УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НАСЫЩЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ПАРАФИНОМ И АСФАЛЬТОСМОЛИСТЫМИ ОТЛОЖЕНИЯМИ

Полезная модель относится к оборудованию для исследования физических свойств жидких углеводородов и может быть использована в производственных лабораториях добывающих и транспортирующих жидкие углеводороды организаций, а также в научно-исследовательских лабораториях для определения температуры начала кристаллизации парафина в нефти, газовом конденсате и других жидких углеводородах.
Известен прибор для определения температуры насыщения нефти парафином, содержащий камеру высокого давления, включающую верхний тубус с ламповым осветителем и смотровым стеклом и нижний тубус с фотосопротивлением и смотровым стеклом, микроамперметр и термостат [см. Физические процессы в добыче нефти - основы реологии нефти. Учебное пособие / Ш.А.Гафаров, А.Ю.Карин, Г.А.Шамаев. - Уфа.: Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2000. - 76 с.].
Недостатками описанного прибора являются:
- невозможность работать на приборе в автономном режиме, т.к. на протяжении всего опыта прибор подсоединен к установке PVT для поддержания давления;
- необходимость постоянного присутствия человека для снятия показаний микроамперметра и обработки результатов опыта вручную.
Известна принятая нами в качестве прототипа установка для определения температуры насыщения нефти парафином, включающая камеру высокого давления, верхняя часть которой подсоединена к осветителю с набором линз, а с ее полостью соединена одним концом термопара, второй конец которой помещен в склянку с жидким азотом, устройства для ввода и вывода пробы, фотодатчик и термостат с термометром, отличающаяся тем, что она
7
снабжена измерительным прессом с манометром, измерительным вентилем, световодом, генератором-коммутатором и самопишущим потенциометром, а камера высокого давления, устройства для ввода пробы и измерительный вентиль помещены в термостат, при этом нижняя часть камеры высокого давления соединена посредством световода с фотодатчиком, к корпусу нижней части измерительного вентиля подсоединен измерительный пресс, к которому посредством трубопровода подсоединено устройство для вывода пробы, причем осветитель, фотодатчик и термопара соединены с генератором-коммутатором, который соединен с самопишущим потенциометром [см. патент РФ №2153068, МПК Е21В 47/06, опубл. 20.07.2000].
Недостатками описанного технического решения являются:
- необходимость дооборудования ванны термостата элементами для крепления камеры высокого давления, устройства для ввода пробы и микропресса;
- необходимость регулирования толщины пленки нефти, мощности светового потока, нагрузки и напряжения на фотодатчик, что увеличивает время на проведение исследования и зависимость конечного результата анализа от указанных параметров, что в свою очередь влияет на точность определения температуры насыщения.
Общими недостатками описанных выше устройств являются:
- отсутствие возможности определения температуры насыщения углеводородов асфальтосмолистыми отложениями;
- недостаточная мощность осветителя, позволяющая просвечивать лишь светлые нефти.
Задачей полезной модели является устранение недостатков аналога и прототипа, в том числе за счет создания устройства, дающего возможность:
- исследования температур насыщения темных нефтей не только парафином, но и асфальтосмолистыми отложениями;
- расширить температурный диапазон исследований;
- использовать электронику для снятия показаний параметров опыта и автоматического построения графиков, по которым определяются искомые температуры насыщения жидких углеводородов парафином и асфальтосмолистыми отложениями.
Техническим результатом является увеличение точности определения температуры насыщения жидких углеводородов парафином и асфальтосмолистыми отложениями, сокращение времени на проведение исследования (опыта).
Поставленная задача в заявленном устройстве для определения температуры насыщения углеводородов парафином и асфальтосмолистыми отложениями, включающем устройства для ввода и вывода пробы, камеру высокого давления, внутренняя полость которой соединена с рабочим цилиндром микропресса, решается тем, что соединенные между собой и устройствами для ввода и вывода пробы внутренняя полость камеры высокого давления и рабочий цилиндр микропресса соединены с датчиком давления; камера высокого давления и микропресс, снабжены рубашками охлаждения, внутренние полости которых соединены с криостатом и датчиком температуры; верхняя и нижняя части камеры высокого давления оборудованы соответственно передатчиком инфракрасного (ИК) излучения и приемником ИК излучения; микропресс выполнен с возможностью ручного и/или автоматического регулирования объема своего рабочего цилиндра; датчики давления и температуры, а также приемник ИК излучения подсоединены к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), который подсоединен к компьютеру.
Существенными отличительными признаками заявленного устройства являются:
- соединенные между собой и устройствами для ввода и вывода пробы внутренняя полость камеры высокого давления и рабочий цилиндр микропресса соединены с датчиком давления;
- камера высокого давления и микропресс, снабжены рубашками охлаждения, внутренние полости которых соединены с криостатом и датчиком температуры;
- верхняя и нижняя части камеры высокого давления оборудованы соответственно передатчиком ПК излучения и приемником ИК излучения;
- микропресс выполнен с возможностью ручного и/или автоматического регулирования объема своего рабочего цилиндра;
- датчики давления и температуры, а также приемник ПК излучения подсоединены к АЦП, который подсоединен к компьютеру.
Совокупность признаков заявляемой полезной модели не известна из источников патентной и научно-технической информации, также не известны факты открытого применения на территории РФ устройств, содержащих в себе все перечисленные признаки, поэтому заявляемая полезная модель соответствует условию патентоспособности «Новизна».
Устройство для определения температуры насыщения углеводородов парафином и асфальтосмолистыми отложениями может легко найти практическое применение в нефтегазовой промышленности, так как опытный образец, содержащий совокупность приведенных выше признаков, изготовлен и успешно прошел лабораторные испытания при определении температуры начала кристаллизации парафина и асфальтосмолистых отложений в нефти, газовом конденсате и других жидких углеводородах. На этом основании заявляемая полезная модель соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».
Сущность и работа заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показано схематическое изображение устройства с ручным регулированием объема рабочего цилиндра микропресса, на фиг.2 - график зависимости фототока от температуры при исследовании нефти с содержанием парафина и асфальтосмолистых отложений 6,6 масс.%, на фиг.3 - график зависимости фототока от температуры при исследовании искусственной смеси керосина и парафина с содержанием последнего 7 масс.
%, на фиг.4 - график зависимости фототока от температуры при исследовании нефти с содержанием парафина и асфальтосмолистых отложений 18 масс.%.
Устройство для определения температуры насыщения углеводородов парафином и асфальтосмолистыми отложениями включает камеру высокого давления 1, содержащую верхний тубус 2 с передатчиком ИК излучения 3, смотровое стекло 4 и рубашку охлаждения 5, нижний тубус 6 с приемником ИК излучения 7 и смотровым стеклом 8, устройства для ввода 9 и вывода 10 пробы, микропресс 11 с рубашкой охлаждения 12, криостат 13, аппаратно-программный комплекс, включающий датчик давления 14, датчик температуры 15, АЦП 16, компьютер 17.
Устройство работает следующим образом.
Перед переводом пробы, например, нефти в устройство нагревают камеру высокого давления 1 и микропресс 11 с помощью криостата 13 до пластовой температуры. Затем, камеру высокого давления 1 присоединяют при помощи трубки (на фиг. не показана) и устройства ввода пробы 9 (например, игольчатого вентиля) к установке высокого давления (на фиг. не показана), в которой нефть находится при термобарических условиях пласта. При поддержании пластового давления в системе нефть переводят в камеру высокого давления 1 и в микропресс 11. Далее, камеру высокого давления 1 отсоединяют от установки высокого давления. После этого приступают к исследованию нефти. Для этого включают передатчик ИК излучения 3, АЦП 16 и компьютер 17. Сигнал от передатчика ИК излучения 3 проходит сквозь слой нефти, находящейся в камере высокого давления 1 между смотровыми стеклами 4 и 8, принимается приемником ИК излучения 7 и через АЦП 16 поступает в компьютер 17. От датчиков давления 14 и температуры 15 сигналы так же поступают в компьютер 17 через АЦП 16. Компьютер 17 обрабатывает полученную информацию и с помощью программы для ЭВМ начинает строить график зависимости фототока от температуры. Далее программируют криостат 13 на постепенное понижение температуры, компьютер 17
продолжает строить график в автоматическом режиме, и по характерному излому графика (см. фиг.2, 3 и 4) определяют искомую температуру насыщения нефти парафином и асфальтосмолистыми отложениями. При этом давление в системе поддерживают при помощи ручного микропресса 11. Давление в системе также можно поддерживать с помощью электромеханического микропресса (на фиг. не показан), управляемого по сигналам, полученным от датчика давления 14, либо от контактного манометра (на фиг. не показан), соединенного с внутренней полостью камеры высокого давления 1 и рабочим цилиндром микропресса 11.