Вопросы для самопроверки
1 Сущность метода определения содержания воды в нефтяных и жидких нефтепродуктах.
2 Порядок выполнения анализа на приборе Дина и Старка.
3 Принципиальное отличие прибора Дина и Старка от прибора ЛП-4 (прибор Закса).
4 В каком случае процесс перегонки на данных приборах считается законченным?
5 Что означает понятие «следы».
6 Формулы расчета массовой или объемной доли воды в нефтепродуктах.
12. Определение содержания воды в газовом конденсате
В недрах и на поверхности Земли газовый конденсат постоянно контактирует с конденсационной, а при обводнении скважин и с пластовой водой. При этом происходит взаимное растворение: воды в конденсате и конденсата в воде.
Количество растворенной воды в конденсате зависит от давления и температуры и условий контактирования конденсата с водой. Экспериментальные исследования показали, что при увеличении давления и снижении температуры количество растворенной воды уменьшается.
Контактирование конденсата и воды происходит в процессе перемешивания движущейся газоводоконденсатной смеси в трубах, сепараторах, теплообменниках, при прохождении через задвижки, краны, клапаны и другие устройства.
Таким образом, условия контактирования способствуют растворению воды в конденсате.
Экспериментальные данные о количестве воды, растворенной в углеводородных растворителях при давлениях их насыщенных паров, которые немного ниже давлений в промысловых сепараторах и при различных температурах, приведены в таблице 18.
Таблица 18 - Растворимость воды в углеводородных растворителях
№ п/п |
Углеводородный растворитель (молекулярный вес, г) |
Растворимость воды |
|||
0°С |
+20°С |
+37,8°С |
+71,1°С |
||
1 |
Пропан(44) |
0,074 |
0,159 |
0,328 |
2,470 |
2 |
Н-бутан (58) |
0,025 |
0,056 |
0,193 |
0,068 |
3 |
Газолин (90) |
0,241 |
0,542 |
1,210 |
3,670 |
4 |
Керосиновая фракция (150) |
0,034 |
0,059 |
0,144 |
0,576 |
5 |
Керосиновая фракция (170) |
0,008 |
0,021 |
0.051 |
0,266 |
Экспериментально установлено количество воды, растворенной в конденсате Ленинградского месторождения. При давлении сепарации 4,0 МПа (40 кгс/см3) и температурах сепарации 273 – 283 К (0 - +10О С) в тонне конденсата было растворено от 0,14 до 0,25 кг воды.
Исследования показали, что растворение воды в конденсате приводит к увеличению вязкости и повышению температуры застывания. Например, вязкость увеличивается почти в 1,5 раза, застывание конденсата начинается уже при 233 К (-30О С) [- 193 К (- 80ОС) - температура застывания обезвоженного конденсата]. Это влияние воды на свойства конденсата необходимо учитывать, особенно на месторождениях Севера.
Температурные интервалы выкипания фракций конденсата при фракционной разгонке почти не изменяются.
В технологических установках на промыслах создаются условия, способствующие уменьшению количества растворенной воды в конденсате. Эффективный контроль за этими мероприятиями, а также за количеством растворенной воды осуществляют периодически.
Применяют метод, регламентированный ГОСТ 2477-65.
Аппаратура, реактивы и материалы
При испытании применяют: аппарат для количественного определения содержания воды в нефтяных, пищевых и других продуктах по ГОСТ 1594-69; цилиндр измерительный номинальной вместимости 100 мл по ГОСТ 1770-74; колбонагреватель с электронагревом или электроплитка с закрытой спиралью; растворитель - бензин прямой перегонки, неэтилированный, выкипающий при температуре в пределах 80 –120оС, который содержит не более 3 % ароматических углеводородов, растворитель перед употреблением должен быть обезвожен и профильтрован.
Подготовка к испытанию
В просушенную колбу выливают 100 см3 испытуемого конденсата. Не промывая измерительный цилиндр, отмеривают им 100 см3 растворителя, который также выливают в колбу. Навеска конденсата в граммах (Ск) при этом будет равна произведению его объема (Vк) на плотность в г/см3, то есть:
(24)
Колбу (1) соединяют с отводной трубкой чистого и сухого приемника-ловушки (2), к которому присоединяют холодильник (3), подают воду в холодильник.
Соединения должны быть в виде шлифов или корковых пробок.
При использовании корковых пробок срезанный конец отводной трубки приемника-ловушки опускают в колбу на 15 - 20 мм, нижний край косо срезанного конца трубки холодильника должен находиться против середины отводной трубки.
Во избежание пропуска паров корковые пробки заливают коллодиумом.
При резкой разнице между температурой в комнате и температурой воды, поступающей в холодильник, верхний конец трубки холодильника следует закрывать ватой во избежание конденсации атмосферной влагой внутри трубки холодильника.
Проведение испытания
Включают нагреватель, содержимое колбы доводят до кипения и далее нагревают так, чтобы скорость конденсации дистиллята в приемник была от 2 до 5 капель в 1 с.
Если в процессе дистилляции происходит неустойчивое каплеобразование, то увеличивают скорость дистилляции или останавливают на несколько минут приток охлаждающей воды в холодильник.
Если под конец перегонки в трубке холодильника задерживаются капли воды, то их смывают растворителем, увеличив для этого на непродолжительное время интенсивность кипячения.
Перегонку прекращают, как только объем воды в приемнике-ловушке не будет увеличиваться и верхний слой растворителя станет совершенно прозрачным. Время перегонки должно быть не менее 30 и не более 60 мин.
Оставшиеся на стенках трубки холодильника капельки воды сталкивают в приемник-ловушку стеклянной палочкой или металлической проволокой.
После того, как колба охладиться, а растворитель и вода в приемнике-ловушке примут температуру воздуха в комнате, аппарат разбирают и сталкивают стеклянной палочкой или проволокой капельки воды со стенок приемника-ловушки.
Если в приемнике-ловушке со шкалой 25 см3 собралось более 25 см3 воды, то излишки выпускают в градуированную пробирку.
Если в приемнике-ловушке собралось небольшое количество воды (до 0,3 см3) и растворитель мутен, то приемник-ловушку помещают на 20-30 мин в горячую воду для осветления и снова охлаждают до комнатной температуры.
Затем записывают объем воды, собравшейся в приемнике-ловушке, с точностью до одного верхнего деления занимаемой водой части приемника-ловушки.
Обработка результатов
Содержание в конденсате воды в весовых процентах (X) вычисляют по формуле 25:
(25)
где VВ- объем воды, собравшейся в приемнике-ловушке, см3;
СК - навеска конденсата, взятая для испытания, г;
ΡВ - плотность воды при температуре в комнате, г/см3.
Для упрощения расчета плотность воды при комнатной температуре принимается за 1 г/см3, а числовое значение объема воды в см3 - за числовое значение веса воды в г. При навеске конденсата 100 + 1 г за содержание воды в нем в весовых процентах принимается число см3 воды, собравшейся в приемнике-ловушке;
Содержание в испытуемом конденсате воды в объемных процентах (Xi) вычисляют по формуле 26:
(26)
где VВ- объем воды, собравшейся в приемнике-ловушке, см3;
ρК - плотность испытуемого конденсата при температуре взятия навески, г/см3;
СК - навеска конденсата, взятая для испытания, г.
При взятии испытуемого конденсата в колбу в объеме 100 см3 за содержание воды в нем в объемных процентах принимается число кубических сантиметров (см3) воды, собравшейся в приемнике-ловушке.
Количество воды в приемнике-ловушке 0,03 см3 и меньшее считается следами.
Отсутствие воды в конденсате характеризуется отсутствием в нижней части приемника-ловушки капель воды.
Расхождения между двумя параллельными определениями не должны превышать одного верхнего деления занимаемой водой части приемника-ловушки.