快速气相色谱仪用于钻井气的快速分析

摘要

    本文建立了两种使用快速气相色谱仪对钻井气快速分析的方法。*种是两通道方法，另一种是三通道方法。两者的分析周期大约都是三十秒。使用电子气路控制系统控制载气流速。每个通道的检测器均为镀硅的快速热导检测器，这样就可以有足够灵敏度以检测出浓度在5 ppm 以下的钻井气。

     两个通道的快速色谱方法的重现性（用相对标准偏差表示，n＝7）小于1.3％。甲烷、二氧化碳和乙烷的分析在PLOT Q 通道中进行，C3和C5的分离在OV-1 通道中进行。

    在三通道方法中硫化氢、水和C3化合物的分离使用的是PLOT Q柱。C4和C5化合物在OV-1 通道中进行，与两通道方法不同的是C3的分析是在PLOT Q 通道中，这样就可以成功避免在OV-1柱中水对C3的干扰。这种三通道方法更适于水和硫化氢含量很高的实际样品的分析。

    通过建立两通道方法可以给用户在遇到不同样品类型时提供一个灵活的选择。这两种方法中，都使用Cerity NDS 软件对快速色谱仪实现远程控制。使用该软件也可以计算出烃类化合物的总量和单个烷烃的含量。

前言

    在常规的钻井和探测中都广泛使用浆体分析系统。该系统连续分析和记录使用旋转的方法从油井中得到的浆体中油和气的含量。通过连续分析的结果可以将深度和原料的形成进行关联。这时使用一个可以移动的卡车和拖车作为分析间，就可以使这些设备从一个油井快速地移到另一个油井。每一个分析单元都包含一个获取信息的设备，这样就可以有效的消除冲失、预测并防止井中油和水的喷出，并且能够对开采进行控制。

    对于钻井系统分析的zui重要的一部分是气体的分析。快速和准确的分析结果对油气的开采起着决定性的作用。对于分析者和分析仪器来讲，要使C1到C5的分析时间控制在三十秒内都是一个挑战。在本应用中，建立了两种对钻井气进行分析的方法，而分析时间都

在三十秒以内。

实验部分

样品

标准混合气组成如下：甲烷：0.08%、乙烷：0.035%、

丙烷：0.05%、正丁烷：0.04%、异丁烷：0.1%、正戊

烷：0.035%、异戊烷：0.07%、氧气：0.05%、二氧

化碳：0.02%，氮气用作平衡气。

方法1：配置PLOT Q 和OV-1 两个模块（通道）的快速气相色谱仪

每个模块都有一个可变体积的进样器。在该方法中，甲烷、二氧化碳和乙烷在PLOT Q 通道中进行分离；丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷和异戊烷的分离在OV-1通道中进行。使用的载气是氦气，进样器类型都是可变体积型。分析条件见表1。

方法2：对钻井气快速和全面的分析

     在该方法中，前两个通道的配置情况和方法1 中的*相同。第三个通道（PLOT 柱，长2 m），用于水、硫化氢和C3的分析。该方法用于分析含H2O 和H2S 的化合物。当样品中含H2O 时，H2O 和C3 将在OV-1 通道中共流出。然而这两个化合物将会在PLOT Q 色谱

柱上分离。为了保证分析时间少于30 秒，选用2 米长的PLOT Q 通道。分析条件见表2。

结果与讨论

方法1

图1 是OV-1 和PLOT Q 通道中钻井气分析的气相色谱图。总分析时间在三十秒之内，zui低检出限为几个ppm，这对于浓度范围为50 ppm 到百分之几的钻井气来讲，灵敏度是足够的。该方法精密度（由峰面积的相对标准偏差表示）见表3。

图1a PLOT Q 通道的气相色谱图

图1b OV-1 通道的气相色谱图

方法2

在本方法中，硫化氢和水采用一根长为两米的PLOT Q柱来进行分离。该方法的三通道的气相色谱图见图2。

图2a OV-1 通道的气相色谱图

图2b PLOT Q 通道的气相色谱图

图2c PLOT Q 通道的气相色谱图

结论:

本文建立了两种钻井气快速分析的方法。每种方法的样品分析周期大约都为三十秒。在三通道方法中，硫化氢、水和C3化合物是通过一根PLOT Q 柱进行分离的。当遇到不同类型的样品时，这两种方法可以给用户提供一个灵活的选择。通过使用软件，可以实现对快速气相色谱仪的远程控制，并且可以计算出烃的总量及单个烷烃的含量。

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