RU2535515C2 - Humid gas consumption determining method - Google Patents

Humid gas consumption determining method Download PDF

Info

Publication number
RU2535515C2
RU2535515C2 RU2012149151/28A RU2012149151A RU2535515C2 RU 2535515 C2 RU2535515 C2 RU 2535515C2 RU 2012149151/28 A RU2012149151/28 A RU 2012149151/28A RU 2012149151 A RU2012149151 A RU 2012149151A RU 2535515 C2 RU2535515 C2 RU 2535515C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substance
gas
flow rate
indicator
indicator substance
Prior art date
Application number
RU2012149151/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012149151A (en
Inventor
Эндрю Уильям Джэмисон
Сергей Борисович Орлинский
Георгий Владимирович Мамин
Михаил Александрович Володин
Original Assignee
Эндрю Уильям Джэмисон
Сергей Борисович Орлинский
Георгий Владимирович Мамин
Михаил Александрович Володин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эндрю Уильям Джэмисон, Сергей Борисович Орлинский, Георгий Владимирович Мамин, Михаил Александрович Володин filed Critical Эндрю Уильям Джэмисон
Priority to RU2012149151/28A priority Critical patent/RU2535515C2/en
Publication of RU2012149151A publication Critical patent/RU2012149151A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2535515C2 publication Critical patent/RU2535515C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: humid gas consumption determining method is based on a relationship between a dilution degree of an indicator substance and a value of consumption of the measured substance at known consumption and initial concentration of indicator substance. With that, as the indicator substance, paramagnetic marks are used, and as an applied method, an electron paramagnetic resonance (EPR) method is applied.
EFFECT: improving accuracy of determination of percentage content of water and gas condensate in humid gas and correction of a reading of dry gas consumption converters as per analysis results of spectrum performance of samples taken from a humid gas flow.
3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в газодобывающей и других отраслях промышленности для точного измерения расхода газа, содержащего в своем составе до 10% (по объему) воды и газового конденсата (далее - влажного газа) при его транспортировке по трубопроводу.The invention relates to measuring technique and can be used in gas production and other industries for accurate measurement of gas flow rate, containing up to 10% (by volume) of water and gas condensate (hereinafter - wet gas) during its transportation through the pipeline.

Известны концентрационные методы измерения расхода жидкостей и газов. Они основаны на зависимости степени разбавления индикатора или примеси от величины расхода измеряемого вещества Q0 при известной начальной концентрации индикатора Cu и величине его расхода qu. После достаточного смешения индикатора с измеряемым веществом ниже по течению потока отбирается проба фиксированного объема, в которой измеряется концентрация индикатора Cx. Расход измеряемого вещества при этом можно определить из уравнения баланса индикатора:Known concentration methods for measuring the flow of liquids and gases. They are based on the dependence of the degree of dilution of the indicator or impurity on the flow rate of the measured substance Q 0 at a known initial concentration of the indicator C u and its flow rate q u . After sufficient mixing of the indicator with the measured substance, a sample of a fixed volume is taken downstream of the stream, in which the concentration of the indicator C x is measured. The flow rate of the measured substance can be determined from the balance equation of the indicator:

Q 0 C 0 + q u C u = ( Q 0 + q u ) C x , ( 1 )

Figure 00000001
Q 0 C 0 + q u C u = ( Q 0 + q u ) C x , ( one )
Figure 00000001

где С0 - возможная начальная концентрация индикатора в измеряемом веществе.where C 0 is the possible initial concentration of the indicator in the measured substance.

Если С0=0 и С0<<Cu, тоIf C 0 = 0 and C 0 << C u , then

Q 0 = q u C u C x ( 2 )

Figure 00000002
. Q 0 = q u C u C x ( 2 )
Figure 00000002
.

Способ приведен в международном стандарте ISO 2975-1 [1]. Суть его более подробно описана во многих статьях, например [2].The method is given in the international standard ISO 2975-1 [1]. Its essence is described in more detail in many articles, for example [2].

Таким образом, для измерения расхода жидкостей и газов необходимо с высокой точностью определять концентрацию индикатора в потоке после его перемешивания. Для газов, содержащих в своем составе до 10% (по объему) воды и газового конденсата, предлагается сначала определять указанным выше способом расход жидкой фазы, а затем осуществлять коррекцию показаний преобразователей расхода газа.Thus, to measure the flow rate of liquids and gases, it is necessary to determine with high accuracy the concentration of the indicator in the stream after mixing it. For gases containing up to 10% (by volume) of water and gas condensate in their composition, it is proposed to first determine the flow rate of the liquid phase in the above manner, and then correct the readings of the gas flow transducers.

В зависимости от вещества индикатора методы основаны на следующих физических принципах и методах исследования: химических, колориметрических, флуорометрических, рефрактометрических, кондуктометрических. Данные методы предназначены для разовых или периодических измерений расхода при поверке/калибровке стандартных сужающих устройств и других преобразователей расхода газа.Depending on the indicator substance, the methods are based on the following physical principles and research methods: chemical, colorimetric, fluorometric, refractometric, conductometric. These methods are designed for one-time or periodic measurements of flow rate during calibration / calibration of standard constricting devices and other gas flow transducers.

Впервые в качестве вещества индикатора применены парамагнитные метки двух различных типов. Благодаря своей химической структуре и свойствам один тип меток растворим только в воде, а другой тип меток растворим только в газовом конденсате. Интенсивность сигнала ЭПР, пропорциональная количеству парамагнитных меток, убывает с уменьшением их числа в отобранной пробе, и при фиксированном объеме пробы пропорциональна концентрации индикатора, Сх после перемешивания [3]. Анализируя спектры ЭПР парамагнитных меток в отобранных пробах, можно определить расход влажного газа в данном потоке.For the first time, paramagnetic labels of two different types were used as an indicator substance. Due to its chemical structure and properties, one type of label is soluble only in water, and the other type of label is soluble only in gas condensate. The intensity of the EPR signal, proportional to the number of paramagnetic labels, decreases with a decrease in their number in the selected sample, and for a fixed volume of the sample is proportional to the concentration of the indicator, C x after mixing [3]. By analyzing the EPR spectra of paramagnetic labels in the selected samples, it is possible to determine the flow rate of wet gas in this stream.

Техническим результатом изобретения является увеличение точности результатов измерений расхода влажного газа, возможность одновременного определения содержания воды и газового конденсата во влажном газе, уменьшение количества вещества-индикатора, необходимого для проведения измерений по сравнению с методами, описанными ранее [1, 2, 4].The technical result of the invention is to increase the accuracy of the results of measurements of the flow rate of wet gas, the possibility of simultaneously determining the content of water and gas condensate in the wet gas, reducing the amount of the indicator substance required for measurements compared with the methods described previously [1, 2, 4].

Поставленная цель достигается за счет высокой чувствительности метода ЭПР при определении концентрации парамагнитных меток в пробе. На Фиг.1 представлены зависимости интенсивности сигнала ЭПР различных типов парамагнитных меток от их концентрации. Также за счет высокой чувствительности метода ЭПР достаточно вводить в поток влажного газа растворы с низкой начальной концентрацией парамагнитных меток, что позволяет уменьшить ее затраты при проведении измерений.The goal is achieved due to the high sensitivity of the EPR method when determining the concentration of paramagnetic labels in the sample. Figure 1 shows the dependence of the intensity of the EPR signal of various types of paramagnetic labels on their concentration. Also, due to the high sensitivity of the EPR method, it is sufficient to introduce solutions with a low initial concentration of paramagnetic labels into the wet gas stream, which can reduce its costs during measurements.

Этот метод одновременного определения содержания воды и газового конденсата во влажном газе очень прост и нагляден благодаря тому, что сигналы ЭПР от различных типов парамагнитных меток «разнесены» (возникают при различных значениях индукции постоянного магнитного поля).This method of simultaneously determining the content of water and gas condensate in a wet gas is very simple and obvious due to the fact that the EPR signals from various types of paramagnetic labels are “spaced” (occur at different values of the constant magnetic field induction).

Течение влажного газа в горизонтальном трубопроводе носит слоистый характер. В нижней части потока находится жидкая фаза влажного газа, состоящая из воды и газового конденсата. Сущность изобретения поясняется чертежом, представленным на Фиг.2. В поток влажного газа, текущий по трубопроводу 1 диаметром D и проходящий через преобразователь расхода сухого газа 2, с помощью систем впрыска 3 при постоянном расходе из емкости 4 инжектируются растворы парамагнитных меток с известной начальной концентрацией. После прохождения потоком расстояния не менее 100-D, что обеспечивает необходимое его перемешивание, из трубопровода с помощью пробоотборной системы 5 отбирается проба жидкой фазы влажного газа.The flow of wet gas in a horizontal pipeline is layered. At the bottom of the stream is the liquid phase of the wet gas, consisting of water and gas condensate. The invention is illustrated by the drawing shown in Fig.2. Paramagnetic label solutions with a known initial concentration are injected into the wet gas stream flowing through a pipe 1 with a diameter D and passing through a dry gas flow converter 2 using injection systems 3 at a constant flow rate from a container 4. After the flow has passed a distance of at least 100-D, which ensures its necessary mixing, a sample of the liquid phase of the wet gas is taken from the pipeline using a sampling system 5.

Отобранная проба помещается в СВЧ-резонатор спектрометра ЭПР, и регистрируется ее спектр ЭПР. По интенсивности полученного спектра определяется концентрация обоих типов введенных выше по течению потока парамагнитных меток. Расход жидкой фазы, присутствующей в потоке влажного газа, находится из уравнения баланса индикатора по формуле (1).The sample taken is placed in the microwave cavity of the EPR spectrometer, and its EPR spectrum is recorded. The intensity of the obtained spectrum determines the concentration of both types of paramagnetic labels introduced upstream. The flow rate of the liquid phase present in the wet gas stream is found from the balance equation of the indicator according to the formula (1).

Работоспособность метода была определена в лабораторных экспериментах при помощи спектрометра ЭПР Elexsys 500 фирмы Bruker на частоте 9,5 ГГц (что соответствует длине волны 3 см, Х-диапазон), амплитуда модуляции - 0,5 Гс, температура - 300 К.The operability of the method was determined in laboratory experiments using an Elexsys 500 EPR spectrometer from Bruker at a frequency of 9.5 GHz (which corresponds to a wavelength of 3 cm, X-band), the modulation amplitude is 0.5 G, and the temperature is 300 K.

В качестве парамагнитных меток в экспериментах использовались сульфат меди (медный купорос), растворимый в воде, и спиновая метка на основе нитроксильных радикалов TEMPON, растворимая в керосине. Необходимая концентрация меток в воде и керосине достигалась путем перемешивания в ультразвуковой ванне, масса компонентов контролировалась взвешиванием на весах Vibra НТ (абс.погр. - 1 мг).In experiments, copper sulfate (copper sulfate), soluble in water, and a spin label based on TEMPON nitroxyl radicals, soluble in kerosene, were used as paramagnetic labels in the experiments. The required concentration of labels in water and kerosene was achieved by mixing in an ultrasonic bath, the mass of the components was controlled by weighing on a Vibra NT scale (abs. Heating - 1 mg).

Образцы спиновой метки, растворенной в керосине, помещались в стеклянный капилляр с внутренним диаметром 1 мм при помощи тонкой длинной пипетки. Общий объем образца не превышал 5 мкл, что позволяло поддерживать добротность СВЧ-резонатора на приемлемом уровне.Samples of the spin label dissolved in kerosene were placed in a glass capillary with an inner diameter of 1 mm using a thin long pipette. The total sample volume did not exceed 5 μl, which made it possible to maintain the quality factor of the microwave cavity at an acceptable level.

Образцы сульфата меди, растворенные в воде, помещались в стеклянный капилляр с внутренним диаметром 4 мм, общий объем образца не превышал 0,5 мл.Copper sulfate samples dissolved in water were placed in a glass capillary with an inner diameter of 4 mm; the total volume of the sample did not exceed 0.5 ml.

Также были проведены эксперименты, в ходе которых в СВЧ-резонатор спектрометра одновременно в различных количественных пропорциях помещались образцы сульфата меди в воде и образцы спиновой метки в керосине. На спектрах ЭПР (Фиг.3) одновременно присутствуют сигналы от обоих типов меток, интенсивность этих сигналов меняется в соответствии с количественным соотношением двух растворов в резонаторе. Сигналы ЭПР от различных типов парамагнитных меток возникают при значениях магнитного поля 3150 и 3450 Гс соответственно. Интегральная интенсивность сигнала убывает с уменьшением числа парамагнитных меток в отобранной пробе. Сопоставив спектр ЭПР пробы неизвестной концентрации с данными «калибровочными» спектрами, можно определить концентрацию обоих типов меток в пробе и, следовательно, определить расход жидкости на основании уравнения (2), а затем скорректировать показания преобразователей расхода газа, т.е. определить расход влажного газа.Also, experiments were conducted in which samples of copper sulfate in water and spin label samples in kerosene were simultaneously placed in a microwave cavity of the spectrometer in different quantitative proportions. The EPR spectra (Figure 3) simultaneously contain signals from both types of labels, the intensity of these signals varies in accordance with the quantitative ratio of the two solutions in the resonator. EPR signals from various types of paramagnetic labels occur at magnetic fields of 3150 and 3450 G, respectively. The integrated signal intensity decreases with a decrease in the number of paramagnetic labels in the selected sample. By comparing the EPR spectrum of a sample of unknown concentration with these “calibration” spectra, one can determine the concentration of both types of labels in the sample and, therefore, determine the liquid flow rate based on equation (2), and then correct the readings of the gas flow transducers, i.e. determine the flow rate of wet gas.

Источники информацииInformation sources

1. ISO 2975-1 «Измерение расхода воды в закрытых каналах. Методы прививок».1. ISO 2975-1 “Measurement of water flow in closed channels. Vaccination methods. "

2. П.П. Кремлевский. «Расходомеры и счетчики количества», СПб.:2. P.P. Kremlin. "Flowmeters and counters of quantity", St. Petersburg:

Политехника, 136-152 с. (2004).Polytechnic, 136-152 p. (2004).

3. R. S. Alger, Electron paramagnetic resonance: techniques and applications, New York, pp.201-221 (1971).3. R. S. Alger, Electron paramagnetic resonance: techniques and applications, New York, pp. 201-221 (1971).

4. H. de Leeuw, Wet gas flow measurement by means of a Venturi meter and a tracer technique, North Sea Measurement Workshop (1994).4. H. de Leeuw, Wet gas flow measurement by means of a Venturi meter and a tracer technique, North Sea Measurement Workshop (1994).

Claims (1)

Способ определения расхода влажного газа, основанный на зависимости степени разбавления вещества индикатора от величины расхода измеряемого вещества, при известном расходе и начальной концентрации вещества индикатора, отличающийся тем, что в качестве вещества индикатора выступают парамагнитные метки, а в качестве используемого метода - метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), который позволяет с высокой точностью определить процентное содержание воды и газового конденсата во влажном газе и скорректировать показания преобразователей расхода сухого газа по результатам анализа спектральных характеристик проб, отобранных из потока влажного газа. A method for determining the flow rate of wet gas, based on the dependence of the degree of dilution of the indicator substance on the flow rate of the measured substance, at a known flow rate and initial concentration of the indicator substance, characterized in that the paramagnetic labels act as the indicator substance, and the electron paramagnetic resonance method is used as the used method (EPR), which allows you to accurately determine the percentage of water and gas condensate in wet gas and adjust the readings azovateley flow of dry gas according to the analysis of the spectral characteristics of samples taken from the wet gas stream.
RU2012149151/28A 2012-11-19 2012-11-19 Humid gas consumption determining method RU2535515C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012149151/28A RU2535515C2 (en) 2012-11-19 2012-11-19 Humid gas consumption determining method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012149151/28A RU2535515C2 (en) 2012-11-19 2012-11-19 Humid gas consumption determining method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012149151A RU2012149151A (en) 2014-05-27
RU2535515C2 true RU2535515C2 (en) 2014-12-10

Family

ID=50775043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012149151/28A RU2535515C2 (en) 2012-11-19 2012-11-19 Humid gas consumption determining method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2535515C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2721919C1 (en) * 2019-06-24 2020-05-25 Общество с ограниченной ответственностью "ВОРМХОЛС Внедрение" Method of measuring flow rate of fluid

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2111459C1 (en) * 1994-10-10 1998-05-20 Наговицын Александр Леонидович Method for measuring liquid and gaseous media from flow rate and device for its embodiment
RU98122505A (en) * 1998-12-15 2000-09-27 Казанское представительство Закрытого акционерного общества "Пиллар" METHOD FOR MEASURING FLUID AND GAS FLOW
RU2279637C2 (en) * 2000-09-19 2006-07-10 Вадим Викторович Екатеринин Method and device for measuring gas flow rate
CA2711625A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 Expro Meters, Inc. Wet gas metering using a differential pressure and a sonar based flow meter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2111459C1 (en) * 1994-10-10 1998-05-20 Наговицын Александр Леонидович Method for measuring liquid and gaseous media from flow rate and device for its embodiment
RU98122505A (en) * 1998-12-15 2000-09-27 Казанское представительство Закрытого акционерного общества "Пиллар" METHOD FOR MEASURING FLUID AND GAS FLOW
RU2279637C2 (en) * 2000-09-19 2006-07-10 Вадим Викторович Екатеринин Method and device for measuring gas flow rate
CA2711625A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 Expro Meters, Inc. Wet gas metering using a differential pressure and a sonar based flow meter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2721919C1 (en) * 2019-06-24 2020-05-25 Общество с ограниченной ответственностью "ВОРМХОЛС Внедрение" Method of measuring flow rate of fluid

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012149151A (en) 2014-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Evans Manual and automated methods for measuring urea based on a modification of its reaction with diacetyl monoxime and thiosemicarbazide.
CN103323412B (en) Thiocyanate spectrophotometry method for detecting iron content of high-temperature alloy
Felder Estimation of gas transport coefficients from differential permeation, integral permeation, and sorption rate data
RU2011125651A (en) METHOD AND DEVICE FOR MEASURING WET GAS CONSUMPTION AND DETERMINING GAS CHARACTERISTICS
CN105372195B (en) A kind of micro ultraviolet specrophotometer quality determining method and detection kit
CN102323305A (en) Simultaneous determination of L-tyrosine and L-tryptophan in compound amino acid by using chemical oscillation reaction
CN104897766A (en) Correction method for determination of trace element in sample by isotope dilution mass spectrometry
CN105301031B (en) The method that one-dimensional nuclear magnetic resonance hydrogen spectrometry determines containing hydrogen silicone oil residual quantity in trisiloxane surfactant
CN110174458A (en) The detection method that lead and total arsenic measure simultaneously in a kind of formulated food additive
RU2535515C2 (en) Humid gas consumption determining method
US11971375B2 (en) Method for detecting adsorption performance of microplastics for heavy metals using low-field NMR relaxation method
CN109725083A (en) Based on gas-chromatography-isotopic dilution infrared spectroscopy compounds content mete-wand method
CN206618713U (en) A kind of Water quality ammonia nitrogen on-Line Monitor Device
CN103837381A (en) Method for detecting lithium ion content of anodization tank liquid
CN114814275B (en) Dynamic calculation method and device for multiphase fluid flow velocity
RU2690186C1 (en) Simultaneous quantitative determination of glycerine and potassium acetate in aqueous solution by 1h nmr spectroscopy
McKee et al. Real-time chemical sensing of aqueous ethanol glucose mixtures
DE60220288D1 (en) Determining the accuracy of a sample volume in biosensors
Clerbaux et al. Oxygen content determination using a new analyzer: the Lex-O2-Con
RU2519496C1 (en) Method of oil and oil product in-process quality control
RU2552598C1 (en) Device for reproduction and transmission of mass concentration units of oxygen and hydrogen in liquid media
Sovova et al. Quantification of phenol in urine headspace using SIFT-MS and investigation of variability with respect to urinary concentration
RU2152006C1 (en) Nuclear-magnetic flow meter for multiphase medium
CN206020441U (en) The measurement apparatus measured using standard addition method
RU2813962C1 (en) Method and device for determining flow rates (flow rate) and concentration of water in water-oil mixtures

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151120