Способ определения концентрации эмульсионной воды в нефти

 

Союз Советских

Социалистических

Ресеублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ti)701240

К АВТОРСКОМУ СВЙ ЕИЙЬСМУ (61) Дополнительное к аат. свмд-ау (22) Заявлено 0304.78 (21) 2597407/18-25 с присоединением заявки Йо— (51)М, Кл

01 и 21/69

Госудаоствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий

{23) Г1 риоритат—

Опубликовано 070981, Бюллетень Йо3 3 (53) УДК б 20. 171..33(088.8) Дата опубликов анм я описания 070981 (72) Авторы изобретения

С.Л. Ощепков и A.é. Пришйвалко (71) Заявитель

Институт физики AH Белорусской. ССР (54 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ЭМУЛЬСИОННОН ВОДЫ В НЕФТИ

Предлагаемое изобретение относит- ся к области оптики рассеивающих сред и может быть использ овано для определения концентрации змульсионной воды в нефти.

Сведения о концентрации эмульсионной воды в нефти необходим дЛя контроля качества нефти.

Известен диэлькометрическйй способ.: определения влагосодержания нефти и нефтепродуктов (1 1, основанный на измерении диэлектрической проницаемости исследуемого вещества, известным образом зависящей от влагосодержания.

Недостатком известного способа является то, что на диэлектрическую проницаемость нефти, находящейся в датчике, сильно влияет дисперсный состав частиц воды, а также температура и химический состав нефти.

Известен двухволновой способ определения влагосодержания нефти по измерению эффектов поглощения иа .фоне сильного рассеяния )2). Сущность этого способа заключается в том, что могут быть выбраны такие две длины волны или спектральные. области в полосе прозрачности нефти, для которых зависимости характерис- Е тик рассеяния от степени дисперс- йости капель воды приблизительно одинаковы (не обязательно равны, но находятся в постоянном отношении).

Если одна из длин волн (аналитическая) является характеристикой для воды, то прошедшее через водонефтяную эмульсию излучение этой длины волны дополнительно. ослабляется за счет спектрального поглощения воды.

В указанных-условиях разность оптических плотностей на двух длинах волн (аналитической и эталонной) пропорциональна влагосодержанию нефти °

Двухволновой метод позволяет определять влагосодержание нефти со средними и относительно большими концентрациями воды, так как в этом случае поглощение в каплях воды значительно и небольшая разница в .оптических свойствах нефти и дисперсном составе эмульсии не приводит к ощутимой потере точности.

Для-ммых концентраций воды погрешность за счет изменения вьхяеуказаниых факторов может достигать 40%

ы больше.

: Наиболее близким по технической сущности и предлагаемому изобретению

701240 является трехволновой способ определения влагосодержания водонефтяных эмульсий (3), заключающийся в измерении оптической плотности водонефтяной эмульсии на трех длинах волн. B этом способе в качестве эталонной предлагается брать не одну, а две длины волны, симметрично расположенные относительно аналитической и лежащих вне полос поглощения воды: ,85 мкм, А . = 2,1 мкм. Об

=. 1 с искомой концентрацйи эмульсионной воды в нефти судят по величине

0 +02 07

1,942 определягде В и аппаратурн ая постоянн ая; показ атель преломления нефти; а, 3;«) — числовые коэффициенты.

Сущность изобретения поясняется на конкретных примерах. В общем случае проходящее через водонефтяную эмульсию излучение ос65 емой как раз ность оптических плотностей на аналитической длине волны и средней плотности на эталонных длинах волн. При практическом исполь. зовании способа строятся градуировочные кривые, связывающие относительную оптическую плотность ЛО с О концентрацией воды.

Недостатком указанного способа является увеличение погрешности определения влагосодержания нефти при малых концентрациях воды. При уменьшении влагосодержания регистрируемый фотоприемником поток излучения, прошедший через исследуемую водонефтяную эмульсию, оказывается сильно зависящим от дисперсного состава 30 эмульсии и оптических постоянных нефти. При этом влияние рассеивающих свойств эмульсионной воды в нефти на регистрируемый фотоприемником поток излучения может заметно отличаться для разных длин волн и, соответственно, пренебрежение зависимостью относительной оптической плотности 50 от вышеуказанных факторов приводит к увеличению погрешности определения влагосодержания.

Целью настоящего изобретения является повышение точности анализа путем учета дисперсного состава водонефтяной эмульсии и оптических постоянных нефти. 45

Поставленная цель достигается тем, что облучение проводят с одновременным измерением коэффициента ослабления К и интенсивности излучения рассеянного исследуемой средой 1О в направлении 7о-15 относительно падающего пучка, а искомую величину концентрации водонефтяной эмульсии определяют с помощью соотношения

2 + (1 )

55 п

К лабляется рассеянием и поглощением на частицах эмульсионной воды, а также поглощением в нефти . цтобы исключить поглощение излучения нефтью, измерения целесообразно проводить в полосе ее прозрачности

1,85 мкм «А. «2,1 мкм.

Поскольку частицы эмульсионной воды в нефти имеют сферическую фор-, му, а концентрация их в большинстве случаев невысока, угловое распределение интенсивности излучения, рассеянного объемом Н среды, содержащей полидисперсные частицы, распределение которых по размерам характеризуется функцией f(r), определяется соотношением: (2) где

1 <3,+1,) rr)dr,) ю о гдов I — интенсивность падающего на среду неполяризованного излучения с длиной волны 3о;й — расстояние от рассеивающего объема Ч до точки наблюдения; С вЂ” объемная концентрация рассеивающих частиц; 1 и 2 â функции Н> характеризующие зависимости ортогональных составляющих интенсивности рассеянного света, поляризованных перпендикулярно и параллельно плоскости рассеяния, от параметра дифракции частицы р

2%гп относиЛо тельных показателей преломления и о и поглощения Жо вещества частиц и угла рассеяния р; и — показатель преломления среды.

Показатель ослабления света записывается в виде: к = - ск

3 (3) где к о

К, (г, Ло, по,, со) — безразмерный коэффициент .ослабления отдельной частицы.

Сведения о концентрации эмульсионной воды в нефти могут быть получены из соотношений (2) или (3) по измеренным значениям I (p) или К. Однако при этом остаются неизвестными соответствующие приведенные характеристики 1 и К, которые зависят от дисперсного состава частиц эмульсионной воды (функция F(r)) и оптических постоянных нефти (n и Ж )..

На чертеже приведена зависимость приведенного коэффициента ослабления

К от радиуса частиц г.

Однозначная зависимость характеристик I и К от r позволяет учесть влияние дисперсионного состава водонефтяной эмульсии при измерениях концен701240

4 К

С вЂ” — г

3 К где К вЂ” измеряемое значение коэффициента ослабления.

Настоящий способ практически исключает эту методическую погрешность, так как позволяет учесть дисперсный состав водонефтяной эмульсии. Ошибки определения концентрации за счет аппроксимации выше приведен- . () ных зависимостей в реальном диапазоне не больше 4Ъ.

Предлагаемый способ позволит обеспечить непрерывный экспрессный контроль концентрации эмульсионной 35 воды нефти как при ее транспортировке по трубопроводу (на насосных станциях), так и в лабоработных условиях. Способ характеризуется простотой, надежностью и обеспечивает возможность автоматизации контроля влагосодержания нефти и нефтепродуктов.

При этом точность определения воды в нефти возрастает в 2-3 раза. Предложенный способ позволяет расширить диапазон определяемых концентраций 4j трации С путем параллельного определения этого среднего радиуса r. Средний радиус частиц эмульсионной воды можно найти по измерениям отношения интенсивности излучения рассеянного водонефтяной эмульсией в направлении

7 -15 относительно падающего пучка к коэффициенту ослабления К этой эмульсии. Это отношение в указанном интервале углов наиболее чувствительно к дисперсному составу частиц и наименее чувствительно к сорту (n и Ж ) исследуемой нефти. Определив по измерениям — средний радиус

К частиц и учитывая зависимость при— веденного коэффициента ослабления

К от этого радиуса (см. чертеж), искомую концентрацию эмульсионной воды в нефти можно определить следующим образом (см. выражение 3)

20 (4) эмульсионной воды в нефти в сторону меньших значений.

Использование предлагаемого спо- соба непрерывного контроля влагосодержания нефти позволит обеспечить сдачу потребителям нефти с минимальным влагосодержанием в соответствии с существующими техническими нормами.

Формула изобретения

Способ определения концентрации эмульсионной воды в нефти, заключающийся в облучении исследуемой среды в области 1,85 мкм «Лф2,1 мкм с последующей регистрациейрассеянного средой излучения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности анализа, облучение проводят с одновременным измерением коэффициента ослабления К и интенсивности излучения I, рассеянного исследуемой средой в направлении

7 -15 относительно падающего пучо о ка, а искомую величину концентрации определяют с помощью соотношения

4 Ви К +o с - — к — —. Ви +

К Ч, где  — аппаратурная постоянная; п — показ атель преломления нефти; д и- числовые коэффициенты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Варгафтик Н.Б. и др. Электрический метод определения влажности нефтепродуктов . Гостехиздат, М.Л., 1947.

2. Анимов В.Ф. и др. Оптический метод определения влагосодержания нефти. -"Нефтяная и газовая промышленность"(Техника", Киев), М 5, 37, 1967.

3. Авторское свидетельство СССР

М 486256, кл. G 01 N 21/10, 1972.

О,ф

Q,Ъ

Составитель В.Гусева

Редактор И.Шубина Техред A. Ач Корректор Л. Иван

Заказ 6719/62 Тираж 907 . Псаписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений И открытий, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наЬ., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, уя. Щзоектиая, 4

Способ определения концентрации эмульсионной воды в нефти Способ определения концентрации эмульсионной воды в нефти Способ определения концентрации эмульсионной воды в нефти Способ определения концентрации эмульсионной воды в нефти 

 

Наверх