沥青质是一种威胁对原油生产商和管道通过增加粘度的原油和潜在污染管道和生产设备。app亚博体育目前很少有技术在原油沥青质浓度的在线监测。一个新的进步是一个微波传感器技术,使连续在线测量原油中沥青质和钒的浓度。这是基于电子自旋共振(ESR),一个领域的核磁共振谱确定浓度和组成与未配对电子的分子。
一个特征光谱由于沥青质和vanadyl卟啉的ESR谱显示原油。沥青质产生强烈的有机自由基的ESR信号g = 2.0032和vanadyl卟啉产生ESR谱与几个一般间隔,狭窄的山峰,由Micro-ESR测量的一个子集。
沥青质浓度在0.05%是由精确测量未知的ESR谱原油,随着同步测量的微波介电损耗角正切和介电常数的原油和钒浓度低至5 ppm。这种技术的一个关键好处是它有极低的灵敏度,所谓“cross-factors。”
ESR
未配对电子的分子组成和浓度是由一个ESR谱仪。最常见的例子是自由基和过渡金属离子。的样本完成加载到高频共振腔的慢变均匀磁场。未配对电子辐照与微波辐射在一个固定的频率发生共振自旋之间的转换“向上”和“向下”旋转磁场由状态特征方程hν= gβH。
h是普朗克常数,β是玻尔磁子,ν是共振频率,h是应用磁场,和g是一个激进的特征(“g因子”,一个经验确定数字,通常接近2.0032)。磁场共振是g因子的函数,和共振峰的高度是由激进的浓度的样品。
图1所示。ESR峰的面积并不是一个简单的线性函数的钒和沥青质浓度样本。中央峰的组合和沥青质信号而外围山峰钒钒。必须使用曲线拟合来确定每个组件的贡献中央峰。(图片来源:力量Biospin Inc .)
在这个ESR,样品存在高品质因数陶瓷谐振腔,拥有大量相对传统的ESR“填充因数”。增强灵敏度达到但整个设备的大小减少了1000倍。接收机和微波桥现在使用类似现代低成本零部件用于无线通讯设备。这使得传统的ESR光谱仪相比显著降低成本。
实验结果
力量Biospin进行直接的ESR测量五个原油样品的测量时间大约45秒/样品。钒是用电感耦合等离子体,在正庚烷沥青质是衡量降水比较,然后重。应该注意的是,这些样本的化验数据因此10到15岁之间的一些变化测试结果和试验数据可以预期。
表1。直接的ESR测量五个原油样品
| 源 |
钒(PPM) |
沥青质(%) |
| 作为Iboe |
2 |
0.2 |
| 巴士拉光 |
29日 |
1.1 |
| Vasconia |
39 |
5.5 |
| Merey |
303年 |
9.0 |
| 奥连特 |
65年 |
12.0 |
图1表明ESR峰的面积并不是一个简单的线性函数钒和沥青质浓度的样品。同时,中央钒和沥青质信号的峰值是一个组合,而外围山峰钒。可以使用曲线拟合来确定每个组件的贡献中央峰。
另一个因素要考虑之间的介电损耗角正切的变化是不同的油。Micro-ESR自动测量微波功率和腔加载”问:“It is possible to compute correction factors for each type of oil. From this raw data can be normalized relative to a reference oil. In this case Qua Iboe, which has almost no asphaltene or vanadium content was used. After the data is normalized, Micro-ESR can accurately compute the asphaltene and vanadium concentrations by analyzing the area under each curve. The correlations between ESR measured data and assay data are shown in Figure 2.
图2。Micro-ESR能够准确地计算出沥青质和钒浓度通过分析每个曲线下的面积。
额外的应用程序
可以准确地确定沥青质和钒,ESR正确。然而,低成本的最新改进高频微波电子产品,结合现代计算机辅助设计技术使力量Biospin建立一个高度小型化,崎岖,相对低成本的工具非常强大的在线或离线测量功能。这种发展标志着一个基本的转变成本效益方程的电子自旋共振谱,为多种应用铺平了道路在石油行业,例如,监测沥青质生产修井井,沥青质沉淀在管道操作,现场分析原油和含油沙页岩,在炼油和下游应用。
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