Файл: Левит А.М. Анализ газа и дегазация при разведке нефтяных, газовых и угольных месторождений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 135
Скачиваний: 1
К механическим дегазаторам относятся дегазатор-ступка [43] и дегазатор «Вакуумная мельница» [14]; к химическим — установка для химической дегазации бурового раствора [62], установка для химической дегазации керна и шлама [56] и установка для вымы вания газа из пробы углекислым газом с последующим поглоще нием углекислого газа щелочью [60]; к термическим — дегазатор конструкции Субботы [59], термический дегазатор «Т» [43], дегаза тор «Паровой котел» [70] и автоматический термический дёгазатор [68]; к вакуумным— дегазатор Савченко [14] и прибор ГКУ [20]; к термовакуумным — приборы ТВД-5М, ГБЭ [50], ГД [43], дегазатор ПГЛ-2 [46], дегазатор «Вакуумный кипятильник» [69] и ПДП [52].
МЕХАНИЧЕСКИЕ ДЕГАЗАТОРЫ
Механические лабораторные дегазаторы применяются в основ ном для извлечения газа из горных пород. Они используются для извлечения газа, оставшегося в породе после вакуумной, термова-
Рис. 11. Дегазатор-ступка.
/ — бачок; 2 — пестик; 3 — гофрирован
ная трубка; |
4 — отросток для извлече |
ния |
газа; 5 — порода |
Рис. 12. Дегазатор «Вакуумная мельница».
/ — камера для породы; |
2 — стальные |
шары; 3 — патрубок для |
отсоса газа; |
4 — шкив |
|
куумной или термической дегазации, а также для первичной дегазации крепких пород [14].
Дегазатор-ступка (рис. 11) состоит из бачка 1 с крышкой, в центре которой имеется отверстие для пестика 2. Пестик соеди няется с крышкой бачка при помощи гофрированной трубки 3. За груженная в бачок порода подвергается измельчению при помощи пестика. В процессе дробления и вскрытия пор из породы выделя ется газ, он извлекается из дегазатора через отвод 4 при помощи
63
вакуума. Для лучшего извлечения газа бачок с породой предвари тельно нагревается. Основные недостатки прибора — затраты боль шого физического труда, большая продолжительность разрушения, твердых пород и большой объем вредного пространства, заполнен
ного воздухом.
Дегазатор «Вакуумная мельница» (рис. 12) состоит из станины, на которой крепится вращающаяся камера 1. В камеру загружа ются исследуемая порода и стальные шары для ее дробления. Ка мера герметично закрывается. Включается мотор, который приво дит камеру в быстрое вращение. При вращении шары разбивают породу и истирают ее в порошок [14]. Процесс измельчения длится 3—4 ч, после чего под вакуумом собирается выделившийся из по роды газ. Основным недостатком шарового дегазатора является длительность дегазации и образование в процессе ее _ряда горю чих продуктов, нередко искажающих результаты анализа. Механи ческое измельчение породы после вакуумной или термовакуумной дегазации приводит к извлечению газа из закрытых пор породы, который в ряде случаев большого значения не имеет.
Механические методы извлечения газа из воды и бурового раст вора в лабораторных дегазаторах почти не используются. Правда, в дегазаторе «Вакуумный кипятильник» для механического пере мешивания бурового раствора в процессе дегазации используется магнитная мешалка, однако этот дегазатор термовакуумный, и мешалка в нем играетподсобную роль. Но эти методы широко используются в желобных дегазаторах. Механическое разбивание и разбрызгивание бурового раствора проводится в дегазаторах ДВР и «Центробежный насос», а в сочетании с вымыванием — в аэрационном дегазаторе.
ХИМИЧЕСКИЕ ДЕГАЗАТОРЫ
Химические способы дегазации используются для извлечения газов из горных пород. Установка для химической дегазации керна и шлама показана на рис. 13.
Пробу после извлечения из нее части газа путем откачки поме щают в колбу 5. Промывают колбу и ее соединения углекислым газом, получаемым при помощи аппарата Киппа 1. После про мывки колбы углекислым газом в нее впускают из бюретки 2 пор цию соляной кислоты. Соляная кислота, взамодействуя с карбонат ной породой, разрушает ее с выделением углекислого газа:
СаСОз + 2НС1 -*■ СаС12 + Н20 + С 02.
Углекислый газ вместе с газом, освободившимся при разруше нии породы, проходит через ловушку с щелочью 4, где углекислый газ поглощается: 2К0Н + С 02— К2С03+ Н 20, а извлеченный из породы газ отбирается затем для компонентного анализа. Для ускорения процесса дегазации включением электрической плит ки 6 нагревают колбу с породой и кислотой.
64
Основным достоинством химических способов дегазации явля ется высокая степень извлечения газа как из открытых, так и из закрытых пор пород, разрушаемых кислотой. К недостаткам хими ческих методов дегазации относятся зависимость степени извлече ния газа от содержания карбонатов в породе, боль шая продолжительность де газации и необходимость за трат кислоты и щелочи для нее. Химические методы де газации шлама и керна имеют ограниченное приме нение.
Для преодоления зависи мости степени извлечения газа от содержания карбо натов в породе некоторые авторы рекомендуют вместо соляной кислоты применять плавиковую [62], разрушаю
щую почти все породы, кроме углистых. Следует отметить, что ра бота с плавиковой кислотой связана с многими неудобствами и опасностью отравления парами фтористого водорода, и поэтому она совершенно неприемлема.
Рис. |
14. |
Дегазатор для вымывания углекислым газом. |
|
1 — стакан |
Дьюара с твердой углекислотой; |
2 — приемный бал* |
|
лон; |
3 — реометр; 4 — сосуд с дегазируемой |
пробой; 5 — бюретка |
|
|
|
с щелочью |
|
Химические методы дегазации бурового раствора рекоменду ются некоторыми авторами [62] для повышения степени извлечения газов из дегазируемой пробы путем постоянного удаления извлекае мых газов потоком газа, образующегося в результате химической реакции. Как это показано ниже, в постоянном удалении извлечен ного газа при дегазации пробы нет необходимости, так как при этом мало что достигается.
5 Заказ № 41 |
65 |
К химическим дегазаторам близки установки, где извле чение газа из дегазируемой пробы проводится путем его вымыва ния углекислым газом с последующим поглощением углекислого
газа щелочью.
Дегазатор для вымывания углекислым газом (рис. 14) основан на вымывании газа, содержащегося в воде, буровом растворе, шламе и керне, при помощи углекислого газа и последующего по глощения углекислого газа щелочью.
Авторы метода [60] считают, что при термической и термоваку умной дегазациях проб воды, глинистого раствора, шлама и керна происходит заметное разложение органических веществ пробы с образованием окиси углерода и других газов, искажающих ре зультаты анализа извлеченных газов, в то время как при холодной дегазации эти газы не образуются.
Проведенные нами многочисленные опыты [43] показали, что при дегазации проб воды и бурового раствора, а также при водной дегазации керна и шлама с добавками и без добавок нефти при 70 и 100° образования окиси углерода не происходит, и извлечен ная газовая смесь свободна от примесей. Это значит, что возраже ния против термической и термовакуумной дегазаций, протекающих при температурах ниже 100°, не обоснованы. Правда, некоторые исследователи при использовании весьма чувствительных газо анализаторов обнаружили следы продуктов химического превраще ния углеводородов при 100°, поэтому для некоторых тонких газо геохимических исследований полезно ограничиться термовакуумной дегазацией, температура которой значительно ниже.
Недостатками рассматриваемого метода являются также дли тельность процесса дегазации, потребность в значительных количе ствах чистого углекислого газа и в значительном расходе чистой щелочи. Этот метод не может быть рекомендован к широкому при менению для дегазации воды, глинистого раствора, шлама и керна в лабораторных условиях при геохимических исследованиях.
Среди желобных дегазаторов в «Контурном дегазаторе» вымывание газа из циркулирующего бурового раствора про водится путем непрерывного барботирования извлеченной газо вой смеси через буровой раствор. Вымывание в сочетании с меха ническим перемешиванием применяется в желобном аэрационном дегазаторе.
ТЕРМИЧЕСКИЕ ДЕГАЗАТОРЫ
Дегазатор Субботы (рис. 15) применяется для дегазации воды, глинистого раствора шлама и керна. Он состоит из двух частей: бачка 1 емкостью З л и холодильника 2 емкостью 30 л, которые соединяются при помощи каучуковой трубки. Бачок служит для хранения, перевозки и дегазации пробы. После отбора проб воды и глинистого раствора, а также после загрузки шлама и керна и
66
заполнения бачка водой на него надевается крышка. В крышке имеется отверстие с напаянной латунной трубкой, на которую наде вается каучуковая трубка, закрываемая заглушкой.
Перед дегазацией из каучуковой трубки вынимают заглушку, бачок присоединяют к холодильнику и включают нагревательный прибор 4. Для собирания извлеченного газа на верхний конец змеевика холодильника надевают опрокинутую бутылку 3 с кипяче
ной водой. |
|
|
|
|
|
|||
Дегазация пробы обычно про |
|
|
|
|||||
должается 30 мин. При необхо |
|
|
|
|||||
димости |
дегазировать |
пробы |
|
|
|
|||
с малым содержанием углеводо |
|
|
|
|||||
родных газов воду следует кипя |
|
|
|
|||||
тить в течение 40—50 мин. |
|
|
|
|||||
Опыты показали, что при де |
|
|
|
|||||
газации воды и глинистого рас |
|
|
|
|||||
твора степень извлечения углево |
|
|
|
|||||
дородных газов колеблется от 91 |
|
|
|
|||||
до 97% при среднем значении |
|
|
|
|||||
94—95%. Результаты, получае |
|
|
|
|||||
мые при дегазации как воды, так |
|
|
|
|||||
и глинистого раствора, хорошо |
|
|
|
|||||
воспроизводимы. |
дегазатора яв |
|
|
|
||||
Недостатками |
|
|
|
|||||
ляются |
большая |
продолжитель |
|
|
|
|||
ность дегазации, а также то, что |
|
|
|
|||||
при хранении пробы и в процессе |
|
|
|
|||||
ее дегазации происходит образо |
|
|
|
|||||
вание водорода |
вследствие кор |
|
|
|
||||
розии материала бачка. Однако |
|
|
|
|||||
последний недостаток можно уст |
|
|
|
|||||
ранить заменой бачка из оцинко |
Рис. 15. Дегазатор конструкции Суб |
|||||||
ванного |
железа |
стеклянной кол |
||||||
бой. |
|
|
|
|
|
боты. |
|
|
|
|
|
|
/ — бачок; |
2 — змеевиковый |
холодильник; |
||
Необходимо также учесть, что |
||||||||
3 — бутылка |
для собирания |
газа; 4 — элек |
||||||
при |
дегазации бурового |
раство |
|
трическая плитка |
||||
ра, содержащего КМЦ и некото |
|
|
|
|||||
рые |
другие реагенты, возможно |
образование водорода и окиси |
углерода даже при термической дегазации пробы в стеклянной колбе. Следует учесть, что при анализе извлеченных газов на хроматермографах ГСТЛ-3 и ХТ-2М при существующей методике ана лиза водород и окись углерода выделяются вместе с метаном и этим искажают результаты его определения, а следовательно, и результаты всего анализа.
При использовании газоанализатора с пламенно-ионизационным детектором, который не чувствителен ни к водороду, ни к окиси углерода, их присутствие в анализируемой смеси не отразится на результате анализа.
5* |
67 |
Дегазатор «Т». Для дегазации проб воды, глинистого раствора, шлама и керна нами собран портативный термический дегаза
тор «Т» (рис. 16).
Колба с дегазируемой пробой 1 присоединяется к дегазатору и ставится для нагрева на электрическую плитку. Когда вода в колбе закипит, выделяющийся газ подымается по направляющей трубке 4
дильник; |
3 — газоприем |
1 — вращающийся столик; |
2 — пробоотборник; 3 — цилиндр |
|||||
ная бюретка; 4 — направ |
с поршнем; |
4 — дегазационная |
камера; 5 — газосборная |
ка |
||||
ляю щ ая |
трубка; 5 — |
мера; |
6 — хроматограф |
с |
самописцем; 7—20 — клапаны; |
21 — |
||
кран; 6 — уравнительная |
мотор |
для |
вращения |
столика; |
22 — микропереключатель; |
|||
|
склянка |
|
|
|
23 — мотор |
|
в газоприемную бюретку 3, вытесняя из нее часть солевого ра створа в уравнительную склянку 6. Бюретка 3 окружена водяной рубашкой, заполненной водой. В этом приборе жидкость не при ходит в соприкосновение с металлическими деталями дегазатора, вследствие чего образование водорода за счет коррозии исключено.
По окончании дегазации нагрев выключается, уравнительная склянка подымается выше крана 5, и извлеченный газ переводится в пробоотборник или отбирается шприцем для хроматографиче ского анализа.
68