Дегазатор для гидрогазосъемки

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ДВЮИЗЮ СЕИ сии Стаю, Сфез СфветскниСецналнстнчесинкРеспублик он 807193(22) Заявлено 200677 (21) 2499951/18-25 1 )( з 6 01 Ч 9/00 с присоединением заявки ИУ(23)Приоритет Гасударатаевамй аенвтат ссер яе лавам взебратевй к фткротвй,8 З(088,8) Дата опубликования описания 07, 0 3,81(71) Эелвител Южное морское н геофизическ 54) ДЕГМАТ ИДРОГАЗОСЬЕИКИ изобретение относится к устройся вам для извлечения раствореннъпс в жидкостях газов с целью опрвдеяеиия исходного газосодвржания жидкости по результатам анализа получвнных гаэовых смесей,Такие .устройства применяются при газовой съемке акваторий сгидрогазосъемка) для поисков подводных месторождений нефти и газа, контроля зн 10 загрязнением акваторий различными продуктами и для других целей.Известны дегазаторы, содержащие деГазационную камеру с термозлементом, датчик давления, патрубок отво да газовой смеси и поршень, связанный штоком с пневмоприводом Ы .Оснрвном. недостатком этих устройств является эпизодичность ихдействия, снижающая производительность 20 гидрогазосъемки.Наиболее близким для данного технического решения является контурный проточный двгазатор для непрерывного извлечения газа из бурового раство ра, раСотающий на принципе создания равновесных концентраций компонентов между газообразной.и жидкой фазами. В этом дегазаторв открытая снизу дегаэационная камера частично погруже 2на в протекающий по желобу из скважины поток бурового раствора. Под нижним срезом дегазационной камеры установлен азратор, связанный нагнетателъным газопроводом с выходом газового компрессора. Вход последнего соединен всасывающим газопроводом с верхней частью дегазацнонной камеры. При работе двгазатоРа выходящие из аэратора пузырьки газа пронизывают протекающий по желобу буровой раствор, вследствие чего выравниваются концентрации компонентов в свободной газовой фазе, скапливающейся в верхней части дегаэационной камеры, и в текущей порции жидкой фазы - бурового раствора Г 21Применению известного дегазатора для гидрогавосъемки препятствует заложенный в ием принцип движения двух фаз - жидкой и газообраэной - во взаимно перпендикулярных направ)лениях. Так как газовая фаза может перемещаться только вертикально за счет всплытия пузырьков, горизонтальный поток воды в условиях качки судна становится неустойчивом по направлению и:скорости, а степень погружения дегазационной камеры в воду изменяется. При усилении качки уроТретьим недостатком дегазатора является отсутствие защиты от попадания пены (газоводяной смеси)в верхнюю часть дегазационной.камеры и далее во всасывающий газопровод и в гаэоаналитическую аппаратуру. Пена образуется при разрушении газовых пузырьков на поверхности дегаэируемой воды, Интенсивность пенообразования зависит также от количества содержащифся в водах акваторий эмульгирующих веществ различной природы и, например, в некоторых районах акваторий Азовского моря достигает критических значений, полностью паралчзующих нормальную работу контурного проточного дегазатора.Цель изобретения - повышение производительности гидрогаэосъемки эа счет снижения гаэоэого объема и ускорения выравнивания концентраций компонентов в газовой фазе и повы 55 ЬО щения точности эа счет снижения вливень воды может подняться настолько,что вода попадает во всасывающий газопровод либо опускается ниже срезадегазационной камеры и разгерметизирует ееИзменение атепени погружения дегазационной камеры в воду также приводит к изменению давления га 5зовой фазы, что вызывает неконтролируемые изменения констант фазовогоравновесия и, следовательно, приводит к неоднозначности определениятекущего гаэосодержания воды по .результатам анализа концентраций компонентов в газовой фазе.Другим недостатком устройства сгоризонтальным потоком жидкой фазыявляется невозможность получения приемлемого для гидрогаэосъемки динамического выравнивания концентраций вгазовой фазе при изменении текущегогазосодержания воды. Скорость выравнивания концентрации зависит от отношения суммарного объема газовойфазы (объемы газовой части дегазационной камеры, компрессора, аэратора и соединительных линий) к расходу дегазируемой жидкой фазы. При увеличении расхода воды через дегазаторвозрастает величина сноса всплывающих пузырьков газа и.для их улавливания необходимо удлинять дегазаци-онную камеру, т. е, увеличивать газовый объем. Уменьшение эаглубления ЗОазратора, с целью снижения величинысноса пузырьков, приводит к уменьшению поперечного сечения потока дегазируемой воды, т.е.к снижению его расхода. Унос пузырьков газа за пределы Идегаэационной камеры, как и любыедругие неконтролируемые утечки газовой фазы, недопустимы по причине нарушения условия установления фазового равновесия в дегазаторе, а при 4 рбольших утечках возможно полное исчезновение газовой фазы,яння качки судна на процесс дегаэации.Поставленная цель достигается тем, что дегазатор выполнен в виде двух вертикальных ступенчато-суживающихся кверху коакснально расположенных сосудов, Внутренний сосуд открыт снизу, частично выступает из открытого сверху наружного сосуда, нри этом кольцевые зазоры между нижними торцами и боковыми стенками обоих сосудов во всех сечениях сделаны равными по площади. Во внутреннем сосуде, являющемся дегаэационной каме.рой, размещены аэратор с выведенным наружу патрубком для подвода, газа, а в верхней части - патрубок для отвода газа и патрубок для подвода дегаэируемой эодй с рассекателем потока, формирующим равномерно распределенные по всему сечения сосуда струи воды.Верхняя часть наружного сосуда выполнена в виде лабиринтной камеры и соединена с помощью газоотводной трубы с верхней частью внутреннего сосуда. Потоки газа и дегазируемой воды двигаются взаимно-встречно в вертикальных Направлениях.Кроме того, рассекатель потока воды выполнен в виде решетки с отверстиями, обеспечивающими формирование равномерно распределенных по всему поперечному сечению внутреннего сосуда струй воды, причем рассекатель потока размещен ниже патрубка для отвода газа.На чертеже показана схема предлагаемого дегаэатора для гидрогаэосъемки.Дегазатор состоит иэ внутреннего сосуда 1, патрубка 2 для подвода дегазируемой воды с рассекателем 3 потока, патрубка 4 для отвода газа, аэратора 5 с патрубком 6 для подвода газа, наружного сосуда 7 с лабиринтной камерой 8 и гаэоотводной трубки 9. При помощи всасывающего 10 и напорного 11 газопроводов дегазатор соединен с газовым компрессором 12 и газовым анализатором 13. Дегаэатор устанавливается в сосуде 14 с патрубком 15 слива воды, например, в водопроводной раковине.Для вертикально установленных сосудов - внутренний 1 и наружный 7-рас- положены коаксиально таким образом, что часть внутреннего сосуда выступает иэ наружного, а кольцевые зазоры между их торцовыми и боковыми поверхностями имеют. примерно одинаковые площади во всех сечениях. Внутренний сосуд 1 является дегазационной камерой, для чегО он заглушен сверху и открыт снизу, В его нижней части расположен аэратор 5 с выведенным наружу патрубком б для подвода газа, а в верхней части расположены патрубок 2 для подвода воды с рассекателем 3 потока и патрубок 4 для отвода газа, а также присоединен один конец газоотводной трубки 9. Верхняя часть наружного сосуда 7 выполнена в виде лабиринтной камеры 8, к которой подсоединен другой конец газоотводной трубки 9. В патрубке 2 для подвода дегазируемой воды рассекатель 3 потока расположен ниже патрубка 4 для отвода газа и выполнен в виде решетки с равномерно расггределенньэщ по поверхности отверстими. Патрубок 2 для подвода дегаэируемои оды соединен водоводной линией с насосом водозаборного устройства, не входящего в конструкцию дегазатора. Патрубок 15 слива воды соединен с линией сброса воды за борт, Патрубок 4 для отвода газа и патрубок б для подвода газа соединены соответственно с помощью всасывающего 10 и напорного 11 гаэогроводов с газовым компрессором 12 и газовым анализатором 13. Дегазатор жестко крепится к судну, предназначенному для проведения гидрогазосъемки.Первоначально весь объем дегаэатора, а также все соединительные водяные и газовые линии заполнены атмосферным воздухом. При подаче дегаэируемой воды от водозаборного устройства в патрубок 2 через рассекатель 3 потока вода в виде тонких струй заполняет внутренний объем дегаэатора до тех пор,пока ее уровень не достигнет верхней кромки наружного сосуда 7, после чего она свободно переливается в сосуд 14 и далее через патрубок, 15 слива воды сливается за борт. Одновременно включается газовый компрессор 12. Сжатый в нем воздух через напорный газопровод 11 и патрубок б для подвода газа поступаетв аэратор 5, с наружной поверхности которого отделяются и всплывают пузырьки воздуха, пронизывая встречный поток дегазируемой воды во внутреннем сосуде 1. Достигнув поверхности воды, пузырьки разрушаются и скапливаются в верхней части сосуда 1 в виде свободной газовой Фазы, пронизанной ниспадающими струями воды. Далее газ через патрубок 4 для отвода газа и всасывающий газопровод 10 снова поступает в газовый компрессор 12 и таким образом циркулирует по замкнутому контуру. На пути от азратора 5 к патрубку 4 для отвода газа газовые пузырьки разрушаются и скапливаются в верхней части сосуда 1 в виде свободной газовой фазы, вследствие чего в верхней части сосуда 1 формируется газовая фаза, все компоненты которой, в соответствие с законом Генри, находятся в фазовом равновесии с растворенными в деазируемой воде газовыми компонентами. Выравнивание концентраций компонентов в газовой Фазе протекает тембыстрее, чем меньше объем газовойФазы и чем больше расход воды черездегазатор. Ступенчатое сужение верхней части сосуда 1 снижа=т объем га зовой фазы что позволяет получитьприемлемое время становления равновесных концентраций в обоих фазах,Часть циркулирующей по замкнутомуконтуру газовой Фазы поступает наанализ в газовый анализатор 13, подсоединенный параллельно газовому компрессору 12.В установившемся режиме границар аэдела газ-жидкость в верхней части 1 сосуда 1 определяется средним уровнем, соответствующим равенству произведений высоты столба воды на ееплотность в наружном сосуде 7 и высоты столба от поверхности азратора 5 2 О до границы раздела газ-жидкость наплотность газоводной смеси во внутреннем сосуде 1. Азратор установленв расширенной части сосуда, где средняя скорость ниспадающего потока во- .ды замедляется и не препятствуетвсплытию пузырьков газа. Однако наиболее мелкие пузырьки газа могутувлекаться нисходящим потоком водыи выноситься эа пределы нижнего среза сосуда 1, Далее эти пузырьки с ЗО восходящим потоком воды попадают влабиринтную камеру 6, где под действием сил всплытия скапливаются в верхней части и через гаэоотводную трубку 6 снова попадают в циркулирующую 35 газовую Фазу.В подаваемой в дегаэатор воде могут находиться эмульгирующие вещества различной природы, которые приводят к интенсивному пенообразованию 40 на границе раздела гаэ-жидкость в сосуде 1, Струи воды, выходящие из рассекателя потока 3, дробят пену и темсамьщ препятствуют попаданию ее впатрубок 4 для отвода газа. упомяну. тые струи воды препятствуют такжепопаданию брызг воды, образующихсяна поверхности раздела газ-жидкость,в патрубок 4 для отвода газа.Работа дегазатора в условиях качки судна существенно не изменяется.Благодаря коаксиальному расположениювнутреннего 1 и наружного 7 сосудовотклонения оси дегазатора от вертикали не изменяют установившийся вдегазационной камере средний уровеньводы. Применение ступенчатого суженияверхних частей обоих сосудов позволяЕт снизить массы воды вблизи границразделов гаэ-жидкость, вследствие чего динамические колебания высот стол бов воды и газоводной смеси под действием сил инерции не оказывают существенного влияния на установившийся процесс дегазации. Как показалииспытания макета предлагаемого дегаэатора для гидросъемки, показания)НВНИИПИ Зака Тираж 743 По 276/68 исное газоанализатора не изменяются при ,имитации качки отклонением оси дега- затора до 30 ф от вертикали, а в реальных условиях работа дегазатора не нарушалась при состоянии поверхности моря до 6 баллов.Применение предлагаемого дегаэатора позволяет освободить от работы в смену одного отборщика проб и двоих дегазаторщиков, Кроме того, гидрогазосъемка может производиться при непрерывном (беэ остановок для отбора проб) движении судна, что резко повышает производительность и позволяет комплексировать ее с другими методами геолого-геоФизических нефтегазопоисковых работ. Благодаря су щественному увеличению объема информации на единицу исследуемой площади возрастает геологическая эффективность гидрогаэосъемки.20 1. Дегаэатор для гидрогаэосъемки, содержащий частично погруженную в воду дегазационную камеру с патрубком для отвода газа и аэратор, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности гидрогаэосъемки за счет снижения газового объема и ускорения выравнива- ЗО ния концентраций компонентов в газо 4 вой Фазе и повышения точности эа счет снижения влияний качки судна на процесс дегазации, дегазатор выполнен в виде двух вертикальных ступенчато- З 5 суживающихся кверху сОсудов, расположенных коаксиально таким образом, что открытый снизу внутренний сосуд частично выступает из открытого сверху наружного сосуда, при этом во внутреннем сосуде, являющемся дегазационной камерой, размещены аэратор с выведенным наРужу патрубком для подвода газа, а в верхней части этого сосуда - патрубок для подвода дегазируемой воды с рассекателем потока и патрубок для отвода газа,2. Дегазатор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью предотвращения утечки газовой фазы эа счет уноса пузырьков потоком выходящей иэ дегазатора воды, верхняя часть наружного сосуда выпб%нена в виде лабиринтной камеры, соединенной с помощью газоотводной трубки с верхней частью внутреннего сосуда.3. Дегаэатор по пп. 1 и 2, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью предотвращения попадания пены и капель воды в патрубок для отвода газа, рассекатель потока воды выполнен в виде решетки с отверстиями, обеспечивающими Формирование равйомерно распределенных по всему поперечному сечению внутреннего сосуда струй воды, причем рассекатель потока размещен ниже упомянутого патрубка для отвода газа. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 9 512446, кл. б 01 Ч 9/00, 1974. 2. Прикладная геофизика,М., "Недра", 1975, Р 77, с. 170-177 (прототип), филиал ППП "Патент,