АНАЛИЗАТОР КИНЕТИКИ АГРЕГАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ ФРАКЦИЙ НЕФТИ

Полезная модель относится к спектрометрам, использующих метод динамического рассеяния света (фотонной корреляционной спектроскопии), а именно к устройствам анализа дисперсных свойств тяжелых фракций нефти.
Известны спектрометры динамического рассеяния света для измерения размеров наночастиц в жидких средах, содержащие лазер, луч которого фокусируется в кювете, содержащей исследуемую среду, фотоприёмное устройство для регистрации рассеянного на наночастицах излучения, цифровой многоканальный коррелятор и компьютер, (например: Photon Correlation Spectroscopy in Particle Sizing. Walther Tscharnuter, Brookhaven Instruments Corporation, Holtsville, NY, USA. Encyclopedia of Analytical Chemistry R.A. Meyers (Ed.), John Wiley & Sons Ltd., 2000).
Недостатком известных устройств является невозможность анализа дисперсных свойств тяжелых фракций нефти при высоких давлениях и температурах, соответствующих пластовым условиям.
Наиболее близким к предложенному техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является спектрометр динамического рассеяния света с инфракрасным лазером, содержащий два лазера, излучающих в видимом и инфракрасном диапазоне длин волн, с блоками фокусировки излучения в исследуемой жидкости, помещенную в кювету, которая находится в термостате, две видеокамеры выполненные с возможностью визуализации инфракрасного излучения, блок счета фотонов, включающие оптические коллимирующие блоки, выходные, сигналы которых анализируется цифровым коррелятором, подключенным к компьютеру, выполняющему управление прибором и обработку данных с помощью специальной программы (патент РФ на полезную модель №136567, опубликован 10.01.2014).
Недостатком известных устройств является невозможность анализа дисперсных свойств тяжелых фракций нефти при высоких давлениях и температурах, соответствующих пластовым условиям.
Техническим результатом, на получение которого направлена полезная модель является создание устройства, выполненного с возможностью проведения измерений в образцах углеводородного сырья с целью определения порога начала агрегации асфальтено-смолисто-парафиновых фракций при установленных значениях давления и температуры, соответствующих пластовым условиям.
Технический результат достигается в полезной модели содержащей лазер, излучающий в видимом диапазоне длин волн, лазер, излучающий в инфракрасном диапазоне длин волн, выполненные с блоками фокусировки излучения в исследуемую жидкость, две миниатюрные видеокамеры для визуализации инфракрасного излучения, блок счета фотонов, включающий оптический коллимирующий блок, фотоприемное устройство и усилитель-дискриминатор с цифровым коррелятором, подключенным к внешнему компьютеру, выполненному с возможностью анализа выходного сигнала из усилителя-дискриминатора, при этом устройство содержит оптическую ячейку, помещенную в термостат, и выполненную с возможностью регулировки и поддержания постоянным давления и температуры внутри нее.
Предпочтительно выполнение устройства с оптоэлектронным переключателем углов рассеяния на которых проводятся измерения.
Предпочтительно выполнение оптической ячейки с датчиком давления и/или с датчиком температуры.
Предпочтительно выполнение оптической ячейки с возможностью регулировки и поддержания температуры внутри нее в диапазоне от 20 градусов до 150 градусов.
Предпочтительно выполнение оптической ячейки с возможностью регулировки и поддержания давления внутри нее в диапазоне от 1 до 500 атм.
Предпочтительно обеспечение регулировки и поддержания температуры внутри оптической ячейки с помощью термокомпрессора.
Предпочтительно соединение термокомпрессора с оптической ячейкой с помощью капилляра.
На фиг.1 представлена схема устройства, на которой обозначены цифрами отдельные блоки:
1 – инфракрасный лазер.
2, 3, 16  – линза асферическая просветленная.
3 – лазер видимого диапазона излучения.
5 и 6 – дихроичные  зеркала.
7 и 8 – видеокамеры
9 – ячейка с образцом, снабженная датчиками давления и температуры.
10 – термостат.
11 – термокомпрессор.
12 и 13 – зеркала.
14 – оптоэлектронный переключатель.
15 – блок счета фотонов на микропиксельном лавинном фотодиоде.
17 – анализирующий блок.
18 – шина USB.
19 – компьютер.
20 – капилляр.
Полезная модель реализуется в устройстве, которое содержит лазер 1, луч которого через линзу 2 и зеркало 5 сфокусирован в центре ячейки 9 с исследуемым образцом жидкости. Луч второго лазера 3 через просветленную асферическую линзу 4 и дихроичное зеркало 5 также сфокусирован в центре ячейки 9. Лучи лазеров совмещены на видеокамерах 7 и 8. Ячейка 9 размещена в термостате 10. Необходимое давление в ячейке 9 создано через капилляр 20 с помощью термокомпрессора 11. Рассеянный в образце под углом 90°, отразившись от зеркала 13, или рассеянный под углом 160°, отразившись от зеркала 12, свет лазера 1 или лазера 3 через асферическую просветленную линзу 16 попадает на вход блока счета фотонов 15. Выбор угла рассеяния осуществляется переключением зеркала с помощью оптоэлектронного переключателя 14. Сигнал с выхода блока счета фотонов 15 поступает в анализирующий блок 17, алгоритм работы которого соответствует математическому определению временной корреляционной функции. Коррелятор работает в реальном масштабе времени, что обеспечивает максимальное быстродействие и точность измерения размеров наночастиц.  Сигнал с блока 17 по шине USB 18 подается на компьютер 19, осуществляющий обработку результатов измерения и расчет распределения размеров наночастиц. Все блоки, за исключением компьютера 19, который является внешним устройством по отношению к полезной модели, конструктивно соединены и расположены на одной жесткой оптической опоре на расстояниях, обеспечивающих точную юстировку лучей.
Устройство работает следующим образом. Луч лазера 1, например, диодного инфракрасного (910 нм), через просветленную асферическую линзу 2 и дихроичное зеркало 5 фокусируется в центре ячейки 9 с исследуемым образцом жидкости. Луч лазера 3, например, диодного красного (630 нм), через просветленную асферическую линзу 4 и дихроичное зеркало 5, также фокусируется в центре ячейки 9. При юстировке устройства включают оба лазера 1 и 3 и перемещением инфракрасного лазера 1 добиваются совмещения лучей обоих лазеров на видеокамерах 7 и 8, что свидетельствует о совпадении лучей красного лазера 3 (видимого) и невидимого луча инфракрасного лазера 1. Ячейка 9 размещена в термостате 10. Необходимое давление в ячейке 9 устанавливают с помощью термокомпрессора 11, выход которого соединен капилляром 20 с ячейкой 9. При измерении размеров и концентраций наночастиц в малопрозрачных жидкостях в зависимости от условий измерения работа проводится с включенным лазером 1 или лазером 3. Рассеянный свет может приниматься под углом рассеяния 90°, отразившись от зеркала 13 или под углом 160°, отразившись от зеркала 12. Выбор угла рассеяния осуществляется переключением зеркала в оптоэлектронном переключателе 14. Рассеянный свет через асферическую просветленную линзу 16 принимается микропиксельным лавинным фотодиодом 15 (далее – МЛФД). Выходные сигналы с выхода МЛФД 15 поступают в анализирующий блок 17, алгоритм работы которого соответствует математическому определению временной корреляционной функции. Коррелятор работает в реальном масштабе времени, что обеспечивает максимальное быстродействие и точность измерения размеров наночастиц.  Сигнал с блока 17 по шине USB 18 подается на компьютер 19, осуществляющий обработку результатов измерения и расчет распределения размеров наночастиц. Это позволяет производить измерение размеров наночастиц и их концентраций в образцах углеводородного сырья с целью надежного определения порога начала агрегации асфальтеново-смолисто-парафиновых фракций при заданных значениях давления и температуры, соответствующих пластовым условиям. Таким образом, достигается технический результат, на получение которого направлена полезная модель.