдувает образец. Держатель с образцом при этом стоит на весах, расположенных под корпусом, для чего в корпусе имеется отверстие. Весы позволяют фиксировать изменение веса в процессе сушки. В установке имеются термопарные датчики измерения температуры поверхности образца и измерения температуры потока нагретого феном воздуха.

Недостатком установки является неравномерный обдув разных сторон образца, что приводит к уменьшению точности определений.

Кроме этого, недостатком этой и других аналогичных установок является недостаточная точность определений, так как термограммы, отражающие динамику потери влаги при сушке образцов, не имеют хорошо выраженных реперных точек сушки, соответствующих границам между различными фазами воды. Это связано со сложностью процесса дегидратации в связи с параллельно происходящими в образце при сушке капиллярными перетоками жидкости.

Наиболее близкой к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является лабораторная установка АТММ, содержащая аэродинамическую трубу (корпус) с теплоэлектровентилятором, держатель с образом, установленный на электронных весах, расположенных под корпусом установки, термоанемометр для контроля скорости и температуры потока воздуха, датчик температуры образца, измеритель температуры и персональный компьютер с программным обеспечением для сбора данных в реальном времени (Марутян О.О., Большаков М.Н. Лабораторная установка аспирационной термомассометрии для определения водонасыщенности / Тезисы докладов: IV Ежегодная Конференция молодых специалистов ИПНГ РАН. 03.12.2014, М.: ИПНГ РАН (http://ipng.center.ru/uf/Theses_03122014_BolshakovMN_MarutianOO.pdf).

На установке в процессе сушки образца в потоке нагретого воздуха фиксируют изменение его веса, а с помощью регистрирующей аппаратуры и компьютера строят кривые сушки.

Недостатком данной установки является снижение точности определения температуры образца из-за его неоднородной сушки в однонаправленном потоке нагретого воздуха и невозможности измерения усредненной температуры образца термопарным датчиком. Это может искажать кривые сушки в тонкопоровых образцах, так как разные стороны образца по-разному обдуваются потоком воздуха, а плохой капиллярный переток жидкости по тонким порам не обеспечивает равномерного насыщения поверхности образца во время сушки. Поэтому испарение на передней к потоку воздуха стороне образца более интенсивное, чем на обратной к потоку стороне. Это приводит, во первых, к различию температуры на поверхности образца и, во вторых, к изменению динамики процесса сушки в зависимости от размеров капилляров и величины пористости в образце.

Технической задачей изобретения является повышение точности определения структурных видов воды за счет более равномерного испарения жидкости с поверхности образца.

Поставленная техническая задача решается тем, что установка аспирационной термомассометрии, включающая аэродинамическую трубу (корпус) с теплоэлектровентилятором, термоанеометр, цифровой измеритель температуры, персональный компьютер и лабораторные электронные весы с размещенным на них держателем образца, дополнительно снабжена инфракрасным датчиком, а держатель образца смонтирован на оси электродвигателя, причем инфракрасный датчик укреплен на корпусе установки над образцом.

Описываемая лабораторная установка схематично представлена на чертеже, она включает аэродинамическую трубу (корпус) (1) с теплоэлектровентилятором (2), термоанеометр (7), цифровой измеритель температуры (8), лабораторные электронные весы (3), электродвигатель (10), на валу которого расположен держатель образца (4) с образцом (5), инфракрасный датчик температуры (6), расположенный над образцом и персональный компьютер (9) с программным обеспечением для сбора данных в реальном времени.

Устройство работает следующим образом. Образец породы экстрагируют от нефти, обессоливают, высушивают при 105°C, охлаждают, взвешивают в сухом состоянии, под вакуумом насыщают полностью дистиллированной водой. Далее образец (5) на держателе образца (4), который закреплен на оси электродвигателя (10), помещают внутри аэродинамической трубы (1). Для этого в корпусе имеется отверстие. Затем включают электродвигатель (10), держатель образца (4) с образцом (5) начинает вращаться со скоростью 6-30 оборотов в минуту. После этого включают тепловентилятор (2) и с помощью термоанемометра и показаниям цифрового измерителя температуры (8) устанавливают необходимую температуру в диапазоне 40-60°C и скорость потока воздуха, обдувающего образец, 3-8 м/сек. Далее включают регистрирующую аппаратуру: весы (3) и персональный компьютер (9). С этого момента образец подвергается термомассометрическому исследованию, заключающегося в сушке образца при постоянной температуре в 40-60°C и автоматической регистрации кинетики сушки до полной дегидратации воды. При этом компьютер в режиме реального времени строит кривую кинетики сушки. Постоянное вращение образца устраняет неравномерную сушку его поверхности и значительно повышает точность экспериментов.

Установка аспирационной термомассометрии, включающая аэродинамическую трубу (корпус) с теплоэлектровентилятором, термоанеометр, цифровой измеритель температуры, персональный компьютер и лабораторные электронные весы с размещенным на них держателем образца, отличающаяся тем, что установка снабжена инфракрасным датчиком, а держатель образца смонтирован на оси электродвигателя, причем инфракрасный датчик укреплен на корпусе установки над образцом.

Изобретение относится к оценке состояния наружных стен зданий и сооружений с учетом степени их непрерывного с течением времени увлажнения, которая изменяется в процессе их эксплуатации.

Датчик относительной влажности, способ измерения относительной влажности и система измерения относительной влажности // 2668947

Группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к устройствам и способам для измерения относительной влажности, более конкретно к датчику относительной влажности, способу измерения относительной влажности и системе измерения относительной влажности.

Способ определения открытой пористости и текущей нефтенасыщенности нефтяных сланцев методом термического анализа // 2662055

Изобретение относится к области нефтяной промышленности и является петрофизической основой для подсчета запасов углеводородов. Оно может быть использовано как в отношении нефтяных, так и газовых сланцев, плотных карбонатных и других пород, имеющих низкие значения пористости и проницаемости, а также многокомпонентный состав насыщающих поровое пространство флюидов (нетрадиционные коллекторы).

Устройство для дистанционного контроля влажности и температуры почвы // 2655944

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в составе системы контроля состояния почвы на агрономическом объекте. Устройство для дистанционного контроля влажности и температуры почвы включает блок питания, блок обработки данных и подключенные к нему датчики параметров окружающей среды и передающий блок.

Способ определения содержания незамерзшей воды в мерзлых грунтах // 2654832

Изобретение относится к геологии и к горным наукам, а именно к геокриологии, и позволяет определять содержание незамерзшей воды в различных минеральных и органогенных мерзлых грунтах, а также в мерзлых загрязненных породах, содержащих органические (нефть, нефтепродукты и др.) и солевые компоненты.

Устройство измерения влажности сыпучих материалов // 2653092

Устройство относится к измерительной технике, в частности к техническим средствам измерения влажности зерна во время сушки и хранения. Заявленное устройство измерения влажности сыпучих материалов содержит источник опорного напряжения, генератор контрольной частоты, ключи первый и второй, суммирующий счетчик, образцовый конденсатор, инвертор, трехвходовой элемент И, отличающееся тем, что введены датчик влажности в виде конденсатора с потерями, генератор тактовых импульсов, таймер, RS триггеры первый и второй, реверсивный счетчик, регистр памяти, элементы И первый, второй, третий, четвертый - двухвходовые, при этом выход источника опорного напряжения соединен с входами таймера и первого ключа, управляющий вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход - с информационным входом таймера, входом второго ключа и через датчик с общей шиной, которая через образцовый конденсатор соединена с выходом второго ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго триггера и третьим входом пятого элемента И; выход таймера соединен с информационным входом суммирующего счетчика, первыми входами первого, второго, третьего элементов И и через инвертор с вторым входом пятого элемента И; первые входы четвертого и пятого элементов И соединены с выходом генератора контрольной частоты, а выходы - соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с информационным входом регистра памяти, выход которого является выходом устройства; вторые входы третьего и четвертого элементов И соединены с вторым выходом суммирующего счетчика, первый выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом сброса второго триггера; выход тактового генератора соединен с входами сброса реверсивного счетчика, регистра памяти, с входом S второго триггера и первого триггера, вход сброса которого соединен с входом сброса суммирующего счетчика, выходом третьего элемента И и входом синхронизации регистра памяти, а выход - с вторым входом первого элемента И, при этом таймер содержит цепочку последовательно соединенных одинаковых по номиналу резисторов R1, R2, R3, компараторы верхнего и нижнего порогов, триггер, прямой выход которого является выходом таймера, соединенные между собой прямой вход компаратора верхнего порога и инверсный вход компаратора нижнего порога образуют информационный вход таймера, который является входом резистора R1, выход которого соединен с инверсным входом компаратора верхнего порога и входом резистора R2, выход которого соединен с прямым входом компаратора нижнего порога и входом резистора R3, выход которого соединен с общей шиной; вход R триггера соединен с выходом компаратора верхнего порога, а вход S - с выходом компаратора нижнего порога.

Многоканальное устройство измерения влажности сыпучих материалов // 2653091

Устройство относится к измерительной технике, в частности к техническим средствам измерения влажности зерна во время сушки и хранения. Сущность заявленного устройства заключается в том, что многоканальное устройство измерения влажности сыпучих материалов содержит источник питания, компаратор, RS триггер, ключ, датчики, конденсатор образцовый, тактовый генератор, мультиплексор, счетчик номеров каналов, индикатор номера канала, генератор контрольной частоты, элементы «И» первый и второй, счетчик влажности, калибратор, индикатор влажности, при этом от источника питания опорное напряжение поступает на прямой вход компаратора, а рабочее напряжение поступает на вход ключа, управляющий вход которого соединен с инверсным выходом RS триггера и вторым входом второго элемента «И», а выход через образцовый конденсатор с общей шиной; входы датчиков соединены с инверсным входом компаратора и выходом ключа, а выходы через мультиплексор с общей шиной; вход R триггера соединен с выходом компаратора, а вход S - с выходом тактового генератора, вторым входом счетчика влажности и входом счетчика номеров каналов, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора и входом индикатора номера канала; прямой выход триггера соединен с вторым входом первого элемента «И», первый вход которого соединен с выходом генератора контрольной частоты, а выход с первым входом счетчика влажности, выход которого соединен с первым входом второго элемента «И», выход которого через калибратор соединен с входом индикатора влажности.

Гигрометр // 2652656

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в кулонометрических гигрометрах. Заявленный гигрометр, состоящий из кулонометрической ячейки, выполненной секционно, из двух частей - рабочей и контрольной, расположенных во внутреннем канале корпуса ячейки последовательно одна за другой, стабилизатора расхода газа, микроамперметра, кнопки «Контроль», источника постоянного тока.

Способ определения содержания воды в нефтесодержащих эмульсиях и отложениях // 2650079

Изобретение относится к способам определения содержания (концентрации) воды в нефтесодержащих эмульсиях и отложениях, в отработанных нефтепродуктах и других нефтесодержащих отходах (нефтешламах), а также в почвах и грунтах с мест розлива нефтепродуктов или территорий с высоким уровнем загрязнения углеводородами по другой причине.

Способ определения удельной объемной теплоты сгорания природного горючего газа в бомбовом калориметре и устройство для заполнения калориметрической бомбы горючим газом // 2646445

Изобретение относится к области исследования свойств материалов с помощью калориметрических измерений и может быть использовано в бомбовых калориметрах для определения теплоты сгорания горючих газов.

Способ выделения 3-оксо-8-гидрокси-1,5,7а,4,8в(н)-гвай-10(14),11(13)-диен-12,6-олида // 2665975

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой способ выделения 3-оксо-8-гидрокси-1,5,7α,4,8β(Н)-гвай-10(14),11(13)-диен-12,6-олида из надземной части василька шероховатого (Centaurea scabiosa L.) или василька ложнопятнистого (Centaurea pseudomaculosa (Dobrocz.)), заключающийся в экстракции измельченной надземной части указанных растений водой, очищенной при температуре 80°С в течение 1,5 ч, при масс.

Способ определения скорости образования конденсата паров металла на горячей поверхности плотного материала и устройства для его осуществления // 2658776

Изобретение относится к процессам конденсации паров металлов, в частности кремния, протекающей на горячей поверхности плотного материала, и предназначено для использования при разработке новых процессов металлирования и их совершенствования.

Состав для экстракции в водных расслаивающихся системах без органического растворителя // 2640340

Изобретение относится к химии и технологии жидкостной экстракции, а именно к составу экстракции в водных расслаивающихся системах без органического растворителя. Состав представляет собой состав на основе производных антипирина и органической кислоты: вода - минеральная кислота - диантипирилметан (ДАМ) - производное сульфокислоты, причем в качестве производного сульфокислоты содержит лаурилсульфат натрия и его мольное соотношение с ДАМ изменяется от 1:1,5 до 7:13 при суммарном количестве 2,0 ммоль, при оптимальной концентрации ионов водорода в составе в интервале 0,2-0,5 моль/л.

Способ определения концентрации топлива в маслах // 2324167

Изобретение относится к экспресс-методам определения наличия и концентрации топлива в маслах в стационарных и полевых условиях. .

Способ обнаружения следовых количеств малолетучих веществ на пальцах рук // 2315278

Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для решения задач обнаружения следовых количеств малолетучих (например, взрывчатых, наркотических) веществ на пальцах рук человека, подлежащего контролю, например, в составе контрольно-пропускных пунктов (КПП), порталов или турникетов.

Способ определения октанового числа автомобильных бензинов // 2310832

Изобретение относится к методам исследования автомобильных топлив. .

Способ определения концентрации охлаждающей жидкости в смазочных маслах // 2297624

Изобретение относится к измерительной технике. .

Способ определения фракционного состава жидких нефтепродуктов посредством экспресс-перегонки (варианты) и устройство для его осуществления // 2273845

Изобретение относится к измерительной технике. .

Способ определения характеристик перегонки жидких нефтепродуктов посредством мини-экспресс-перегонки и устройство для его осуществления // 2246717

Способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси // 2678258

Изобретение относится к способам определения термобарических параметров (температуры и давления) образования гидратов в многокомпонентной смеси типа нефтяных или природных газов.