Экспрессное определение теплотворной способности попутного нефтяного газа Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 550.8

В.М. Грузное, В.Г. Рыболовлев, М.Н. Балдин, Л.В. Блинова ИНГГ СО РАН, Новосибирск

ЭКСПРЕССНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТВОРНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА

V.M. Gruznov, V.G. Rybolovlev, M.N. Baldin, L.V. Blinova Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics Siberian Branch of Russian Academy of Sciences 3, Pr. Ak. Koptyuga, Novosibirsk, 630090, Russia

EXPRESS DETERMINATION OF CALORIC POWER OF ASSOCIATED PETROLEUM GAS

A gas chromatographic complex based on a dual channel portable gas chromatograph is developed. The device is designed for field analysis of associated petroleum gas composition and evaluation of its caloric power. The chromatograph includes two thermostats operating under isothermal mode. Each channel is provided with a thermal conductivity detector. Analysis time under cyclic mode is 20 min.

В настоящее время актуально использование попутного нефтяного газа для питания различных электроагрегатов на нефтяных промыслах. Для эффективного использования попутного газа необходимо оперативно контролировать его состав и теплотворную способность, чтобы задавать оптимальные режимы работы электроагрегатов. Для этого на промысле нужно иметь простое и надежное в эксплуатации в полевых условиях средство. С этой целью был разработан газохроматографический комплекс ЭХО-ДТП2 для определения теплоты сгорания, числа Воббе и относительной плотности попутного нефтяного газа по измерениям в составе попутного газа концентраций метана, этана, пропана, изо-бутана, бутана, изо-пентана, пентана, гексана, кислорода, азота, углекислого газа. Комплекс содержит портативный газовый хроматограф с двумя аналитическими каналами. Каждый канал содержит отдельный термостат, в котором размещается насадочная колонка и пламенно-ионизационный детектор. Каждый термостат работает в изотермическом режиме с программно задаваемыми рабочими температурами управляющей программой в диапазоне 50 - 150 оС с дискретностью установки 1 оС и точностью поддержания температуры ± 0,5 оС.

Первая насадочная колонка длиной 3 м заполнена сорбентом Chromosorb с добавлением неподвижной жидкой фазы OV -101 и предназначена для определения углекислого газа и углеводородов С2 - С6 в пробах попутного газа. Вторая насадочная колонка длиной 2 м содержит молекулярные сита 13Х и предназначена для определения кислорода, азота и метана в составе проб попутного газа. Ввод проб - ручной с помощью 10 портового крана-

дозатора. Пробы первоначально вводятся в две фторопластовые петли по 0,22 мл с последующим вводом в насадочные колонки.

Пламенно-ионизационные детекторы одинаковой конструкции и каждый состоит из металлического корпуса с двумя каналами, в которых размещены нагреваемые спирали, включенные в диагональ измерительного моста, в другую диагональ моста включены прецизионные сопротивления. Предусмотрена защита перегрева спиралей при отсутствии потока газа через детектор. Электрические сигналы с детекторов усиливаются, переводятся в цифровой код и передаются в управляющий персональный компьютер. Где обрабатываются, отображаются в виде хроматограммы и используются для вычисления характеристик попутного газа. В приборе предусмотрен по окончании времени анализа режим обратной продувки, при котором поток газа-носителя течет в обратном направлении через детекторы, колонки и петлю ввода. При этом происходит очистка газового тракта от тяжелых компонент попутного газа, оставшихся после анализа. Время обратной продувки задается программно.

Программное обеспечение прибора подразделяется на встроенное и внешнее. Встроенное находится в постоянных запоминающих устройствах на плате процессора хроматографа, оно обеспечивает связь прибора с внешним компьютером, передачу и прием команд и данных, поддержание заданных параметров режима работы прибора, необходимую последовательность

работы прибора. Внешнее

программное обеспечение в виде программы СОРБАТ-

АНАЛИТ, работающей в операционной системе Windows 98, 2000, XP, обеспечивает

выполнение функций: связь с прибором через USB порт, передачу и прием команд и данных, создание и хранение наборов параметров

хроматографа и режимов

анализа и обработки хроматограмм, визуализацию, хранение и считывание хроматограмм, визуализацию и распечатку вычисленных

характеристик попутного газа, передачу данных в другие

Windows программы,

уведомление о неисправностях хроматографа, обучение

оператора по работе с программой СОРБАТ-АНАЛИТ и хроматографом. На рис. 1 приведен

Рис. 1 Хроматограф ЭХО-ДТП2

внешний вид прибора с компьютером. Хроматограф имеет встроенный аккумулятор для кратковременной работы при отключении внешнего питания. В табл. 1 даны технические характеристики хроматографа ЭХО-ДТП2. На прибор получен Сертификат № 30415 от 14.02.2008 об утверждении типа хроматографа газового полевого ЭХО ДТП модель 2.

Хроматограф работоспособен в стационарных и полевых условиях при температуре окружающего воздуха — от +5 до +35 °С и относительной влажности окружающего воздуха — до 85% (при температуре 25°С).

Таблица 1

Анализируемые компоненты Углеводороды: С1-С6, О2, К2, СО2

Рабочий диапазон температур 5-35 оС

Предел детектирования (по пропану) не хуже 5х10-9 г/см3

Время выхода анализатора на режим не более 60 мин

Газ-носитель гелий (Не)

Расход газа носителя (гелия) 20-50 см3/мин

Габаритные размеры, мм 420х410х170

Масса с аккумуляторной батареей 12,5 кг

Время анализа С1-С6 не более 30 минут

Наличие обратной продувки есть

Время анализа в циклическом режиме не более 30 минут

Напряжение питания хроматографа 12В ± 10% В

Напряжение внешнего источника питания 220 ± 10% В

На рис. 2 приведена хроматограмма пробы попутного нефтяного газа при одновременном анализе 11 компонентов и с временем анализа менее 10 минут.

Рис 2. Хроматограмма пробы попутного нефтяного газа

© В.М. Грузное, В.Г. Рыболовлев, М.Н. Балдин, Л.В. Блинова, 2009