178034. lajstromszámú szabadalom • Berendezés kőoljtárolókban uralkodó rétegviszonyok mellett folyadékban oldott gázok diffúziós tényezőinek mérésére
178034 4 pilláris csőben történő folyadékkiszorítás elegyzónájának alapján mérik a diszperziós tényezőt, melyből a nulla sebességre extrapolált értéket fogadják el molekurális diffúziónak. Az ismertetett megoldás elvileg alkalmas ugyan rétegviszonyok melletti mérés elvégzésére, hátránya azonban az, hogy a kis folyadékmennyiségek mellett mért koncentrációk pontatlanná teszik a mérést, a diffúzió közvetett módon van meghatározva, végül hátrány az, hogy porózus közegre való mérésekre nem alkalmas. Ismeretes továbbá olyan publikáció (Bálint V., Pach F. és Tiszai Gy.: Kőolaj és Földgáz, 4. évf. 10. sz. pp. 301-307. 1971. október), amely alkalmas rétegviszonyok mellett nem konszolidált, porózus közegben a longitudinális diszperzió mérésére folyadék-folyadék rendszerben. Ennek az eljárásnak hátránya az, hogy a nulla sebesség melletti effektiv diffúziós tényező csak hosszadalmas méréssorozat alapján extrapolálható. A találmány tárgyát képező berendezéssel az ismert megoldások felsorolt hátrányait kívánjuk kiküszöbölni. A találmány révén mód van arra, hogy rétegviszonyok mellett oldjuk meg az alábbi mérési feladatokat: 1. Effektiv diffúziómérés porózus közegben, folyadék-folyadék fázisok között, miközben a folyadékok előre meghatározott mennyiségben oldott gázokat vagy egyéb anyagokat tartalmazhatnak, illetve az adóit folyadékok minőségileg egymástól különbözhetnek, 2. Longitudinális diszperzió-tényező méréseit végezhetjük el folyadék-folyadék fázisok között az előbbivel azonos feltételek mellett, az áramlási sebesség függvényében, 3. Porózus közegekben adszorbeálódó, folyadékfázisban oldott közeg adszorpciós és diffúziós, illetve diszperziós paramétereit tudjuk meghatározni. A fent felsorolt méréseket a találmány szerinti mérőberendezéssel lehet elvégezni, ami nagyon előnyös a mért paraméterek komplex vizsgálata esetén. A méréseket úgy hajtjuk végre, hogy a rétegviszonyoknak megfelelően előkészített modell bemenő végén konstans koncentrációjú fluídumot biztosítunk, míg kimenő végén egy másik konstans koncentrációt tartunk. A modell két vége közötti állandó koncentrációkülönbség hatására diffúziós tömegtranszport alakul ki, melyet a különböző koncentrációjú folyadékok határréteg vastagsága és a kőzeten történő adszorpció és/vagy kémiai reakció befolyásol. A határfeltételek biztosítását és a modellbe bediffunált, valamint a modellből kilépő anyagmennyiség időbeni alakulását úgy mérjük, hogy a modell két zárólapján az adott koncentrációjú folyadékokat konvekció nélkül keringtetjük, miközben mérjük az időegység alatt a végeken kialakuló koncentrációváltozásokat és ezeket összegezve kapjuk meg a tömegtranszportok értékét. A fizikai képhez illesztett matematikai modell a F1CK törvényeken alapul, figyelembe véve a kezdeti és a határfeltételeket, az anyag megmaradását és a reakció mértékét, amely matematikailag egy különböző intenzitású nyelőnek felel meg. A megoldandó matematikai egyenlet egy parciális differenciálegyenlet, melynek kezdő- és határfeltételekhez illesztett megoldását a Laplace transzformációval lehet meghatározni. A matematikai modellekben a geometriai méretek és PVT adatok mellett az alábbiakat kell figyelembe venni:- a fizikai modell keresztmetszetében a folyamat homogén, vagyis a folyamat egydimenziós,- a végeken, az időegység alatt a keringtetett folyadékokban kialakuló koncentrációváltozások elhanyagolhatók a mag végei közötti közepes koncentrációkükönbséghez képest,- a határréteg vastagsága, melyben a fázisok közötti tömegcsere zajlik le, adott fluidumok esetén időben állandó,- az adszorpció és a kémiai reakció matematikailag nyelőként kezelhető, melynek intenzitása az adott fluidum és a kőzet minőségére jellemző.- a teljes rendszerre vonatkozó anyagmegmaradások minden fázisra, minden időpillanatra érvényesek. A diffúziós transzportok kifejező differenciálegyenlet kezdeti és a határfeltételekhez illesztett megoldásaiból az adott viszonyok melletti koncentráció eloszlását, a határréteg vastagságát, az adszorpció és a kémiai reakció mértékét azonos időben, egy vizsgálattal lehet meghatározni. Fentieken túlmenően számoljuk a modell két végén az időegység alatti, illetve a kumulatív tömegcsere mértékét, melyeket összehasonlítva a mért adatokkal, a folyamat jellemző paramétereit kapjuk. A fentiekben ismertetettek foganatosítására alkalmas berendezés kiviteli alakját a rajz segítségével részletesen is ismertetjük. Az ábrán vázlatosan ismertetett berendezés alkalmas a diffúziós és diszperziós tényezőjű rétegviszonyok mellett való mérésre, azaz az előzőkben vázolt kezdeti és határfeltételek meghatározására, valamint a diffúziós transzport mérésére. Az 1 magbefogóban elhelyezett 2 mérőmag természetes porózus kőzetminta, vagy mesterségesen, kapilláris csőnyalábból előállított mag lehet, (ha a porózus kőzetet kapilláris csőnyalábbal helyettesítjük, a mért effektiv diffúziós tényező azonos a molekuláris diffúzióval), de lehet nem konszolidált kőzet is. A 2 mérőmag 3 köpenybe van illesztve. Ha a porózus 2 mérőmag nem konszolidált kőzetből van készítve (például homok), akkor a két végén szűrőkkel lezárt, önmagában ismert fémcsövet használhatunk, amelybe a porózus töltetet megfelelően összetömörítve helyezzük el. Az ily módon kialakított 2 mérőmag az 1 magbefogóban van elhelyezve. Az 1 magbefogót a 2 mérőmag palástja mentén megfelelő módon, pl. „0”-gyűrűkkeI tömítjük. Az 1 magbefogót egy villamosán fűtött 4 fűtőköpeny veszi körül. A 4 fűtőköpeny arra szolul, hogy a 2 mérőmagot megfelelő hőmérsékleten tartsuk. Az 1 magbefogó mindkét vége úgy van kiképezve, hogy a mag zárólapjain a határfeltételek biztosítása végett ca, illetve % koncentrációjú folyadékokat keringtetni lehessen. Ennek érdekében a be-, illetve kiömlő nyílásokat fedő 14 zárólapok 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
