CN205388590U - 一种钻井现场页岩气解吸及组分分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻井现场页岩气解吸及组分分析仪，包括页岩气组分分析装置及页岩解吸气装置，其中页岩气组分分析装置包括解析无机物质部分和解析有机物质部分，页岩气组分分析装置通过进样口与出样口串联在解吸气装置的管路里，并保持管路密封；页岩解吸气装置将解吸产生的气体经气管路输送至页岩气组分分析装置。本实用新型可对煤层、岩石等解吸气直接测量，得到总气体的体积参数；检测灵敏度极高(可到0.1毫升)，大幅提高了适用样品对象的范围及测量结果的精度。

Description

一种钻井现场页岩气解吸及组分分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种钻井现场页岩气分析设备，具体地说是一种钻井现场页岩气解吸及组分分析仪。

背景技术

页岩气和煤层气是目前广受重视的非常规天然气资源，其赋存状态均可概括为吸附气、游离气和溶解气。不同之处在于页岩岩性总体致密、互层或夹层发育，其形态以储存在天然裂缝和粒间孔隙中的游离气和吸附在干酪根表面和粘土颗粒表面的吸附气为主，而煤层气则主要吸附在煤基质颗粒表面。但无论在页岩气还是煤层气中，常温条件下难以释放的吸附气都占据了极大比重。因此快速、彻底的解析吸附气，进而准确测定样品总含气量和定量组分分析是估算煤岩、泥页岩、砂岩夹层中天然气量，保证煤层气和页岩气资源量评价结果准确性的关键所在。

目前国内外还没有能同时进行页岩气解吸及组分分析的设备

实用新型内容

针对现有技术中岩石解吸气与页岩气组分分析的设备尚未出现等不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种可对解吸气的总体积进行直接测量、实时记录解吸气释放的单位时间内的气体体积和总体积的钻井现场页岩气解吸及组分分析仪。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型一种钻井现场页岩气解吸及组分分析仪，包括页岩气组分分析装置及页岩解吸气装置，其中页岩气组分分析装置包括解析无机物质部分和解析有机物质部分，页岩气组分分析装置通过进样口与出样口串联在解吸气装置的管路里，并保持管路密封；页岩解吸气装置将解吸产生的气体经气管路输送至页岩气组分分析装置。

解析无机物质部分包括第二多通阀、第一定量管以及热导池检测器，其中第二多通阀经样品气进气口与通过气管路连接至页岩解吸气装置的密封装样罐，第二多通阀经第一定量管连接至第一多通阀，第一多通阀输出气体至页岩解吸气装置的液位传感器。

解析无机物质部还包括多个填充色谱柱，包括进行部分重组分隔离的第二填充色谱柱、进行轻组分隔离的第一填充色谱柱。

解析无机物质部还具有第三填充色谱柱，其与第二多通阀连接输入甲烷混合峰再同时连接用于锁死二氧化碳的第三多通阀；第三填充色谱柱释放出来的氧气、氮气、甲烷以及一氧化碳进入TCD热导池检测器进行各组分含量检测。

解析有机物质部分包括第二定量管和第一多通阀以及毛细色谱柱和FID检测器，其中第二定量管由第二多通阀进入气体，经第一多通阀转换进入毛细色谱柱进行分离，毛细色谱柱的输出端与FID检测器连接。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型可对煤层、岩石等解吸气直接测量，得到总气体的体积参数；检测灵敏度极高(可到0.1毫升)，大幅提高了适用样品对象的范围及测量结果的精度。

2.本实用新型中样品罐为自密封设计，保证了样品中解吸的气体不会因为装罐后分析的延迟而影响测试精度。

3.应用本实用新型解吸出来的气体采用排水取气的方式进行收集，使用的水是饱和食盐水，避免了水对解吸气体的溶解。

4.应用本实用新型解吸气体积的读取为直读式，避免了其他方式的检测器对气体响应的非线性影响，采集速度快，可进行高密度数据采集，有利于获得良好的损失气体积恢复结果。

5.应用本实用新型解吸出的气体直接定量进行组分分析，避免了以往带回实验室分析的不便，大大提高了分析及时性提高了数据资料真实性。

6.应用本实用新型属于单样品组分在线分析，可时时分析采样，周期分析时间最短由5分钟到14分钟双采集通道同时运行，可分析页岩气中的非烃与烷烃等。

附图说明

图1本实用新型结构示意图。

其中，1为第一多通阀，2为第二多通阀，201为样品进气口，3为第一定量管，4为第三多通阀，5为第一填充色谱柱，6为气阻，7为第二填充色谱柱，8为第三填充色谱柱，9为TCD热导池检测器，10为第二定量管，11为毛细色谱柱，12为FID检测器，13为数据采集及控制单元，14为加热器，15为密封装样罐，16为第一气路控制阀，17为储气罐，18为液位传感器，19为第二气路控制阀，20为第三气路控制阀，21为真空泵，22为第四气路电磁阀，23为食盐水容器，24为集气口。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述。

如图1所示，本实用新型一种钻井现场页岩气解吸及组分分析仪，包括页岩气组分分析装置及页岩解吸气装置，其中页岩气组分分析装置包括解析无机物质部分和解析有机物质部分，页岩解吸气装置将解吸产生的气体经气管路输送至页岩气组分分析装置的解析无机物质部分和解析有机物质部分。

解析无机物质部分包括第二多通阀2、第一定量管3以及TCD热导池检测器9，其中第二多通阀2经样品气进气口201通过气管路连接至页岩解吸气装置的密封装样罐15，第二多通阀2经第一定量管3连接至第一多通阀1，第一多通阀1输出气体至页岩解吸气装置的液位传感器18。

解析无机物质部分还包括多个填充色谱柱，即进行部分重组分隔离的第二填充色谱柱7、进行轻组分隔离的第一填充色谱柱5和第三填充色谱柱8，第三填充色谱柱8与第二多通阀2连接输入甲烷混合峰，同时连接用于锁死二氧化碳的第三多通阀4；第三填充色谱柱8释放出来的氧气、氮气、甲烷以及一氧化碳进入TCD热导池检测器9进行各组分含量检测。

解析有机物质部分包括第二定量管10和第一多通阀1以及毛细色谱柱11和FID检测器12，其中第二定量管10由第二多通阀2进入气体，经第一多通阀1转换进入毛细色谱柱11进行分离，毛细色谱柱11的输出端与FID检测器12连接。

本实用新型将页岩气组分分析装置及页岩解吸气装置联用，通过页岩气组分分析装置的进样口与出样口串联在解吸气装置的管路里，保持管路密封。解吸气装置不断解吸出的气体可以分时间段或根据解吸量

进行转阀取样分析，根据联用气路流程做好相关记录不影响解吸含气量分析。

页岩气组分分析装置用于解吸岩石样品直接测量并记录样品释放气体的总体积参数，解析无机物质部分用于检测解吸出的气体一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、甲烷、乙烷的含量，解析有机物质部分用于检测解吸出的气体甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷的含量。

检测无机物质：通过解吸气装置解吸出来的气体样品进入页岩气组分分析装置的样品进气口201，样品出气口连接解吸气装置内的入气端。首先样品经过第一定量管进行收集，通过第二多通阀2转换之后携带样品进入第二填充色谱柱7(本实施例为DC200色谱柱)进行部分重组分隔离，轻组分进入第一填充色谱柱5(本实施例为PraQ柱)分离出甲烷混合峰与二氧化碳、乙烷等，通过第二多通阀2转换。由于甲烷混合峰先流出到第三填充色谱柱8(本实施例为13X柱)进行分离(注意13X柱不能进入二氧化碳)，所以甲烷混合峰进入到13X柱后就经第三多通阀转换后锁死色谱柱，。二氧化碳由第一填充色谱柱5(PraQ柱)流出，之后是乙烷，在乙烷输出后，第三多通阀4转换后第三色谱柱8(13X色谱柱)打开，把氧气、氮气、甲烷、一氧化碳释放出来，由TCD热导池检测器9进行检测，从而得到各组分的含量。

检测有机物质：由解吸气装置解吸解吸出来的样品经第二多通阀2转换进入第二定量管10进行收集，之后由第一多通阀1转换携带样品进入毛细色谱柱11(本实施例采用PONA柱)进行分离，并由FID检测器12(本实施例采用FID氢火焰检测器)进行检测。

本实用新型中页岩解吸气装置包括液位检测单元即液位传感器18、数据采集及控制单元13、气路控制单元(即第一气路控制阀16、第二气路控制阀19以及第三气路控制阀20)、加热装置即加热器14、密封装样罐15以及食盐水容器23。其中液位检测单元包括储气罐17、饱和食盐水、液位传感器18，所述储气罐17底部通过管路经气路控制单元分别与密封装样罐15和食盐水容器23相连，密封装样罐15置于加热器14内，液位传感器18与数据采集及控制单元13的信号输入端相连，气路控制单元与数据采集及控制单元13的信号输出端相连。

页岩气组分分析装置用于解吸岩石样品直接测量并记录样品释放气体的总体积参数，解析无机物质部分用于检测解吸出的气体一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、甲烷、乙烷的含量，解析有机物质部分用于检测解吸出的气体甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷的含量。

本实用新型提供了一种能够使解吸出的页岩气体自动直接进入色谱仪进行分析，可在线自动分析不同时间解吸出来的样品含量，采用双检测器双通道同时在线分析，每个周期14分钟，联用方式切换回路不影响解吸气气体的收集总体积，达到定量、定性计算得出结果，该联用方法完全符合国家标准。

本实用新型可广泛应用于各大科研院所和各大油田进行检测分析，具有检测精度高、分析速度快、能够适应野外恶劣条件等优点，填补了国内外此类仪器的空白，解决了国内科研院所对此类仪器的急切需求。

Claims (5)

1.一种钻井现场页岩气解吸及组分分析仪，其特征在于：包括页岩气组分分析装置及页岩解吸气装置，其中页岩气组分分析装置包括解析无机物质部分和解析有机物质部分，页岩气组分分析装置通过进样口与出样口串联在解吸气装置的管路里，并保持管路密封；页岩解吸气装置将解吸产生的气体经气管路输送至页岩气组分分析装置。

2.按权利要求1所述的一种钻井现场页岩气解吸及组分分析仪，其特征在于：解析无机物质部分包括第二多通阀、第一定量管以及热导池检测器，其中第二多通阀经样品气进气口与通过气管路连接至页岩解吸气装置的密封装样罐，第二多通阀经第一定量管连接至第一多通阀，第一多通阀输出气体至页岩解吸气装置的液位传感器。

3.按权利要求2所述的一种钻井现场页岩气解吸及组分分析仪，其特征在于：解析无机物质部分还包括进行部分重组分隔离的第二填充色谱柱、进行轻组分隔离的第一填充色谱柱。

4.按权利要求3所述的一种钻井现场页岩气解吸及组分分析仪，其特征在于：解析无机物质部分还具有第三填充色谱柱，其与第二多通阀连接输入甲烷混合峰再同时连接用于锁死二氧化碳的第三多通阀；第三填充色谱柱释放出来的氧气、氮气、甲烷以及一氧化碳进入TCD热导池检测器进行各组分含量检测。

5.按权利要求3所述的一种钻井现场页岩气解吸及组分分析仪其特征在于：解析有机物质部分包括第二定量管和第一多通阀以及毛细色谱柱和FID检测器，其中第二定量管由第二多通阀进入气体，经第一多通阀转换进入毛细色谱柱进行分离，毛细色谱柱的输出端与FID检测器连接。