Устройство для исследования фазовых равновесий

(51 НИЯваеВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(71) Сургутское отделение Западно-Сибиского научно-исследовательского и проекно-конструкторского института технологиглубокого разведочного бурения72) А,К.Пономарев, Г.И.РабиновичМ,А.Бабец(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ57) Изобретение относится к исследованиюфизико-химических свойств вещества, в частности к исследованию фазового поведения многокомпонентных . систем,и Изобретение предназначено для исследования фазового поведения многокомпонентных систем, в частности природных углеводородных смесей, и может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности.Целью изобретения является повышение точности измерений за счет обеспечения визуального контроля при несимметричных нагрузках,На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг,2 - сечение А-А на фиг.1,Устройство состоит из камеры термостатирования 1, корпуса высокого давления 2 с размещенной в его полости цилиндрической обечайкой 3, выполненной из оптически прозрачного материала. зафиксированной на крышке 4 при помощи корпуса 5 и содержащей рабочую камеру 6, сообщенную каналами 7 с полостью корпуса 2. Полость корпуса 2 позволяет повысить точность измерений путем визуального контроля фазовых состояний при несимметричных нагрузках, Устройство состоит из корпуса высокого давления, установленной в нем обечайки с рабочей камерой, поплавка в рабочей камере, источника давления и линий подвода и отвода исследуемой смеси жидкого агента в полости корпуса. Использование обечайки из прозрачного материала, комбинированного жидкого агента, состоящего из оптически прозрачной легкой жидкости и тяжелой жидкости, оптическо- измерительной системы сканирования, помещенной в камеру высокого давления, поплавка с переменной по высоте площадью поперечного сечения обеспечивает достижение укаэанной цели. Я 1 з,п.ф-лы, 2 ил. заполнена оптически прозрачной жидкостью 8 и ртутью 9, причем уровень ртути в полости корпуса 2 расположен выше каналов 7, В рабочей камере 6 размещен поплавок 10, а в кожухе 5 - подвижный толкатель 11, Устройство содержит встроенный привод толкателя 12 с плунжером 13, линию подачи и отвода газа 14 с вентилями 15 и 16, соединенную с встроенным вентилем 17 и присоединенной линией сброса 18 с вентилем 19, линию подачи и отвода жидкости 20 с вентилями 21 и 22, линию 23 для подачи жидкости 8 от измерительного пресса 24 и грузопоршневого манометра 25 в полость корпуса 2,Устройство содержит также оптическоизмерительную систему для визуального контроля за фазовым состоянием и границей раздела фаэ в рабочей камере 6 обечай 1770819ки 3, состоящую из зеркала 26, закрепленного на кронштейне 27, перемещаемого понаправляющей 28 посредством микровинта29, окна 30 в крышке корпуса 4 и осветительно-визирной трубки 31 с полупрозрачнымзеркалом 32.Устройство работает следующим образом.Измерительным прессом 24 в полостькорпуса 2 подается жидкость 8, которая,вытесняя ртуть 9, запрлняет через канал 7рабочую камеру 6. Г ри этом происходит вы. теснение воздуха из рабочего объема,Затем через вентили 16 и 22 установкаподключается к источнику исследуемого газа заданного давления и температуры, Давление, создаваемое в рабочем объеме 6обечайки 3. через каналы 7 посредствомртути 9 и жидкости 8 передается в полостькорпуса 2, При этом оптически прозрачныестенки обечайки 3 не испытывают перепада давления, т,к. давления в полости корпуса 2 и рабочем объеме 6 равны.После термостатирования системы дозаданной температуры и продувки линийчерез вентиль 19 грузопоршневым манометром 25 устанавливается заданное давление в корпусе 2.Измерительным прессом 24 жидкость 8отводится из полости корпуса 2 до тех пор,пока уровень ртути 9 в рабочем обьеме 6 незаймет нулевого положения ниже точки ввода линии 20 в обечайку 3.Рабочий объем 6 в этом случае заполняется газом при неизменном давлении и заданной температуре. Контроль за уровнем врабочем объеме 6 осуществляется визуально с помощью оптическо-измерительной системы.Через вентиль 22 установку подключают к источнику исследуемой жидкости, например газового конденсата, и,закрыввентиль 16 и приоткрыв вентиль 19, вводятконденсат в рабочий объем 6, Скорость подачи конденсата регулируется стравливанием газа через вентиль 19,Количество введенного конденсата контролируется визуально через оптическо-измерительную систему по уровню границыраздела газ - конденсат. Точная дозировкаконденсата, в случае его малых количеств,достигается за счет повышения разрешающей способности измерения объемов в зазоре между стенкой рабочей камеры ипоплавком.Излишки введенного концентрата выводятся из рабочего объема 6 через вентиль21 при закрытых вентилях 15,19,22 и открытом вентиле 16, После достижения заданного соотношения между количеством газа иконденсата линии подачи газа, конденсата и линию сброса перекрывают, закрыв вентили 15, 16, 17, 19, 21. 22. Затем измерительным прессом 24 жидкость 8 нагнетается в полость корпуса 2, а ртуть 9 вытесняется в рабочий объем 6, изменяя тем самым обьем газо-жидкостной смеси и повышая ее давление. При этом ртуть перекрывает ввод ли. нии 20 в рабочий объем 6, отсекая10 находящийся в канале 20 конденсат от рабочего объема.С помощью грузопоршневого манометра 25 задается новое значение давления, а термостатом новое значение температуры для перевода газо-жидкостной системы в новое РЧТ состояние. Для ускорения этого перехода систему перемешивают поплавкорпусе 2 при вводе в него плунжера 13компенсируется колонкой груэопоршневогоманометра 25.После достижения фазового равнове 25 сия определяют новое соотношение между количеством газовой и жидкой фазами.Количество газовой и жидкой фаз со-. ставляют в сумме рабочий объем газо-жидкостной смеси, определяемый положением ртути 9 в полости рабочей камеры 6,От крышки 4 до верхней части поплавка объем линейно зависит от расстояния между ними, От верхней части поплавка до уровня ртути объем определяется формой поплавка. Например, если поплавок выполнен ступенчатым в.форме двух соосных цилиндров площадью 32 и Бз,то рабочий объем смесиЧ = п 151 + Ь 281 "32) +Ф 1 83) где 31 - площадь рабочей камеры.Объем газовой камеры определяется замером расстояния от крышки до границы раздела газ-конденсат, объем конденсата определяется замером расстояния между границами раздела гаэ-конденсат и ртутью или другой тяжелой, несмешивающейся с исследуемой смесью, жидкостью, например бромоформом, В нашем примереЧ = Ь 1 г Зг Чжп 1 ж 81+Ь 2 ж (31 32)++ ЬЗж (З 1-ЗЗ):где индекс Г относится к газовой фазе. Ж - жидкой фазе,Так как рабочий орган установки - обечайка не испытывает деформаций под действием распирающего давления, а температурные. деформации приводят к изменению линейных размеров, т.е, изменению масштаба, то соотношение между количеством газовой и жидкой фазами определяется только замером указанных рассто 30 35 4555 50; ком 10, приводимым в движение толкателем 11 с помощью плунжера 13 привода толка 20 теля 12, приэтом изменение давления вяний, Тем самым отпадает необходимостьв тарировке устройства, ввода поправок нэтемпературные и силовые деформации, снижается трудоемкость исследований,Визуальный контроль фазового состояния в полости рабочей камеры, снятие силовых деформаций обечайки, а такхсеповышение разрешающей способности устройства за счет измерения объемов в зазоремежду стенкой рабочей камеры и поплавком с переменной по высоте площадью поперечного сечения,. обеспечивает высокуюточность измерений и позволяет исследовать газо-жидкостные в широком диапазонесоотношения фаз. 15Формула изобретения1. Устройство для исследования фазовых равновесий, включающее корпус высокого давления с крышкой, размещенную в 20корпусе цилиндрическую обечайку с рабочей камерой и сквозными каналами, подвижный элемент внутри обечайки,изолирующий рабочую камеру, жидкийагент для передачи давления на исследуемую пробку, размещенный в корпусе междустенками корпуса и обечайкой, подсоединенный к корпусу высокого давления источник жидкого агента для передачи давления, линии для подвода в рабочую камеру и отвода из нее пробы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет обеспечения визуального контроля при несимметричных нагрузках, обечайка выполнена из оптически прозрачного материала и размещена в корпусе вертикально, жидкий агент для передачи давления состоит из ртути и прозрачной более легкой жидкости, размещенной над ней, сквозные каналы выполнены в нижней части обечайки, размещены ниже уровнея ртути и заполнены ею, крышка размещена сверху и в ней выполнено окно из оптически прозрачного материала, устройство снабжено наклонным зеркалом, размещенным в прозрачной жидкости напротив рабочей камеры с возможностью вертикального перемещения и обращенным зеркальной поверхностью соосно с окном и зеркалом, а подвижный элемент выполнен в виде поплавка. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что поплавок имеет площадь поперечного сечения, переменную по высоте.дактор Г.Бельская т рд р Корректор А,Козориз ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 оизводствен аказ 3736 Тирак ВНИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Ч, Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ ССшская наб 4/5