Metodyka oznaczania węglowodorów ciężkich C5+ z wykorzystaniem spektroskopii Ramana

• Autorzy: Zając Michał A.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zagadnienie badania składu płynów eksploatowanych w branży naftowej i gazowniczej jest niezwykle istotne ze względów ekonomicznych oraz bezpieczeństwa. Dotychczasowe metody nie dają satysfakcjonujących rezultatów, dlatego ważne jest poszukiwanie nowych rozwiązań. Jednym z nich jest spektroskopia Ramana. Może zostać ona wykorzystana do pomiarów ilościowych i jakościowych umożliwiając pomiary składu płynu in situ. W pracy zaprezentowano możliwość wykorzystania tej metody w pomiarach węglowodorów C5+ w różnych warunkach termodynamicznych i stanach skupienia. Do pomiarów referencyjnych wykorzystano następujące substancje: 2-metylobutan, n-pentan, n-heksan, heptan oraz oktan. Dane zbierano dla czystych substancji, ich mieszanin o znanym składzie oraz dla próbek kondensatu oraz gazoliny z kopalni gazu. Analiza sygnałów węglowodorów z zakresu 200 cm^-1 - 500 cm^-1 wykazała, że istnieją istotne i łatwe do wychwycenia różnice w położeniu pików charakterystycznych dla poszczególnych substancji. Ponadto, wykonane badania wskazują, że jest również możliwa analiza ilościowa z wykorzystaniem spektroskopii Ramana. Większość uzyskanych korelacji miała współczynnik Pearsona powyżej 0.9.

EN

The issue of testing the composition of fluids used in the oil and gas industry is extremely important for economic and safety reasons. Existing methods do not give satisfactory results, so it is important to look for new solutions. Raman spectroscopy is one of them. It can be used for quantitative and qualitative measurements enabling measurements of fluid composition in situ. The paper presents the possibility of using this method in C5+ hydrocarbon measurements under various thermodynamic conditions and aggregate states. The following substances were used for reference measurements: 2-methylbutane, n-pentane, n-hexane, heptane, and octane. Data was collected for pure substances, their mixtures of known composition, and for condensate and gasoline samples from a gas mine. Analysis of hydrocarbon signals in the range of 200 cm^-1 - 500 cm^-1 showed that there are significant and easily detectable differences in the location of the peaks characteristic of individual substances. In addition, the studies performed indicate that quantitative analysis using Raman spectroscopy is also possible. Most of the correlations obtained had a Pearson coefficient above 0.9.

Słowa kluczowe

PL

spektroskopia Ramana; węglowodory C5+; węglowodory ciężkie; pomiary składu płynu

EN

Raman spectroscopy; C5+ hydrocarbons; heavy hydrocarbons; measurements of fluid composition

• Wydawca: Stowarzyszenie Naukowo-Techniczne Inżynierów i Techników Przemysłu Naftowego i Gazowniczego
• Czasopismo: Wiadomości Naftowe i Gazownicze
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 23, Nr 1 (255)
• Strony: 17--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zając Michał A.

• Szkoła Doktorska Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, doktorant
• Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, absolwent

Bibliografia

• 1. Cygański, A. (2012, 2013). Metody spektroskopowe w chemii analitycznej. Warszawa: WNT.
• 2. Daimay, L.-V. (1991). The Handbook of Infrared and Raman Characteristic Frequencies of Organic Molecules. Londyn: Academic Press.
• 3. Dąbrowski, K. M., Kuczyński, S., Barbacki, J., Włodek, T., Smulski, R. i Nagy, S. (2019). Downhole measurements and determination of natural gas composition using Raman spectroscopy. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 25-31.
• 4. Kęcki, Z. (1992). Podstawy spektroskopii molekularnej. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• 5. Kosecki, I. i Srinivasan, S. (2017). Application of Raman Spectroscopy for Hydrocarbon Characterization. Nowy Orlean: NACE International.
• 6. Kosecki, I. i Srinivasan, S. (2017). Application of Raman Spectroscopy for Real Time Speciation Monitoring and Quantification. Houston: Offshore Technology Conference.
• 7. Nagy, S. (2011). Wybrane elementy termodynamiki gazu ziemnego.
• 8. Orange, D. (1996). Raman spectroscopy of crude oils and hydrocarbon fluid inclusions: A feasibility study. Houston: GEOCHEMICAL SOCIETY.
• 9. Socrates, G. (2001). Infrared and Raman Characteristic Group Frequencies. Chichster: John Willey and Sons.
• 10. Sterin, K., Aleksanyan, V. i Zhizhin, G. (1980). Raman spectra of hydrocarbon. Oxford: Pergamon Press.
• 11. Zhang, N., Tian, Z. i Leng, Y. (2007). Raman characteristics of hydrocarbon and hydrocarbon inclusions. SCI CHINA SER D, 1171-1178.

Uwagi

1. Promotor: Karol M. Dąbrowski, Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

2. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).