RU2181882C1 - Device determining concentration of gas in liquid - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device is applicable for determination of concentration of gas dissolved in liquid by method of liquid outgassing and of measurement of liberated gas by chemical indicator. It has chamber with piston, measurement pipette with non-return valve, tube carrying away gas built into piston tightly and fitted with shut-off unit, indicator and aspirator creating vacuum. When shut-off unit is closed chamber operates as sampler and when it is open it functions as deaerator. Tightness of sampling process and further analysis of sample are provided thanks to fitting of device with non-return valve, shut-off unit and to merging of three elements ( pump, measuring vessel and aerator ) in one chamber. EFFECT: increased accuracy of determination of concentration of gas in liquid, simplified design of device and easy handling. 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам измерения концентрации газа в нефтепромысловой жидкости и может быть использовано при поиске, добыче и подготовке нефти и воды. The present invention relates to a device for measuring the concentration of gas in an oilfield fluid and can be used in the search, production and preparation of oil and water.

Известно устройство по измерению газосодержания бурового раствора, содержащее дегазатор, газоанализатор и систему циркуляции жидкости с газом (а.с. СССР 1608488, кл. G O1 N 7/12, 1990 г.). Устройство является стационарным и габаритным изделием, с помощью которого невозможно определение концентрации газов в пробах жидкости, находящихся на расстоянии друг от друга. A device for measuring the gas content of a drilling fluid is known, comprising a degasser, gas analyzer and a fluid circulation system with gas (AS USSR 1608488, class G O1 N 7/12, 1990). The device is a stationary and dimensional product with which it is impossible to determine the concentration of gases in liquid samples that are at a distance from each other.

Известно устройство по отбору газожидкостной пробы в скважине и определению содержания растворенных газов, содержащее вакуумную камеру со шкалой и систему клапанов (а.с. СССР 1608456, кл. G O1 N 7/10, 1990 г.). Устройство предназначено для использования в скважинах и колодцах и не позволяет определять содержание газа в пробах жидкости из технологической емкости и трубопровода. A device is known for sampling a gas-liquid sample in a well and determining the content of dissolved gases, comprising a vacuum chamber with a scale and a valve system (AS USSR 1608456, class G O1 N 7/10, 1990). The device is intended for use in wells and wells and does not allow to determine the gas content in liquid samples from a process vessel and pipeline.

Известно устройство для измерения компонентов газожидкостной смеси, содержащее инжектор, дегазаторы и расходомеры (а.с. СССР 1612242, кл. G O1 N 7/14, 1990 г.). Устройство устанавливается на трубопроводе стационарно, не является переносным и не позволяет определять содержание газа в пробах жидкости других объектов нефтедобычи и подготовки. A device is known for measuring the components of a gas-liquid mixture containing an injector, degassers and flow meters (a.s. of the USSR 1612242, class G O1 N 7/14, 1990). The device is installed on the pipeline stationary, is not portable and does not allow to determine the gas content in the samples of the liquid of other oil production and preparation facilities.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототипом) является анализатор сероводорода в жидкости АСЖ-1 (Техническое описание и инструкция по эксплуатации, БашНИПИнефть, 1995 г.), содержащий камеру для жидкости и газа (десорбер) с поршнем, измерительную головку с пипеткой, барботажную головку с газоотводной трубкой, индикаторную трубку и аспиратор (ручной насос для создания вакуума). Closest to the proposed technical solution (prototype) is an ASH-1 liquid hydrogen sulfide analyzer (Technical description and operating instructions, BashNIPIneft, 1995), which contains a liquid and gas chamber (stripper) with a piston, a measuring head with a pipette, and a bubbler gas outlet head, indicator tube and aspirator (hand pump for creating a vacuum).

В камеру-десорбер помещают жидкость разбавления и устанавливают его нулевое значение на измерительной пипетке, после чего в камеру помещают 0,2-2,0 см³ анализируемой жидкости, а измерительную головку заменяют на барботажную. Дегазация пробы жидкости обеспечивается вакуумом в камере за счет работы аспиратора и поступления чистого воздуха. Выделенные газы с воздухом проходят через индикаторную трубку, которая реагирует на искомый газ, в частности на сероводород. После полной дегазации на камеру вновь заворачивается головка с пипеткой и замеряется объем исходной пробы жидкости. Концентрация газа определяется по формуле делением массы уловленного газа на объем пробы жидкости.The dilution liquid is placed in the desorbing chamber and its zero value is set on the measuring pipette, after which 0.2-2.0 cm ^{3 of the} analyzed liquid is placed in the chamber, and the measuring head is replaced with a bubbler. Degassing of a liquid sample is ensured by vacuum in the chamber due to the operation of the aspirator and the intake of clean air. The evolved gases with air pass through an indicator tube that responds to the gas sought, in particular hydrogen sulfide. After complete degassing, the head with a pipette is again wrapped in the chamber and the volume of the initial liquid sample is measured. The gas concentration is determined by the formula by dividing the mass of trapped gas by the volume of the liquid sample.

Существующий разрыв во времени между помещением пробы жидкости в камеру и присоединением барботажной головки ведет к определенной потере искомого газа и искажению конечного результата, а двойная смена одной головки на другую ведет к увеличению времени анализа. Третьим недостатком прототипа является необходимость обеспечения и проверки герметичности соединения камеры с измерительной и барботажной головками. The existing time gap between the placement of the liquid sample in the chamber and the attachment of the bubbler head leads to a certain loss of the desired gas and distortion of the final result, and a double change of one head to another leads to an increase in the analysis time. The third disadvantage of the prototype is the need to ensure and verify the tightness of the connection of the chamber with the measuring and bubble heads.

Для повышения точности определения содержания газа в жидкости при упрощении конструкции прибора и облегчении его эксплуатации известное устройство для определения концентрации газа в жидкости, включающее камеру для жидкости и газа с поршнем и измерительной пипеткой, подводящую и отводящую газ трубки, индикатор и аспиратор, выполнено так, что камера оттарирована по объему, измерительная пипетка снабжена обратным клапаном и одновременно служит подводящей газ трубкой, а отводящая газ трубка герметично встроена в поршень и снабжена запорным устройством. To improve the accuracy of determining the gas content in a liquid while simplifying the design of the device and facilitating its operation, the known device for determining the concentration of gas in a liquid, including a chamber for liquid and gas with a piston and a measuring pipette, inlet and outlet gas tubes, indicator and aspirator, is made so that the chamber is volumetric, the measuring pipette is equipped with a check valve and at the same time serves as a gas supply pipe, and the gas pipe is hermetically integrated into the piston and equipped with a lock device.

Предложенное устройство изображено на чертеже, где 1 - камера для содержания, замера объема, разбавления и дегазации жидкости с газом, 2 - поршень, 3 - измерительная пипетка, 4 - обратный клапан, 5 - отводящая газ трубка, герметично встроенная в поршень, 6 - запорное устройство, 7 - индикатор, 8 - аспиратор. The proposed device is shown in the drawing, where 1 is a chamber for containing, measuring volume, diluting and degassing a liquid with gas, 2 is a piston, 3 is a measuring pipette, 4 is a check valve, 5 is a gas outlet pipe that is hermetically integrated into the piston, 6 - locking device, 7 - indicator, 8 - aspirator.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Поршень 2 отводят в камере в крайнее положение со стороны пипетки, а запорное устройство 6 закрывают. При большой предполагаемой концентрации газа в жидкости в тестированную пипетку 3 через обратный клапан 4 движением вверх поршня 2 набирают требуемый объем жидкости, фиксируют его и дальнейшим движением поршня разбавляют пробу инертным к газу растворителем так, чтобы объем всей жидкости не превысил половины объема камеры. Поршень 2 отводят в крайнее положение, противоположное пипетке, и начинают процесс дегазации. Для этого к отводящей газ трубке 5 присоединяют индикатор 7 и аспиратор 8, открывают запорное устройство 6. Работа аспиратора обеспечивает в камере пониженное давление, поступление в камеру чистого воздуха или инертного газа, выделение искомого газа из жидкости и его фиксирование индикатором 7. The piston 2 is withdrawn in the chamber to the extreme position from the side of the pipette, and the locking device 6 is closed. With a large expected concentration of gas in the liquid, the required volume of liquid is collected into the tested pipette 3 through the check valve 4 by moving the piston 2 upwards, fix it and with a further piston movement dilute the sample with an inert gas solvent so that the volume of the entire liquid does not exceed half the chamber volume. The piston 2 is taken to the extreme position opposite to the pipette and the degassing process begins. To do this, an indicator 7 and an aspirator 8 are connected to the gas exhaust pipe 5, the shut-off device 6 is opened. The operation of the aspirator provides reduced pressure in the chamber, clean air or inert gas entering the chamber, the desired gas from the liquid is released and fixed by indicator 7.

При небольшой предполагаемой концентрации газа в жидкости в камеру 2 через пипетку 3 набирают необходимый для процесса дегазации объем исследуемой жидкости, фиксируют этот объем по шкале камеры и делают дегазацию по описанной схеме. With a small expected concentration of gas in the liquid, a volume of the test liquid necessary for the degassing process is drawn into the chamber 2 through the pipette 3, this volume is fixed on the chamber scale, and the gas is degassed according to the described scheme.

За счет первого существенного отличия - размещения начала отводящей газ трубки в поршне и снабжения запорным устройством камера дегазации 2 приобретает дополнительную функцию - при закрытом запорном устройстве камера играет роль пробоотборника. Due to the first significant difference - the placement of the beginning of the gas outlet pipe in the piston and the supply of the shut-off device, the degassing chamber 2 acquires an additional function - when the shut-off device is closed, the chamber plays the role of a sampler.

Второе существенное отличие - совмещение в одном изделии измерительной пипетки и подводящей газ трубки позволяет исключить из процесса отбора пробы и дальнейшего его анализа период разгерметизации камеры. Испытание заявленного устройства на сероводородсодержащих пробах нефти и воды со скважин, емкостей и трубопроводов НГДУ "Чекмагушнефть" АНК Башнефть показали, что реализация этого существенного отличия повышает точность определения концентрации сероводорода на 5-10% в пробах с большим содержанием этого газа (200 мг/л и более). The second significant difference is the combination of a measuring pipette and a gas supply tube in one product, which makes it possible to exclude the period of chamber depressurization from the process of sampling and its further analysis. Testing of the claimed device on hydrogen sulfide-containing samples of oil and water from wells, tanks and pipelines of the Chekmagushneft Oil and Gas Company of ANK Bashneft showed that the implementation of this significant difference increases the accuracy of determining the concentration of hydrogen sulfide by 5-10% in samples with a high content of this gas (200 mg / l and more).

Третье существенное отличие - снабжение камеры 1 тарировочной объемной шкалой позволяет уменьшить относительную погрешность определения содержания газа (сероводорода) в пробах с небольшим его содержанием за счет того, что появляется возможность отбора для анализа не малого объема жидкости (в прототипе 0,2-2,0 см³ - объем пипетки), а значительно большего, так как объем камеры 1 превышает объем пипетки 3 в десятки раз.The third significant difference is the provision of the chamber 1 with a calibration volume scale that reduces the relative error in determining the gas (hydrogen sulfide) content in samples with a small content due to the fact that it becomes possible to take a small volume of liquid for analysis (in the prototype 0.2-2.0 cm ³ is the volume of the pipette), and much larger, since the volume of chamber 1 exceeds the volume of pipette 3 by tens of times.

Технико-экономическая эффективность использования предложенного устройства образуется за счет следующих моментов:
1) повышается точность определения концентрации растворенного в жидкости газа, что приводит к объективной оценке ситуации и принятию необходимых решений;
2) упрощенная конструкция устройства уменьшает стоимость его изготовления и облегчает его эксплуатацию.Feasibility study of the use of the proposed device is formed due to the following points:
1) the accuracy of determining the concentration of gas dissolved in a liquid increases, which leads to an objective assessment of the situation and the adoption of necessary decisions;
2) the simplified design of the device reduces the cost of its manufacture and facilitates its operation.

Claims (1)

Устройство для определения концентрации газа в жидкости, включающее камеру для жидкости и газа с поршнем и измерительной пипеткой, подводящую и отводящую газ трубки, индикатор и аспиратор, отличающееся тем, что камера оттарирована по объему, измерительная пипетка снабжена обратным клапаном и одновременно служит подводящей газ трубкой, а отводящая газ трубка герметично встроена в поршень и снабжена запорным устройством. A device for determining the concentration of gas in a liquid, including a chamber for liquid and gas with a piston and a measuring pipette, inlet and outlet gas tubes, an indicator and an aspirator, characterized in that the chamber is volumetric, the measuring pipette is equipped with a check valve and at the same time serves as a gas supply tube and the gas outlet pipe is hermetically integrated into the piston and equipped with a locking device.