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快速氣相色譜儀用于鉆井氣的快速分析
摘要
本文建立了兩種使用快速氣相色譜儀對鉆井氣快速分析的方法。*種是兩通道方法，另一種是三通道方法。兩者的分析周期大約都是三十秒。使用電子氣路控制系統(tǒng)控制載氣流速。每個(gè)通道的檢測器均為鍍硅的快速熱導(dǎo)檢測器，這樣就可以有足夠靈敏度以檢測出濃度在5 ppm 以下的鉆井氣。
兩個(gè)通道的快速色譜方法的重現(xiàn)性（用相對標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，n＝7）小于1.3％。甲烷、二氧化碳和乙烷的分析在PLOT Q 通道中進(jìn)行，C3和C5的分離在OV-1 通道中進(jìn)行。
在三通道方法中硫化氫、水和C3化合物的分離使用的是PLOT Q柱。C4和C5化合物在OV-1 通道中進(jìn)行，與兩通道方法不同的是C3的分析是在PLOT Q 通道中，這樣就可以成功避免在OV-1柱中水對C3的干擾。這種三通道方法更適于水和硫化氫含量很高的實(shí)際樣品的分析。
通過建立兩通道方法可以給用戶在遇到不同樣品類型時(shí)提供一個(gè)靈活的選擇。這兩種方法中，都使用Cerity NDS 軟件對快速色譜儀實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。使用該軟件也可以計(jì)算出烴類化合物的總量和單個(gè)烷烴的含量。
前言
在常規(guī)的鉆井和探測中都廣泛使用漿體分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)連續(xù)分析和記錄使用旋轉(zhuǎn)的方法從油井中得到的漿體中油和氣的含量。通過連續(xù)分析的結(jié)果可以將深度和原料的形成進(jìn)行關(guān)聯(lián)。這時(shí)使用一個(gè)可以移動(dòng)的卡車和拖車作為分析間，就可以使這些設(shè)備從一個(gè)油井快速地移到另一個(gè)油井。每一個(gè)分析單元都包含一個(gè)獲取信息的設(shè)備，這樣就可以有效的消除沖失、預(yù)測并防止井中油和水的噴出，并且能夠?qū)﹂_采進(jìn)行控制。
對于鉆井系統(tǒng)分析的zui重要的一部分是氣體的分析?？焖俸蜏?zhǔn)確的分析結(jié)果對油氣的開采起著決定性的作用。對于分析者和分析儀器來講，要使C1到C5的分析時(shí)間控制在三十秒內(nèi)都是一個(gè)挑戰(zhàn)。在本應(yīng)用中，建立了兩種對鉆井氣進(jìn)行分析的方法，而分析時(shí)間都
在三十秒以內(nèi)。
實(shí)驗(yàn)部分
樣品
標(biāo)準(zhǔn)混合氣組成如下：甲烷：0.08%、乙烷：0.035%、
丙烷：0.05%、正丁烷：0.04%、異丁烷：0.1%、正戊
烷：0.035%、異戊烷：0.07%、氧氣：0.05%、二氧
化碳：0.02%，氮?dú)庥米髌胶鈿狻?/span>
方法1：配置PLOT Q 和OV-1 兩個(gè)模塊（通道）的快速氣相色譜儀
每個(gè)模塊都有一個(gè)可變體積的進(jìn)樣器。在該方法中，甲烷、二氧化碳和乙烷在PLOT Q 通道中進(jìn)行分離；丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷和異戊烷的分離在OV-1通道中進(jìn)行。使用的載氣是氦氣，進(jìn)樣器類型都是可變體積型。分析條件見表1。
方法2：對鉆井氣快速和全面的分析
在該方法中，前兩個(gè)通道的配置情況和方法1 中的*相同。第三個(gè)通道（PLOT 柱，長2 m），用于水、硫化氫和C3的分析。該方法用于分析含H2O 和H2S 的化合物。當(dāng)樣品中含H2O 時(shí)，H2O 和C3 將在OV-1 通道中共流出。然而這兩個(gè)化合物將會(huì)在PLOT Q 色譜
柱上分離。為了保證分析時(shí)間少于30 秒，選用2 米長的PLOT Q 通道。分析條件見表2。
結(jié)果與討論
方法1
圖1 是OV-1 和PLOT Q 通道中鉆井氣分析的氣相色譜圖?？偡治鰰r(shí)間在三十秒之內(nèi)，zui低檢出限為幾個(gè)ppm，這對于濃度范圍為50 ppm 到百分之幾的鉆井氣來講，靈敏度是足夠的。該方法精密度（由峰面積的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差表示）見表3。
圖1a PLOT Q 通道的氣相色譜圖
圖1b OV-1 通道的氣相色譜圖
方法2
在本方法中，硫化氫和水采用一根長為兩米的PLOT Q柱來進(jìn)行分離。該方法的三通道的氣相色譜圖見圖2。
圖2a OV-1 通道的氣相色譜圖
圖2b PLOT Q 通道的氣相色譜圖
圖2c PLOT Q 通道的氣相色譜圖
結(jié)論:
本文建立了兩種鉆井氣快速分析的方法。每種方法的樣品分析周期大約都為三十秒。在三通道方法中，硫化氫、水和C3化合物是通過一根PLOT Q 柱進(jìn)行分離的。當(dāng)遇到不同類型的樣品時(shí)，這兩種方法可以給用戶提供一個(gè)靈活的選擇。通過使用軟件，可以實(shí)現(xiàn)對快速氣相色譜儀的遠(yuǎn)程控制，并且可以計(jì)算出烴的總量及單個(gè)烷烴的含量。
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