Способ определения содержания углеводородных газов

Свез Сфеетскив Сеиаанстмчеекик Ресйубев(23) Приоритет осуяарствеяяцй комитет СССР яо яеаам изобретения я открытийта опубликования описания 1509,81 В.И. Арутюнов и Ю.М. Орлов(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАН УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВИзобретение относится к газовому анализу и может быть использовано при разработке приборов для анализа газов, в частности при бурении скважин на нефть и гаэ.Известен способ контроля концентраций горючих газов путем термокаталитического окисления анализируемых газов на чувствительных элементах. При анализе газа бурового раствора, в составе которого содержатся, в основном, воздух, предельные углеводороды, окись углерода, водород, компоненты горючих газов опреде яют раздельно сжиганием их при ра ной температуре чувствительного элемента. При этом поправку на содержание водорода определяют путем измерения разности концентраций газа, пропущенного через активизированный уголь и не прошедшего через уголь. Указанйый сцособ позволяет быстро, селективно и непрерывно определять концентрации углеводородных газов в буровом растворе (11. л з Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения содержания углевоцо . родных газов в газовой смеси с помо.(72) Авторы изобретения О. В.щью двух идентичных поддерживаемыхпри разных температурах термокаталитических чувствительных элементов,.заключающийся в измерении разноститермоэффектов термокаталитическогоокисления смеси горючих газов наэтих элементах, на первом из которых поддерживают температуру, прикоторой происходит окисление всейгорючей смеси, а на втором - всейсмеси без углеводородных компонентов, и последующем изменении температуры элементов при достижении концентраций углеводородных газов вышезаданной. Применение этого способаобеспечивает воэможность непрерывного определения концентраций углеводородных газов в смеси с достаточно высокой точностью и чувствительностью, что достигается компенсацией влияния факторов внешней среды 2).Однако указанный способ неприменим при анализе высоких концентра 25 ф ций горючих газов, вследствие нели"нейной зависимости тепловыделенияот концентрации в области их высоких значений и выхода нэ строя чувствительных элементов иэ-за их боль-30 щого разогрева, 864093Цель изобретения - повышение точности измерений в широком диапазонеконцентраций горючих тазов,Указанная цель достигается тем,что согласно способу определениясодержания углеводородных газов вгазовой смеси с помощью двух идентичных поддерживаемых при разных температурах термокаталитических чувствительных элементах, заключающемся низмерении разности термоэффектоИтермокаталитического окисления смесигорючих газов на этих элементах, напервом из которых поддерживают температуру, при которой происходит окисление всей горючей смеси, а на втором - всей смеси без углеводородныхкомпонентови последующем изменениитемпературы элементов при достиженииконцентрации углеводородных газоввыше заданной, при достижении концентрации выше заданной уменьшаюттемпературу первого чувствительногоэлемента до значения ниже температуры окисления углеводородных газов,но выше температуры окисления неуглеводородных компонентов смеси, приэтом содержание углеводор эдных газовопределяют по теплоотдаче термокаталитических чувствительных элементов. Высокая чувствительность и избирательность способа на анализе малых концентраций углеводородных газов достигается одновременным сжиганием на двух идентичных термокаталитических элементах горючей смеси при различных температурах и автоматическим исключением погрешностей, обусловленных сгоранием неуглеводородных газов. При понижении температуры чуьствительного элемента, вследствие появления больших концентраций угле водородных газов в анализируемой смеси горючих газов, ниже температуры окисления теплоотдача чувствительных элементов зависит от теплопроводности окружающей среды, от теплоот-ц дачи через концы чувствительных элементов и др, При неизменяющихся параметрах чувствительных элементов (температуры их поверхности, геометрических размеров, скорости потока анали- у зируемого газа и др)теплоотдача 0 их в основном определяется теплопроводностью анализируемого газа выражением Тча = аМТ)ат, 55Тогде а - коэффициент, зависящий отгеометрических размеров чувствительного элемента;То - температура окружающей средыТ - температура чувствительного 01элемента;Х(Т) - теплопроводность окружающейсреды,Разность теплоотдачи ьЯ идентичных чувствительных элементов в основ ном определяется теплопроводностьювыражениемЧ 20 =- а ) д(Т) дТ,Тцгде Тч 1 - температура поверхности первого чувствительного элемента;Т - температура поверхности вто.рого чувствительного элемен.та,Теплопроводность воздуха при температуре выше 400 С меньше теплопроводности метана, этана и пропана(газов основных компонентов газовыхзалежей и газовых подушек нефтяныхзалежей), при вскрытии которых наблюдается повышенное содержание концентраций углеводородных газов. Таким образом определяется по увеличенйразности теплоотдачи чувствительныхэлементов концентрация углеводородных газов, Влияние водорода, теплопроводность которого значительно вышетеплопроводности воздуха и углеводородных газов, исключается его сгоранием на обоих чувствительных элементах,На чертеже приведен возможный вариант устройства, реализующего предлагаемый способ.Температуры термокаталитическихчувствительных элементов 1 и 2 поддерживаются постоянными, но не одинаковыми с помощью автоматическихрегуляторов 3 и 4 температуры путемизменения электрической мощности, подводимой к чувствительным элементам,Выходы автоматических регуляторов 3и 4 температуры подключены к входамсхемы 5 измерения, к выходу которойподключен компаратор б, выход которого подключен ко входу автоматического регулятора 3 температуры и схемы 5и змер ения .При малых концентрациях углеводородных газов температура чувствительного элемента 1 поддерживается начальным сигналом компаратора б равнойтемпературе окисления углеводородных газов, а температура чувствительного элемента 2 - ниже температурыокисления углеводородных газов, новыше температуры окисления горючихгазов (водорода, окиси углеводорода,сероводорода), Разность термоэффектасгорания, определяемая по разностиизмерения электрических мощностей,подводимых к чувствительным элементам, измеряется измерительной схемой 5. При достижении концентрациивыше определенной сигналом компаратора 6 автоматический регулятор температуры 3 переключается на режимподдержания температуры чувствительного элемента 1 ниже температурычувствительного элемента 2, но вышетемпературы окисления неуглеводородных компонентов, а измерительная схема 5 переключается на измерение раз864093 10 формула изобретения а Составитель Л. Дик яелемеш Техред Т, Маточка Корректор С. Шекю тор аказ 7770/62 Тираж 910 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Мо ва, Ж, Раушская наб., д.4/5ск лиал ПНП Патентфф, г,ужгород, ул,Проектн ности электрических мощностей, подводимых к чувствительным элементам 1 н 2.Предлагаемый способ применяется при разработке приборов и систем газового каротажа скважин. Он повышает надежность работы чувствительных элементов за счет исключения автокатализа на чувствительных элементах и, как следствие, их перегрева, приводящего к выходу из строя,Способ определения содержания углеводородных газов в газовой смеси с помощью двух идентичных поддерживаемых при разных температурах термокаталитических чувствительных элементов, заключающийся в измерении разности термоэффектов термокаталитического 20 окисления смеси горючих газов на этих элементах, на первом из которых поддерживают температуру, при которой происходит окисление всей горючей смеси, а на втором - всей смеси без 25 углеводородных компонентов, и последующем изменении температуры элементов при достижении концентрацийуглеводородных газов выше заданной,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измеренийв широком диапазоне концентраций,при достижении концентрации выше заданной уменьшают температуру первогочувствительного элемента до значенияниже температуры окисления углеводо"родных газов, но выше температурыокисления неуглеводородных компонентов смеси, при этом содержание углеводородных газов определяют по теплоотдачетермокаталитических чувствительных элементов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Соколов В,А. и Юровский Ю.М. Теория и практика газового каротажа. М., Гостоптехиздат, 1961, с. 143-153. 2. Авторское свидетельство СССР Р 397829, кл, 0 01 И 25/32, 1965