RU2781503C1 - Method and device for determining oil, mechanical particles and their average size in produced water - Google Patents

Method and device for determining oil, mechanical particles and their average size in produced water Download PDF

Info

Publication number
RU2781503C1
RU2781503C1 RU2022107507A RU2022107507A RU2781503C1 RU 2781503 C1 RU2781503 C1 RU 2781503C1 RU 2022107507 A RU2022107507 A RU 2022107507A RU 2022107507 A RU2022107507 A RU 2022107507A RU 2781503 C1 RU2781503 C1 RU 2781503C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cuvette
oil
laser radiation
laser
average size
Prior art date
Application number
RU2022107507A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Станиславович Беднаржевский
Original Assignee
Сергей Станиславович Беднаржевский
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Станиславович Беднаржевский filed Critical Сергей Станиславович Беднаржевский
Application granted granted Critical
Publication of RU2781503C1 publication Critical patent/RU2781503C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: optical measuring methods.
SUBSTANCE: inventions group relates to optical methods for measuring concentrations and sizes of suspended particles in water and can be used to determine oil, mechanical particles and their average size in produced water at oil producing enterprises, as well as for environmental monitoring of aquatic environments. The method involves heating the analyzed sample to a temperature of 25 to 40°C, emulsifying it with ultrasound directly in the cuvette, irradiating with laser radiation with a wavelength of 0.4 to 1.2 mcm, measuring the intensity of the backscattered laser radiation, the optical density of the light transmitted through the cuvette the flux and intensity of the forward scattered laser radiation in angles from 0 to 15°, while the content of oil, mechanical particles and their average size are determined through the registered signals when the maximum of the backward scattering signal is reached.
EFFECT: increased accuracy of measurements.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оптическим методам измерения концентраций и размеров взвешенных частиц в воде и может быть использовано для определения нефти, механических частиц и их среднего размера в подтоварной воде на нефтедобывающих предприятиях, а также для экологического мониторинга водных сред.The invention relates to optical methods for measuring the concentrations and sizes of suspended particles in water and can be used to determine oil, mechanical particles and their average size in the produced water at oil producing enterprises, as well as for environmental monitoring of aquatic environments.

Известен «Метод и детектор для определения нефти в воде (патент США №4672216, 1987 г.) заключающийся в том, что через протекающие в рассеивающем объеме промысловые сточные воды пропускают излучение лазера, причем на одном фотоприемнике регистрируется прошедшее прямое излучения лазера, а на остальных N-2 фотоприемниках рассеянное на нефтяных частицах. Зарегистрированные сигналы поочередно через предварительные усилители, коммутатор и усилители с детектором фазы, аналого- цифровой преобразователь и интерфейс поступают в компьютер, где по заданным алгоритмам определяется концентрация нефти в воде. Недостатком известного способа является не высокая точность определения концентрации нефти в воде, обусловленная разбросом параметров преобразования фотоприемников и коэффициентов усиления предварительных усилителей раздельно для каждого из N-2 фотоприемников рассеянного света и их погрешностей регистрации, вызванных дрейфами токов фотоприемников и предварительных усилителей, а также сложность конструкции, определяемая наличием значительного количества фотоприемников и специальной системы сбора с них информации (коммутатор, детектор фазы).Known "Method and detector for determining oil in water (US patent No. 4672216, 1987), which consists in the fact that laser radiation is passed through the industrial wastewater flowing in the scattering volume, and the transmitted direct laser radiation is recorded on one photodetector, and on the rest N-2 photodetectors scattered on oil particles. The registered signals alternately through preamplifiers, a switch and amplifiers with a phase detector, an analog-to-digital converter and an interface enter the computer, where the concentration of oil in water is determined according to specified algorithms. The disadvantage of the known method is the low accuracy of determining the concentration of oil in water, due to the spread of the conversion parameters of the photodetectors and the gains of the preamplifiers separately for each of the N-2 photodetectors of scattered light and their registration errors caused by the drifts of the currents of the photodetectors and preamplifiers, as well as the complexity of the design , determined by the presence of a significant number of photodetectors and a special system for collecting information from them (switch, phase detector).

Известно устройство для определения количества и размеров частиц механических примесей в промышленных жидкостях (патент РФ №2356028, 2009 г.) Устройство состоит из источника излучения, рабочего объема протекания струи жидкости, фотоприемного устройства, включающего в себя фотодиод, микроконтроллера и табло. Фотодиод регистрирует величину сигнала, рассеянного от частицы излучения в конечном диапазоне углов 0,12…0,58 радиан, который выбран эмпирическим путем так, что величина сигнала рассеянного излучения с выхода фотодиода линейно зависит от размера частицы загрязнителя.A device for determining the number and size of particles of mechanical impurities in industrial fluids is known (RF patent No. 2356028, 2009). The device consists of a radiation source, a working volume of a liquid jet, a photodetector, including a photodiode, a microcontroller and a display. The photodiode registers the magnitude of the signal scattered from the radiation particle in a finite range of angles of 0.12 ... 0.58 radians, which is chosen empirically so that the magnitude of the scattered radiation signal from the output of the photodiode depends linearly on the size of the pollutant particle.

Известен способ анализа взвешенных частиц (патент РФ №2622494, 2017 г.) предусматривающий освещение световым пучком потока частиц и регистрацию изображения частиц, по которым и судят о размерах и формах частиц. Световой пучок после прохождения потока разворачивают по отношению к исходному пучку и вновь пропускают через поток, где регистрация изображения частиц происходит с трех углов светового потока. Световой пучок при помощи полупрозрачного зеркала, зеркала и объектива дополнительно направляется в счетный объем, и с помощью полупрозрачного эллиптического зеркала, объектива, диафрагмы и фотоэлектронного умножителя регистрируют рассеянные частицами световые импульсы, а прямой световой поток поглощается ловушкой света, отражаясь от зеркала.There is a known method for the analysis of suspended particles (RF patent No. 2622494, 2017), which involves illuminating a stream of particles with a light beam and registering an image of the particles, which are used to judge the size and shape of the particles. The light beam after passing through the flow is turned in relation to the original beam and again passed through the flow, where the registration of the image of the particles occurs from three corners of the light flux. The light beam is additionally directed into the counting volume with the help of a semitransparent mirror, a mirror and a lens, and with the help of a semitransparent elliptical mirror, a lens, a diaphragm and a photomultiplier, the light pulses scattered by the particles are recorded, and the direct light flux is absorbed by the light trap, reflected from the mirror.

Общими недостатками всех известных способов и устройств является определение в анализируемой среде только отдельных показателей содержания нефти или механических частиц или их размеров. Они не обеспечивает определение сразу трех показателей качества подтоварной воды содержания нефти, механических частиц и их среднего размера, которые необходимо контролировать в технологиях нефтедобычи, что является существенным их недостатком.The common disadvantages of all known methods and devices is the determination in the analyzed medium of only individual indicators of the content of oil or mechanical particles or their sizes. They do not provide the determination of three indicators of the quality of produced water, the content of oil, mechanical particles and their average size at once, which must be controlled in oil production technologies, which is their significant drawback.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению способа является способ определения содержания нефти и механических частиц в подтоварной воде (прототип, патент №2765458, 2022 г.), позволяющий определять сразу два показателя качества подтоварной воды содержание нефти и механических частиц. Способ предусматривает эмульгирование анализируемой пробы, облучение ее высокомонохроматичным лазерным излучением с длиной волны от 0,4 до 1,2 мкм, прокачку пробы через измерительную кювету со скоростью больше 0,5 см/с, регистрацию оптической плотности прошедшего через кювету светового потока и интенсивность рассеянного назад излучения, при этом содержание нефти и механических примесей определяют через зарегистрированные сигналы.Closest to the proposed invention of the method is a method for determining the content of oil and mechanical particles in the produced water (prototype, patent No. 2765458, 2022), which allows you to immediately determine two indicators of the quality of the produced water, the content of oil and mechanical particles. The method involves emulsifying the analyzed sample, irradiating it with highly monochromatic laser radiation with a wavelength of 0.4 to 1.2 μm, pumping the sample through the measuring cuvette at a speed of more than 0.5 cm/s, recording the optical density of the light flux passed through the cuvette and the intensity of the scattered back radiation, while the content of oil and mechanical impurities is determined through the registered signals.

Недостатком известного способа является не высокая точность определения содержания нефти, механических частиц и невозможность определения их среднего размера в подтоварной воде.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the content of oil, mechanical particles and the impossibility of determining their average size in the produced water.

За прототип устройства принято устройство определения содержания нефти и механических частиц нефти в подтоварной воде (патент №2755652, 2021 г.) включающее источник лазерного излучения, проточную кювету для анализируемого продукта, гомогенизатор, полупрозрачный делитель, размещенный между лазером и проточной кюветой, фотоприемник контроля интенсивности излучения лазера, фотоприемники регистрации прямопрошедшего через кювету и рассеянного назад частицами среды излучения, прикрепленного к кювете со стороны лазера соосно с ним и имеющего центральное отверстие диаметром, равным диаметру лазерного луча, проходящего через него в кювету, блок обработки сигналов фотоприемников. Кювета, фотоприемники и полупрозрачный делитель размещены в закрытом измерительном блоке, термостатированном при постоянной температуре в диапазоне от 20 до 25°C с погрешностью ±1°С, имеющем входное отверстие для направления лазерного луча через полупрозрачный делитель в кювету.The prototype of the device is a device for determining the content of oil and mechanical particles of oil in the produced water (patent No. 2755652, 2021) including a laser radiation source, a flow cell for the analyzed product, a homogenizer, a translucent divider placed between the laser and the flow cell, an intensity control photodetector laser radiation, photodetectors for detecting radiation that has directly passed through the cuvette and scattered back by particles of the medium, attached to the cuvette from the side of the laser coaxially with it and having a central hole with a diameter equal to the diameter of the laser beam passing through it into the cuvette, a signal processing unit of photodetectors. The cuvette, photodetectors, and a translucent splitter are placed in a closed measuring unit, thermostated at a constant temperature in the range from 20 to 25°C with an error of ±1°C, which has an inlet for directing the laser beam through the translucent splitter into the cuvette.

Недостатком известного устройства является не высокая точность определения содержания нефти, механических частиц и невозможность определения их среднего размера в подтоварной воде.The disadvantage of the known device is not the high accuracy of determining the content of oil, mechanical particles and the impossibility of determining their average size in the produced water.

Задача, на решение которой направлено изобретение способа заключается в повышении точности определения содержания нефти, механических частиц и определение их среднего размера в подтоварной воде. При температуре нефти меньше 25°С вязкость ее повышается, а содержащиеся в ней парафины, смолы, асфальтены застывают, что резко снижает эффективность ее эмульгирования на мелкие частицы. Это приводит к снижению точности измерения концентраций нефтяных и механических частиц. Кроме того, известный способ не позволяет определять средний размер механических частиц, что так же требуется контролировать в технологиях нефтедобычи. Для повышения точности измерений необходимо перед эмульгированием нагревать подтоварную воду с содержащейся в ней нефтью до температуры от 25 до 40°С. Это снижает вязкость нефти и обеспечивает переход ее компонентов в жидкое состояние, что повышает эффективность процесса ее эмульгирования ультразвуком на мелкие частицы и повышает точность измерения концентраций нефти и механических частиц. Эмульгирование ведут непосредственно в кювете, что обеспечивает эффективное перемешивание пробы и не требует ее прокачки со скоростью более 0,5 см/с для усреднения флуктуаций рассеянного излучения как в прототипе, что упрощает применение предлагаемого способа. Кроме того, эмульгирование пробы при ее измерении непосредственно в кювете предотвращает слипание частиц нефти, что имеет место в прототипе при движении пробы от гомогенизатора до кюветы и непосредственно в кювете в процессе измерения. Завершение процесса измельчения нефтяных частиц до минимального размера контролируется измерением рассеяния назад в процессе эмульгирования. При достижении максимального значения этого сигнала, свидетельствующего об измельчении всех крупных частиц, регистрируют так же оптическую плотность прошедшего через кювету светового потока и интенсивность рассеяния вперед в углах от 0 до 15°, где значения сигнала рассеяния вперед от механических частиц имеет максимальные значения, что позволяет определить их средний размер с высокой точностью.The task to be solved by the invention of the method is to improve the accuracy of determining the content of oil, mechanical particles and determining their average size in the produced water. When the oil temperature is less than 25°C, its viscosity increases, and the paraffins, resins, and asphaltenes contained in it solidify, which sharply reduces the efficiency of its emulsification into small particles. This leads to a decrease in the accuracy of measuring the concentrations of oil and mechanical particles. In addition, the known method does not allow to determine the average size of mechanical particles, which also needs to be controlled in oil production technologies. To increase the accuracy of measurements, it is necessary to heat the bottom water with the oil contained in it to a temperature of 25 to 40°C before emulsification. This reduces the viscosity of the oil and ensures the transition of its components to a liquid state, which increases the efficiency of the process of its emulsification by ultrasound into small particles and increases the accuracy of measuring the concentrations of oil and mechanical particles. Emulsification is carried out directly in the cuvette, which ensures efficient mixing of the sample and does not require pumping at a speed of more than 0.5 cm/s to average the fluctuations of scattered radiation as in the prototype, which simplifies the application of the proposed method. In addition, the emulsification of the sample during its measurement directly in the cuvette prevents oil particles from sticking together, which occurs in the prototype when the sample moves from the homogenizer to the cuvette and directly in the cuvette during the measurement process. Completion of the process of grinding oil particles to a minimum size is controlled by measuring the backscatter during the emulsification process. When the maximum value of this signal is reached, indicating the grinding of all large particles, the optical density of the light flux passing through the cuvette and the intensity of forward scattering in angles from 0 to 15° are also recorded, where the values of the forward scattering signal from mechanical particles have maximum values, which allows determine their average size with high accuracy.

Заявленный результат, который может быть получен при применении предложенного способа, достигается за счет нагревания пробы перед эмульгированием до температуры от 25 до 40°С, облучения лазерным излучением с длиной волны от 0,4 до 1,2 мкм, эмульгирования ультразвуком непосредственно в кювете с одновременным измерением интенсивности рассеянного назад лазерного излучения, оптической плотности, прошедшего через кювету светового потока и интенсивности рассеянного вперед лазерного излучения в углах от 0 до 15°, при этом содержание нефти, механических частиц и их средний размер определяют через зарегистрированные сигналы при достижении максимума сигнала рассеяния назад.The claimed result, which can be obtained using the proposed method, is achieved by heating the sample before emulsification to a temperature of 25 to 40 ° C, irradiation with laser radiation with a wavelength of 0.4 to 1.2 μm, emulsifying with ultrasound directly in a cuvette with simultaneous measurement of the intensity of the backscattered laser radiation, the optical density of the light flux passing through the cuvette and the intensity of the forward scattered laser radiation at angles from 0 to 15°, while the content of oil, mechanical particles and their average size are determined through the registered signals when the maximum scattering signal is reached back.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности признаков, необходимых и достаточных для достижения поставленной цели, что позволяет использовать способ как для определения концентраций нефти и механических частиц в подтоварной воде, так и для определения среднего размера механических частиц.Thus, the claimed set of features are significant and interconnected by a causal relationship with the formation of a set of features necessary and sufficient to achieve the goal, which allows you to use the method both to determine the concentration of oil and mechanical particles in the produced water, and to determine the average size of mechanical particles.

Задача, на решение которой направлено изобретение устройства заключается в повышении точности определении содержания нефти, механических частиц и определении их среднего размера в подтоварной воде. Наличие нагревателя анализируемой пробы, расположенного перед кюветой, обеспечивает нагрев нефти до температуры оптимальной для ее эффективного эмульгирования. Размещение ультразвукового гомогенизатора на кювете позволяет эмульгировать нефть на мелкие частицы непосредственного в кювете с одновременным контролем этого процесса с помощью фотоприемника рассеянного назад лазерного излучения, интенсивно перемешивать пробу устраняя слипание частиц и усредняя флуктуации рассеянного на них света при регистрации, что повышает точность измерений. Наличие дополнительного фотоприемника рассеянного вперед лазерного излучения в углах от 0 до 15° размещенного за кюветой соосно с лазером и имеющего центральное отверстие равное диаметру лазерного луча, проходящего через него на регистрирующий фотоприемник прямопрошедшего излучения позволяет определить с помощь предложенного устройства кроме концентраций нефти и механических частиц их средний размер. Включение в устройство фотоприемника, регистрирующего рассеянное вперед излучение в углах от 0 до 15° механическими частицами лазерное излучение позволяет регистрировать максимальный сигнал рассеяния этими частицами, что повышает точность измерений.The task to be solved by the invention of the device is to improve the accuracy of determining the content of oil, mechanical particles and determining their average size in the produced water. Presence of the heater of the analyzed sample, located in front of the cuvette, ensures heating of the oil to the optimum temperature for its effective emulsification. Placing an ultrasonic homogenizer on a cuvette makes it possible to emulsify oil into small particles directly in the cuvette with simultaneous control of this process using a backscattered laser radiation photodetector, intensive mixing of the sample, eliminating particle sticking and averaging fluctuations of the light scattered on them during registration, which increases the accuracy of measurements. The presence of an additional photodetector of forward-scattered laser radiation at angles from 0 to 15° placed behind the cuvette coaxially with the laser and having a central hole equal to the diameter of the laser beam passing through it to the recording photodetector of direct transmitted radiation makes it possible to determine with the help of the proposed device, in addition to the concentrations of oil and mechanical particles, their the average size. The inclusion in the device of a photodetector that registers forward scattered radiation at angles from 0 to 15° by mechanical particles of laser radiation makes it possible to record the maximum scattering signal by these particles, which increases the accuracy of measurements.

Заявленный результат, который может быть получен при применении предложенного устройства, достигается за счет наличия нагревателя подтоварной воды, расположенного перед кюветой, ультразвукового гомогенизатора размещенного на кювете, фотоприемника регистрирующего рассеянное вперед излучения в углах от 0 до 15°, размещенного за кюветой соосно с лазером и имеющего центральное отверстие равное диаметру лазерного луча, проходящего через него на регистрирующий фотоприемник прямопрошедшего излучения.The claimed result, which can be obtained using the proposed device, is achieved due to the presence of a bottom water heater located in front of the cuvette, an ultrasonic homogenizer placed on the cuvette, a photodetector recording forward scattered radiation at angles from 0 to 15°, placed coaxially with the laser behind the cuvette, and having a central hole equal to the diameter of the laser beam passing through it to the recording photodetector of direct transmitted radiation.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности признаков, необходимых и достаточных для достижения поставленной цели, что позволяет использовать устройство как для определения концентраций нефти, механических частиц и их среднего размера.Thus, the claimed set of features are significant and interconnected by a causal relationship with the formation of a set of features that are necessary and sufficient to achieve the goal, which allows the device to be used both for determining the concentration of oil, mechanical particles and their average size.

Сущность изобретения способа поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена схема предлагаемого способа.The essence of the invention of the method is illustrated by the drawing, where in Fig. 1 shows a diagram of the proposed method.

Способ работает следующим образом. Лазерное излучение с длиной волны в диапазоне от 0,4 до 1,2 мкм от лазера 1 направляют на кювету 2, в которую закачивают пробу подогретой до температуры от 25 до 40°С подтоварной воды, где ее эмульгируют с помощью ультразвукового гомогенизатора 3, размещенном на кювете и одновременно измеряют интенсивность рассеянного назад излучения фотоприемником 4. При достижении максимума этого сигнала регистрируют фотоприемником 5 оптическую плотность прямопрошедшего через кювету светового потока и фотоприемником 6 интенсивность рассеянного вперед излучения в углах от 0 до 15°. Сигналы от фотоприемников 4, 5 и 6 поступают в электронный блок 7, который преобразует их в количественное содержание нефти, механических частиц и их среднего размера.The method works as follows. Laser radiation with a wavelength in the range from 0.4 to 1.2 μm from laser 1 is directed to cuvette 2, into which a sample of commercial water heated to a temperature of 25 to 40 ° C is pumped, where it is emulsified using an ultrasonic homogenizer 3, placed on the cuvette and simultaneously measure the intensity of the radiation scattered back by the photodetector 4. When the maximum of this signal is reached, the optical density of the light flux directly transmitted through the cuvette and the intensity of the forward scattered radiation at angles from 0 to 15° are recorded by the photodetector 5. The signals from the photodetectors 4, 5 and 6 are sent to the electronic unit 7, which converts them into the quantitative content of oil, mechanical particles and their average size.

Сущность изобретения устройства поясняется чертежом, где на фиг. 2 приведена схема предлагаемого устройства.The essence of the invention of the device is illustrated by the drawing, where in Fig. 2 shows a diagram of the proposed device.

Устройство определения нефти, механических частиц и их среднего размера в подтоварной воде содержит лазерный источник излучения 1, полупрозрачный делитель светового потока 2, фотоприемник 3 контроля мощности лазера, фотоприемник рассеянного назад излучения 4, нагреватель подтоварной воды 5, кювету 6, ультразвуковой гомогенизатор 7, фотоприемник рассеянного вперед излучения 8, фотоприемник прямопрошедшего через кювету светового потока 9, блок обработки сигналов фотоприемников 10.The device for determining oil, mechanical particles and their average size in produced water contains a laser radiation source 1, a translucent light beam splitter 2, a photodetector 3 for controlling the laser power, a photodetector of backscattered radiation 4, a bottom water heater 5, a cuvette 6, an ultrasonic homogenizer 7, a photodetector forward-scattered radiation 8, photodetector of light flux directly passed through the cuvette 9, signal processing unit of photodetectors 10.

Устройство работает следующим образом. Лазерное излучение от источника 1 направляют на полупрозрачный делитель светового потока 2, который часть излучения направляет на фотоприемник 3, для контроля мощности лазера. Прошедший через делитель светового потока 2 и отверстие в фотоприемнике 4 лазерный луч попадает в кювету 6, в которую через нагреватель 5 закачивают подогретую до температуры от 25 до 45°С анализируемую пробу, где ее эмульгируют с помощью ультразвукового гомогенизатора 7. Лазерное излучение, рассеянное назад на механических и нефтяных частицах, регистрирует фотоприемник 4, рассеянное вперед лазерное излучение регистрирует фотоприемник 8, оптическую плотность прямопрошедшего через кювету светового потока регистрирует фотоприемник 9. Сигналы от фотоприемников 3, 4, 8 и 9 поступают в блок обработки сигналов фотоприемников 10, который при достижения максимума сигнала от фотоприемника регистрирующего рассеяние назад вычисляет концентрации нефти, механических частиц и их средний размер.The device works as follows. Laser radiation from source 1 is directed to a translucent beam splitter 2, which directs part of the radiation to photodetector 3 to control the laser power. The laser beam passing through the light flux divider 2 and the hole in the photodetector 4 enters the cuvette 6, into which the analyzed sample heated to a temperature of 25 to 45°C is pumped through the heater 5, where it is emulsified using an ultrasonic homogenizer 7. Back-scattered laser radiation on mechanical and oil particles, registers the photodetector 4, the forward scattered laser radiation registers the photodetector 8, the optical density of the light flux directly passed through the cuvette registers the photodetector 9. maximum signal from the photodetector registering backscattering calculates the concentration of oil, mechanical particles and their average size.

Пример 1. Луч лазера с длиной волны излучения 0,63 мкм направляли в кювету толщиной 1 см, в которую закачивали подогретую до температуры 35°С пробу подтоварной воды. Пробу эмульгировали в кювете ультразвуковым гомогенизатором, размещенным на кювете, и одновременно регистрировали интенсивность рассеянного назад излучения. При достижении максимума регистрируемого сигнала измеряли дополнительно оптическую плотность прямопрошедшего через кювету светового потока и интенсивность рассеянного вперед в углах от 0 до 15° лазерного излучения. Массовые доли нефти Н и механических частиц М вычисляли используя линейные уравнения регрессии вида: Н=а 0 +а 1 Х 1 2 Х 2 , М=b 0 +b 1 Х 1 +b 2 Х 2 ,, где Х 1 оптическая плотность светового потока прошедшего через кювету, Х 2 интенсивность рассеянного назад излучения, а коэффициенты: a 0 , a 1 , a 2 , b 0 , b 1 , b 2 вычисляли методом наименьших квадратов по результатам измерения калибровочных проб подтоварной воды с содержанием нефти и механических частиц, измеренных стандартными методами анализа. Средний размер механических частиц d вычисляли по эмпирически полученному уравнению вида: I=α⋅d 4 2 , где I интенсивность рассеяния вперед в углах от 0 до 15° лазерного излучения, λ длина волны лазерного излучения. Коэффициент α зависит от концентрации механических частиц и параметров экспериментального устройства. Его вычисляли методом наименьших квадратов по результатам измерения калибровочных проб подтоварной воды, где средний размер механических частиц определяли стандартными методами анализа.Example 1. A laser beam with a wavelength of 0.63 μm was directed into a cuvette 1 cm thick, into which a sample of bottom water heated to a temperature of 35°C was pumped. The sample was emulsified in a cuvette with an ultrasonic homogenizer placed on the cuvette, and the intensity of backscattered radiation was simultaneously recorded. When the maximum of the recorded signal was reached, the optical density of the light flux directly transmitted through the cuvette and the intensity of the forward scattered laser radiation at angles from 0 to 15° were additionally measured. Mass fractions of oilH and mechanical particlesMcalculated using linear regression equations of the form:H=a 0 +a one X one +a 2 X 2 , M=b 0 +b one X one +b 2 X 2 ,, whereX one optical density of the light flux passing through the cuvette,X 2 the intensity of the backscattered radiation, and the coefficients:a 0 , a one , a 2 ,b 0 ,b one ,b 2 calculated by the least squares method based on the results of measuring the calibration samples of produced water containing oil and mechanical particles, measured by standard analysis methods. Average size of mechanical particlesd was calculated according to the empirically obtained equation of the form:I=α⋅d four 2 , whereIintensity of forward scattering at angles from 0 to 15° of laser radiation, λ wavelength of laser radiation. Coefficientαdepends on the concentration of mechanical particles and the parameters of the experimental device. It was calculated by the least squares method based on the results of measuring the calibration samples of commercial water, where the average size of mechanical particles was determined by standard analysis methods.

Таким образом, представленное изобретение позволяет повысить точность определения содержания нефти, механических частиц и их среднего размера в подтоварной воде.Thus, the presented invention improves the accuracy of determining the content of oil, mechanical particles and their average size in the produced water.

Claims (2)

1. Способ определения нефти и механических частиц в подтоварной воде, предусматривающий эмульгирование анализируемой пробы, облучение ее лазерным излучением с длиной волны от 0,4 до 1,2 мкм, измерение интенсивности рассеянного назад лазерного излучения и оптической плотности прошедшего через кювету светового потока, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерений и дополнительного определения среднего размера механических частиц пробу перед эмульгированием нагревают до температуры от 25 до 40°С, эмульгирование ведут ультразвуком непосредственно в кювете с одновременным измерением интенсивности рассеянного назад лазерного излучения, оптической плотности прошедшего через кювету светового потока и интенсивности рассеянного вперед лазерного излучения в углах от 0 до 15°, при этом содержание нефти, механических частиц и их средний размер определяют через зарегистрированные сигналы при достижении максимума сигнала рассеяния назад.1. A method for determining oil and mechanical particles in produced water, which involves emulsifying the analyzed sample, irradiating it with laser radiation with a wavelength of 0.4 to 1.2 μm, measuring the intensity of the backscattered laser radiation and the optical density of the light flux transmitted through the cuvette, which differs the fact that in order to improve the accuracy of measurements and additionally determine the average size of mechanical particles, the sample is heated to a temperature of 25 to 40 ° C before emulsification, emulsification is carried out by ultrasound directly in the cuvette with simultaneous measurement of the intensity of the backscattered laser radiation, the optical density of the light flux passed through the cuvette and the intensity of the forward scattered laser radiation in angles from 0 to 15°, while the content of oil, mechanical particles and their average size are determined through the registered signals when the maximum of the backward scattering signal is reached. 2. Устройство определения нефти и механических частиц в подтоварной воде, состоящее из источника лазерного излучения, ультразвукового гомогенизатора подтоварной воды, кюветы для анализируемого продукта, полупрозрачного делителя, размещенного между лазером и кюветой, фотоприемника контроля интенсивности излучения лазера, фотоприемника регистрации рассеянного назад лазерного излучения, прикрепленного к кювете со стороны лазера соосно с ним и имеющего центральное отверстие, равное диаметру лазерного луча, проходящего через него в кювету и попадающего на регистрирующий фотоприемник прямопрошедшего излучения, расположенный за кюветой, блока обработки сигналов фотоприемников, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерений и дополнительного определения среднего размера механических частиц оно содержит нагреватель подтоварной воды, расположенный перед кюветой, ультразвуковой гомогенизатор размещен на кювете, фотоприемник, регистрирующий рассеянное вперед излучение в углах от 0 до 15°, размещенный за кюветой соосно с лазером и имеющий центральное отверстие, равное диаметру лазерного луча, проходящего через него на регистрирующий фотоприемник прямопрошедшего излучения.2. A device for determining oil and mechanical particles in produced water, consisting of a laser radiation source, an ultrasonic bottom water homogenizer, a cuvette for the analyzed product, a translucent divider placed between the laser and the cuvette, a photodetector for controlling the intensity of laser radiation, a photodetector for recording backscattered laser radiation, attached to the cuvette from the side of the laser coaxially with it and having a central hole equal to the diameter of the laser beam passing through it into the cuvette and falling on the recording photodetector of direct transmitted radiation, located behind the cuvette, of the signal processing unit of photodetectors, characterized in that in order to increase the accuracy of measurements and additional determination of the average size of mechanical particles, it contains a bottom water heater located in front of the cuvette, an ultrasonic homogenizer is placed on the cuvette, a photodetector that registers forward scattered radiation in angles from 0 to 1 5°, placed behind the cuvette coaxially with the laser and having a central hole equal to the diameter of the laser beam passing through it to the recording photodetector of the direct transmitted radiation.
RU2022107507A 2022-03-22 Method and device for determining oil, mechanical particles and their average size in produced water RU2781503C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2781503C1 true RU2781503C1 (en) 2022-10-12

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116698795A (en) * 2023-08-04 2023-09-05 东北石油大学三亚海洋油气研究院 Device and method for quantitatively representing emulsion strength of liquid film of impact oil-water interface

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4201471A (en) * 1977-08-26 1980-05-06 ITT Industries, Incorporation Oil concentration detector
RU2083972C1 (en) * 1995-04-28 1997-07-10 Ульяновское высшее военно-техническое училище им.Богдана Хмельницкого Device indicating pollution of sewage with oil products
RU2308707C2 (en) * 2005-08-04 2007-10-20 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева Detector for detecting oil concentration in water
RU2622494C1 (en) * 2016-03-10 2017-06-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Method for analyzing suspended particles
RU2755652C1 (en) * 2021-03-02 2021-09-17 Сергей Станиславович Беднаржевский Device for express control of the content of oil and mechanical particles in the produced water

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4201471A (en) * 1977-08-26 1980-05-06 ITT Industries, Incorporation Oil concentration detector
RU2083972C1 (en) * 1995-04-28 1997-07-10 Ульяновское высшее военно-техническое училище им.Богдана Хмельницкого Device indicating pollution of sewage with oil products
RU2308707C2 (en) * 2005-08-04 2007-10-20 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева Detector for detecting oil concentration in water
RU2622494C1 (en) * 2016-03-10 2017-06-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Method for analyzing suspended particles
RU2755652C1 (en) * 2021-03-02 2021-09-17 Сергей Станиславович Беднаржевский Device for express control of the content of oil and mechanical particles in the produced water

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116698795A (en) * 2023-08-04 2023-09-05 东北石油大学三亚海洋油气研究院 Device and method for quantitatively representing emulsion strength of liquid film of impact oil-water interface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4971451B2 (en) Differentiation and application of flow cytometry pulses.
US4278887A (en) Fluid sample cell
RU2343456C1 (en) Thrombocyte aggregation behavior and blood coagulability tester
CN108709847A (en) A kind of air particles detection method and detection device
JP7077175B2 (en) Automatic analyzer, automatic analysis method, and program
US6104491A (en) System for determining small particle size distribution in high particle concentrations
RU2781503C1 (en) Method and device for determining oil, mechanical particles and their average size in produced water
US20100201968A1 (en) Method and apparatus for performing optical measurements of a material
JPH11295220A (en) Liquid sample inspection method and device
JPH0843292A (en) Detector for measuring luminous intensity of scattered lightwith thin film of colloid-state medium
US4571081A (en) Light scattering apparatus and method
JP2675895B2 (en) Sample processing method, sample measuring method, and sample measuring device
RU2765458C1 (en) Method for determining content of oil and mechanical particles in bottom water
JP2636051B2 (en) Particle measurement method and device
JPH0792076A (en) Grain analyzing device
JP6031552B2 (en) Automatic analyzer and analysis method
RU2812314C1 (en) Method for determining parameters of drops in non-stationary aerosol flow
JP2022529308A (en) Optical fluid velocity measurement
JP2010243374A (en) Particle size measurement apparatus of nanoparticle and particle size measurement method of nanoparticle
JP7330869B2 (en) Automatic analysis method and automatic analysis device
RU2755652C1 (en) Device for express control of the content of oil and mechanical particles in the produced water
US4240753A (en) Method for the quantitative determination of turbidities, especially of immune reactions
CN112683741A (en) Particle analysis equipment and particle analysis method
WO2022130916A1 (en) Particle size distribution measurement device, particle size distribution measurement method, and program for particle size distribution measurement device
KR100984183B1 (en) Apparatus for measuring blood cell aggregation and method thereof