CN202083635U

CN202083635U - 石油天然气气体分析仪

Info

Publication number: CN202083635U
Application number: CN2011201656946U
Authority: CN
Inventors: 孙立武; 陈宁强; 周遇春
Original assignee: MIANYANG FUYUAN PETROLEUM TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: MIANYANG FUYUAN PETROLEUM TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2021-05-23

Abstract

本实用新型涉及石油天然气勘探中对烃类气体及非烃气体检测的气体分析仪。包括采集样品气体的预处理装置，预处理后进行气体分析的分析装置，预处理后的气体通过至少三向通气的通气阀，再通过精密过滤器进入气体分析装置，气体分析装置为拉曼激光气体分析装置。能检测烃类气体及非烃气体，能够快速、准确地发现薄层、裂缝性、弱显示油气层，可以满足海相高含硫油气、煤层气、页岩气勘探，以及空气钻燃爆监测项目对气体检测的要求，不使用氢气发生器、空气压缩机等辅助设备，工艺流程大大简化，电路、气路系统简单，设备故障率低。

Description

石油天然气气体分析仪

技术领域

本实用新型涉及石油天然气勘探中对烃类气体及非烃气体检测的气体分析仪。

背景技术

在石油天然气勘探中需要对勘探部位的样品气体进行分析，通过分析气体种类和含气量，成为发现油气的重要手段。现有氢焰色谱仪是综合录井仪的检测分析油气的关键配套设备。样品气体通过预处理后进入氢焰色谱仪进行分析，从而检测分析烃类气体。该仪器由两只高灵敏度、低噪声氢火焰离子化检测器（FID），双微电流放大器和高效色谱分离柱组成，测量范围30或50PPm-100% 。组分周期分析甲烷C1-戊烷C5，快速色谱30-90秒，普通色谱3-4分钟。全烃连续分析。非烃及非烃检测分析则采用热导检测仪检测，H2检测范围：200 PPm -100%，灵敏度200PPm。CO2检测范围：2000 PPm -100%，灵敏度200PPm。或采用红外线检测仪检测CO2浓度，检测范围：1000PPm -100%。分析灵敏度200PPm。

烃类气体检测分析的氢焰色谱仪的发展经历了一个漫长的过程，从19世纪70年代的氢焰色谱仪只能检测烃组分CH4、C2H6、C3H8、iC4H10、nC4H10, 现在发展到可以检测烃组分CH4、C2H6、C3H8、iC4H10、nC4H10、 iC5H12、 nC5H12。检测浓度范围由最小检测浓度100PPm—100%，发展到30 PPm—100%。进样器也由9通阀、16通阀进化到旋转阀。分析周期也由4分钟(含切换、反吹时间)发展为30秒/90秒。静电放大器也由电子管发展到晶体管、集成电路放大、数字电路放大，灵敏度、噪音、基线漂移等指标也有大幅提高。

但是，氢焰色谱仪在使用中存在的问题也是不可忽视的。首先是故障率高。除氢焰色谱仪自身检测、控制、采集、放大电路系统复杂，故障高外，还由于氢焰色谱仪工作时必须使用氢气做燃气和载气，用空气做动力气和助燃气体，所以工作时必须使用氢气发生器和空气压缩机等辅助设备，电路、气路连接复杂，噪音大，极易发生接触不良或漏气现象，每天检查、保养工作量大。设备故障率高，维修麻烦。辅助设备任何一点发生故障时，色谱仪都无法正常工作，给录井生产带来被动。二是数据分析受色谱柱温度、压力、保留时间等的影响因素多，易造成计算机采峰不准；三是组分不能连续监测；检测速度和检测精度不能达到高效统一。四是氢气发生器使用强碱做产氢介质，不安全环保。五是当现场出现紧急情况撤离时，必须关灭FID氢焰检测器的氢火焰才能确保安全，所以存在安全隐患。

另外，油气勘探开发面临钻井地质条件日趋复杂，“低、深、隐、难”等问题愈来愈突出，要求录井快速、准确地发现薄层、裂缝性、弱显示油气层。现有的氢焰色谱仪与油气精细勘探开发的要求还存在一定差距。海相高含硫油气、煤层气、页岩气勘探，以及空气钻燃爆监测等要求，需要开展CO、CO2、O2、H2、N2、NO2、SO2、H2S等非烃录井项目。例如当钻遇地层含有硫化氢（H2S）时，部分硫化氢的硫离子首先通过渗透进入钻井液中，能在钻井液中及时检测到二氧化硫（SO2）的存在，就可以及时发现硫化氢并提前做好预防措施，减少人员伤害和设备腐蚀。氢焰色谱仪不能完成非烃录井任务，就必须增加热导检测仪或二氧化碳检测仪进行检测，但热导检测仪或二氧化碳检测仪也仅可检测CO2、H2，而且精度和灵敏度很低，根本无法满足录井项目及安全环保要求。而且多台设备累积在一起工作，造成空间拥挤、散热不好、能耗大、连接繁杂等问题，迫切需要新的录井气体分析技术和设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能检测烃类气体及非烃气体，故障率低，检测精度高，安全性高的石油天然气气体分析仪。

本实用新型的解决方案是：一种石油天然气气体分析仪，包括采集样品气体的预处理装置，预处理后进行气体分析的分析装置，其特点是预处理后的气体通过一个至少三向通气的通气阀，再通过精密过滤器进入气体分析装置，气体分析装置为拉曼激光气体分析装置。

拉曼激光气体分析装置具有对样品无损伤，分析快速，高空间分辨率，指纹性振动谱等特点，与传统的色相色谱仪、热导检测仪、红外线检测仪相比，辅助设备少，连接简单。它克服了色谱仪、热导检测仪、红外线检测仪响应速度慢、检测气体单一、精度低的缺点。在气体分析的连续性、可靠性、准确性、灵敏性等方面都优于它们，并具有以下优势：

一是使用拉曼激光气体分析装置，单机仪表可连续在线同时检测烃组分CH4，C2H6，C3H8，iC4H10，nC4H 10, nC5H12，非烃组份CO2、H2等8种气体，可以满足常规录井项目要求。并且气体检测浓度范围均为25 PPm—100%，分析仪响应时间<=1秒，标准精度为最大量程的±0.25%。能够快速、准确地发现薄层、裂缝性、弱显示油气层；

二是双机仪表除以上检测项目外，还可提供8种气体检测，如氮气N2、二氧化硫SO2；硫化氢H2S、氧气O2、一氧化碳CO、二氧化氮NO2等。可以满足海相高含硫油气、煤层气、页岩气勘探，以及空气钻燃爆监测项目对气体检测的要求；

三是激光气体分析仪体积仅微波炉大小，不使用氢气发生器、空气压缩机等辅助设备，工艺流程大大简化。电路、气路系统简单，设备故障率低；

四是符合安全环保要求。能耗低，噪声小。当现场出现紧急情况撤离时，仅关灭电源就能确保安全。

本实用新型的解决方案中拉曼激光气体分析仪对样品气体要求较高，除预处理外还通过精密过滤器过滤。同时设置至少三向通气的通气阀，除预处理后的进气管道和进入拉曼激光气体分析装置管道外，另外的管道是事先输入不同的标准样气通过拉曼激光气体分析装置分析光谱，最后与样品气体对比的输气管道。

本实用新型的解决方案中可为五通阀，五通阀中标准样气的管道为三条。

本实用新型的解决方案中预处理装置包括采集样品气体的进气口，进气管道上设置的气水分离器、砂芯过滤球、抽气泵、三通管道、气压表、背压阀，样品气体从三通管道进入五通阀，背后接排气管。样品气体从进气口进入，气水分离器对样品气体气水分离，砂芯过滤球过滤杂质，抽气泵加压，气压表检测进入至少三向通气的通气阀的气压，背压阀控制气压，气压大了就打开背压阀从排气管排气。

本实用新型的解决方案中至少三向通气的通气阀中除通向拉曼激光气体分析装置的管道外，其它管道上均设有净膜片过滤器。通过净膜片过滤器对标准样气和样品气体进行膜片过滤，过滤掉杂质。

本实用新型的解决方案中在至少三向通气的通气阀与精密过滤器之间设有流量调节阀。用以调节进入拉曼激光气体分析装置的气体气量。

本实用新型的解决方案中拉曼激光气体分析装置的分析输出接计算机和显示屏。通过测量软件进行定标建模、多功能测量、数据库管理。并对测量结果进行存储、监控、查询、实时打印等。

本实用新型的解决方案中拉曼激光气体分析装置的气体分析腔接反吹气管，反吹气管上设有砂芯过滤球、金属过滤器、净膜片过滤器。进入分析仪的反吹气通过砂芯过滤球、金属过滤器、净膜片过滤器三级过滤进入激光气体分析腔，对激光棱镜、光传感器等进行吹扫，避免被灰尘污染。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例如图1所示：采集样品气体经现场初步分离、干燥后从进气管道1的进气口2输入，在进气管道1上设置气水分离器3、砂芯过滤球4、抽气泵5、三通管道6、气压表7、背压阀8，样品气体从三通管道6进入五通阀10，背压阀8后接排气管9；五通阀10的一条管道通向拉曼激光气体分析装置15，五通阀10通向拉曼激光气体分析装置21的管道上设置流量调节阀12、精密过滤器13、接头14，五通阀10除通向拉曼激光气体分析装置15的管道外，其它管道上均设有净膜片过滤器11；拉曼激光气体分析装置15的分析输出接计算机16和显示屏17，拉曼激光气体分析装置15上设有压力传感器18、流量传感器19、电磁泵20，拉曼激光气体分析装置15的气体分析腔接反吹气管21，反吹气管21上设有砂芯过滤球4、金属过滤器22、净膜片过滤器11。通过压力传感器18和流量传感器19检测，靠电磁泵20的抽气作用，由五通阀10进入流量调节阀12的气体经过流量调节使其保持在200-300ml/min流量，样品气压力达到分析仪前要求的一个标准大气压。

Claims

1.一种石油天然气气体分析仪，包括采集样品气体的预处理装置，预处理后进行气体分析的分析装置（15），其特征在于预处理后的气体通过一个至少三向通气的通气阀（10），再通过精密过滤器（13）进入气体分析装置（15），气体分析装置（15）为拉曼激光气体分析装置。

2.根据权利要求1所述的石油天然气气体分析仪，其特征在于预处理装置包括采集样品气体的进气口（2），进气管道（1）上设置的气水分离器（3）、砂芯过滤球（4）、抽气泵（5）、三通管道（6）、气压表（7）、背压阀（8），样品气体从三通管道（6）进入至少三向通气的通气阀（10），背压阀（8）后接排气管（9）。

3.根据权利要求1所述的石油天然气气体分析仪，其特征在于至少三向通气的通气阀（10）为五通阀，五通阀（10）中预处理后的进气和进入拉曼激光气体分析装置（15）占两条管道，另三条管道是事先输入不同的标准样气通过拉曼激光气体分析装置（15）分析色谱，最后与样品气体对比的输气管道。

4.根据权利要求1、3所述的石油天然气气体分析仪，其特征在于三向通气的通气阀（10）中除通向拉曼激光气体分析装置（15）的管道外，其它管道上均设有净膜片过滤器（11）。

5.根据权利要求1所述的石油天然气气体分析仪，其特征在于在三向通气的通气阀（10）与精密过滤器（13）之间设有流量调节阀（12）。

6.根据权利要求1所述的石油天然气气体分析仪，其特征在于拉曼激光气体分析装置（15）的分析输出接计算机（16）和触摸显示屏（17）。

7.根据权利要求1所述的石油天然气气体分析仪，其特征在于通过拉曼激光气体分析装置（15）的气体分析腔接反吹气管（22），反吹气管（22）上设有砂芯过滤球（4）、金属过滤（23）、净膜片过滤器（11）。