Прибор для установления строения и состава углеводородных дисперсных систем в нефти

Прибор для установления строения и состава углеводородных дисперсных систем в нефти, относится к применению методов флуоресцентной спектрометрии, которые используются в нефтяной промышленности. Эти методы основаны на том, что состав и структура перестройки молекул ароматических углеводородов, входящих в состав тяжелых нефтей, влияют на интенсивность и относительное расположение максимумов в спектре флуоресценции, обеспечивая высокую информативность.
Уровень техники. Флуоресцентный анализ используется во время бурения скважин для определения наличия углеводородов в поровых флюидах - жидких средах пористой породы скважины. В патенте [1] РФ №2323457 (Дифоджио и др., US): Способ и устройство для флуоресцентной спектрометрии в скважине, описан способ флуоресцентного анализа, при котором излучение флуоресценции передается фотоприемнику с несколькими каналами и затем - на оптический спектрометр. Путем соотнесения длины волны максимума флуоресценции и яркости флуоресцентного свечения анализируемой пробы определяют плотность флюида в градусах Американского института нефти (API). Путем отслеживания изменения соотношения интенсивности флуоресценции пробы флюида в голубой и зеленой областях спектра во время понижения действующего на флюид давления определяют давление образования отложений асфальтенов. Полезная модель обеспечивает простые и надежные средства для флуоресцентной спектрометрии в условиях буровой скважины.
Результаты применения флуоресцентных методов для анализа плотности бразильских образцов сырой нефти приведены в работе [2]. Спектры флуоресценции выбросов нефти состоят из относительно широких полос в видимой области (приблизительно от 350 до 650 нм), интенсивность которых зависит от уровня API. Использование синхронной флуоресцентной спектроскопии с интервалом длин волн 50 нм, начиная с возбужденной волны при 450 нм, с разрешением по времени показало, что длительность флуоресценции связана со значением API: легкие фракции с более высокими значениями API обладают большими временами релаксации.
В данной полезной модели используется определенная модификация способа, описанного в указанном выше патенте, с применением набора источников света перекрывающих диапазон УФ-излучения для оценки чистоты проб и плотности в градусах Американского института нефти (API) на основании изменения спектральных характеристик пробы с течением времени. В результате измерения набора спектральных характеристик, меняющихся со временем, получается двумерная функция распределения интенсивности флуоресценции в зависимости от частоты возбуждения и времени релаксации, представляющая уникальный "портрет" характеризуемого образца, который позволяет судить о строении и составе углеводородных дисперсных систем в различных типах тяжелых нефтей.
Раскрытие полезной модели. В предлагаемой полезной модели поверхность исследуемого образца тяжелой нефти последовательно облучается набором светодиодов УФ диапазона. Это позволяет получить первую информационную характеристику трехмерный спектральный портрет образца (TFS - total fluorescent spectra). Также после каждого облучения возникает флуоресцентный отклик, временная развертка которого записывается электроно-оптическим преобразователем и обрабатывается процессором, что позволяет характеризовать измеряемый образец двумерным распределением интенсивности флуоресценции по длинам волн возбуждения и временам релаксации.
Существенными признаками данной полезной модели является использование набора источников света со светодиодной накачкой для последовательного облучения поверхности исследуемых образцов, а также применение электронооптического преобразователя и процессора для получения TFS и зависимости интенсивности флуоресценции от длины волны возбуждения и времени релаксации.
Техническим результатом полезной модели является создание банка данных, представляющего набор зависимостей интенсивностей флуоресценции от длины волны возбуждения TFS и от времени релаксации, который используется для оперативной оценки качества и состава нефтяного сырья в каждом измеряемом образце.
Краткое описание чертежей. Чертеж 1 иллюстрирует компоновку элементов полезной модели. Набор ультрафиолетовых светодиодов 1, помещенных на барабане 2, последовательно включается для возбуждения флуоресценции. Линза 3, расположенная между источником возбуждения 1 и поверхностью образца, фокусирует свет в точку на поверхности образца 4, изображение которой с помощью линзы 5 передается на спектрометр 6. Выходные сигналы спектрометра 6, содержащего расположенные перед фотодиодами фильтры фиксированных длин волн, собираются и обрабатываются электронным процессором 7, который обеспечивает измерение характеристик флуоресценции нефти и сбор результатов измерений.
Осуществление полезной модели подтверждается имеющейся в литературе обширной информацией об использовании флуоресцентных методов для оперативной оценки качества нефтяного сырья.
Литература
[1] Патент РФ №2323457 (Дифоджио и др., US): Способ и устройство для флуоресцентной спектрометрии в скважине.
[2]. F. Falla Solelo et al. Application of fluorescence spectroscopy for spectral discrimination of crude oil samples. Brazilian J. Petrol. Gas. V. 2. N. 2. P. 63-71. 2008.