Ультразвуковой анализатор суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах

Саиткулов, Никита Олегович

Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Ультразвуковой анализатор суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах

кандидата технических наук: Саиткулов, Никита Олегович
город: Казань
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.11.13

Диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам на тему «Ультразвуковой анализатор суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах»

Автореферат диссертации по теме "Ультразвуковой анализатор суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах"

На правах рукописи

00500624^

саиткулов никита олегович

ультразвуковой анализатор суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 5 ДЕК 2011

Казань 2011

005006243

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева -КАИ (КНИТУ - КАИ) на кафедре конструирования и производства микроэлектронной аппаратуры.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор,

Насыров Ильгиз Кутдусович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор, зав. каф. «Телевидения и мультимедийных систем» КНИТУ-КАИ, Морозов Олег Геннадьевич

доктор технических наук, профессор, зав. каф. «Приборы и методы контроля качества» ИжГТУ, Муравьев Виталий Васильевич

Ведущая организация: Всероссийский научно-

исследовательский институт расходо-метрии, ФГУП ВНИИР, г. Казань

Защита состоится 26 декабря 2011 г. в 14 ч. 00 мин на заседании диссертационного Совета Д212.079.04 Федеральнго государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева -КАИ (КНИТУ-КАИ) по адресу: 420111, г.Казань, ул. Карла Маркса, 31/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КНИТУ - КАИ.

Электронный вариант автореферата размещен на сайте Министерства образования и науки РФ и на сайте КНИТУ - КАИ (www.kai.ru)

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим присылать по адресу: 420111, г.Казань, ул. Карла Маркса, 31/7, уч.секретарю диссертационного совета Д212.079.04.

Автореферат разослан «__»__2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета

С.С. Седов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Закачиваемая в пласт вода является основным рабочим агентом, вытесняющим нефть. Процесс поддержания пластового давления путем заводнения предусматривает закачку огромных количеств воды через призабойные зоны нагнетательных скважин в пористые пласты. Вода должна хорошо фильтроваться в пористой среде и не обладать коррозионными свойствами. Сточные воды нефтяных месторождений содержат взвешенные вещества (нефть и механические примеси), наличие которых приводит к сильному загрязнению фильтрующей поверхности нагнетательных скважин и увеличению сопротивления фильтрации.

Закачка чистой родниковой воды приводит к тому, что, содержащиеся в ней микроорганизмы, попадая в пласт, начинают быстро размножаться и приводят к ухудшению фильтрующих характеристик пласта.

Одним из основных показателей качества подготовки нефтепромысловых сточных вод, закачиваемых в пласт для поддержания пластового давления, является концентрация остаточной нефти и механических примесей (твердых частиц). От количества в сточной воде этих загрязнителей зависят устойчивость и длительность приемистости нагнетательных скважин, сохранение коллектор-ских характеристик нефтяных пластов и, в конечном счете, полнота нефтеизв-лечения.

Нефть в сточных водах находится, в основном, в эмульгированном состоянии.

Исследованиями института ТатНИПИнефть установлено, что при закрытой системе очистки вод свыше 90% частиц механических примесей и эмульгированной нефти, содержащихся в очищенной сточной воде, имеют размер не более 5 мкм. (СТО ТН 028-2008 «Закачка технологической жидкости для поддержания пластового давления на месторождениях ОАО «Татнефть», г. Бу-гульма, 2008).

Для повышения вытесняющих свойств воды и более длительного сохранения приемистости нагнетательных скважин рекомендуется снижать содержание нефти и механических примесей.

Воду, закачиваемую в продуктивные горизонты, очищают от нефти и механических примесей до нормативных показателей.

Предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в сточной воде составляет 230 мг/л, а средневзвешенное значение за месяц составляет 110 мг/л. При превышении предельно допустимых значений происходит замасливание прискважных зон и остановка работы скважины. Это влечет за собой необходимость проведения дорогостоящего капитального ремонта.

Таким образом, получение достоверной информации о качестве сточной воды, закачиваемой в пласт в режиме реального времени позволяет оперативно предпринимать необходимые действия в целях предотвращения закачки в пласт воды несоответствующего качества.

Нормативные параметры подготовки сточных вод для нефтепромыслов определены «Положением о закачке нефтепромысловых сточных вод в нагне-

тательные скважины системы поддержания пластового давления ОАО «Татнефть», согласно которому контроль качества подготовки воды должен выполняться с периодичностью 1 раз в смену по стандартным методикам, включающим в себя отбор проб воды, доставку в лабораторию, выполнение анализов. Такая периодичность не позволяет своевременно реагировать на изменение технологического процесса подготовки воды и принимать необходимые меры для предотвращения попадания в систему поддержания пластового давления воды несоответствующего качества.

В настоящее время существуют устройства, предназначенные для определения концентрации взвешенных веществ в воде как отечественного, так и зарубежного производства. Это приборы, работающие на основе оптики, ультразвука, также некоторые из них используют в своей работе объекты биологического происхождения и другие. Анализ результатов, полученных при их эксплуатации, показывает, что в настоящее время все они в той или иной степени не удовлетворяют требованиям технологического процесса либо по точности, либо по рабочему диапазону, либо по оперативности, либо возможности автоматизации измерений.

Таким образом, разработка способа и устройства, позволяющих улучшить метрологические и технико-экономические характеристики анализаторов суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах, представляет собой актуальную задачу.

Объект исследования:

Методы и средства измерения суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной воде, закачиваемой в пласт для поддержания пластового давления.

Цель работы:

Улучшение метрологических и технико-экономических характеристик анализаторов суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

Задачи подлежащие решению:

- проанализировать характеристики существующей и перспективной измерительной аппаратуры, предназначенной для измерения содержания взвешенных веществ в сточной воде, определить потенциальные возможности для улучшения метрологических и технико-экономических характеристик анализаторов и повышения эффективности мониторинга сточной промысловой воды в целом. На основе проведенного анализа, сформулировать основные направления для дальнейших научных исследований.

- провести математическое моделирование отражения ультразвуковых колебаний от взвешенных капель нефти и твердых частиц с учетом их физико-химических особенностей. Обосновать необходимость применения ультразвукового метода для улучшения метрологических и технико-экономичсских характеристик анализаторов суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

- разработать способ автоматизированного измерения на основе излучения ультразвуковых колебаний в сточную воду со взвешенными веществами и

приеме отраженных от них ультразвуковых импульсов. Проанализировать основные составляющие погрешности измерений и провести их экспериментальную верификацию.

- спроектировать и создать анализаторы на основе разработанного способа. Внедрить анализатор в технологический процесс производства для повышения эффективности мониторинга качества сточной промысловой воды в целом.

Методы исследований. При проведении исследований для достижения поставленных задач использовались: теория распространения ультразвука в жидких средах; методы цифровой обработки сигналов; методы математического моделирования; статистические методы обработки информации.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность полученных результатов основана на использовании современных методов исследования и доказана согласием результатов расчетов с экспериментальными данными.

Научная новизна работы:

- Проанализированы метрологические и технико-экономические характеристики существующих и перспективных анализаторов суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах. Выявлены возможности для улучшения метрологических и технико-экономических характеристик анализаторов и повышения эффективности мониторинга сточной промысловой воды в целом, основанные на применении ультразвукового метода измерения.

- Математически смоделирован процесс отражения ультразвуковых колебаний от взвешенных капель нефти и твердых частиц с учетом их физико-химических особенностей. Дано обоснование необходимости применения ультразвукового метода для улучшения метрологических и технико-экономических характеристик анализаторов суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

- Предложен способ автоматизированного измерения на основе излучения ультразвуковых колебаний в сточную воду со взвешенными веществами и приеме отраженных ультразвуковых импульсов от взвешенных веществ. Проанализированы основные составляющие погрешности измерений и проведена их экспериментальная верификация в условиях реального производства по суммарному содержанию взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной воде. Разработаны методы минимизации и компенсации основных составляющих погрешностей на основе применения нового алгоритма цифровой обработки сигналов и использовании в конструкции ультразвукового преобразователя в качестве акустического экрана асбеста - наноматериапа естественного происхождения.

- На основе предложенного способа разработана структура устройства измерения суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде.

- На базе разработанной структуры создан принципиально новый анализатор с улучшенными метрологическими и технико-экономическими характеристиками, способный осуществлять непрерывный автоматизированный мониторинг

суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в потоке сточной воды с погрешностью измерений не более ±15%.

Практическая ценность работы. Совокупность результатов, полученных в процессе выполнения диссертационной работы убедительно доказывает возможность создания поточного анализатора суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде. Подтверждением этому является разработанный поточный анализатор СТОК-Ю1. Это позволяет улучшить метрологические и технико-экономические характеристики анализаторов и повысить эффективность мониторинга качества сточной промысловой воды в целом.

Внедрение результатов работы. Разработанный поточный анализатор СГОК-101 использовался при выполнении хоздоговорной НИР в структурных подразделениях ОАО «Татнефть» - Нефтегазодобывющие управления (НГДУ) «Лениногорскнефть», «Альемегьевнефть» и «Иркеннефть». Анализатор СТОК-101 прошел государственные и производственные испытания и внедрен в ОАО «Татнефть» в количестве более 60 шт.

Апробация работы. Диссертационная работа, отдельные ее разделы и результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- на всероссийской (с международным участием) молодежной научной конференции «XVII Туполевские чтения» (Казань, КГТУ им. Туполева, 26-28 мая, 2009 г).

- в международной аэрокосмической школе (Алушта, Крым, Украина, 2009).

- на международной научно-технической конференции и молодежной школе-семинаре «Нанотехнологии-2010» (с. Дивноморское, Краснодарский Край, Россия).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 8 работах, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, патент РФ и методика поверки, утвержденная Госстандартом.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание диссертационной работы изложено на 120 страницах машинописного текста, иллюстрированного таблицами и рисунками.

На защиту выносятся следующие положения:

- Результаты анализа метрологических и технико-экономических характеристик существующих и перспективных анализаторов суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц, предназначенных для мониторинга качества сточной воды. Рекомендации по выбору путей улучшения метрологических и технико-экономических характеристик анализаторов и повышения эффективности мониторинга качества сточной воды в целом, основанных на использовании метода ультразвуковых колебаний.

- Результаты математического моделирования процесса отражения ультразвуковых колебаний от взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде с учетом их физико-химических особенностей. Обоснование необходимости применения ультразвукового метода для улучшения метрологических и технико-экономических характеристик анализаторов суммарного

содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

- Способ автоматизированного измерения на основе метода ультразвуковых колебаний. Результаты анализа основных составляющих погрешностей измерений и их экспериментальная верификация по суммарному содержанию взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной воде. Метод минимизации и компенсации основных составляющих погрешностей на основе нового алгоритма цифровой обработки сигналов и применения в конструкции ультразвукового преобразователя в качестве акустического экрана асбеста - наноматериала естественного происхождения.

- Результаты внедрения поточного анализатора СТОК-101 с улучшенными метрологическими и технико-экономическими характеристиками в технологический процесс подготовки сточной промысловой воды для закачки в пласт.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена общая характеристика диссертационной работы: актуальность темы, цель и задачи работы, научная новизна и практическая значимость, методы исследований, достоверность и внедрение полученных результатов, апробация работы, публикации и основные положения, выносимые на защиту. Дано описание структуры диссертации.

В первой главе рассматриваются общие вопросы мониторинга качества сточных промысловых вод. Проанализированы характеристики анализаторов суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде и проблемы, возникающие при использовании этих устройств в реальных условиях. Проведен анализ современных исследований по разработке методов и средств улучшения их метрологических и технико-экономических характеристик и повышения эффективности мониторинга сточных промысловых вод.

При обосновании актуальности работы отмечалась Необходимость контроля качества сточной воды, закачиваемой в пласт в режиме реального времени. В настоящее время существует достаточно большое количество методов и средств определяющих содержания взвешенных веществ в сточной воде. Но их критический анализ показывает, что с точки зрения поставленной цели получения достоверной информации о качестве закачиваемой воды в непрерывном автоматизированном режиме, у каждой из существующих разработок в данной области имеются разного рода недостатки, ограничивающие их использование по указанному назначению.

Все существующие методы можно разделить на несколько категорий. К первой категории относятся методы, предназначенные для использования в лабораторных условиях. Такие как гравитационный, колориметрический методы и др. Они дают наиболее точную информацию о содержании взвешенных веществ в воде, но из-за своей трудоемкости и низкой оперативности получения результатов не могут быть использованы для непрерывного автоматизированного мониторинга.

К следующей категории относятся методы, пригодные как для лабораторных, так и для полевых условий. Это методы флуоресценции и ультрафиолетового поглощения. Устройства, реализующие метод флуоресценции не могут фиксировать наличие в воде твердых частиц, поскольку они не поглощают ультрафиолетовое излучение. А в показания устройств, работающих по второму методу, вносят значительную погрешность микроорганизмы, находящиеся в составе сточной промысловой воды и поглощающие ультрафиолетовое излучение. Таким образом, эти методы не могут быть использованы для контроля качества сточной промысловой воды.

К третьей . категории относятся многоугловые турбидо-нефелометрические методы измерения. Они обладают наиболее высокой точностью, однако при работе со сточной промысловой водой, нефть оседает на стенках окон и изменяет их прозрачность, что существенно влияет на точность измерений. Существует метод, основанный на измерении полной индикатрисы рассеяния, в котором данный недостаток устранен путем добавления в конструкцию устройства дополнительных фотоприемников или излучателей и двух-или многолучевых оптических систем, реагирующих на изменение прозрачности окон и вносящих соответствующую корректировку в результаты измерений. Данный метод позволяет определять содержание взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде с высокой точностью и в автоматическом режиме. Однако отсутствие в настоящий момент функции автоматической самоочистки окон делает необходимым осуществлять их профилактическую чистку механическим способом с некоторой периодичностью, что затрудняет реализацию непрерывного мониторинга.

Четвертая категория - это акустические методы контроля. Они способны осуществлять автоматизированный мониторинг качества сточной воды. Однако все они могут давать лишь качественную информацию. Причиной тому служит ряд нерешенных вопросов как теоретического, так и технического характера, связанных с проблемой мониторинга качества сточной воды. Погрешность таких методов не удовлетворяет требованиям технологического процесса подготовки сточных промысловых вод.

Реализация метода требует анализа процессов отражения ультразвука от взвешенных капель нефти й твердых частиц в сточной промысловой воде с учетом их физико-химических особенностей и оценки основных составляющих погрешности измерений.

Таким образом, в результате исследований, проведенных в первой главе, выявлены возможности для улучшения характеристик анализаторов суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной воде, основанные на использовании метода ультразвуковых колебаний и повышении эффективности мониторинга качества сточной промысловой воды в целом.

Сформулирована цель диссертационной работы, и составлен перечень основных задач, подлежащих решению.

Во второй главе исследован процесс отражения ультразвуковых колебаний от взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде. Обоснован выбор частоты ультразвука для локации сточной воды и формы зондирующего импульса. Математически смоделирован процесс отражения ультразвука от капель нефти в воде. Предложен способ обработки ультразвукового сигнала, отраженного от капель нефти и твердых частиц в сточной воде.

Известно, что взвешенные капли нефти и твердые частицы не растворяются в воде и имеют отличающиеся от воды величины акустических сопротивлений и скорости ультразвука. Также при обосновании актуальности исследований отмечалось, что 90% твердых частиц и капель нефти, содержащихся в сточной воде, имеют размер не более 5 мкм.

Как известно, значительные отраженные колебания будут наблюдаться в том случае, если отражатель имеет размер соизмеримый с длиной волны и больше. Поскольку капли нефти и твердые частицы в очищенной сточной воде имеют размер не более 5 мкм, а скорость распространения ультразвуковых колебаний в воде составляет 1,5*106 мм/с, то для уверенного обнаружения отражателей размером 5 мкм необходимо излучать колебания с собственной частотой 150 МГц. На таких частотах в сточной воде будут наблюдаться очень большие затухания ультразвука. Кроме этого реализация контроля на частоте до 150 МГц представляет большие трудности из-за того, что в настоящее время разработка и изготовление пьезоэлектрических преобразователей с этой резонансной частотой проблематичны. Поэтому для реализации ультразвукового контроля был рассмотрен вариант с использованием более низких частот, при котором затухание ультразвука в воде на расстояниях 50-100 мм незначительно. С другой стороны, если частота ультразвука будет слишком низкой, то амплитуда отраженного сигнала будет близка к нулю. Результаты математических расчетов, проведенных с учетом этих условий, показывают, что частота ультразвуковых колебаний для локации сточной воды должна быть не более 4 МГц. В связи с тем, что промышленностью серийно выпускается пьезокерамика с частотами 2,5, 3,2, 3,6, 5 МГц, была выбрана керамика с резонансной частотой 3,6 МГц. При приклеивании пьезокерамики к демпферу ее частота уменьшается до 3,4 МГц. При этом необходимо отметить, что длина волны ультразвука получается примерно в 100 раз большей максимального размера взвешенных капель нефти и твердых частиц, содержащихся в сточной воде.

Результаты исследований института ТатНИПИнефть показывают, что содержание твердых частиц в сточной воде составляет примерно 10% от общей массы загрязнения, а на 90 процентов - это взвешенная нефть. С учетом этого в математической моДели в качестве основного отражателя ультразвука принята взвешенная капля нефти.

практика ультразвукового контроля». Отражение ультразвука от сферической капли в воде описывается уравнением:

(2.1)

где Ро - амплитуда компоненты тензора давления, излучаемого преобразовате-

лем; Р' -

амплитуда принятого сигнала; / = —<— функция, характеризующая за-

Лх

держку в дальней зоне; Ас =—- безразмерный коэффициент, характеризующий

отражательную способность сферы; 8а - площадь преобразователя, мм2; <1 -диаметр сферы, мм; X - длина волны, мм; х - расстояние от преобразователя до сферы, мм.

В работе И. Н. Ермолова отмечается: «Часто говорят, что дефекты меньше длины волны не выявляются ультразвуком; в действительности отражение от дефекта имеется. В области с!«Х с уменьшением с! амплитуда убывает гораздо быстрее (Ас = 4,3 с13/А.3), чем при сЫ.».

В случае диаметра сферы значительно меньшей длины волны:

р 2 4,3</3 4,35„</3

Ро Лх Л3 Л3х2

(2.2)

Для того чтобы измерять содержание капель нефти в сточной воде, необходимо получить зависимость амплитуды сигнала от массы капли. Зависимость амплитуды сигнала от объема капли имеет вид:

4,35^3 25,85

7-У,

(2.3)

Л'х2 лЛ3х2 где V - объем капли, мм3.

Умножив числитель и знаменатель выражения (2.3) на плотность вещества получаем:

25,8£„

жЛх р

т.

(2.4)

где ш - масса капли, г.

Амплитуда ультразвукового сигнала, отраженного от взвешенной капли нефти в сточной воде прямо пропорциональна ее массе при т«Х.

Реальный отраженный сигнал кроме того зависит от соотношения акустических сопротивлений воды и нефти. Коэффициент отражения определяется по формуле:

где г, - акустическое сопротивление воды; - акустическое сопротивление нефти.

Для капель нефти в воде коэффициент отражения равен 0,036. При излучении в сточную воду ультразвукового зондирующего сигнала в виде непрерывной синусоиды и приеме отраженных от капель нефти импульсов необходимо устранить наведенный сигнал на приемный преобразователь.

Практически это сделать не удается. Одним из вариантов решения этой проблемы является способ возбуждения передающего преобразователя импульсным сигналом, а прием отраженных импульсов осуществлять через некоторое время из такого расчета, чтобы в момент времени их прихода, амплитуда наведенного сигнала от зондирующего импульса была пренебрежимо мала. Предложено реализовать такой сигнал в виде произведения единичной функции, синусоиды и экспоненты:

f{i) = Y(t) e~T ün{co t). (2.6)

Причем коэффициент затухания экспоненциальной составляющей т выбран таким, чтобы уровень шума от зондирующего сигнала во время прихода отраженных от капель нефти и твердых частиц импульсов был минимальным.

На рис. 1 приведена осциллограмма зондирующего сигнала в воде, полученная с помощью двух раздельных датчиков, расположенных в воде друг напротив друга.

При математическом моделировании процесса отражения ультразвука от взвешенных капель иефти для простоты изложения объем, масса капель и амплитуда отраженного сигнала выражены в относительных единицах. Для того чтобы иметь представление о данном процессе и принципе формирования отраженного сигнала, модель составлена из нескольких вариантов.

Рис. 1. Форма зондирующего

сигнала ' вариант - отражение от одной капли объемом

V =1 и массой т=1 (рис.2).

Количество импульсов N=1, амплитуда А=1. Масса вещества т=1. Уравнение

имеет вид: f{t) = y{t + cp)-e т ■sin(a>-t + (p). (2.7)

2 вариант - отражение от 5 капель, равного объема, расположенных в ряд на одинаковом расстоянии от преобразователя (рис.3). Отраженные импульсы приходят с одинаковыми фазами. N=1, А=5, ш=5. Уравнение имеет вид:

f{t) = 5 y{t)-e т-smiw t + cp). (2 8)

3 вариант - отражение от 5 капель, расположенных по диагонали на разных расстояниях от преобразователя (рис.4). Отраженные импульсы приходят с разными фазами. N=5, A=l, т=5. Уравнение имеет вид:

f(t) = Y(t + <P\)-e r-sin(jo-t + (p\) + y{t + tp2)-e r-sin(co-t + <p2) +

i i i yit + p^-e r sm(úft + ^>})+jit+tp4)e r sin(¿0 t + <p4) + y(t + tp5)-e ' sin(ft>-f + %)■ (2.9)

0 20 40 60 80 100 120140 160 180 200

t, ЫКС

я 4

« о

-1

О 3 17 25 33 '

г 50 58 67 75 83 32 КЮ 1, МКС

Рис. 2. Отражение от одной капли.

: 5

1» * в/«- / ч- ^ 4 у *

1-1

<-2 -3

8 17 25 33 42 50 58 67 75 83 92100 1, МКС

Рис. 3. Отражение от пяти капель в ряд.

,*// [

4-М-

4 вариант - отражение от капель разного объема, расположенных на разных расстояниях от преобразователя (рис. 5). Импульсы приходят с разными амплитудами и разными фазами. Поскольку установлено, что амплитуда ультразвукового сигнала, отраженного от капли нефти прямо пропорциональна ее объему и массе, и приняв в этом варианте модели объем малой капли за V}—1, а объем большой капли за \,2=2У] , значения получаются равными N=4, А=4, т=10. Уравнение такого сигнала имеет вид:

/(0 = 3 у(1 + <р1)-е * -вт(<0-г + <г>,) +

+ 2 у{г + <р2)-е ' вт(а> г + (рг) + +4-у(1 + (р,) е '-8т(а>-г + й)+ (2.10)

+ уа + <рл)е 1 вт +

5 вариант - отражение от капель, расположенных вертикально в ряд, на оси преобразователя (рис. 6.) При таком расположении капель с учетом их размера меньшего длины волны, будет наблюдаться дифракция ультразвуковых волн. Причем как излучаемых, так и принимаемых. Это означает, что отраженный сигнал будет сформирован как в третьем варианте.

Анализ математической модели показывает: во-первых, ультразвуковой сигнал, поступающий на приемный преобразователь, является сложным и состоит из множества одиночных импульсов, имеющих экспоненциальную форму. Эти импульсы отражены от взвешенных капель нефти и твердых частиц и несут в себе информацию о их массовом содержании в сточной воде. Во-вторых, становится ясным, что невозможно определять их содержание путем простого измерения амплитуды сигнала. Для решения дайной проблемы

3 17 25 33 42 50 58 67 75 83 92 100 Г. МКС

Рис. 4. Отражение от пяти капель по диагонали

8 17 25 33 42 50 58 67 75 33 92 100 Г, МКС

Рис. 5. Отражение от капель разного объема

ж.

-МН^

0 8 17 25 33 42 50 58 67 75 83 92 100 1, МКС

Рис. 6. Отоажение от капель вертикально в ряд

разработан способ, основанный на сравнении отраженного сигнала с опорным напряжением и подсчете количества импульсов превышающих каждый уровень. На рис. 7 представлена осциллограмма опорного напряжения, с которым производится сравнение. Высота уровня 8 мВ. На рис. 8 представлен реальный отраженный сигнал от сточной воды с обозначенными уровнями сравнения.

Рис. 7. Осциллограмма

опорного напряжения Рис. В. Отраженный от сточной воды сигнал

Данный способ осуществлен с помощью микроконтроллера и ЭВМ, работающих по специальному алгоритму. В начале работы программой микроконтроллера задаются 15 циклов. Первому циклу присваивается соответственно первый уровень компаратора (8 мВ). Проверяется наличие зондирующего сигнала. Затем производится подсчет количества импульсов отраженных от капель, превышающих заданный уровень за время текущего цикла (число М0). Полученное значение запоминается. Затем происходит переход к следующему циклу, а значит ко второму уровню компаратора (16 мВ). Подсчитываются импульсы, превысившие уровень и это значение запоминается (число М^. И так далее. По завершению всех 15 циклов формируется пакет данных для передачи на ЭВМ, который состоит из 15 полученных значений и их контрольной суммы Б, которая служит только для отслеживания ошибок передачи данных. В ЭВМ задается необходимое количество циклов работы программы, в зависимости от желаемой длительности измерения. Например, 100 циклов соответствует длительности в 1 минуту. В рамках каждого цикла принимается пакет данных с микроконтроллера. Потом происходит проверка контрольной суммы и, если сумма верна, определяется среднее по 15 значениям из пакета (величина М^), если сумма не верна, то такой пакет отклоняется. Далее происходит усреднение результатов по всем циклам. Полученное значение подставляется в конечную формулу и вычисляется суммарное содержание взвешенных капель нефти и твердых частиц в мг/л, которая выводится на экран ЭВМ в виде численного значения, графика и гистограммы, а также отправляется в архив.

Содержание взвешенных веществ в сточной воде определяется следующим образом. Вначале проводится последовательный многократный отбор проб сточной воды. Одновременно с этим, в сточную воду вводятся ультразвуковые колебания и принимается смесь отраженных ультразвуковых колебаний. Далее определяется число отраженных ультразвуковых импульсов на заданных микроконтроллером уровнях, эти числа суммируются, и полученная сумма запоминается для каждой отобранной пробы. Далее определяется содержание взвешенных веществ в сточной воде по формуле:

С) = А + ВМ + СМ2 + БМ3, (2.11)

Причем коэффициенты А, В, С, Б определяются методом наименьших квадратов по зависимостям: СЬ = А + ВМ] + СМ,2 + БМ/3, СЬ = А + ВМ2 + СМг + ОМ23,..., д„.1 = А + ВМ„_! + СМ„.,2 + БМ,,.,3 , 0„ = А + ВМ„ + СМ„2 + БМП3, где 01, 02,.....(2 „_|, (2„ - значения суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц определенных из взятых проб сточной воды аттестованным методом (лабораторный анализ) в момент измерений ультразвуковым способом Мь М2, ....... М п1, М„ . С учетом измеренного

значения М и ранее определенных коэффициентов А, В, С, Б находят суммарное содержание взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной воде. Наличие в формуле полинома четвертой степени объясняется тем, что во время теоретических исследований допускалась возможность получения нелинейной зависимости. В дальнейшем, в процессе эксперимента была установлена зависимость прямо пропорциональная, и это привело к тому, что в настоящее время в программе ЭВМ коэффициенты С и Б выставляются равными нулю.

На основе проведенных исследований, в заключительной части главы делаются выводы о пригодности ультразвукового метода для измерения суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде.

Третья глава посвящена разработке устройства для измерения суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

Для проверки результатов методологической разработки было создано измерительное устройство и проведены его испытания в условиях реального производства, которые заключались в одновременном последовательном измерении суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в потоке сточной воды ультразвуковым способом, отборе проб для аттестованного метода (лабораторный анализ) и последующем сопоставлении полученных результатов. Схема устройства изображена на рис.11. Оно состоит из генератора 1, соединенного своим высокочастотным выходом с передающим пьезоэлектрическим преобразователем 2. Передающий пьезоэлектрический преобразователь размещен в корпусе ультразвукового преобразователя раздельно-совмещенного типа 3. В корпусе ультразвукового преобразователя 3 размещен приемный пьезоэлектрический преобразователь 4, соединенный со входом усилителя 5, выход которого соединен со входом управляемого компаратора 6. Выход управляемого компаратора 6 соединен с логическим входом микроконтроллера 7. Логический вход микроконтроллера 7 соединен с синхронизирующим выходом генератора 1. Логические выходы микроконтроллера 7 соединены с входами управляемого компаратора 6. Микроконтроллер 7 через порт 8 типа КБ - 485 передает данные на ЭВМ 9 для накопления, обработки и индикации суммарного содержания взвешенных капель нефти твердых частиц в сточной воде.

При проведении метрологических испытаний, устройство калибровалось по двум пробам, а затем проводились контрольные измерения. В результате получена зависимость между значениями, измеренными ультразвуковым способом и результатами лабораторного анализа отобранных проб (рис.12). Коэффициент корреляции равен 0,998. Диапазон измерения составляет от 20 до 300 мг/л. Нижний предел диапазона обуславливается шумами от зондирующего сигнала, а верхний предел определен техническим заданием. Исследования отражения ультразвука от сточной воды с суммарным содержанием взвешенных капель нефти и твердых частиц более 300 мг/л не проводились.

Для определения порядка расчета погрешности данного способа была разработана и утверждена Госстандартом методика поверки. Погрешность рассчитывается по формуле:

4б« = 1Дл№2+^п2 (2.12)

где Добщ - погрешность ультразвукового способа; Дн и Дп - погрешности аттестованных методов определения содержания нефтепродуктов и механических примесей; Ду - собственная по-результатов грешность ультразвукового устройства.

Устройство считают годным, если Добщ не превышает ±15%.

Принимая во внимание, что предельная суммарная погрешность аттестованных методов Дн и Дп известна и составляет ±12%, собственная погрешность устройства Ду получается не более ±6%.

К наиболее значимым составляющим погрешности относятся: влияние слоя нефти, откладывающегося на торце датчика, шум от зондирующего импульса, попадающего на приемный преобразователь и разные расстояния от капель нефти и твердых частиц до датчика. Первая составляющая сводится к минимуму за счет естественной очистки ультразвуковыми колебаниями активной поверхности датчика (эксперименты показывают, что толщина пленки нефти на поверхности датчика в этом случае не превышает 1 мм). Влияние второй и третьей составляющих погрешности нивелируется введением зоны контроля 50-100 мкс (в области до 50 мкс поступает помеха от излучателя, а в области более 100 мкс приходят сигналы от противоположной стенки трубы), а также работой на относительно низкой частоте, при которой затухание ультразвука в воде на такой длине достаточно мало. Шум от зондирующего сигнала удалось значительно подавить применив в конструкции преобразователя высокоэффективный акустическим экран, разделяющий передающий и приемный пьезоэле-менты. Он изготовлен на основе асбеста - наноматериала естественного происхождения, обладающего колоссальным коэффициентом затухания ультразвука.

В качестве еще одной составляющей стоит учесть влияние наличия в составе загрязнений твердых частиц, моделирование которых вызывает трудности

Рис. 11. Схема измерительного устройства

< 200

г 1Я1

¥ 1 ши

я во

о,о юо.о аоо.о зоо.о

АТТ*АТО»лиийМ#ТПД

{лабораторный анали,). мг/л

Рис. 12. Сопоставление

в связи с их неправильной формой. Эта составляющая в некоторой степени компенсируется тактовой частотой зондирующего сигнала в 33 Гц, что позволяет облучать частицы с разных сторон, пока они проплывают сквозь зону контроля, меняя при этом свое пространственное положение. К этому следует добавить, что процентное содержание твердых частиц в общей массе загрязнений обычно бывает не более 10%, а значит, при погрешности способа Д0бщ не более ±15%, влияние последней составляющей не будет превышать 1%.

Анализ результатов, представленных в главе, показывает, что предложенные методы способны улучшить метрологические и технико-экономические характеристики существующих приборов, а именно обеспечить непрерывный автоматизированный мониторинг суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах с собственной погрешностью измерения не более ±6%, что превышает точностные характеристики существующих методов.

Четвертая глава посвящена разработке и апробированию анализатора СТОК-101. При выборе конструкции генератора ультразвуковых колебаний были рассмотрены различные варианты и выбран генератор с контуром ударного возбуждения. Датчик конструктивно выполнен таким образом, что его можно извлечь и установить обратно без остановки движения воды (давление воды может достигать 3 атм.) Максимальное удаление датчика от операторской - до 700 м. В приемнике ультразвуковых колебаний установлен однокаскадный усилитель с эмиттерными повторителями на входе и выходе. Для согласования приемного пьезоэлемента со входом усилителя установлен трансформатор с ко-эффициетом передачи 4, коэффициент усиления усилителя 160. Для обеспечения устойчивого усиления сигнал на трансформаторе инвертируется. В приемнике установлен микроконтроллер, осуществляющий первичную математическую обработку и передающий информацию в компьютер для последующей обработки, отображения и хранения результатов измерений. Для микроконтроллера и компьютера разработаны алгоритмы работы и написаны программы. Информация по телеметрическим каналам связи может быть передана на центральный диспетчерский пульт. Основные параметры анализатора СТОК-101:

1. Режим измерения....................................поточный

2. Продолжительность анализа, не более, с........................1

3. Частота излучаемых ультразвуковых колебаний, МГц...........3,4

4. Погрешность измерения суммарного содержания

взвешенных капель нефти и твердых частиц, не более, %...........15

5. Поддерживаемые интерфейсы........................RS232/485

6. Напряжение питания, В/Гц..............................220/50

7. Температура окружающей среды, °С....................+5...+40

8. Относительная влажность воздуха, не более, %.................95

9. Габаритные размеры, мм, не более:

- блок Измерительный..........................265 х 185 х 95

- блок питания.................................115x90x56

- датчик ...........................................120 х 12

10. Масса, кг, не более:

- блок измерительный.....................................2,0

- блок питания...........................................1,0

- датчик................................................0,5

Измерительный блок анализатора собран в литом герметичном корпусе

из ударопрочного полистирола, внутри которого расположены два литых алюминиевых блока. В одном блоке находится генератор, а в другом приемник. Все кабели подключаются через гермовводы. Таким образом обеспечивается пыле-влагозащищенность анализатора. Электро-радиоэлементы на платах приемника и генератора залиты компаундом и организована гальваническая развязка на основе оптронов. Этим достигнута искробезопасность электрической цепи устройства. Анализатор СТОК-101 относится к связанному искробезопасному электрооборудованию группы II по ГОСТ Р 51330.13.

В роли электронно-вычислительной машины вначале использовался карманный компьютер, а в настоящее время анализаторы оснащаются «нетбу-ками». Компьютер используется для конечной математической обработки и отображения результатов измерений. Данные с микроконтроллера, поступающие в него обрабатываются программой и отображаются на экране в виде гистограммы или графика с указанием величины суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в мг/л. На рис. 13 приведена индикация в режиме гистограммы. Высота столбцов на ней показывает количество импульсов на уровнях. На рис. 14 приведена индикация в режиме графика. Все полученные данные сохраняются в памяти компьютера с интервалом в одну минуту._

Суммарно« содержание нефти к твердых о

132 кг/л

подержание н.фти и та.рдых ■

ЕЕЦ

Рис. 13. Индикация в режиме гистограммы Рис. 14. Индикация в режиме графика

Анализатор СТОК-101 прошел апробацию в рамках проведения метрологических испытаний в условиях реального производства на очистных сооружениях НГДУ «Иркеннефть», «Лениногорскнефть» и «Альметьевнефть». Результаты испытаний приведены на рис. 15,16,17.

Анализ полученных результатов подтверждает возможность применения ультразвукового метода для мониторинга качества сточной воды и показывает, что анализатор СТОК-101 может быть использован для измерения суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

В приложении к данной диссертационной работе представлены акты внедрения и использования результатов диссертации, сертификат соответствия, сертификат утверждения типа, разрешение на применение Ростехнадзора анализатора СТОК-101 и методика поверки.

о 160

л 140 Р 120 5 100 £ § 80

о ^

В в

40 20 0

40 - -

ф 35

£ 30

В 25 4— -

й Я-о а 20 15

4. 5 ■

1 0 •

100 200 30(

Аттестований метод (лабораторый анализ), мг л

0 20 40

Аттестований метод (лабораторный анализ). мг л

Рис. 15. Результаты испытаний на НГДУ «Лениногорскнефть». Коэффициент корреляции равен 0,997

60 50 40 30 20 10 о

20 40 60 8 Аттесгованый метод (ла6ораторнынана.чн5).мг л

Рис. 17. Результаты испытаний на НГДУ «Альметьевнефть». Коэффициент корреляции равен 0,958

Рис. 16. Результаты испытаний на НГДУ «Иркеннефть». Коэффициент корреляции равен 0,991

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Главным результатом диссертационной работы является улучшение метрологических и технико-экономических характеристик анализаторов измерения суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

Кроме того, получены следующие результаты:

1. Проанализированы характеристики существующей и перспективной измерительной аппаратуры, предназначенной для измерения суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в воде, определены потенциальные возможности для улучшения метрологических и технико-экономических характеристик анализаторов и повышения эффективности мониторинга сточной промысловой воды в целом. На основе проведенного анализа, сформулированы основные направления для дальнейших научных исследований.

2. Разработана математическая модель отражения ультразвуковых колебаний от взвешенных капель нефти и твердых частиц с учетом их физико-химических особенностей. Обоснована необходимость применения ультразвукового метода для улучшения метрологических и технико-экономических характеристик анализаторов суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

ботаны методы минимизации и компенсации основных составляющих погрешностей на основе применения нового алгоритма цифровой обработки сигнала и использования в конструкции ультразвукового преобразователя в качестве акустического экрана асбеста - наноматериала естественного происхождения.

4. Разработана структура устройства измерения суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде.

5. На базе разработанной структуры создан принципиально новый анализатор СТОК-101, с улучшенными метрологическими и технико-экономическими характеристиками, способный осуществлять непрерывный автоматизированный мониторинг суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в потоке сточной воды без сложного технического обслуживания, с высокой воспроизводимостью результатов и собственной погрешностью измерений не более ±6%, что превышает точностные характеристики существующих методов.

6. Результаты диссертационной работы внедрены в производство в виде анализаторов СТОК-101 на объектах подготовки сточных вод ОАО «Татнефть» в количестве более 60 шт. Новизна и полезность технических решений подтверждены патентом РФ.

4. СПИСОК РАБОТ, ОТРАЖАЮЩИХ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Саиткулов Н.О. Ультразвуковая наноскопия нефтесодержащих вод / И.К.Насыров // Нелинейный мир. - 2010. - №5. - Т.8. - С.326-329. - ISSN 2070-0970.

2. Саиткулов Н.О. Ультразвуковой способ измерения содержания нефти и твердых взвешенных частиц в сточной воде // Вестник КГТУ им. А.Н.Туполева. - 2010. - ЛЬ4. - С.78-81.-ISSN 2078-6255.

3. Саиткулов Н.О. Способ ультразвукового измерения концентрации взвешенных веществ в жидкой среде / В.Г. Фадеев, Г.А. Федотов, Р.З. Сахабутдинов [и др.] // Патент РФ №2313077.-2007.

Публикации:

4. Саиткулов Н.О. Анализаторы загрязнений сточной воды СТОК-101. Методика поверки/ И.И. Фишман, И.А, Мусин, А.Г. Сладовский [и др.] // МИ 2980 2006. - 2005.

5. Саиткулов Н. О. Способ ультразвукового измерения концентрации взвешенных веществ в жидкой среде // МНТК XVII Туполевские чтения, Казань, КГТУ им. А.Н. Туполева, 2009.

6. Саиткулов Н.О. Ультразвуковая наноскопия жидких сред // Сборник тезисов докладов международной аэрокосмической школы. - Алушта, 2009. - С. 178.

7. Саиткулов Н. О. Акустический экран на основе наноматериалов // МНТК «Нано-технологии-2010». - 2010. - 4.1. - С.260-262.

8. Саиткулов Н.О. Ultrasonic oily waste nanoscopy / O.JI. Фиговский, Д.М. Пашин, И.К. Насыров // "Scientific Israel - Technological Advantages". - 2011. - № 1. - T.2. - C.256-260.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печл. 1,0. Усл.печ.л. 0,93. Уч.-изд.л. 0,97.

______Тираж 100. Заказ Р153 __

Типография Казанского государственного технического университета 420111, Казань, К. Маркса, 10

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Саиткулов, Никита Олегович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИЗМЕРЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВЗВЕШЕННЫХ КАПЕЛЬ НЕФТИ И ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ В СТОЧНЫХ ПРОМЫСЛОВЫХ ВОДАХ

1.1. Взвешенные капли нефти и твердые частицы в сточных промысловых водах - как объект контроля

1.2. Методы и средства измерения содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах

1.3. Обсуждение результатов анализа

1.4. Выводы по главе. Постановка задач дальнейших исследований

ГЛАВА 2. МЕТОД УЛЬТРАЗВУКОВОГО АНАЛИЗА И ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ ВЗВЕШЕННЫХ КАПЕЛЬ НЕФТИ И ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ В СТОЧНОЙ ВОДЕ

2.1. Исследование затухания ультразвука в жидких средах.

Выбор частоты генератора для локации сточной воды

2.2. Расчет амплитуды ультразвукового сигнала отраженного от капли нефти в воде. Выбор формы зондирующего импульса

2.3. Математическая модель отражения ультразвука от взвешенных капель нефти в воде

2.4. Разработка способа измерения 55 2.4. Выводы по главе

ГЛАВА 3. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ ВЗВЕШЕННЫХ КАПЕЛЬ НЕФТИ И ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ В СТОЧНОЙ ВОДЕ

3.1. Разработка измерительного устройства

3.2. Расчет погрешности измерения

3.3. Выводы по главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА УЛЬТРАЗВУКОВОГО

АНАЛИЗАТОРА СТОК-Ю

4.1. Генератор ультразвуковых колебаний

4.2. Ультразвуковой преобразователь

4.3. Приемник ультразвуковых колебаний

4.4. Особенности конструкции анализатора

4.5. Апробация анализатора СТОК-Ю

4.6. Выводы по главе 96 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 97 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 99 ПРИЛОЖЕНИЕ

Периодичность отбора проб сточной воды на содержание нефти и механических примесей:

- на выходе установки очистки воды (при наличии) или на выходе самоочищающегося жидкостного гидрофобного фильтра (при наличии) - 1 раз в смену;

- на входе кустовой насосной станции - 1 раз в 10 дней;

- на устье наиболее удаленной от кустовой насосной станции, нагнетательной скважины - по графику, согласованному со службой главного геолога, но не реже 1 раза в квартал [3].

Существующая схема мониторинга качества подготовки сточной воды, направляемой для целей поддержания пластового давления, по концентрации нефти, механических примесей, представлена на рис. 1. С регламентированной периодичностью 1 раз в смену отбирается проба воды с установки очистки, которая доставляется в химико-аналитическую лабораторию, где определяются вышеперечисленные показатели по стандартным методикам. Результаты анализов отправляются оператору очистных сооружений и технологу цеха.

Принятие технологического решения

Очистные сооружения

Передача информации!

I Гл. технолог ОАО "Татнефть'

Передача информации л. технолог НГДУ

Рис. 1 - Существующая схема мониторинга сточных вод на очистных сооружениях.

Инспекционно с периодичностью 1 раз в квартал институтом «ТатНИ-ПИнефть» во всех нефтегазодобывающих управлениях ОАО «Татнефть» проводится мониторинг качества подготовки направляемой для целей поддержания пластового давления сточной воды. Также один раз в год проводится сверка межлабораторных испытаний по определению качества выполнения анализов.

Существующая периодичность лабораторных анализов в нефтегазодобывающих управлениях позволяет иметь общую картину о технологическом режиме подготовки воды, однако данной информации зачастую недостаточно для того, чтобы реагировать на его изменения в режиме реального времени на конкретном объекте, своевременно получать сигнал об увеличении пороговой концентрации загрязнений и принимать необходимые меры по улучшению качества воды [4].

Получение достоверной информации о качестве сточной воды, закачиваемой в пласт в режиме реального времени позволяет оперативно предпринимать необходимые действия в целях предотвращения закачки в пласт воды несоответствующего качества.

Таким образом, разработка способа и устройства, позволяющих улучшить метрологические и технико-экономические характеристики анализаторов суммарного содержания взвешенных капель нефти твердых частиц в сточных промысловых водах, представляет собой актуальную задачу.

Объект исследования:

Цель работы:

Улучшение метрологических и технико-экономических характеристик анализаторов суммарного содержания взвешенных нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

Основная задача научных исследований:

Разработка принципов построения, методов анализа и синтеза поточных анализаторов суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах на основе излучения ультразвуковых колебаний в сточную воду со взвешенным веществом и приеме отраженных ультразвуковых импульсов от взвешенных веществ в сточной воде.

Для достижения поставленной цели и решения основной задачи научных исследований, на базе анализа характеристик существующей и перспективной измерительной аппаратуры для измерения суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной воде и математического моделирования процесса отражения ультразвука от взвешенных веществ в сточной воде с учетом их физико-химических особенностей был разработан ультразвуковой метод измерения основанный на излучении ультразвуковых колебаний в сточную воду со взвешенными веществами и приеме отраженных от них ультразвуковых импульсов в совокупности с применением нового алгоритма обработки сигнала. А также разработана структура прибора и осуществлена его реализация, проведен анализ основных составляющих погрешностей измерений, и найдены пути их минимизации.

Результатом проведенной работы является создание поточного анализатора СТСЖ-101, позволяющего осуществлять непрерывный автоматизированный мониторинг суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание диссертационной работы изложено на 105 страницах машинописного текста, иллюстрированного таблицами и рисунками.

При обосновании актуальности работы отмечалась необходимость контроля качества сточной воды, закачиваемой в пласт в режиме реального времени. В настоящее время существует достаточно большое количество методов и средств определяющих содержания взвешенных веществ в сточной воде. Но их критический анализ показывает, что с точки зрения поставленной цели получения достоверной информации о качестве закачиваемой воды в непрерывном автоматизированном режиме, у каждой из существующих разработок в данной области имеются разного рода недостатки, ограничивающие их использование по указанному назначению.

К третьей категории относятся многоугловые турбидо-нефелометрические методы измерения. Они обладают наиболее высокой точностью, однако при работе со сточной промысловой водой, нефть оседает на стенках окон и изменяет их прозрачность, что существенно влияет на точность измерений. Существует метод, основанный на измерении полной индикатрисы рассеяния, в котором данный недостаток устранен путем добавления в конструкцию устройства дополнительных фотоприемников или излучателей и двух- или многолучевых оптических систем, реагирующих на изменение прозрачности окон и вносящих соответствующую корректировку в результаты измерений. Данный метод позволяет определять концентрацию взвешенной нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде с высокой точностью и в автоматическом режиме. Однако отсутствие в настоящий момент функции автоматической самоочистки окон делает необходимым осуществлять их профилактическую чистку механическим способом с некоторой периодичностью, что затрудняет реализацию непрерывного мониторинга.

Для устранения указанных недостатков было предложено использовать метод ультразвуковых колебаний, особенностью которого является работа на относительно низких частотах, использование нового алгоритма цифровой обработки сигнала и применение в конструкции ультразвукового преобразователя высокоэффективного акустического экрана.

Реализация метода требует анализа процессов отражения ультразвука от взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде с учетом их физико-химических особенностей и оценки основных составляющих погрешности измерений.

Во второй главе исследуется процесс отражения ультразвуковых колебаний от взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде. Приводится обоснование выбора частоты ультразвука для локации сточной воды и формы зондирующего импульса, а также математическое моделирование процесса отражения ультразвука от капель нефти в воде, которые определяют возможность применения метода ультразвуковых колебаний для измерения суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной воде.

Известно, что взвешенные капли нефти и твердые частицы не растворяются в воде и имеют отличающиеся от воды физико-химические свойства. Также при обосновании актуальности исследований отмечалось, что 90% твердых частиц и капель нефти, содержащихся в сточной воде, имеют размер не более 5 мкм.

Как известно, значительные отраженные колебания будут наблюдаться в том случае, когда отражатель имеет размер соизмеримый с длиной волны и больше. Поскольку капли нефти и твердые частицы в очищенной сточной воде имеют размер не более 5 мкм, а скорость распространения ультразвуковых колебаний в воде составляет 1,5*106 мм/с, то для уверенного обнаружения отражателей размером 5 мкм необходимо излучать колебания с собственной частотой 150 МГц. На таких частотах в сточной воде будут наблюдаться очень большие затухания ультразвука. Кроме этого реализация контроля на частоте до 150 МГц представляет большие трудности из-за того, что в настоящее время разработка и изготовление пьезоэлектрических преобразователей с этой резонансной частотой проблематичны. Поэтому для реализации ультразвукового контроля был рассмотрен вариант с использованием более низких частот, при котором затухание ультразвука в воде на расстояниях 50-100 мм незначительно. С другой стороны, если частота ультразвука будет слишком низкой, то амплитуда отраженного сигнала будет близка к нулю. Результаты математических расчетов, проведенных с учетом этих условий, показывают, что частота ультразвуковых колебаний для локации сточной воды должна быть не более 4 МГц. В связи с тем, что промышленностью серийно выпускается пьезокерамика с частотами 2,5, 3,2, 3,6, 5 МГц, была выбрана керамика с резонансной частотой 3,6 МГц. При приклеивании пьезокерамики к демпферу ее частота уменьшается до 3,4 МГц. При этом необходимо отметить, что длина волны ультразвука получается примерно в 100 раз большей максимального размера взвешенных капель нефти и твердых частиц, содержащихся в сточной воде.

Результаты исследований института ТатНИПИнефть показывают, что содержание твердых частиц в сточной воде составляет примерно 10% от общей массы загрязнения, а на 90 процентов - это взвешенная нефть. С учетом этого в математической модели в качестве основного отражателя ультразвука принята взвешенная капля нефти.

Поскольку капля нефти в сточной воде имеет сферическую форму, для расчета зависимости амплитуды сигнала от ее массы использована теория отражения ультразвука от сферы, описанная в работе И.Н.Ермолова «Теория и практика ультразвукового контроля». Результаты математических расчетов показывают, амплитуда отраженного сигнала капли нефти в сточной воде прямо пропорциональна ее массе.

Проведен анализ формы зондирующего импульса и установлено, что наиболее подходящим вариантом является излучение в сточную воду зондирующего сигнала в виде произведения единичной функции, синусоиды и экспоненты:

0) = Н0-е г-вт^-О.

Математически смоделирован процесс отражения ультразвука от взвешенных капель нефти в сточной воде. Проведен анализ форм отраженных сигналов. Анализ математической модели, представленной в гл.2 показывает: во-первых, ультразвуковой сигнал, поступающий на приемный преобразователь, является сложным и состоит из множества одиночных импульсов, имеющих экспоненциальную форму. Эти импульсы отражены от взвешенных капель нефти и твердых частиц и несут в себе информацию о их суммарном содержании в сточной воде. Во-вторых, становится ясным, что невозможно определять их содержание путем простого измерения амплитуды сигнала. Для решения данной проблемы разработан способ, основанный на сравнении отраженного сигнала с опорным напряжением и подсчете количества импульсов превышающих каждый уровень. Данный способ осуществлен с помощью микроконтроллера и ЭВМ, для которых разработаны алгоритмы работы и написаны программы.

В заключительной части главы делаются выводы о пригодности ультразвукового метода измерения для мониторинга суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

Третья

глава. Для проверки результатов методологической разработки было создано измерительное устройство и проведены его испытания в условиях реального производства, которые заключались в одновременном последовательном измерении суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в потоке сточной воды ультразвуковым способом, отборе проб для аттестованного метода (лабораторный анализ) и последующем сопоставлении полученных результатов.

Для определения порядка расчета погрешности данного способа была разработана и утверждена Госстандартом методика поверки.

Проанализированы наиболее значимые составляющие погрешности, найдены способы их минимизации и проведена их экспериментальная верификация по суммарному содержанию взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

Анализ результатов, представленных во второй и третьей главе, позволяет утверждать, что предложенные способ и устройство измерения способны обеспечить непрерывный автоматизированный мониторинг суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде.

Четвертая

глава посвящена разработке и апробированию анализатора СТОК-101. Приведены его основные технические характеристики. Анализатор СТОК-101 относится к связанному искробезопасному электрооборудованию группы II по ГОСТ Р 51330.13.

Анализ полученных результатов подтверждает возможность применения ультразвукового метода для мониторинга качества сточной воды и показывает, что анализатор СТОК-Ю1 может быть использован для измерения суммарного содержания взвешенной нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

Заключение диссертация на тему "Ультразвуковой анализатор суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Главным результатом диссертационной работы является улучшение метрологических и технико-экономических характеристик анализаторов измерения суммарного содержания взвешенной нефти и твердых частиц в сточных промысловых водах.

Кроме того, получены следующие результаты:

3. Предложен способ автоматизированного измерения на основе излучения ультразвуковых колебаний в сточную воду со взвешенными веществами и приеме отраженных от них ультразвуковых импульсов. Проанализированы основные составляющие погрешности измерений и проведена их экспериментальная верификация в условиях реального производства по суммарному содержанию взвешенных капель нефти и твердых частиц в сточной воде. Разработаны методы минимизации и компенсации основных составляющих погрешностей на основе применения нового алгоритма цифровой обработки сигнала и использования в конструкции ультразвукового преобразователя в качестве акустического экрана асбеста - наноматериала естественного происхождения.

4. Разработана структура устройства измерения суммарного содержания взвешенной нефти и твердых частиц в сточной промысловой воде.

5. На базе разработанной структуры создан принципиально новый анализатор СТОК-101 с улучшенными метрологическими и технико-экономическими характеристиками, способный осуществлять непрерывный автоматизированный мониторинг суммарного содержания взвешенных капель нефти и твердых частиц в потоке сточной воды без сложного технического обслуживания, с высокой воспроизводимостью результатов и собственной погрешностью измерений не более ±6%, что превышает точностные характеристики существующих методов.

6. Результаты диссертационной работы внедрены в производство в виде анализаторов СТОК-Ю1 на объектах подготовки сточных вод ОАО «Татнефть» в количестве 25 шт. Новизна и полезность технических решений подтверждены патентом РФ.

Библиография Саиткулов, Никита Олегович, диссертация по теме Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

1. СТО ТН 028-2008 «Закачка технологической жидкости для поддержания пластового давления на месторождениях ОАО «Татнефть», г. Бу-гульма, 2008, УДК 622.276.438:628.543.

2. Отчет по теме «Оказание услуг по мониторингу качества подготовки закачиваемой сточной воды для ППД на объектах НГДУ «Азнакаевск-нефть» (соглашение №95). Татарский научно-исследовательский и проектный институт нефти (ТатНИПИнефть). Бугульма, 2007.

3. РД 153-39.0-460-06 «Положение о закачке нефтепромысловых сточных вод в нагнетательные скважины системы ППД ОАО «Татнефть», 2006 г.

4. Нефтяное хозяйство №7 2010 г., стр. 58, «Мониторинг качества нефтепромысловых сточных вод в ОАО «Татнефть», Кудряшова JI.B., Са-хабутдинов Р. 3., Буслаев Е.С., Антонов О. Ю., Нигматуллина А.И.

5. Н. М. Байков, Г. Н. Позднышев, Р. И. Мансуров. Сбор и промысловая подготовка нефти, газа и воды. М.: Недра, 1981.

6. Миронов В. А. Закачка сточных вод месторождений в продуктивные и поглощающие горизонты. М.: Недра, 1976.

7. О совместной подготовке нефти и воды /П.А. Палий, Г.Н.Григоращенко, А.Г. Соколов и др. // Нефтяное хозяйство, 1975, №9, С.37-39.

8. Перевалов В.Г., Алексеева В.А. // Очистка сточных вод нефтепромыслов, М., Недра, 1969.

9. Патент. №1343314, опубликовано 07.10.1987;

10. Патент №2091765, опубликовано 27.09.1997;

11. Патент №2126965, опубликовано 27.02.1999;

12. Патент №2164024, опубликовано 10.03.2001;

13. Унифицированные методы исследования качества вод. 4.1. Методы химического анализа вод. Изд. 3-е. М., 1974, 831 с.

14. Патент ФРГ N 3438195, кл. G 01 N 33/18, 1985.

15. Щекатуриани Т.Jl. Рыбы как индикаторы загрязнения моря углеводородами.// Самоочищение и биоиндикация загрязненных вод. М., 1980, с. 134- 138.

16. Биологические аспекты нефтяного загрязнения морской среды. Киев: Наукова думка, 1988, с. 186-210.

17. Патент №2152613, опубликовано 10.07.2000.

18. Патент №2256166, опубликовано 10.07.2005.

19. Патент №2308707, опубликовано 20.10.2007.

20. Патент №95104823, опубликовано 27.11.1996.21. www.galvanic.com

21. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, A.B. Ковалев и др.; под ред. проф. В.В. Клюева. 3-е изд., перерарб. и доп. - М. : Машиностроение, 2005. - 656 с. - ISBN 5-21703300-2

22. Теория и практика ультразвукового контроля. Научное издание / И.Н. Ермолов. М. : Машиностроение, 1981. - 240 с.

23. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. ред. И.П.Голямина. М.: «Советская энциклопедия», 1979. - 400 е., илл.

24. Саиткулов Н.О. Ультразвуковая наноскопия нефтесодержащих вод / И.К.Насыров // Нелинейный мир. 2010. - №5. - Т.8. - С.326-329. -ISSN 2070-0970.

25. Патент № 2313077, опубликовано 20.12.2007.

26. Саиткулов Н. О. Способ ультразвукового измерения концентрации взвешенных веществ в жидкой среде // МНТК XVII Туполевские чтения, Казань, КГТУ им. А.Н. Туполева, 2009.

27. Саиткулов Н.О. Ультразвуковая наноскопия жидких сред // Сборник тезисов докладов международной аэрокосмической школы. Алушта, 2009.-С. 178.

28. Саиткулов Н.О. Ультразвуковой способ измерения содержания нефти и твердых взвешенных частиц в сточной воде // Вестник КГТУ им. А.Н.Туполева. 2010. - №4. - С.78-81. - ISSN 2078-6255.

29. Саиткулов Н.О. Анализаторы загрязнений сточной воды СТОК-101. Методика поверки / И.И. Фишман, И.А. Мусин, А.Г. Сладовский и др. // МИ 2980-2006. 200531. "Centre for disease control article on asbestos", www.atsdr.cdc.gov. Retrieved 2010-01-12.

30. Саиткулов H. О. Акустический экран на основе наноматериалов // МНТК «Нанотехнологии-2010». 2010. - 4.1. - С.260-262

31. Ультразвук и его применение в науке и технике : материал технической информации / Л. Бергман; пер. с нем. под ред. B.C. Григорьева и Л.Д. Розенберга. 2-е изд. - М. : Изд. иностр. лит., 1957. - 726 с.

32. Ультразвуковой контроль материалов : справочник / И. Крауткремер, Г. Крауткремер; пер. с нем. Е.К. Бухмана и Л.С. Зенковой; под ред. проф. В.Н. Волченко. М. : Металлургия, 1991. - 752 с. - ISBN 5-22900362-6 (рус.). - ISBN 3-540-15754-9 (нем.).

33. Измерение координат объектов в ультразвуковой эхо диагностике методами синтезированой апертуры : Дис. канд. техн. наук: 05.11.13 / Д.В. Тюрин; Научн. руков.: проф. Ю.Е. Седельников ; КГТУ. Казань : Изд-во КГТУ, 2004. - 151 с.

34. Основы физики ультразвука Текст. : научное издание / Шутилов, Владимир Александрович. JI. : Изд-во ЛГУ, 1980. - 280с.

35. Ультразвуковые методы воздействия на технологические процессы Текст. : производственно-практическое издание / под ред. проф. H.H. Хавского. М. : Металлургия, 1981. - 143 с. - (МИСиС. Научные труды ; № 133).

36. Фокусировка звуковых и ультразвуковых волн Текст. : учебник / И.К. Каневский. М. : Наука, 1977. - 336 с.

37. Дефектоскопия металлов : сб. статей / под ред. Д. С. Шрайбера. М. : Гос. изд-во оборон, пром-ти, 1959. - 459 с.

38. Неразрушающие методы контроля материалов и изделий : сборник статей / Гос. ком. по приборостроению, средствам автоматизации и системам упр-ия при Госплане СССР ; под ред. проф. С.Т. Назарова. М. : ОНТИПРИБОР, 1964. - 516 с.

39. Повышение эффективности технологических процессов в поле акустических колебаний : Сборник статей / под ред. H.H. Хавского. М. : Металлургия, 1981. - 135 с. - (Моск. ин-т стали и сплавов. ; научные труды № 132).

40. Разработка ультразвуковых интерферометров для измерения скорости и коэффициента поглощения ультразвуковых колебаний в газах и жидкостях / А.Н. Меркурьев, М.Б. Митин, A.A. Керимов. М. : ЦИАМ, 1981. - 14 с. - (Тр. ЦИАМ №945).

41. Ультразвуковая эхоскопия / В. И. Домаркас, Э. JI. Пилецкас. J1. : Машиностроение, Ленинг. отд-ние, 1988. - 276 с. - ISBN 5-217-00067-8

42. Ультразвуковая обработка материалов / В.Ю. Вероман, А.Б. Аренков; под ред. Л.Я. Попилова. Л. : Машиностроение, 1971. - 168 с.

43. Спектральная обработка сигналов в ультразвуковых расходомерах систем водоснабжения : дис. . канд. техн. наук : 05.11.13 / М. В. Никандров; науч. руков.: Л.А. Славутский ; ФГОУ ВПО "Чувашский гос. ун-т им. И.Н. Ульянова". Чебоксары, 2009. - 144 с.

44. Частотно- временные ультразвуковые расходомеры и счетчики / А. Ш. Киясбейли, А. М. Измайлов, В. М. Гуревич. М. : Машиностроение, 1984. - 128 с.

45. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов / Л. Я. Попилов. М. : Машиностроение, 1971. - 544 с.

46. Ультразвуковая очистка / О. К. Келлер, Г. С. Кратыш, Г. Д. Лубяниц-кий. Л. : Машиностроение.Ленингр. отд-ние., 1977. - 184 с.

47. Акустическая интроскопия : сб. науч. трудов. Л. : б. и., 1991. - 94 с.

48. Акустико-эмиссионная диагностика конструкций Текст. : учебник. -М. : Радио и связь, 2000. 280с. - ISBN 5-256-01531-1.

49. Акустика Текст. : учеб. пособие для втузов / Л.Ф. Лепендин. М. : Высш. школа, 1978. - 448 с.

50. Ультразвуковой и рентгеновский контроль отливок Текст. : научно-популярная литература / Е.А. Гусев, А.Е. Карпельсон, В.Н. Потапов, Ф.Р. Соснин. М. : Машиностроение, 1990. - 208 с.

51. Нелинейная фильтрация сигналов / Розов, Алексей Константинович. -СПб.: Политехника, 1994. 381с. - ISBN 5-7325-0297-1.

52. Дефектоскопия металлов Текст. : научно-популярная литература /

53. A.К. Денель. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Металлургия, 1972. - 304 с.

54. Введение в физическую акустику : учеб. пособие для физ. спец. вузов /

55. B. А. Красильников, В. В. Крылов ; под ред. В. А. Красильникова. М. : Наука, 1984. - 400 с.

56. Моделирование волновых процессов / В. Ю. Завадский ; АН СССР, Акустический ин-т им. H.H. Андреева. М. : Наука, 1991. - 246 с. -ISBN 5-02-000150-3

57. Задачи и примеры по теории колебаний : учеб. пособие / В. А. Свет-лицкий. М. : Изд-во МГТУ 4.1. - 1994. - 308 с. - ISBN 5-7038-0893-6.

58. Акустоэлектронные радиокомпоненты: Элементы и устройства на поверхностных акустических волнах : производственно-практическое издание / В.И. Речицкий. М. : Сов. радио, 1980. - 262 с.

59. Акустические методы контроля : практич. пособие / И. Н. Ермолов, Н. П. Алешин, А. И. Потапов ; под ред. В. В. Сухорукова. 1991. - 287 с.

60. Электромагнитная дефектоскопия: производственно-практическое издание / A.JI. Дорофеев, Ю.Г. Казаманов. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1980. - 232 с.

61. Аналитическая химия промышленных сточных вод / Ю.Ю. Лурье. М. : Химия, 1984. - 448 с.

62. Вопросы формирования и обработки сигналов в радиотехнических устройствах и системах : Междуведомственный тематический науч.сб.;Вып.6(Х1). Таганрог : б. и., 1991. - 116 с.

63. Цифровые процессоры обработки сигналов фирмы Motorola : Учеб.пособие / Солонина, Алла, Улахович, Дмитрий, Яковлев, Лев. -СПб. : БХВ-Петербург, 2000. 512с. - ISBN 5-94157-011-2.

64. Теоретические основы цифровой обработки сигналов / В.И. Гадзиков-ский. М. : Радио и связь, 2004. - 344 с. - ISBN 5-256-01716-0.

65. Нейрокомпьютеры в системах обработки сигналов. Кн. 9 : коллективная монография / В.Ф. Гузик, А.Е. Ермаков, И.Н. Карелов и др.; под ред. Ю.В. Гуляева и А.И. Галушкина. М. : Радиотехника, 2003. - 224 с.

66. Методы спектрального оценивания случайных сигналов: учебное пособие для вузов / Б.И. Шахтарин, В.А. Ковригин. М. : Гелиос АРВ, 2005. - 248 с. - ISBN 5-85438-136-2.

67. Математические модели в задачах обработки сигналов Текст. : справ, пособие / P.M. Танеев. 2-е изд., испр. и доп. - М. : Горячая линия-Телеком, 2004. - 80 с. - ISBN 5-93517-213-5.

68. Проектирование систем цифровой и смешанной обработки сигналов / под ред. У. Кестера; пер. с англ. под ред. A.A. Власенко. М. : Техносфера, 2011. - 328 с. - (Мир электроники). - ISBN 978-5-94836-243-4. -ISBN 0-916550-23-0 (англ.).

69. Аналоговая электроника. Схемы, системы, обработка сигнала : пер. с англ. / Д. Крекрафт, С. Джержли. М. : Техносфера, 2005. - 360 с. -(Мир электроники). - ISBN 5-94836-057-1. - ISBN 0 7506 5095 8(англ.).

70. Акустическая диагностика и контроль на предприятиях топливно-энергетического комплекса / В.М. Баранов и др. М.: Наука, 1998. 304 с.

71. Алешин Н.П., Лупачев В.Г. Ультразвуковая дефектоскопия: Справочное пособие. Минск: Вышэйш. школа, 1987. 264 с.

72. Выборное Б.И. Ультразвуковая дефектоскопия. М.: Металлургия, 1985.256 с.

73. Ермолов И.Н., Ермолов М.И. Ультразвуковой контроль: Учебник для специалистов первого и второго уровней квалификации. М., 1998.170 с.

74. Неразрушаюшне методы контроля: Спецификатор различий в национальных стандартах разных стран / Под. ред. B.C. Киршенбаума. Т. 1, 1992. 234 с. Т. 2, 1992. 160 с. Т. 3,1995.242 с.

75. Nondestructive Testing Handbook. Second Edition, v. 7. Ultrasonic Testing // American Society for Nondestructive Testing, 1991.

76. Кажис Р.-И. Ультразвуковые информационные измерительные системы. Вильнюс: Мокслас, 1986.

77. Крауткремер Й., Крауткремер Г. Ультразвуковой контроль материалов: Справочник. М.: Металлургия, 1991.752 с.

78. Ланге Ю.В. Акустические низкочастотные методы и средства контроля многослойных конструкций. М.: Машиностроение, 1991. 272 с.

79. Технические средства диагностирования: Справочник / Под. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение. 1989. 672 с.

80. Химченко Н.В., Бобров В.А. Неразрушающий контроль в химическом и нефтяном машиностроениее М.: Машиностроение, 1978. 264 с.

81. Чабанов В.Е. Лазерный ультразвуковой контроль материалов. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1986. 232 с.

82. Клюев В.В. и др. Визуальный и измерительный контроль. М.: РОНКТД, 1998. 236 с.

83. Теория оптических систем: Учебник для ВУЗов / Б.Н. Бегунов, Н.П. Заказное, СИ. Кирюшин, В.И. Кузи-чев. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1981. 432 с.

84. Измерения в промышленности: Справочник. В 3-х кн. Кн. 1. Теоретические основы: Пер. с нем. / Под ред. П. Профоса. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1990. 492 с.

85. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. М.: Энергоатомиздат, 1983. 472 с.

86. Марков П.И., Кеткович A.A., Саттаров Д.К. Волоконно-оптическая интроскопия. Л.: Машиностроение, Ленинград, отд., 1987. 286 с.

87. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник в 2-х кн. 2-е издание / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1986. Кн. 1 -396 с, кн. 2 326 с.

88. Измерение, контроль, качество. Неразрушающий контроль: Справочник. М.: ИПК. Издательство стандартов, 2002. 708 с.

89. Измерение, контроль, испытания, диагностика. Том Ш-7. Энциклопедия «Машиностроение» / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение. 2001. 462 с.

90. H.H. Парфентьев /Аналитическая геометрия на плоскости // Казань, 1922.

91. Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др. Т. VI-3. Надежность машин / В.В. Клюев, В.В. Болотин, Ф.Р. Сос-нин и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева.М.: Машиностроение,1998.552 с.

92. Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др. Т. Ш-7. Измерения, контроль, испытания и диагностика / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995. 464 с.

93. Справочник физических констант горных пород. Под редакцией С. Кларка. Изд-во «Мир», М., 1969, 543 с.101. www.uspto.com102. www.rupto.ru103. wwwl.fips.ru

Похожие работы

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
05.11.00