Файл: Левит А.М. Анализ газа и дегазация при разведке нефтяных, газовых и угольных месторождений.pdf

Описанный прибор отличается своей портативностью и удоб­ ством отбора проб для компонентного анализа.

Автоматическое устройство для дегазации проб бурового ра­ створа в газовом каротаже [68] обеспечивает автоматическую дега­ зацию проб бурового раствора и анализа извлеченного газа.

Устройство (рис. 17) состоит из: а) вращающегося столика 1 с отверстиями для восьми пробоотборников 2 с буровым раствором, объемом 10 мл каждый; б) приспособления 3 для перевода пробы при помощи поршня из пробоотборника 2 в дегазационную

камеру 4, где при температуре 180° происходит дегазация пробы; в) газосборной камеры 5, куда поступают выделившиеся при дега­ зации пары воды и извлеченные газы, и где пары воды конденсиру­ ются, а извлеченные газы смешиваются с воздухом и образуют газовоздушную смесь; г) хроматографа с самописцем 6, где газо­ воздушная смесь подвергается компонентному анализу, а резуль­ таты анализа записываются на ленте самописца.

Предлагаемое весьма сложное устройство не дает по сравне­ нию с применяемыми в настоящее время очень простыми лабора­ торными дегазаторами выигрыша ни во времени, ни в качестве дегазации. К основным недостаткам прибора относится высокая температура дегазации, которая ведет к образованию побочных продуктов при дегазации (СО, Нг и др.), часто искажающих ре­ зультаты анализа. Этот прибор для газового каротажа мало­ пригоден.

Дегазатор «Паровой котел». В США для глубокой дегазации воды и глинистого раствора применяется дегазатор (рис. 18) под названием «Паровой котел» [70].

69

Исследуемая проба воды или глинистого раствора отбирается специальным шприцем емкостью 5 мл и впрыскивается в основание смесителя через обратный клапан. Впрыснутая жидкость увлека­ ется потоком пара, где она распыляется и полностью дегазируется. Водяной пар вместе с извлеченным из пробы газом поступает в кон­ денсатор, где конденсируется, а извлеченный из пробы газ собира­ ется в верхней части конденсатора, откуда через трубку 5 подается на газоанализатор. Накопившаяся в конденсаторе вода сливается

через трубку 4.

«Паровой котел» применяется в США для дегазации проб буро­ вого раствора, отобранных из желоба в процессе бурения сква­ жины, или непосредственно в шприц, или в бутылочки, откуда они потом извлекаются при помощи шприца и подаются в дегазатор. Производительность парового котла около 2 л пара в 1 мин, время дегазации пробы 4 мин.

К недостаткам дегазатора относятся: 1) значительные потери газа при отборе проб бурового раствора в бутылки для последую­ щей подачи его при помощи шприца в дегазатор; 2) потребность газоанализатора весьма большой чувствительности для анализа столь малого количества газа; 3) отсутствие возможности дегаза­ ции проб шлама и керна; 4) отсутствие возможности проведения повторной дегазации пробы.

Предложенные различными авторами другие виды термических дегазаторов никакими преимуществами по сравнению с описан­ ными не обладают.

ВАКУУМНЫЕ ДЕГАЗАТОРЫ

Дегазатор Савченко (рис. 19) применяется для дегазации воды. Он состоит из бутылки 1 емкостью 5—6 л, снабженной резиновой пробкой с тремя отводами 4, 5 я 6. Воздух из бутыли удаляется с помощью насоса Камовского. После создания вакуума при по­ мощи трубки 4 в бутыль засасывается исследуемая вода [14]. После того как бутыль заполнится на 5/6 водой, ее взбалтывают в тече­ ние 5 мин и переводят извлеченный газ в бутылку.

мости данного компонента газа в изучаемой жидкости при темпера­ туре опыта; Ѵж— общий объем дегазируемой жидкости.

Эта формула, рассчитанная на установление равновесия между жидкой и газовой фазами, может быть также использована для определения содержания различных компонентов в газах, извлечен­

70

ных при дегазации воды и глинистого раствора на термовакуумных дегазаторах.

Достоинством дегазатора Савченко является то, что дегазация ведется без подогрева воды, вследствие чего отпадает надобность в источниках энергии для подогрева. Это особенно ценно в полевых условиях. Количество извлекаемого газа довольно велико.

Однако дегазатор Савченко обладает рядом существенных недо­ статков. К ним относятся: 1) необходимость затраты тяжелой фи­ зической работы для создания вакуума в дегазаторе и для взбал­ тывания воды; 2) необходимость проведения сложных расчетов для определения концентраций различных газов в воде по данным анализа извлеченных газов; 3) хрупкость материала дегазатора — бутыль часто растрескивается при значительной разности темпера­ тур бутыли и исследуемой воды. Указанные недостатки ограничи­ вают возможности применения бутыли Савченко.

Дегазатор ГКУ-1 (рис. 20) состоит из бачка с водой 1, дегаза­ ционного 2 и сливного 3 сосудов, приемного баллона 4 и уравни­ тельного сосуда 5. Бачок изготовлен из оцинкованного железа. Все остальные сосуды стеклянные.

Для дегазации глинистого раствора в приборе создается вакуум и в сосуд 2 попеременно засасываются вода из бачка 1 и глини­ стый раствор из пробоотборника. Смесь глинистого раствора

71

с водой попадает на отражатель, где она растекается и, пройдя через сосуд 2, собирается в сливном сосуде 3. Извлеченный газ разбавляется воздухом и подается к газоанализатору 6.

Для определения степени извлечения углеводородных газов, до­ стигаемой при помощи дегазатора ГКУ-1, мы проделали следую­

щий опыт.

Две колбы с водой и две колбы с глинистым раствором (<і=1,25) насытили бутаном. Одну колбу с водой и одну с глини­ стым раствором дегазировали на дегазаторе ГБЭ (этот прибор обеспечивает практически полное извлечение газа из дегазируемой пробы), а оставшиеся колбу с водой и колбу с глинистым раство­ ром дегазировали на приборе ГКУ-1. Результаты опытов показали, что степень извлечения бутана как из воды, так и из глинистого раствора, достигаемая при помощи дегазатора ГКУ-1, составляет

чем при 6°.

Для установления величины потери газа при хранении бурового раствора до его дегазации на приборе ГКУ-1 мы проделали следу­ ющий опыт. В шесть колб налили водопроводную воду, соединили их последовательно и насытили воду бутаном. Одну колбу дега­ зировали немедленно, а остальные — после определенного срока хранения.

Опыты показали, что в процессе хранения концентрация ра­ створенного газа падает, и после 5 ч хранения потери достигают 36%. Эти потери вызваны тем, что в процессе хранения пробы часть газа выделяется из воды или глинистого раствора в верхнюю часть колбы и при отборе пробы в дегазатор не попадает.

Из изложенного следует, что дегазатор ГКУ-1 вследствие низ­ кой степени извлечения и сильной зависимости степени извлечения от температуры и времени хранения не пригоден для геохимиче­ ских работ.

Ряд вакуумных дегазаторов, появившихся позже, имеет те же недостатки, что и дегазатор ГКУ-1.

Влияние температуры на степень извлечения углеводородных газов под действием вакуума. Для определения зависимости степени извлечения углеводородных газов от температуры при дега­ зации воды и глинистого раствора под действием вакуума мы про­ делали следующий опыт [19].

Воду и глинистый раствор, насыщенные метаном, разливали в полулитровые бутылки. Бутылки поочередно подвергали дегаза­ ции на термовакуумном дегазаторе ГБЭ при различных темпера­ турах. После дегазации при определенной температуре вода или глинистый раствор подвергались полной дегазации многократным извлечением газа на этом же дегазаторе при температуре 75°.

72

Степень дегазации воды и глинистого раствора определялась по результатам анализа газов, полученным после первого извлече­ ния и после полного извлечения. Результаты опытов по извлечению метана из воды и глинистого раствора при различных темпера­ турах под действием вакуума приведены в табл. 22. Первая дегаза­ ция проводилась в течение 40 мин.

Из данных табл. 22 видно, что степень извлечения газа под дей­ ствием вакуума сильно зависит от температуры. Это влияние осо­ бенно велико для интервала температур 20—40°. Здесь при повыше­ нии температуры на 20° степень извлечения газа из воды и глини­ стого раствора повышается примерно в 5 раз.

Такие же результаты получены и при дегазации воды и глини­ стого раствора, насыщенных бутаном.

Для изучения степени извлечения бутана при последовательной дегазации глинистого раствора на приборе ГБЭ в течение 20 мин мы проделали следующий опыт.

Глинистый раствор плотностью 1,25 и вязкостью 30 с насытили бутаном. Раствор хорошо перемешали и разлили в полулитровые бутылки. Глинистый раствор из каждой бутылки дегазировали при

оставались заметные количества газа, то извлечение оставшегося газа проводилось при 75° до тех пор, пока полученный после по­ следнего кипячения газ больше не содержал горючих. Результаты опытов приведены в табл. 23.

Из табл.23 видно,что при температурах 60 и 75° полное извле­ чение газа достигается после трех дегазаций. При более низких температурах степень извлечения бутана, достигаемая за три дега­ зации, составляет: 10,6% при 0°; 30,1% при 20°; 38,2% при 30° и 91 % при 40°.

73