Способ определения концентрации эмульсионной воды в нефти

Союз СоветскнхСоциалистическихРеслублнк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВЙ ЕЯЙЬСМУ(51)М. Кл.а01 й 21/69 Гоеудаоствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и откРытий(53) УДК б 20. 171, .33(088.8) Дата опубликования описания 0709 З 1(71) Заявитель Институт физики АН Белорусской. ССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭМУЛЬСИОННОЙ ВОДЫ В НЕФТИПредлагаемое изобретение относит- ся к области оптики рассеивающих сред и может быть использовано для определения концентрации змульсионной воды в нефти.Сведения о концентрации эмульсионной воды в нефти необходиж дЛя контроля качества нефти.Известен диэлькометрическйй способ.: определения влагосодержания нефти и нефтепродуктов 1 1, основанный на измерении диэлектрической проницаемости исследуемого вещества, известным образом зависящей от влагосодержания.Недостатком известного способа является то, что на диэлектрическую проницаемость нефти, находящейся в датчике, сильно влияет дисперсный состав частиц воды, а также температураи химический состав нефти.Известен двухволновой способ определения влагосодержания ефти по измерению эффектов поглощения на .фоне сильного рассеяния )2 1. Сущность этого способа заключается в том, что могут быть выбраны такие две длины волны или спектральные.области в полосе прозрачности нефти, для которых зависимости характерис- в 6 тик рассеяния от степени дисперс- йости капель воды приблизительно одинаковы (не обязательно равны, но находятся в постоянном отношении). Если одна из длин волн (аналитическая) является характеристикой для воды, то прошедшее через водонефтяную эмульсию излучение этой длины волны дополнительно. ослабляется за счет спектрального поглощения воды. В указанных условиях разность оптических плотностей на двух длинах волн (аналитической и эталонной) пропорциональна влагосодержанию нефти еДвухволновой метод позволяет определять влагосодержание нефти со средними и относительно большими концентрациями воды, так как в этом случае поглощение в каплях воды значительно и небольшая разница в .оптических свойствах нефти и дисперсиом составе эмульсии не приводит к ощутимой потере точности.Для ммых концентраций воды погрешность за счет изменения вышеуказанных Факторов может достигать 40 ы больше.: Наиболее близким по технической сущности и предлагаемому изобретениюявляется трехволновой способ определения влагосодержания водонефтяных эмульсий (3 ), заключающийся в измерении оптической плотности водо- нефтяной эмульсии на трех длинах волн, В этом способе в качестве эталонной предлагается брать не одну, а две длины волны, симметрично расположенные относительно аналитической и лежащих вне полос поглощения воды: Л зт =,85 мкм, А т = 2,1 мкм. Об=.1 Сискомой концентрацйи эмульсионной воды в нефти судят по величине 1,942 определяп 8 пгК урная постоянная;ель преломления де В - аппарат и - показ ат нефти;,Т,Г - числовы Сущность изобр а конкретных при В общем случае одонефтяную эмулг е коз ффицие етения пояс мерах,проходящее ьсию излучеется черезие осемой как разность оптических плотностей на аналитической длине волны и средней плотности на эталонных длинах волн. При практическом исполь зовании способа строятся градуировочные кривые, связывающие относительную оптическую плотность ЬО с концентрацией воды,Недостатком указанного способа является увеличение погрешности о ределения влагосодержания нефти при малых концентрациях воды. При уменьшении влагосодержания регистрируемый Фотоприемником поток излучения, прошедший через исследуемую водонефтяную эмульсию, оказывается сильно зависящим от дисперсного состава эмульсии и оптических постоянных нефти. При этом влияние рассеивающих свойств эмульсионной воды в неф ти на регистрируемый фотоприемником поток излучения может заметно отличаться для разных длин волн и, соответственно, пренебрежение зависимостью относительной оптической плотности ЬО от вышеуказанных факторов приводит к увеличению погрешности определения влагосодержания.Целью настоящего изобретения является повышение точности анализа путем учета дисперсного состава водонефтяной эмульсии и оптических постоянных нефти.Поставленная цель достигается тем, что облучение проводят с одновременным измерением коэффициента ослабления К и интенсивности излучениярассеянного исследуемой средой в направлении 7-15 относительно падающего пучка, а искомую величину концентрации водонефтяной эмульсии определяют с помощью соотношения2 . +Д1лабляется рассеянием и поглощением на частицах эмульсионной воды, а также поглощением в нефти. Чтобы исключить поглощение излучения нефтью, измерения целесообразно проводить в полосе ее прозрачности 1,85 мкмбХ, 2,1 мкм.Поскольку частицы эмульсионной воды в нефти имеют сферическую фор-, му, а концентрация их в большинстве случаев невысока, угловое распределение интенсивности излучения, рассеянного объемом Н среды, содержащей полидисперсные частицы, распределение которых по размерам характеризуется функцией Г(г), определяется соотношением:х(2 огде 1 - интенсивность падающего на среду неполяризованного излучения с длиной волны 3;й - расстояние от рассеивающего объема Ч до точки наблюдения; С - объемная концентрация рассеивающих частиц; 1 и 2- функции Ии, характеризующие зависимости ортогональных составляющих интенсивности рассеянного света, поляризованных перпендикулярно и параллельно плоскости рассеяния, от параметра дифракции частицы р2%гпотносиЛотельных показателей преломления ио и поглощения Ж вещества частиц и угла рассеяния (; и - показатель преломления среды.Показательослабления света записывается в виде:3(3) 0 гд Косл ( г, Л о и СХ) - безразмерны эффициент .ослабления отдельной тицы. срист вл ия тяно Сведения о концентрации эмульсионной воды в нефти могут быть полученыиз соотношений (2) или (3) по измеренным значениям 1 или К, Однакопри этом остаются неизвестными соответствующие приведенные характеристики 1 и К, которые зависят отдисперсного состава частиц эмульсионной воды (функция Г(г и оптическихпостоянных нефти (и и Ж ),На чертеже приведена зависимостьприведенного коэффициента ослабленияК от радиуса частиц г,Однозначная зависимость характеик 1 и К от г позволяет учестьние дисперсионного состава водонефй эмульсии при измерениях концен4 К 3 К где К - измеряемое значение коэффициента ослабления.Настоящий способ практически исключает эту методическую погрешность, так как позволяет учесть дисперсный состав водонефтяной эмульсии. Ошибки определения концентрации за счет аппроксимации выше приведен- Зр ных зависимостей в реальном диапазоне не больше 4.Предлагаемый способ позволит обеспечить непрерывный экспрессный контроль концентрации эмульсионной воды нефти как при ее транспортировке по трубопроводу (на насосных станциях), так и в лабоработных условиях. Способ характеризуется простотой, надежностью и обеспечивает возможность автоматизации контроля влагосодержания нефти и нефтепродуктов. При этом точность определения воды в нефти возрастает в 2-3 раза. Предложенный способ позволяет расширить диапазон определяемых концентраций 45 трации С путем параллельного определения этого среднего радиуса г. Средний радиус частиц эмульсионной воды можно найти по измерениям отношения интенсивности излучения рассеянного водонефтяной эмульсией в направлении 7 фд относительно падающего пучка к коэффициенту ослабления К этой эмульсии. Это отношение в указанном интервале углов наиболее чувствительно к дисперсному составу частиц и наименее чувствительно к сорту (и и Ж ) исследуемой нефти. Определив по измерениям - средний радиус1Кчастиц и учитывая зависимость при - веденного коэффициента ослабления К от этого радиуса (см. чертеж), искомую концентрацию эмульсионной воды в нефти можно определить следующим образом (см. выражение 3)20(4) эмульсионной воды в нефти в сторону меньших значений,Использование предлагаемого спо-соба непрерывного контроля влагосодержания нефти позволит обеспечить сдачу потребителям нефти с минимальным влагосодержанием в соответствии с существующими техническими нормами.формула изобретенияСпособ определения концентрации эмульсионной воды в нефти, заключающийся в облучении исследуемой среды в области 1,85 мкм 6 Ьф 2,1 мкм с последующей регистрациейрассеянного средой излучения, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности анализа, облучение проводят с одновременным измерением коэффициента ослабления К и интенсивности излучения 1, рассеянного исследуемой средой в направлении 7 -15 относительно падающего пучо ока, а искомую величину концентрации определяют с помощью соотношения1 4 Ви К +а. с . - к -- . Э уВи + К Ч,где В - аппаратурная постоянная;п - показатель преломления нефти;числовые коэффициенты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Варгафтик Н.Б. и др. Электрический метод определения влажностинефтепродуктов , Гостехиздат, М,Л1947.2. Анимов В,Ф, и др, Оптическийметод определения влагосодержания нефти.-"Нефтяная и газовая промышленность" Техника", Киев), М 5, 37, 1967.3. Авторское свидетельство СССРМ 486256, кл. С 01 й 21/10, 1972.701240 3,2 Составитель В.Гусеваедактор И,Шубина Техред А, АчКоррект Иван о о филиал ППП "Патент", г. ужгород, уя. Проектйая, 4 6719/62 Тираж 907 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Ра. Псапис тета СССР крьвь ий,наб., Д, 4