CN110887900A - 录井色谱仪多组份双流程分析装置及分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及录井色谱分析仪器领域中的一种录井色谱仪多组分双流程分析装置和分析方法，该通过双十通阀、双定量管、双套色谱柱及FID检测器，实现气路流程的改变和烃类组份快速分离快速检测的目的，其中十通阀是有10个孔道的旋转阀，达到改变气路流程的目的；定量管用于存储烃类样气，携带样气进入色谱柱，最后进入FID检测器分析；装置中使用氢气作为携带样气的载气，一路进入FID检测器（后），对C6‑C8样气分析；另一路进入FID检测器（前），对C1‑C5样气分析。本装置提高了检测的范围，使录井气相色谱仪FID的检测范围达到C8；同时缩短了多组份分析运行周期，运行周期达到了60秒；完全满足了录井现状的需求。

Description

录井色谱仪多组份双流程分析装置及分析方法

技术领域

本发明涉及油气勘探开发中录井领分析仪器域，具体是一种录井色谱仪多组份双流程分析装置和分析方法，能够实现C1-C8等12种组份的分析，提高检测范围和色谱仪的分析周期。

背景技术

在钻井过程中，钻开地层中的流体以各种方式进入井筒，随着钻井液上返到地面。现场气体录井中所用的气相色谱仪，主要用来分析随钻井液上返到地面的地层释放的气体。在地面条件下，地层气主要有烃类气体（C1～C8）、非烃类气体（二氧化碳、硫化氢等），这些气体表征了地层含油、气、水的特性。因此，对于地层气的检测与分析，是综合录井中一项非常重要的关键技术和手段。

现有的检测手段主要是在地面依靠气相色谱仪检测烃类气体。气相色谱仪由气路系统、进样系统、色谱柱、检测器和记录器组成。

检测器是气相色谱仪的关键部件之一，常见的录井气相色谱仪主要使用氢火焰离子化检测器（Flame Ionization Detector，以下简称FID），FID是利用氢火焰作电离源，使有机物电离，产生微电流而响应的检测器，产生的微电流与有机物的浓度成正比。

目前，录井气相色谱仪组份分析系统，能够检测到的组份有（甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷），对组份含量的检测主要是评价油气层，而更高的C6-C8的组份分析，则不能完成，在更好的评价油气显示，发现油气层方面存在不足。另外国内色谱分析C1-C8的周期普遍在150秒-180秒之间，由于钻进技术的提高，造成烃类分析周期过长。

发明内容

本发明的目的就是针对现有录井色谱仪多组分检测装置存在的不足，提出一种能够更快、更准的分析天然气各个组分的录井色谱仪多组份双流程分析装置和分析方法。该装置不仅能够使C1-C8等组份有效分离，还缩短了运行分析周期，扩大录井气相色谱仪多组份分析的范围，同时降低录井色谱仪运行。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：

录井色谱仪多组份双流程分析装置，包括色谱柱、预切柱、十通阀系统、定量管和FID检测器通过管线连接的录井色谱仪单元，其中十通阀系统包括十通阀、驱动机构和控制系统。其中：所述十通阀是在圆柱形阀体上均匀分布有1-10孔道的旋转阀，且相邻的两个孔道之间能够连通；所述录井色谱仪多组份双流程分析装置为两组前述录井色谱仪单元A和B组成的组合结构，其中录井色谱仪单元A的连接关系是：定量管A连接在十通阀A的孔道1和孔道8之间，预切柱A连接在十通阀A的孔道2和5之间，色谱柱A连接在十通阀A的孔道6与FID检测器A之间，十通阀A的孔道9与样气连接，十通阀A的孔道7与压力控制器A连接；井色谱仪单元B的连接关系是：定量管B连接在十通阀B的孔道3和孔道10之间，预切柱B连接在十通阀B的孔道4和8之间，色谱柱B连接在十通阀B的孔道7与FID检测器B之间，十通阀B的孔道1与样气放空连接，十通阀B的孔道5反吹放空连接，十通阀B的孔道6和 9分别与压力控制器B、C连接；录井色谱仪单元A十通阀A的孔道10和录井色谱仪单元B十通阀B的孔道2之间通过管线连接。

上述方案进一步包括：

所述十通阀系统的驱动机构为十通阀驱动气缸。

所述录井色谱仪单元A的压力控制器A和录井色谱仪单元B的压力控制器B和C是以连接氢气气路为样气提供载气动力。

所述压力控制器A、压力控制器B和C均为电子压力控制器。

所述定量管A和B是一段中空的不锈钢管线，其容积为100uL。

本发明的技术方案还包括：

基于上述录井色谱仪多组份双流程分析装置的分析方法是：

十通阀A和B的旋转均由录井色谱仪软件进行控制，程序设定周期为60秒；

十通阀A每个周期18秒时刻十通阀进行切换，0～18秒气路走孔道1-2、孔道3-4、孔道5-6、孔道7-8、孔道9-10，此时，十通阀A内氢气经过电子压力控制器A，通过十通阀A的7孔道8孔道后，携带定量管A内的样气，通过十通阀A的孔道1孔道2，到达预切柱A，经过孔道5孔道6到达色谱柱A，最后进入FID检测器A燃烧，样气经过十通阀A的孔道9、孔道10进入十通阀B进行样气输送；18～60秒气路走孔道2-3、孔道4-5、孔道6-7、孔道8-9、孔道10-1，此时十通阀A内的氢气经过电子压力控制器A，通过十通阀A的孔道7孔道6后，到达色谱柱A继续携带样气进入FID检测器A燃烧，样气经过十通阀A的孔道9孔道8进入定量管A，然后通过孔道10进入十通阀B进行样气输送；

十通阀B每个周期6秒时刻进行切换，0～6秒气路走孔道1-2、孔道3-4、孔道5-6、孔道7-8、孔道9-10，此时，十通阀B内的氢气经过电子压力控制器C，通过十通阀B的孔道9孔道10后，携带定量管B内的样气，通过十通阀B孔道4到达预切柱B，经过孔道8孔道7到达色谱柱B，最后进入FID检测器B燃烧，另一路氢气经过电子压力控制器B到达十通阀B孔道6孔道5直接反吹放空，通过十通阀A来的样气经过十通阀B的孔道2孔道1进行样气放空；6～60秒，十通阀B内的氢气经过电子压力控制器C，通过十通阀B的9孔道8孔道后，到达预切柱B携带残余的样气，通过十通阀B孔道5孔道4进行反吹放空，另一路氢气经过电子压力控制器B通过十通阀B孔道6孔道7进入色谱柱B继续携带样气进入FID检测器B燃烧，通过十通阀A来的样气经过十通阀B的孔道2孔道3进入定量管B,然后通过孔道10孔道1样气放空。

本发明的技术方案通过双十通阀、双定量管、双套色谱柱及FID检测器，实现气路流程的改变和烃类组份快速分离快速检测的目的。其中十通阀是有10个孔的旋转阀，从而达到改变气路流程的目的；其驱动气缸以空气作为动力气，可以使十通阀旋转一定的角度，从而使相邻的两个孔实现连通或者不连通；十通阀的旋转由色谱仪工作站的软件进行控制；定量管用于存储烃类样气，载气流经定量管时，携带一定体积的样气进入色谱柱，最后进入FID检测器分析；使用氢气作为携带样气的载气，经过稳压，一路氢气气路连接十通阀A，携带样气进入色谱柱A，最后进入FID检测器（后）；另一路氢气气路连接十通阀B，携带样气进入色谱柱B，最后进入FID检测器（前）；样气为待检测的钻井液脱出的气体；电子压力控制器分别控制三路氢气的压力。

本发明的录井色谱仪多组分双流程分析装置，提高了检测的范围，使录井气相色谱仪FID的检测范围达到C8；同时缩短了多组份分析运行周期，运行周期达到了60秒；完全满足了录井现状的需求。

附图说明

图1是本发明的录井色谱仪多组份双流程分析装置应用流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的录井色谱仪多组份双流程分析装置的特征和优点能更明显易懂，下文特举出实例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，一种录井色谱仪多组份双流程分析装置，包括色谱柱A和B、预切柱A和B、十通阀系统A和B、定量管A和B和FID检测器A和B通过管线连接的录井色谱仪单元A和B，十通阀系统A和B分别包括十通阀A和B、驱动机构A和B和控制系统（图中未画出）。

其中：所述十通阀A和B是在圆柱形阀体上均匀分布有1-10孔道的旋转阀，且相邻的两个孔道之间能够在控制系统和驱动机构控制下进行连通和阻断。

所述录井色谱仪多组份双流程分析装置为两组前述录井色谱仪单元A和B组成的组合结构。

录井色谱仪单元A的连接关系是：定量管A连接在十通阀A的孔道1和孔道8之间，预切柱A连接在十通阀A的孔道2和5之间，色谱柱A连接在十通阀A的孔道6与FID检测器A之间，十通阀A的孔道9与样气连接，十通阀A的孔道7与压力控制器A连接。

井色谱仪单元B的连接关系是：定量管B连接在十通阀B的孔道3和孔道10之间，预切柱B连接在十通阀B的孔道4和8之间，色谱柱B连接在十通阀B的孔道7与FID检测器B之间，十通阀B的孔道1与样气放空连接，十通阀B的孔道5反吹放空连接，十通阀B的孔道6和 9分别与压力控制器B、C连接；录井色谱仪单元A十通阀A的孔道10和录井色谱仪单元B十通阀B的孔道2之间通过管线连接。

进一步的：

十通阀系统A和B的驱动机构A和B为十通阀驱动气缸。

录井色谱仪单元A的压力控制器A和录井色谱仪单元B的压力控制器B和C是以连接氢气气路为样气提供载气动力。

压力控制器A、压力控制器B和C均为电子压力控制器简称（EPC）。

定量管A和B是一段中空的不锈钢管线，其容积为100uL。

录井色谱仪多组份双流程分析装置的分析方法：

十通阀A和B的旋转均由色谱仪工作站的软件进行控制，程序设定周期为60秒。

十通阀A每个周期18秒时刻十通阀进行切换，0～18秒气路走虚线（图中孔道之间连接线虚线部分，以下同），18～60秒气路走实线（图中孔道之间连接线实线部分，以下同）。十通阀B每个周期6秒时刻进行切换，0～6秒气路走虚线，6～60秒气路走实线。

0～18秒，十通阀A内的气路走虚线，氢气经过EPCA，通过十通阀A的7孔道8孔道后，携带定量管A内的样气，通过十通阀A的孔道1孔道2，到达预切柱A，经过孔道5孔道6到达色谱柱A，最后进入FID检测器A燃烧；样气经过十通阀A的孔道9、孔道10进入十通阀B进行样气输送。

18～60秒，十通阀A内的气路走实线，氢气经过EPCA，通过十通阀A的孔道7孔道6后，到达色谱柱A继续携带样气进入FID检测器A燃烧；样气经过十通阀A的孔道9孔道8进入定量管A然后通过孔道10进入十通阀B进行样气输送。

0～6秒，十通阀B内的气路走虚线，氢气经过EPCC，通过十通阀B的孔道9孔道10后，携带定量管B内的样气，通过十通阀B孔道4到达预切柱B，经过孔道8孔道7到达色谱柱B，最后进入FID检测器B燃烧；另一路氢气经过EPCB到达十通阀B孔道6孔道5直接反吹放空；通过十通阀A来的样气经过十通阀B的孔道2孔道1进行样气放空。

6～60秒，十通阀B内的气路走实线，氢气经过EPCC，通过十通阀B的9孔道8孔道后，到达预切柱B携带残余的样气，通过十通阀B孔道5孔道4进行反吹放空；另一路氢气经过EPCB通过十通阀B孔道6孔道7进入色谱柱B继续携带样气进入FID检测器B燃烧；通过十通阀A来的样气经过十通阀B的孔道2孔道3进入定量管B,然后通过孔道10孔道1样气放空，此时样气不停的填充定量管B。

Claims (7)

1.录井色谱仪多组份双流程分析装置，包括色谱柱、预切柱、十通阀系统、定量管和FID检测器通过管线连接的录井色谱仪单元，其中十通阀系统包括十通阀、驱动机构和控制系统，其特征在于：所述十通阀是在圆柱形阀体上均匀分布有1-10孔道的旋转阀，且相邻的两个孔道之间能够连通；所述录井色谱仪多组份双流程分析装置为两组前述录井色谱仪单元A和B组成的组合结构，其中录井色谱仪单元A的连接关系是：定量管A连接在十通阀A的孔道1和孔道8之间，预切柱A连接在十通阀A的孔道2和5之间，色谱柱A连接在十通阀A的孔道6与FID检测器A之间，十通阀A的孔道9与样气连接，十通阀A的孔道7与压力控制器A连接；井色谱仪单元B的连接关系是：定量管B连接在十通阀B的孔道3和孔道10之间，预切柱B连接在十通阀B的孔道4和8之间，色谱柱B连接在十通阀B的孔道7与FID检测器B之间，十通阀B的孔道1与样气放空连接，十通阀B的孔道5反吹放空连接，十通阀B的孔道6和 9分别与压力控制器B、C连接；录井色谱仪单元A十通阀A的孔道10和录井色谱仪单元B十通阀B的孔道2之间通过管线连接。

2.根据权利要求1所述的录井色谱仪多组份双流程分析装置，其特征在于：所述十通阀系统的驱动机构为十通阀驱动气缸。

3.根据权利要求1或2所述的录井色谱仪多组份双流程分析装置，其特征在于：所述录井色谱仪单元A的压力控制器A和录井色谱仪单元B的压力控制器B和C是以连接氢气气路为样气提供载气动力。

4.根据权利要求3所述的录井色谱仪多组份双流程分析装置，其特征在于：所述压力控制器A、压力控制器B和C均为电子压力控制器。

5.根据权利要求4所述的录井色谱仪多组份双流程分析装置，其特征在于：所述定量管A和B是一段中空的不锈钢管线，其容积为100uL。

6.一种利用上述权利要求4所述的录井色谱仪多组份双流程分析装置的分析方法，其特征在于：

十通阀A和B的旋转均由录井色谱仪的软件进行控制，程序设定周期为60秒；

十通阀A每个周期18秒时刻十通阀进行切换，0～18秒气路走孔道1-2、孔道3-4、孔道5-6、孔道7-8、孔道9-10，此时，十通阀A内氢气经过电子压力控制器A，通过十通阀A的7孔道8孔道后，携带定量管A内的样气，通过十通阀A的孔道1孔道2，到达预切柱A，经过孔道5孔道6到达色谱柱A，最后进入FID检测器A燃烧，样气经过十通阀A的孔道9、孔道10进入十通阀B进行样气输送；18～60秒气路走孔道2-3、孔道4-5、孔道6-7、孔道8-9、孔道10-1，此时十通阀A内的氢气经过电子压力控制器A，通过十通阀A的孔道7孔道6后，到达色谱柱A继续携带样气进入FID检测器A燃烧，样气经过十通阀A的孔道9孔道8进入定量管A，然后通过孔道10进入十通阀B进行样气输送；

十通阀B每个周期6秒时刻进行切换，0～6秒气路走孔道1-2、孔道3-4、孔道5-6、孔道7-8、孔道9-10，此时，十通阀B内的氢气经过电子压力控制器C，通过十通阀B的孔道9孔道10后，携带定量管B内的样气，通过十通阀B孔道4到达预切柱B，经过孔道8孔道7到达色谱柱B，最后进入FID检测器B燃烧，另一路氢气经过电子压力控制器B到达十通阀B孔道6孔道5直接反吹放空，通过十通阀A来的样气经过十通阀B的孔道2孔道1进行样气放空；6～60秒，十通阀B内的氢气经过电子压力控制器C，通过十通阀B的9孔道8孔道后，到达预切柱B携带残余的样气，通过十通阀B孔道5孔道4进行反吹放空，另一路氢气经过电子压力控制器B通过十通阀B孔道6孔道7进入色谱柱B继续携带样气进入FID检测器B燃烧，通过十通阀A来的样气经过十通阀B的孔道2孔道3进入定量管B,然后通过孔道10孔道1样气放空。

7.一种利用上述权利要求5所述的录井色谱仪多组份双流程分析装置的分析方法，其特征在于：

十通阀A和B的旋转均由录井色谱仪的软件进行控制，程序设定周期为60秒；

十通阀A每个周期18秒时刻十通阀进行切换，0～18秒气路走孔道1-2、孔道3-4、孔道5-6、孔道7-8、孔道9-10，此时，十通阀A内氢气经过电子压力控制器A，通过十通阀A的7孔道8孔道后，携带定量管A内的样气，通过十通阀A的孔道1孔道2，到达预切柱A，经过孔道5孔道6到达色谱柱A，最后进入FID检测器A燃烧，样气经过十通阀A的孔道9、孔道10进入十通阀B进行样气输送；18～60秒气路走孔道2-3、孔道4-5、孔道6-7、孔道8-9、孔道10-1，此时十通阀A内的氢气经过电子压力控制器A，通过十通阀A的孔道7孔道6后，到达色谱柱A继续携带样气进入FID检测器A燃烧，样气经过十通阀A的孔道9孔道8进入定量管A，然后通过孔道10进入十通阀B进行样气输送；

十通阀B每个周期6秒时刻进行切换，0～6秒气路走孔道1-2、孔道3-4、孔道5-6、孔道7-8、孔道9-10，此时，十通阀B内的氢气经过电子压力控制器C，通过十通阀B的孔道9孔道10后，携带定量管B内的样气，通过十通阀B孔道4到达预切柱B，经过孔道8孔道7到达色谱柱B，最后进入FID检测器B燃烧，另一路氢气经过电子压力控制器B到达十通阀B孔道6孔道5直接反吹放空，通过十通阀A来的样气经过十通阀B的孔道2孔道1进行样气放空；6～60秒，十通阀B内的氢气经过电子压力控制器C，通过十通阀B的9孔道8孔道后，到达预切柱B携带残余的样气，通过十通阀B孔道5孔道4进行反吹放空，另一路氢气经过电子压力控制器B通过十通阀B孔道6孔道7进入色谱柱B继续携带样气进入FID检测器B燃烧，通过十通阀A来的样气经过十通阀B的孔道2孔道3进入定量管B,然后通过孔道10孔道1样气放空。

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