RU2696811C1 - Способ определения объемной активности трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе скважин нефтяных и газовых месторождений - Google Patents
Способ определения объемной активности трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе скважин нефтяных и газовых месторождений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2696811C1 RU2696811C1 RU2018129297A RU2018129297A RU2696811C1 RU 2696811 C1 RU2696811 C1 RU 2696811C1 RU 2018129297 A RU2018129297 A RU 2018129297A RU 2018129297 A RU2018129297 A RU 2018129297A RU 2696811 C1 RU2696811 C1 RU 2696811C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- tritium
- volumetric activity
- combustion
- activity
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 100
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 title claims abstract description 74
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 69
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 27
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 27
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 claims abstract description 25
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract description 19
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 8
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 102100038578 F-box only protein 11 Human genes 0.000 description 2
- 101001030683 Homo sapiens F-box only protein 11 Proteins 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/167—Measuring radioactive content of objects, e.g. contamination
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиационного мониторинга районов мирных подземных ядерных взрывов в пределах нефтегазоносных бассейнов, в частности к получению количественных данных об объемной активности трития. Способ определения объемной активности трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе скважин нефтяных и газовых месторождений включает определение объемной активности трития методом жидкостной сцинтилляционной спектрометрии в конденсате водяного пара, полученном сжиганием пробы горючего газа в полевых условиях в портативной установке, обеспечивающей избыток атмосферного кислорода за счет беспрепятственного доступа приземного воздуха для горения газа при атмосферном давлении и получение конденсата водяного пара - продукта горения углеводородов, при этом при определении объемной активности трития учитывают компонентный состав сжигаемого газа, установленный методом газовой хроматографии, стехиометрию реакции горения газа при избытке кислорода в нормальных условиях и вклад атмосферной влаги, захватываемой при сжигании газа в портативной установке, зависящий от температуры и относительной влажности приземного воздуха и объемной активности трития в атмосферной влаге, определяемой по пробе, собранной на криогенной ловушке перед сжиганием пробы газа, и проводят расчет объемной активности трития в горючем газе по формуле: AN = 0.804⋅AB⋅(CH2O / CRH), где AN - объемная активность трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе (Бк/м3 газа); 0.804 - коэффициент, соответствующий стехиометрии превращения углеводорода в воду в результате реакции горения при избытке атмосферного кислорода в нормальных условиях; CH2O - сумма мольной доли воды, появляющейся при сжигании согласно стехиометрии реакции горения пробы газа определенного компонентного состава, с соответствующими стехиометрическими коэффициентами (моль); CRH - сумма мольных долей углеводородов компонентов газа (моль); AB - объемная активность трития в конденсате водяного пара - продукта горения углеводородов (Бк/кг жидкости). Техническим результатом является получение количественных данных об объемной активности трития в газе при нормальных условиях. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области радиационного мониторинга районов мирных подземных ядерных взрывов в пределах нефтегазоносных бассейнов, в частности к получению данных об объемной активности трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе, которые могут использоваться в качестве индикаторов для определения доминирующих направлений и дальности переноса радионуклидов из зон взрывов, для создания модели геотехногенной системы «полость взрыва - вмещающая геологическая среда», для разработки регламента радиационно-безопасной отработки нефтегазового месторождения, принятия своевременных и адекватных мер для охраны природы и предотвращения негативных экологических последствий.
Техногенный тритий поступает в окружающую среду на этапах производства ядерного топливного цикла и во время ядерных и термоядерных взрывов.
Природный тритий в очень малых количествах может образовываться только в верхних слоях атмосферы под действием космического излучения на атомы кислорода и азота, и содержание природного трития в атмосферных осадках может составлять около 0.12 Бк/л. Вместе с тем природный тритий не свойственен земной коре. Появление трития в недрах может быть обусловлено искусственным внесением, в том числе для экспериментального изучения фильтрационных свойств пластов, а также как следствие техногенных ядерных процессов, в т.ч. подземных ядерных взрывов: тритий входит в состав термоядерных зарядов и образуется в результате наведенной активности.
После первого года до 100 лет после подземного ядерного взрыва основной вклад в общую активность вносят тритий с периодом полураспада 12.33 лет и более долгоживущие осколочные радионуклиды 90Sr, 137Cs. При подземном ядерном взрыве в нефтегазоносном бассейне тритий мог связаться с углеводородами, в том числе с компонентами горючего природного газа и попутного нефтяного газа.
Подземный ядерный взрыв является одним из самых сильных техногенных воздействий, оказываемых человеком на геологическую среду и приводящих к изменению строения больших масс горных пород и подземных флюидоносных систем.
В 1965-1988 гг. на территории России было проведено 85 подземных ядерных взрывов народно-хозяйственного назначения, в т.ч. 21 взрыв - с целью создания подземных емкостей для хранения углеводородов, и еще 22 - для повышения нефте- и газопритоков из продуктивных пластов. Следовательно, практически половина всех взрывов - 43 подземных ядерных взрыва были проведены в нефтегазоносных бассейнах, и потому ряд месторождений, где сегодня идет добыча нефти и газа, в прошлом испытали воздействие ядерных взрывов (и это без учета подземных ядерных взрывов для глубинного сейсмозондирования, которые также проводились на этих территориях).
Важной геоэкологической проблемой остается оценка влияния объектов подземных ядерных взрывов на вмещающие породы и подземные флюиды, в том числе на горючий природный газ, попутный нефтяной газ и на нефть. Задача определения содержания техногенных радионуклидов во вмещающих горных породах и подземных флюидах, в том числе в горючем природном газе и нефти является актуальной в настоящее время.
Еще в конце 1960 х годов предлагался способ радиационного мониторинга трития в природном газе [Armstrong, 1969], но его содержание осталось в закрытом режиме, недоступно для широкой публики.
В России известен способ радиологического мониторинга загрязнения тритием геологической среды нефтегазовых месторождений [патент РФ 2461023, G01T 1/167, опубл. 10.09.2012]. Способ включает отбор проб из газа эксплуатационных скважин месторождений углеводородов, в герметичные емкости по 10-20 литров, исключающие утечку газа при транспортировке на место пробоподготовки, с последующим сжиганием газа на установке по сжиганию газа, обеспечивающей конденсацию паров воды, образующейся при сжигании газа, и получение водного конденсата. Из полученных проб конденсата водяного пара путем двойной перегонки, применяемой для удаления остаточных углеводородов, получаются водные пробы для анализа на содержание трития путем измерения активности трития на жидкостном бета-анализаторе.
Этот известный способ ограничивается вопросом транспортировки герметичных емкостей 10-20 л с газовой пробой, также вопросом получения достаточного объема конденсата водяного пара из пробы газа объемом всего 20 л, необходимого для количественного анализа. Известный способ не решает задачи определения объемной активности трития в собственно природном горючем газе или попутном нефтяном газе (в газовом состоянии при нормальных условиях), а обеспечивает определение активности трития только в жидкости - конденсате водяного пара, полученного при сжигании газа.
Тогда как для радиационного мониторинга важно установление активности трития именно в природном газе в газовом состоянии, поскольку активность трития в конденсате водяного пара является косвенным признаком его радиоактивности. Для достоверного определения объемной активности трития в собственно природном горючем газе или попутном нефтяном газе необходима проба газа крупного объема, обеспечивающей получение не менее 100 мл жидкости - конденсата водяного пара согласно требований методики определения объемной активности трития с применением жидкостно-сцинтилляционной спектрометрии. Авторами настоящего изобретения предложено портативное устройство (патент РФ №2632453, G01N 1/22, опубл. 04.10.2017), обеспечивающее возможность непрерывной переработки в полевых условиях не менее 1000 л горючего природного газа и попутного нефтяного газа в течение рабочего дня, с получением из исходного объема газа в 450 л не менее 100 мл жидкости - конденсата водяного пара. Получаемый объем в 100 мл жидкости из каждой крупнообъемной газовой пробы необходим и достаточен для получения количественных данных активности трития в лабораторных условиях, включая проведение параллельных серий анализов методом жидкостно-сцинтилляционой спектрометрии.
Таким образом, задачей изобретения является определение объемной активности трития в именно в исходной газовой пробе (Бк/м3 газа), поскольку активность трития в жидком конденсате водяного пара не напрямую отражает свойство газовой пробы - объемную активность трития в пробе. Одна и та же активность трития в жидкости может соответствовать совершенно разной объемной активности трития в газовой пробе в зависимости от ее компонентного состава.
Решение актуальных радиоэкологических вопросов о наличии радионуклида трития в горючем природном газе и нефтяном попутном газе является задачей изобретения.
Техническим результатом изобретения является получение количественных данных об объемной активности трития в газе при нормальных условиях, что обеспечивает возможность количественного определения радиационной безопасности углеводородного сырья -горючего природного газа (нефтяного попутного газа), соблюдения технологического регламента по радиационной безопасности при эксплуатации нефтегазоносного месторождения, так и получение ценных научных данных о влиянии подземного ядерного взрыва на подземные флюиды, в т.ч. на горючий природный газ и попутный нефтяной газ.
Технический результат достигается тем, что в способе определения объемной активности трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе скважин нефтяных и газовых месторождений, включающий определение объемной активности трития методом жидкостной сцинтилляционной спектрометрии в конденсате водяного пара, полученном сжиганием пробы горючего газа, сжигание пробы газа осуществляют в полевых условиях в портативной установке, обеспечивающей избыток атмосферного кислорода за счет беспрепятственного доступа приземного воздуха для горения газа при атмосферном давлении и получение конденсата водяного пара - продукта горения углеводородов, при определении объемной активности трития учитывают компонентный состав сжигаемого газа, установленный методом газовой хроматографии, стехиометрию реакции горения газа при избытке кислорода в нормальных условиях и вклад атмосферной влаги, захватываемой при сжигании газа в портативной установке, зависящий от температуры и относительной влажности приземного воздуха и объемной активности трития в атмосферной влаге, определяемой по пробе, собранной на криогенной ловушке перед сжиганием пробы газа, и проводят расчет объемной активности трития в горючем газе по формуле:
AN = 0.804⋅AB⋅(CH2O / CRH), где
- AN - объемная активность трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе (Бк/м3 газа);
- 0.804 - коэффициент, соответствующий стехиометрии превращения углеводорода в воду в результате реакции горения при избытке атмосферного кислорода в нормальных условиях;
- CH2O - сумма мольной доли воды, появляющейся при сжигании согласно стехиометрии реакции горения пробы газа определенного компонентного состава, с соответствующими стехиометрическими коэффициентами (моль);
- CRH - сумма мольных долей углеводородов компонентов газа (моль);
- AB - объемная активность трития в конденсате водяного пара - продукта горения углеводородов (Бк/кг жидкости).
Природный горючий газ представляет собой смесь различных углеводородов: от наиболее легкого метана, состоящего из одного атома углерода и 4-х атомов водорода до гексана, состоящего из 6-и атомов углерода и 14-ти атомов водорода, и очень малого количество других более тяжелых углеводородов. Каждый углеводород при горении реагирует с различным количеством атмосферного кислорода. Следовательно, от компонентного состава газа зависит объем воздуха, захватываемый в портативную установку при сжигании газовой пробы, что в свою очередь определяет долю атмосферной влаги в получаемом на портативной установке конденсате водяного пара. Полевые условия пробоподготовки газовых проб не позволяют осуществить подачу осушенного воздуха для сжигания. Приземный воздух содержит некоторое количество водяного пара, зависящее от его относительной влажности и от температуры. При различных погодных и климатических условиях: относительной влажности и температуре приземного воздуха доля атмосферной влаги в конденсате водяного пара будет разной. Таким образом, конденсат водяного пара, получаемый на установке, состоит из водяного пара, полученного собственно из углеводородов при их горении, так и атмосферной влаги. В атмосферной влаге допускается присутствие трития на уровне современного глобального уровня, сформированного в результате ядерных испытаний и крупных аварий на АЭС. Одна и та же активность трития в конденсате водяного пара будет отвечать различным объемным активностям трития в исходной газовой пробе. При низкой активности трития в исходной газовой пробе влияние атмосферной влаги в конденсате водяного пара может стать существенным и исказить его реальные показатели.
Кроме того, разные компоненты углеводородов соответственно стехиометрии реакции горения образуют разное количество молекул воды. Следовательно, от компонентного состава сжигаемого газа также зависит объем получаемого водяного пара, что важно для расчета объемной активности трития в исходной пробе газа по измеренной объемной активности трития в жидком конденсате водяного пара. Компонентный состав газа определяется методом газовой хроматографии. Объемная активность трития в пробе конденсата водяного пара, в пробе атмосферной влаги определяются с применением жидкостно-сцинтилляционой спектрометрии. Температура и относительная влажность приземного воздуха измеряются с применением соответствующих измерительных приборов.
Предлагаемый способ позволяет учесть вклад активности атмосферного трития в измеренной активности трития в конденсате водяного пара и получить количественный результат объемной активности трития в исходной пробе газа.
Пример осуществления способа.
Способ реализован при радиационном мониторинге нефтегазоносного месторождения Сибири, где в 1974-1987 гг. проведено 7 мирных подземных ядерных взрывов, включает следующие этапы:
1. Проведен отбор пробы попутного нефтяного газа в эластичные емкости - шары из поливинилхлорида, общий объем проб газа - 452 л при нормальных условиях.
2. Проведен отбор пробы попутного нефтяного газа для анализа методом газовой хроматографии в соответствии с ГОСТ 31370-2008.
3. Проведен отбор пробы атмосферной влаги объемом 100 мл с использованием морозильника бытового Bomann GB 388 на участке пробоподготовки газовой пробы непосредственно перед пробоподготовкой.
4. Проведено измерение Т - температуры приземного воздуха, равной 20±0.2°С, с использованием термометра-гигрометра психрометрического ВИТ-1 на участке пробоподготовки газовой пробы непосредственно перед ее пробоподготовкой. Относительная погрешность измерения температуры Ut - 1.0%,
5. Проведено измерение ϕ - относительной влажности приземного воздуха, равной 60±6%, в месте пробоподготовки газовой пробы с использованием термометра-гигрометра ВИТ-1 непосредственно перед ее пробоподготовкой. Относительная погрешность измерения относительной влажности Uϕ - 10%.
6. Сжигание газовой пробы проведено в разработанном авторами портативном устройстве ПУХ-1 (патент РФ №2632453, G01N 1/22, опубл.04.10.2017) в полевых условиях при избытке атмосферного кислорода за счет беспрепятственного доступа приземного воздуха. Из пробы газа объемом 452 л получен конденсат водяного пара объемом 102 мл.
7. Компонентный состав газовой пробы определен с применением метода газовой хроматографии по ГОСТ 31371.7-2008 (метод Б) (табл. 1, столбец 1 и 2).
Uг - относительная погрешность определения мольной доли углеводородов равна 0.3% (по метану).
8. Измерены объемные активности трития в жидкости: Аω - в атмосферной влаге (Бк/л жидкости) и Ак - активности в конденсате водяного пара (Бк/л жидкости), полученном при сжигании пробы газа в портативном устройстве ПУХ-1, с применением жидкостной сцинтилляционной спектрометрии [Low-Level Tritium Measurements. Technical Document, International Atomic Energy Agency (IAEA), Vienna, Austria, 1981; Wood M.J., McElroy R.G., Surette R.A., Brown R.M. Tritium sampling and measurement. Health Phys. 1993. 65, (6). P. 610-627; Fukutani S., Fukui M., Akio Koyama A. and Nishimaki K. A method of Calibration for Measurement of Low Level Tritium in Environmental Water using a Liquid Scintillation Counter // Journal of Nuclear Science and Technology. 2008. (6). Р. 89-92].
Пробы жидкости (проба конденсата водяного пара, полученного на портативной установке ПУХ-1, и проба атмосферной влаги) каждая объемом 100 мл подвергнуты очистке перегонкой в присутствии перманганата и гидроксида калия.
Измерения активности трития проведены на спектрометре-радиометре Quantulus - 1220 фирмы Wallac. Калибровка спектрометра-радиометра проведена по стандарту №2200435 - 3Н, (активность - 204500 dpm). Время измерения одной пробы - 24 ч.
Объемная активность трития в жидкой пробе (в пробе конденсата водяного пара,
полученного на портативной установке, и пробе атмосферной влаги) рассчитана по формуле:
Ак - объемная активность в жидкости, Бк/л;
Vsample - объем жидкой пробы, (8 мл.);
Eff - эффективность счета (определяется с помощью калибровочной кривой); CPMsample; CPMfon - скорость счета образца/фона (из представляемой таблицы в спектрометре);
16.7 - коэффициент пересчета от расп./мин к Беккерелям на объем в 1 л (Бк/л).
Измерения показали, что активность трития в атмосферной влаге ниже предела обнаружения или Аω<1 Бк/л, в конденсате водяного пара активность трития Ак равна 10±1.2 Бк/л.
9. Определение доли атмосферной влаги.
Доля атмосферной влаги (ω, %) в конденсате водяного пара атмосферной влаги рассчитана с учетом относительной влажности и температуры приземного воздуха, объема сжигаемой пробы газа, определяемый техническими параметрами портативной установки.
Мольная доля углеводородов в попутном нефтяном газе составляет CRH = 92.55 (табл. 1) Количество кислорода, расходуемого на сжигание, определяется по стехиометрическим коэффициентам в реакции горения, а количество воздуха, расходуемого для обеспечения такого количества кислорода, получаем умножением мольной доли кислорода на коэффициент 100/20.91=4.78 (отражающий долю кислорода в составе воздуха), как показано в таблице 1. Следовательно, получаем мольную долю воздуха, захватываемую при сжигании пробы газа с учетом стехиометрических коэффициентов (моль), равную 972.5 моль. Расход пробы попутного нефтяного газа при его сжигании на устройстве ПУХ-1 составляет 700 см3/мин. В течение 1 часа сжиганию подвергли объем газа (Vгаз, м3), равный 700 см3/мин *60 мин = 42000 см3 или Vгаз = 0.042 м3. Этому объему газа соответствует объем захватываемого воздуха (Vair, м3):
Vair=(Cair/CRH/Vgas или Vair=(972.5/92.55) 0.042=0.441 м3.
Масса паров воды т (кг) при температуре Т=20°С и относительной влажности ϕ=60% в объеме Vair (м3) воздуха, захватываемой в конденсат водяного пара при сжигании попутного нефтяного газа на портативном устройстве ПУХ-1 в течение 60 мин определяется по формуле
где Е0 - давление паров воды при нормальных условиях, Е0 = 611.21 (Па)
α, β - эмпирические коэффициенты, определенные для водяного пара, α = 17.5043, β = 241.2 (°С);
Т - температура приземного воздуха, Т=20°С;
R - универсальная газовая постоянная R=8.31 Дж/(моль⋅К);
Мω - мольная масса паров воды 0.018 кг/моль,
Vair - объем воздуха, захватываемый при сжигании пробы газа Vair = 0,411 м3,
Ka - мольный объем любого газа при нормальных условиях 0.0224 м3/моль,
ϕ - относительная влажность воздуха 60%) Таким образом,
m=(60/100)⋅611.21⋅ехр(17.5043⋅20/(20+241.2)⋅0.018⋅0.441/(8.31⋅(20+273))=0.004567 кг
М - масса водяного пара, полученного из углеводородов попутного нефтяного газа в течение 60 мин на портативном устройстве ПУХ-1 по следущей формуле
М=Мω⋅(CH2O/CRH)⋅Vgas/Ka составляет М=0.018⋅(197.3/92.55))⋅0.042/0.0224=0.07195 кг
ω - доля атмосферной влаги в конденсате водяного пара (%), рассчитанная с применением формулы:
составляет
ω=0.004567⋅100/(0.004567+0.07195)=5.97%
10. Определили Ав - объемную активность конденсата водяного пара, полученного из углеводородов, путем вычета из измеренной объемной активности за вычетом вклада активности атмосферной влаги (Бк/л жидкости) по соответствующей формуле:
Ав=(Ак-0.01⋅Аω⋅ω)/(1-0.01⋅ω), где
- Aω - измеренная объемная активность трития в атмосферной влаге (Бк/л жидкости);
- Ак - измеренная объемная активность трития в конденсате водяного пара (Бк/л жидкости);
- ω - доля атмосферной влаги в конденсате водяного пара (%):
AB=(10 - 0.01⋅0⋅5.97)/(1-0.01⋅5.97)=10.64 Бк/л.
11. Определение AN - активности трития в исходной пробе попутного нефтяного газа проводилось по формуле (AN = 0.804AB(CH2O/CRH):
AN=0.804⋅10.64⋅(197.3/92.55)=18.24 Бк/м3 газа (Бк/м3 газа)
Относительная погрешность по формуле состоит из суммы независимых погрешностей UN=0.3+12+10+1=23.3%.
Итак, объемная активность трития в изученной пробе попутного нефтяного газа составила AN=(18.2±4.3) Бк/м3.
В заключение необходимо сделать вывод, что разработанный впервые и предлагаемый к правовой охране способ определения объемной активности трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе скважин нефтяных и газовых месторождений имеет большие перспективы для получения новых научных данных в области радиационной геоэкологии и практическую значимость для радиационного мониторинга нефтегазоносных месторождений, где в прошлом были проведены подземные ядерные взрывы.
Claims (8)
- Способ определения объемной активности трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе скважин нефтяных и газовых месторождений, включающий определение объемной активности трития методом жидкостной сцинтилляционной спектрометрии в конденсате водяного пара - продукта горения углеводородов, полученном сжиганием пробы горючего природного или попутного нефтяного газа, отличающийся тем, что сжигание пробы газа и получение конденсата водяного пара - продукта горения углеводородов газа осуществляют в полевых условиях в портативной установке, обеспечивающей избыток атмосферного кислорода за счет беспрепятственного доступа приземного воздуха для горения газа при атмосферном давлении; при определении объемной активности трития учитывают компонентный состав сжигаемого газа, установленный методом газовой хроматографии, стехиометрию реакции горения газа при избытке кислорода в нормальных условиях и вклад атмосферной влаги, захватываемой при сжигании газа в портативной установке, зависящий от температуры и относительной влажности приземного воздуха и объемной активности трития в атмосферной влаге, определяемой перед сжиганием газа, а объемную активность трития в горючем природном или попутном нефтяном газе рассчитывают по формуле:
- AN=0.804⋅AB⋅(CH2O / CRH),
- где
- AN - объемная активность трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе (Бк/м3 газа);
- 0.804 - коэффициент, соответствующий стехиометрии превращения углеводорода в воду в результате реакции горения при избытке атмосферного кислорода в нормальных условиях;
- CH2O - сумма мольной доли воды, появляющейся при сжигании согласно стехиометрии реакции горения пробы газа компонентного состава, с соответствующими стехиометрическими коэффициентами (моль);
- CRH - сумма мольных долей углеводородов - компонентов газа (моль);
- AB - объемная активность трития в полученном конденсате водяного пара - продукта горения углеводородов (Бк/л жидкости).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129297A RU2696811C1 (ru) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | Способ определения объемной активности трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе скважин нефтяных и газовых месторождений |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129297A RU2696811C1 (ru) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | Способ определения объемной активности трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе скважин нефтяных и газовых месторождений |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2696811C1 true RU2696811C1 (ru) | 2019-08-06 |
Family
ID=67587072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018129297A RU2696811C1 (ru) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | Способ определения объемной активности трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе скважин нефтяных и газовых месторождений |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2696811C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6492642B1 (en) * | 1997-12-08 | 2002-12-10 | Moskovskoe Gosudarstvennoe Predpriyatie-Obiedinenny Ekologo-Tekhnologichesky I Nauchno-Issledovatelsky Tsentr Po Obezvrezhivaniju Radioaktivnykh Otkhodov I Okhrane Okruzhajuschei Sredy (Mosnpo “Rad | Method for identifying radionuclides in probes using a liquid scintillation sensor |
| RU2225016C2 (ru) * | 1998-04-07 | 2004-02-27 | Коммиссариат А Л`Энержи Атомик | Способ определения активности трития в контейнере с радиоактивными отходами |
| RU2273898C1 (ru) * | 2004-11-22 | 2006-04-10 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Способ контроля герметичности оборудования первого контура судовой ядерной энергетической установки с водным теплоносителем при проведении гидравлических испытаний |
| RU2461023C1 (ru) * | 2011-04-27 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" (ОАО "ВНИПИпромтехнологии") | Способ радиологического мониторинга загрязнения тритием недр месторождений углеводородов |
| RU2632453C1 (ru) * | 2016-11-29 | 2017-10-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (Институт геологии и минералогии СО РАН, ИГМ СО РАН) | Устройство для получения конденсата водяного пара из горючего природного газа и попутного нефтяного газа в полевых условиях для анализа содержания трития |
-
2018
- 2018-08-09 RU RU2018129297A patent/RU2696811C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6492642B1 (en) * | 1997-12-08 | 2002-12-10 | Moskovskoe Gosudarstvennoe Predpriyatie-Obiedinenny Ekologo-Tekhnologichesky I Nauchno-Issledovatelsky Tsentr Po Obezvrezhivaniju Radioaktivnykh Otkhodov I Okhrane Okruzhajuschei Sredy (Mosnpo “Rad | Method for identifying radionuclides in probes using a liquid scintillation sensor |
| RU2225016C2 (ru) * | 1998-04-07 | 2004-02-27 | Коммиссариат А Л`Энержи Атомик | Способ определения активности трития в контейнере с радиоактивными отходами |
| RU2273898C1 (ru) * | 2004-11-22 | 2006-04-10 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Способ контроля герметичности оборудования первого контура судовой ядерной энергетической установки с водным теплоносителем при проведении гидравлических испытаний |
| RU2461023C1 (ru) * | 2011-04-27 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" (ОАО "ВНИПИпромтехнологии") | Способ радиологического мониторинга загрязнения тритием недр месторождений углеводородов |
| RU2632453C1 (ru) * | 2016-11-29 | 2017-10-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (Институт геологии и минералогии СО РАН, ИГМ СО РАН) | Устройство для получения конденсата водяного пара из горючего природного газа и попутного нефтяного газа в полевых условиях для анализа содержания трития |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Geochemical characteristics of cave drip water respond to ENSO based on a 6-year monitoring work in Yangkou Cave, Southwest China | |
| Xu et al. | Changes in aerosol chemistry from 2014 to 2016 in winter in Beijing: Insights from high‐resolution aerosol mass spectrometry | |
| Sun et al. | Investigation of the sources and evolution processes of severe haze pollution in Beijing in January 2013 | |
| Lan et al. | Long‐term measurements show little evidence for large increases in total US methane emissions over the past decade | |
| Quay et al. | Carbon isotopic composition of atmospheric CH4: fossil and biomass burning source strengths | |
| Quinn et al. | A multiproxy approach to reconstructing sea surface conditions using coral skeleton geochemistry | |
| Wang et al. | Methane production explained largely by water content in the heartwood of living trees in upland forests | |
| Bates et al. | Detecting anthropogenic carbon dioxide uptake and ocean acidification in the North Atlantic Ocean | |
| Wang et al. | Relationships of trace gases and aerosols and the emission characteristics at Lin'an, a rural site in eastern China, during spring 2001 | |
| Eastoe et al. | Future use of tritium in mapping pre‐bomb groundwater volumes | |
| Claire Botner et al. | Monitoring concentration and isotopic composition of methane in groundwater in the Utica Shale hydraulic fracturing region of Ohio | |
| Li et al. | 87Sr/86Sr and Sr/Ca in speleothems for paleoclimate reconstruction in Central China between 70 and 280 kyr ago | |
| Cheng et al. | Characteristics of CO2 concentration and flux in the Beijing urban area | |
| Baier et al. | Multispecies assessment of factors influencing regional CO2 and CH4 enhancements during the winter 2017 ACT‐America campaign | |
| Meredith et al. | Ecosystem fluxes of hydrogen: a comparison of flux-gradient methods | |
| Kozlova et al. | Seasonal, synoptic, and diurnal‐scale variability of biogeochemical trace gases and O2 from a 300‐m tall tower in central Siberia | |
| Wang et al. | Transboundary transport and deposition of Hg emission from springtime biomass burning in the Indo‐China Peninsula | |
| Markovic et al. | Measurements and modeling of the inorganic chemical composition of fine particulate matter and associated precursor gases in California's San Joaquin Valley during CalNex 2010 | |
| Wright et al. | Groundwater-quality and quality-control data for two monitoring wells near Pavillion, Wyoming, April and May 2012 | |
| Liu et al. | Environmental impacts of 222Rn, Hg and CO2 emissions from the fault zones in the western margin of the Ordos block, China | |
| Krishan et al. | Southwest (SW) monsoon dynamics study in Indo-Gangetic plains using isotopic techniques | |
| Gao et al. | Unexpected high contribution of residential biomass burning to Non‐Methane Organic Gases (NMOGs) in the Yangtze River Delta region of China | |
| Zhang et al. | Seasonal variations of cave dripwater hydrogeochemical parameters and δ13CDIC in the subtropical monsoon region and links to regional hydroclimate | |
| RU2696811C1 (ru) | Способ определения объемной активности трития в горючем природном газе или попутном нефтяном газе скважин нефтяных и газовых месторождений | |
| Wang et al. | CO2 fertilization confounds tree‐ring records of regional hydroclimate at northeastern Qinghai‐Tibetan Plateau |