Procedura doświadczalna dla badań laboratoryjnych spalania in situ: palność i efektywność spalania ropy naftowej

Ogólnym celem tej eksperymentalnej procedury jest ilościowe określenie i poprawa zrozumienia wymagań dotyczących zapłonu i wynikającej z tego efektywności spalania ropy naftowej rozlanej na wodę w celu reagowania na wycieki ropy. Protokół ten może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące spalania in situ wycieków ropy naftowej, takie jak siła i czas ekspozycji potrzebne do źródła zapłonu. Główną zaletą tych eksperymentów laboratoryjnych jest to, że palność i efektywność spalania ropy naftowej mogą być badane jednocześnie w warunkach, które reprezentują pożary ropy naftowej na skalę operacyjną.

Zacznij przygotowywać próbki oleju do eksperymentów. Użyj tego plastikowego pojemnika do procesu wietrzenia. Ma wywiercone otwory w pokrywie.

W jego boku znajduje się również otwór, w którym znajduje się plastikowa rurka połączona z O-ringiem z otworami. Ustaw pojemnik tak, aby powietrze przepuszczało się przez kilka litrów świeżej ropy naftowej. Podczas procesu wietrzenia monitoruj masę oleju, aby poznać procentowy spadek masy w czasie.

Zatrzymaj się, gdy zostanie osiągnięta żądana wartość, co może potrwać kilka dni. Emulgowanie ropy naftowej wymaga obrotowego stołu wytrząsającego. Najpierw energicznie potrząśnij 900 mililitrami żądanej mieszaniny ropy naftowej i wody przez jedną do dwóch minut.

Następnie umieść butelkę na obrotowym stole do wytrząsania, aby wymieszać w temperaturze pokojowej. Aparat do palności ropy naftowej lub COFA znajduje się pod okapem wyciągowym. Jest to metalowy zbiornik na wodę z wlotem i odpływem.

Do testu przygotuj szklany cylinder. Powinien mieć pięć centymetrów wysokości i około 16 centymetrów średnicy. Zamontuj cylinder na stojaku i umieść stojak i cylinder na środku umywalki.

Kontynuuj, napełniając miskę świeżą wodą. Zatrzymaj się, gdy woda znajdzie się jeden centymetr poniżej krawędzi szklanego cylindra. Zamontuj śmigło na ścianie umywalki, aby było skierowane bezpośrednio w stronę szklanego cylindra i wyreguluj jego wysokość.

Ustaw jego wysokość i prędkość tak, aby generowane fale były ledwo widoczne w wodzie wewnątrz cylindra. Wyłącz śmigło i przygotuj olej. Ostrożnie wlej olej na powierzchnię wody wewnątrz szklanego cylindra.

Następnie powoli dolewaj wodę do miski i przestań, gdy powierzchnia plamy oleju znajdzie się od jednego do dwóch milimetrów poniżej krawędzi cylindra. Uruchom śmigło i przygotuj się do pomiaru czasu spalania. Użyj ręcznej latarki butanowej, aby zapalić ropę naftową.

Zapisz czas od zapłonu do zgaszenia. Po ugaszeniu ognia użyj hydrofobowych wkładek absorpcyjnych, aby zebrać pozostały olej. Strząśnij zebraną wodę przed zważeniem podkładek, aby określić wydajność spalania.

Przygotuj inną konfigurację pod maską, aby zbadać palność. Użyj grzejnika stożkowego wyposażonego w żaluzje i zapalnik iskier. Ta grzałka jest również wyposażona w wykonany na zamówienie uchwyt na próbkę.

Ten schemat podkreśla cechy, gdy te dwie elementy są połączone. Grzałka stożkowa znajduje się 23 milimetry nad plamą oleju, która znajduje się w metalowym uchwycie. Zawory regulują wodę chłodzącą, która przepływa pod olejem.

Ten schemat daje wyobrażenie o elementach poza grzałką i uchwytem na próbki. Istnieje jednostka sterująca temperaturą stożka i zapalarką iskier. Ujawnia się kompletny system wodny, a także obecność analizatora gazów, który pobiera próbki spalin.

Zacznij od podgrzania stożka, aby na powierzchni oleju pojawił się strumień ciepła od trzech do 50 kilowatów na metr kwadratowy. Schłodź również zbiornik do wcześniej określonej temperatury. Gdy wszystko będzie gotowe, podłącz rurki wodne do uchwytu na próbkę i spraw, aby woda przepływała przez system.

Potrząśnij uchwytem próbki, aby usunąć uwięzione powietrze. Gdy temperatura stożka i uchwytu próbki ustabilizuje się, zatrzymaj pompę. Zamknij zawory po obu stronach uchwytu na próbkę, a następnie odłącz rurki.

Weź uchwyt próbki na wagę załadunkową i wytaruj wagę. Dodać olej o temperaturze pokojowej do uchwytu próbki odpowiadający grubości 10 milimetrów. Po zakończeniu podłącz ponownie uchwyt próbki, otwórz zawory i ponownie uruchom przepływ wody.

Po rozpoczęciu zbierania danych ostrożnie umieść uchwyt próbki pod stożkiem. Przygotuj dwa stopery i przesuń zapalnik iskier nad próbką. Następnie otwórz żaluzje stożkowe i uruchom pierwszy stoper.

Gdy olej się zapali, zatrzymaj pierwszy stoper i uruchom drugi, a następnie ustaw zapalarkę w pozycji neutralnej. Poczekaj, aż ogień zgaśnie, aby zatrzymać drugi stoper. Zamknij rolety i zatrzymaj pobieranie danych.

Następnie zatrzymaj przepływ wody w uchwycie na próbkę, zamknij zawory i odłącz rurki. Umieścić uchwyt na próbkę na tarowanej wadze i zarejestrować jego masę wraz z pozostałościami po oparzeniu. Wyczyść uchwyt lotnym, niepolarnym rozpuszczalnikiem.

Zważyć go ponownie, aby określić masę pozostałości, a tym samym wydajność spalania. Wróć do COFA. Umieść szklany cylinder na stojaku pośrodku aparatu.

Następnie umieść dwa chłodzone wodą promienniki podczerwieni na regulowanych podstawach w pozycji po obu stronach cylindra. Umieść je w odległości od jednego do pięciu centymetrów od zewnętrznej krawędzi cylindra. Napełnij aparat do palności ropy naftowej wodą.

Poziom wody powinien znajdować się jeden centymetr poniżej krawędzi szklanego cylindra. Umieść śmigło skierowane przodem do cylindra na wcześniej określonej wysokości. Teraz przygotuj termopary do cylindra.

Zamontuj trzy termopary typu K o grubości jednego milimetra na ramie, zawieś tę ramę nad cylindrem. Ustaw ramę tak, aby termopary znajdowały się wzdłuż promienia, od jednego do dwóch milimetrów poniżej krawędzi cylindra. Powoli dolewaj wodę do miski i sprawdź, czy woda dotyka każdej termopary w tym samym czasie, co test ich umieszczenia.

Aby kontynuować, spuść wodę tak, aby jej poziom ponownie znajdował się jeden centymetr poniżej krawędzi cylindra. Upewnij się, że zapalnik iskier może łatwo przemieszczać się między pozycją neutralną a środkiem cylindra. Uruchom go w pozycji neutralnej.

Wlej ropę naftową odpowiadającą plamie o grubości pięciu milimetrów na wodę wewnątrz szklanego cylindra. Dodaj wodę, aż olej wejdzie w kontakt z termoparami. Przesuń zapalarkę iskier na miejsce nad olejem.

Rozpocznij jednocześnie akwizycję danych i stoper. Włącz okap wyciągowy, śmigło i zapalnik iskier. Włącz promienniki podczerwieni z ich ustaloną mocą.

Po zapaleniu oleju zatrzymaj stoper. Wyłącz zapalarkę i przesuń ją do pozycji neutralnej. Przerwij gromadzenie danych i wyłącz grzałki i śmigło.

Następnie wyjmij termopary i ugaś pożar za pomocą niepalnej osłony. Dane te dotyczą czasu opóźnienia zapłonu w funkcji strumienia ciepła padającego ze stożka. Istnieją dane dotyczące świeżej ciężkiej ropy naftowej i ciężkiej ropy naftowej, która uległa odparowaniu.

Asymptoty pionowe pokazują krytyczne strumienie ciepła. Wykres ten przedstawia szybkość wydzielania ciepła w funkcji czasu dla świeżej lekkiej ropy naftowej. Ma regularny profil szybkości wydzielania ciepła.

Porównaj to z danymi dla emulgowanej lekkiej ropy naftowej, w której pod koniec spalania doszło do wrzenia. Zwróć uwagę, że skale są różne. Oto wydajność spalania w funkcji padającego strumienia ciepła dla dwóch rodzajów ropy, świeżej lekkiej ropy naftowej i odparowanej ciężkiej ropy.

Dane uzyskano za pomocą konfiguracji stożka. Dane z konfiguracji pozwalają również na wykreślenie szybkości spalania dla dwóch rodzajów oleju. Jest to przykład temperatury powierzchni w funkcji czasu z dwóch termopar w aparacie do palności ropy naftowej.

Kolec wskazuje moment zapłonu. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak badać palność i efektywność spalania ropy naftowej w warunkach, które symulują pożary ropy naftowej na skalę operacyjną na wodzie. Po opanowaniu, różne procedury eksperymentalne można wykonać w ciągu 20 do 60 minut na eksperyment, jeśli są wykonywane prawidłowo.

Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać, że chociaż konfiguracje eksperymentalne są zaprojektowane do symulacji warunków na skalę operacyjną, eksperymenty są nadal przeprowadzane w kontrolowanym środowisku laboratoryjnym, a zatem wyniki powinny być odpowiednio interpretowane. Zgodnie z tą procedurą, inne parametry, które mają wpływ na problem, takie jak wiatr i fale, mogą zostać dodane do konfiguracji eksperymentalnych, aby jeszcze bardziej poprawić reprezentatywność tych eksperymentów w porównaniu z rzeczywistymi operacjami spalania in situ. Nie zapominaj, że praca z ogniem i ropą naftową może być bardzo niebezpieczna, a podczas wykonywania tej procedury należy zawsze podejmować środki ostrożności, takie jak środki ochrony osobistej, odpowiedni okap wyciągowy i zabezpieczenie materiałów palnych.