CN113567612A - 一种基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测方法和装置，其基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测装置包含：催化燃烧检测器，测量样品中的全烃含量；检测器安装座，用于连接气路，安装固定检测器；气路三通，用于稀释样品气。全烃检测过程中，样品气直接进入一个催化燃烧检测器，利用催化燃烧原理对样品气中的全烃浓度进行测量，然后样品气经气路三通的空气稀释后，进入另一个催化燃烧检测器，进行稀释后的样品气全烃浓度测量。本发明可以在线检测气测录井过程中的样品气全烃浓度，无须FID辅助氢气源等额外设备，其结构简单、成本低廉，更适合用于录井防爆现场的天然气全烃检测。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探现场气测录井的技术领域，具体是指一种基于催化燃烧原理对气测录井全烃检测的装置和方法。
背景技术
气测录井可以直观地反映地层的油气信息，特别是随钻井液返出的地层气中天然气等可燃气体组分的全烃含量，对储层识别评价有着重要意义。
目前通用的全烃检测装置和方法有氢火焰离子检测器(FID)和近红外光谱(NIR)测量方法。上述两种方法需要额外的辅助设备，比如氢气发生器，或者结构复杂、成本高昂。
催化燃烧检测器是一种成熟可靠的检测技术，广泛用于爆炸气体含量(LEL)的检测，其结构简单、成本低廉，但受限于检测原理，无法做到0～100％VOL的全量程测量。。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测方法。
本发明的目的之二是提供一种结构简单、成本低廉的基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测装置。
为实现上述目的，本发明第一方面的基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测方法，是对流经每一组样品气测量单元中的两个催化燃烧检测器的样品气中的全烃进行同时测量：当样品气中全烃浓度较低时，一个催化燃烧检测器的测量值即为气测录井的全烃浓度；当样品气中全烃浓度较高时，该一个催化燃烧检测器达到检测上限，此时另一个催化燃烧检测器的检出值乘以稀释倍率即为气测录井的全烃浓度。
在本发明的一个优选实施例中，每一组样品气测量单元中的两个催化燃烧检测器通过气路三通串联起来，在气路中引入稀释空气，对流出一个催化燃烧检测器的样品气进行混合稀释，然后流入另一个催化燃烧检测器进行测量。
在本发明的一个优选实施例中，每一样品气测量单元中的两个催化燃烧检测器通过气路三通串联起来视为对样品气相同采样点的在线测量，两个催化燃烧检测器的响应信号无延时，以实时反映地层气的全烃含量变化。
在本发明的一个优选实施例中，所述的气路三通对流出一个催化燃烧检测器的样品气进行混合稀释的倍率控制在55倍，确保100％的样品气(现场一般以甲烷为参考基准)经稀释后能被另一个催化燃烧检测器正常检出。
作为本发明第二方面的一种实现上述基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测方法的装置，包含：
至少两个催化燃烧检测器，每个催化燃烧检测器均基于催化燃烧原理，对样品气中的天然气中的可燃组分进行全烃检测；每一催化燃烧检测器均具有一样品气流入口和样品气流出口；每两个催化燃烧检测器构成一组样品气测量单元，每一组样品气测量单元中的两个催化燃烧检测器分别用于测量样品气中可燃全烃的原始浓度和经空气稀释后的浓度；
一检测器安装座，用于安装所有的催化燃烧检测器；
至少一气路三通，每一气路三通的第一端与一个催化燃烧检测器的样品气流出口，该一个催化燃烧检测器的样品气流入口接样品气，每一气路三通的第二端连接一稀释空气源，每一气路三通的第三端连接另一个催化燃烧检测器的样品气流入口，该另一个催化燃烧检测器的样品气流出口排空；由一个催化燃烧检测器的样品气流出口流出的样品气在所述气路三通中与流入的稀释空气混合稀释后，进入另一个催化燃烧检测器进行测量，测量后，从另一个催化燃烧检测器的样品气流出口排空。
在本发明的一个优选实施里中，每一催化燃烧检测器焊接在一传感器电路板上，所述传感器电路板固定安装在所述检测器安装座上。
在本发明的一个优选实施例中，在安装每一催化燃烧检测器时，其参比桥臂和测量桥臂均平行于气流方向。
在本发明的一个优选实施例中，在所述检测器安装座内配置由加热恒温元器件，以确保催化燃烧检测器的工作温度恒定。
在本发明的一个优选实施例中，所述的检测器安装座为铝材质。
由于采用了如上的技术方案，本发明可以很好的满足油气勘探现场气测录井对全烃的检测需要，其简单的结构和低廉的成本能更好地满足钻井现场对仪器防爆的特殊工况要求，适用于包括井口防爆色谱分析仪、在线传感器等应用场景。
综上所述，本发明所述基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测法装置和方法，结构简单、成本低廉，可以实现气测录井全烃的全量程快速测量，适用于钻井现场的防爆工况要求。
附图说明
图1为本发明的基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式来详细描述本发明。
图1上半部分为基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测装置剖面图，下半部分为基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测装置实际外观图，以下结合图1，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
如图1所示，为本发明提供的基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测装置，包含至少两个催化燃烧检测器11，每两个催化燃烧检测器11构成一组样品气测量单元，每一组样品气测量单元中的两个催化燃烧检测器11分别用于测量样品气中可燃全烃的原始浓度和经空气稀释后的浓度。
下面仅以一组样品气测量单元来说明本发明。
一组样品气测量单元中的两个催化燃烧检测器11安装在一检测器安装座2上，一个催化燃烧检测器11位于图1中的传感器电路板1的上方，另一个催化燃烧检测器11位于图1中的传感器电路板1的背面，没有画出。
每一组样品气测量单元中的两个催化燃烧检测器11都是基于催化燃烧原理，对样品气4中的天然气等可燃组分进行全烃检测。每一组样品气测量单元中的两个催化燃烧检测器11分别用于测量样品气中可燃全烃的原始浓度和经空气稀释后的浓度。
检测器安装座2一方面用于连接气路三通3，另一方面用以安装固定两个催化燃烧检测器11的传感器电路板1，每个催化燃烧检测器11均焊接安装在传感器电路板1上，便于安装固定。
进一步的，如图1所示，在安装固定每一个催化燃烧检测器11时，使其参比和测量桥臂均平行于气流方向。
每一催化燃烧检测器11均具有一样品气流入口和样品气流出口，每一气路三通3的第一端与一个催化燃烧检测器11的样品气流出口，该一个催化燃烧检测器11的样品气流入口接样品气4，每一气路三通3的第二端连接一稀释空气源5，每一气路三通3的第三端连接另一个催化燃烧检测器的样品气流入口，该另一个催化燃烧检测器的样品气流出口排空；由一个催化燃烧检测器11的样品气流出口流出的样品气在气路三通3中与流入的稀释空气混合稀释后，进入另一个催化燃烧检测器进行测量，测量后，从另一个催化燃烧检测器的样品气流出口排空
检测器安装座2优选为铝材质，当然也不排除其余的材质。在检测器安装座2内或上配有加热恒温元器件，确保催化燃烧检测器11的工作温度恒定，避免检测基线随温度波动的影响。
气路三通3稀释混合样品气，稀释倍率控制在55倍，确保即使是100％的样品气(现场一般以甲烷为参考基准)经稀释后，也能够被另一个催化燃烧检测器正常检出，不会造成信号饱和溢出。
本发明的基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测方法，是通过同步稀释样品气，避免催化燃烧传感器因检知物浓度过高导致测量值饱和溢出，影响检测量程和准确性。其具体方法是对流经两个催化燃烧检测器11的样品气4中的全烃进行同时测量：当样品气4中全烃浓度较低时，一个催化燃烧检测器11的测量值即为气测录井的全烃浓度；当样品气4中全烃浓度较高时，该一个催化燃烧检测器达到检测上限，此时另一个催化燃烧检测器的检出值乘以稀释倍率即为气测录井的全烃浓度。
两个催化燃烧检测器通过气路三通3串联连接。样品气4的流量控制在15ml/min，其在气管三通3中的1mm内径的气管内的线速度约为0.3m/s。用以连接两个催化燃烧器11的气管三通3中的气管长度不超过0.1m，可视为对样品气4相同采样点的在线测量，两个催化燃烧器11的响应信号无延时(小于0.3s)，可以实时反映地层气的全烃含量变化。
综上所述，本发明所述基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测装置和方法，结构简单、成本低廉，可以实现气测录井全烃的全量程在线测量，适用于钻井现场防爆工况的特殊要求。
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 (9)
1.基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测方法，其特征是对流经每一组样品气测量单元中的两个催化燃烧检测器的样品气中的全烃进行同时测量：当样品气中全烃浓度较低时，一个催化燃烧检测器的测量值即为气测录井的全烃浓度；当样品气中全烃浓度较高时，该一个催化燃烧检测器达到检测上限，此时另一个催化燃烧检测器的检出值乘以稀释倍率即为气测录井的全烃浓度。
2.根据权利要求1所述的基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测方法，其特征是：每一组样品气测量单元中的两个催化燃烧检测器通过气路三通串联起来，在气路中引入稀释空气，对流出一个催化燃烧检测器的样品气进行混合稀释，然后流入另一个催化燃烧检测器进行测量。
3.根据权利要求2所述的基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测方法，其特征是：每一样品气测量单元中的两个催化燃烧检测器通过气路三通串联起来视为对样品气相同采样点的在线测量，两个催化燃烧检测器的响应信号无延时，以实时反映地层气的全烃含量变化。
4.根据权利要求2或3所述的基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测方法，其特征是：所述的气路三通对流出一个催化燃烧检测器的样品气进行混合稀释的倍率控制在55倍，确保100％的样品气经稀释后能被另一个催化燃烧检测器正常检出。
5.一种实现权利要求1至4任一项权利要求所述的基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测方法的装置，其特征在于，包含：
至少两个催化燃烧检测器，每个催化燃烧检测器均基于催化燃烧原理，对样品气中的天然气中的可燃组分进行全烃检测；每一催化燃烧检测器均具有一样品气流入口和样品气流出口；每两个催化燃烧检测器构成一组样品气测量单元，每一组样品气测量单元中的两个催化燃烧检测器分别用于测量样品气中可燃全烃的原始浓度和经空气稀释后的浓度；
一检测器安装座，用于安装所有的催化燃烧检测器；
至少一气路三通，每一气路三通的第一端与一个催化燃烧检测器的样品气流出口，该一个催化燃烧检测器的样品气流入口接样品气，每一气路三通的第二端连接一稀释空气源，每一气路三通的第三端连接另一个催化燃烧检测器的样品气流入口，该另一个催化燃烧检测器的样品气流出口排空；由一个催化燃烧检测器的样品气流出口流出的样品气在所述气路三通中与流入的稀释空气混合稀释后，进入另一个催化燃烧检测器进行测量，测量后，从另一个催化燃烧检测器的样品气流出口排空。
6.根据权利要求5所述的一种基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测装置，其特征在于，每一催化燃烧检测器焊接在一传感器电路板上，所述传感器电路板固定安装在所述检测器安装座上。
7.根据权利要求5或6所述的一种基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测装置，其特征在于，在安装每一催化燃烧检测器时，其参比桥臂和测量桥臂均平行于气流方向。
8.根据权利要求5或6所述的一种基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测装置，其特征在于，在所述检测器安装座内配置由加热恒温元器件。
9.根据权利要求8所述的一种基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测装置，其特征在于，所述的检测器安装座为铝材质。
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