CN105954365A - 一种适用于c1-c8油气快速录井的气测仪 - Google Patents

一种适用于c1-c8油气快速录井的气测仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于C1‑C8油气快速录井的气测仪，其包含：控制气测仪各气路的压力和流量的进样模块；用于对C1‑C4轻烃组分和C5‑C8重烃组分进行色谱分析的分析模块；用于对分析模块所分离的样品的各组分进行检测的检测模块，及，置于分析模块后的样品泵，其采用负压抽吸采样，可以使整个分析气路都处于保温状态，避免样品气在样品泵泵送过程中的液化，影响气测录井的准确性；检测鉴定器的一体化设计，将轻烃组分C1‑C4和重烃组分C5‑C8各自独立的双色谱分析系统整合为一个整体，提高了整套系统的检测效率，简化了分析气路结构。本发明设计新颖，结构简单，适用于油气勘探气测录井过程中对C1‑C8的快速有效检测。

Description

一种适用于C1-C8油气快速录井的气测仪
技术领域
本发明涉及一种适用于C1-C8油气快速录井的气测仪气路结构设计，尤其是指一种能够实现气测录井过程中能对C6-C8等重组分烃类进行在线气测分析的气测仪结构设计，属于石油钻井现场地质录井工程技术。
背景技术
在线气测录井技术的核心是在线气相色谱分析技术。对上返钻井液中C1-C5烃组分的连续在线检测，可以为油气勘探决策提供准确、可靠的气测数据。但随着油气勘探技术的不断发展，数据分析和挖掘方法的进步，决策者已经不满足现有钻井液中C1-C5烃组分的数据，往往希望获得C1-C8等更丰富的烃组分资料，这就对现有的快速气测仪提出了新的要求。
目前，录井现场使用的气测仪多为单套色谱柱结构，无法满足对C1-C8的快速在线检测分析的现场要求。而少数能够用于C1-C8快速在线分析的气测仪仍存在诸多不足：
1.受制于传统的自动进样气路结构，现有快速气测仪的样品泵都置于色谱分析的定量管之前。由于目前通用的进样泵本身都无法承受高温，所以整个进样气路无法做到加热保温。样品气中待检测的C1-C8中的重组分的沸点都具有较高的沸点，如正辛烷、甲苯等的沸点都大于100℃。这就导致样品气在未加热保温的气路管线中传输过程中，重烃组分易凝结液化，影响气测的准确性。此外，样品泵的正压泵送导致色谱进样气路压力大于环境大气压，使重烃更易发生液化。
2.要对C1-C8进行快速色谱分离检测，需用到2套不同的色谱分离柱（C1-C4和C5-C8各一套），传统的气路设计仪器结构复杂，不利于生产和调试拆装。
发明内容
本发明的目的是提供了一种适用于C1-C8油气快速录井的气测仪气路结构设计，能够在满足油气勘探现场对钻井液中气体组分的快速、准确、在线检测的同时，简化气测仪的结构，便于生产安装，降低成本。
为了实现以上目的，本发明提供了一种适用于C1-C8油气快速录井的气测仪，该气测仪包含：
控制气测仪各气路的压力和流量的进样模块；
用于对C1-C4轻烃组分和C5-C8重烃组分进行色谱分析的分析模块；
用于对分析模块所分离的样品的各组分进行检测的检测模块，及，
置于分析模块后的样品泵，其采用负压抽吸采样，区别于常规的正压泵送进样的方式。这样可以使样品气在进入分析模块进行色谱分离分析前都保持全程加热恒温状态，避免样品气中的高沸点组分（C5-C8）冷凝析出。与常规正压进样相比，负压进样也更利于重烃组分保持气态，提高气测的准确性。
所述的分析模块包含：用于对C1-C4轻烃组分快速分离（分离时间小于30秒）的第一色谱分析组件；及，用于对C5-C8重烃组分快速分离（分离时间小于120秒）的第二色谱分析组件；所述的检测模块包含第一色谱鉴定器，其为一体化设计，可同时对分析模块中的第一色谱分析组件及第二色谱分析组件分离的样品进行鉴定采集。本发明的双通路的一体化设计，还可以免除十通阀切换时载气波动引起的火焰不稳。
所述的检测模块还包含第二色谱鉴定器，用于鉴定样品泵泵送的样品气总烃。
所述的第一色谱分析组件包含：第一预柱、第一主柱、及第一十通阀；所述的第二色谱分析组件包含：第二预柱、第二主柱、及第二十通阀。
所述的第一预柱、第一主柱为填料柱，所述的第二预柱、第二主柱为毛细色谱柱。
所述的第一十通阀、第二十通阀选择十通转阀或气动隔膜十通阀，用于气路切换。
所述的进样模块包含气测仪各气路的压力控制单元及相应的气阻，用来控制气路压力流量。
所述的压力控制单元选择机械稳压阀或电子压力控制器；所述的气阻选择毛细管气阻或红宝石微孔气阻。
所述的气测仪还包含样品气进样管线，该样品气进样管线与分析模块均通过恒温加热，以保证样品气中的重组分在传输过程中不会发生液化，影响分析的准确性。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、采用样品泵负压抽吸进样的设计，排除了样品泵前置于色谱分析气路前对气路加热保温的不利影响，可以使整个色谱分析进样气路处于加热保温状态，确保样品气中的重组分不凝结液化。样品泵后置负压抽吸的设计，可以使色谱进样压力略小于环境压力，保证从钻井液中脱出的气体组分不会因压力变化发生液化，影响测试的准确性。
2、一体化设计的鉴定器，可以同时对2套色谱分离系统分离所得的C1-C8组分进行检查，简化了仪器结构，同时，双色谱柱同时检测的设计免除了单个色谱十通阀切换时载气波动所导致的鉴定器火焰不稳。
附图说明
图1为本发明一种适用于C1-C8油气快速录井的气测仪气路结构设计示意图；
图2为本发明一体化设计的鉴定器对C1-C8的实测色谱分析曲线。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，本发明提供了一种适用于C1-C8油气快速录井的气测仪气路结构，该气测仪包含：
控制气测仪各气路的压力和流量的进样模块1；
用于对C1-C4轻烃组分和C5-C8重烃组分进行色谱分析的分析模块2；
用于对分析模块2所分离的样品的各组分进行检测的检测模块3，及，
置于分析模块2后的样品泵4，其采用负压抽吸采样。通过样品气采样气路的负压抽吸设计，将样品泵4置于色谱定量管之后（将样品泵置于定量管后，既是空间位置之后，从时间顺序上也是先经过定量管，再负压抽吸入样品泵），即将样品泵4置于分析模块2之后，替代常规样品气从泵到定量管的正压泵送方法。
所述的进样模块1通过气测仪各气路的压力控制单元（图中未示，如，机械稳压阀或电子压力控制器）及相应的气阻（图中未示，如，毛细管气阻或红宝石微孔气阻），控制气路压力流量。在本实施例中，进样模块1采用了电子压力控制器（EPC）和红宝石气阻来精确控制每条气路的压力和流量。
所述的分析模块2包含：用于对C1-C4轻烃组分快速分离（分离时间小于30秒）的第一色谱分析组件；及，用于对C5-C8重烃组分快速分离（分离时间小于120秒）的第二色谱分析组件。所述的第一色谱分析组件包含：第一预柱211、第一主柱212、及第一十通阀213；所述的第二色谱分析组件包含：第二预柱221、第二主柱222、及第二十通阀223。
本发明的分析模块2包含2套色谱分析组件（第一色谱分析组件及第二色谱分析组件），采用十通转阀或气动隔膜十通阀进行气路切换。在本实施例中采用体积更小的气动隔膜十通阀作为色谱气路的切换阀，便于生产安装。2套色谱分析组件中的1套为填充柱，用来实现轻烃组分（C1-C4）的快速分离（小于30秒）；1套为毛细色谱柱，用来对重烃组分（C5-C8）进行快速分离（分离时间小于120秒）。在分析过程中，载气（如氢气）带着样品气依次经过第一色谱分析组件及第二色谱分析组件的定量管、预柱、主柱和鉴定器，经预柱和主柱色谱分离后被鉴定器检测。放空管线是配合载气作色谱柱反吹，保持在线分析时色谱柱洁净度的。如图1所示，从样品气进样并经过2个十通阀，整个分析模块2均为金属气路管线设计，可以全程恒温加热，保证样品气中的重组分不会在传输进样过程中发生液化，影响分析的准确性。
所述的检测模块3包含第一色谱鉴定器31，其为一体化设计，可同时对分析模块2中的第一色谱分析组件及第二色谱分析组件分离的样品进行鉴定采集。一般FID燃烧鉴定器除了有助燃空气和色谱柱载气（氢气）外，还需要一路助燃氢气，以避免在十通阀切换时载气压力波动而导致的火焰不稳或灭火现象。本发明的双通路设计就是用一路分析气体（第二色谱分析组件）代替助燃氢气，利用两路色谱分离分析的时间差异实现双通路检测，同时保证十通阀切换时的火焰稳定。
更优的实施例中，所述的检测模块3还包含第二色谱鉴定器32，用于鉴定样品泵4泵送的样品气总烃。
在本实施例中，鉴定器（第一色谱鉴定器31及第二色谱鉴定器32）均在用火焰离子鉴定器（FID），双色谱柱双通路的进样设计，可以有效避免单个色谱十通阀切换时由于载气不稳引起的火焰不稳的问题。如图2所示，则是采用一体化设计的鉴定器所测得的C1-C8的样品色谱分析结果。通过这种设计，可以有效简化仪器气路结构，提高效率，降低成本。
样品泵4置于分析模块2后，采用负压抽吸采样，区别于常规的正压泵送进样的方式。这样可以使样品气在进入分析模块2进行色谱分离分析前都保持全程加热恒温状态，避免样品气中的高沸点组分（C5-C8）凝结析出。与常规正压进样相比，负压进样也更利于重烃组分保持气态，提高气测的准确性。
综上所述，本发明设计优化了整个气路结构，解决了油气勘探现场C1-C8在线检测过程中可能发生的样品液化而导致影响气测准确性的问题；通过鉴定器的一体化设计，进一步优化了气路结构，降低成本的同时便于安装与维护。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种适用于C1-C8油气快速录井的气测仪，其特征在于，该气测仪包含：
控制气测仪各气路的压力和流量的进样模块（1）；
用于对C1-C4轻烃组分和C5-C8重烃组分进行色谱分析的分析模块（2）；
用于对分析模块（2）所分离的样品的各组分进行检测的检测模块（3），及，
置于分析模块（2）后的样品泵（4），其采用负压抽吸采样。
2.如权利要求1所述的适用于C1-C8油气快速录井的气测仪，其特征在于，所述的分析模块（2）包含：用于对C1-C4轻烃组分快速分离的第一色谱分析组件；及，用于对C5-C8重烃组分快速分离的第二色谱分析组件；所述的检测模块（3）包含第一色谱鉴定器（31），其同时对分析模块（2）中的第一色谱分析组件及第二色谱分析组件分离的样品进行鉴定采集。
3.如权利要求2所述的适用于C1-C8油气快速录井的气测仪，其特征在于，所述的检测模块（3）还包含第二色谱鉴定器（32），用于鉴定样品泵（4）泵送的样品气总烃。
4.如权利要求2所述的适用于C1-C8油气快速录井的气测仪，其特征在于，所述的第一色谱分析组件包含：第一预柱（211）、第一主柱（212）、及第一十通阀（213）；所述的第二色谱分析组件包含：第二预柱（221）、第二主柱（222）、及第二十通阀（223）。
5.如权利要求4所述的适用于C1-C8油气快速录井的气测仪，其特征在于，所述的第一预柱（211）、第一主柱（212）为填料柱，所述的第二预柱（221）、第二主柱（222）为毛细色谱柱。
6.如权利要求4所述的适用于C1-C8油气快速录井的气测仪，其特征在于，所述的第一十通阀（213）、第二十通阀（223）选择十通转阀或气动隔膜十通阀。
7.如权利要求1所述的适用于C1-C8油气快速录井的气测仪，其特征在于，所述的进样模块（1）包含气测仪各气路的压力控制单元及相应的气阻，用来控制气路压力流量。
8.如权利要求7所述的适用于C1-C8油气快速录井的气测仪，其特征在于，所述的压力控制单元选择机械稳压阀或电子压力控制器；所述的气阻选择毛细管气阻或红宝石微孔气阻。
9.如权利要求1所述的适用于C1-C8油气快速录井的气测仪，其特征在于，所述的气测仪还包含样品气进样管线，该样品气进样管线与分析模块（2）的管线均通过恒温加热，以保证样品气中的重组分在传输过程中不会发生液化，影响分析的准确性。
10.如权利要求9所述的适用于C1-C8油气快速录井的气测仪，其特征在于，
所述的样品气进样管线与分析模块（2）的管线均采用金属管线。
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