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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。
兩個通道的快速色譜方法的重現(xiàn)性（用相對標準偏差表示，n＝7）小于1.3％。甲烷、二氧化碳和乙烷的分析在PLOT Q 通道中進行，C3和C5的分離在OV-1 通道中進行。
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提供一個靈活的選擇。這兩種方法中，都使用Cerity NDS 軟件對快速色譜儀實現(xiàn)遠程控制。使用該軟件也可以計算出烴類化合物的總量和單個烷烴的含量。
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行關(guān)聯(lián)。這時使用一個可以移動的卡車和拖車作為分析間，就可以使這些設(shè)備從一個油井快速地移到另一個油井。每一個分析單元都包含一個獲取信息的設(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。快速和準確的分析結(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的分析時間控制在三十秒內(nèi)都是一個挑戰(zhàn)。在本應(yīng)用中，建立了兩種對鉆井氣進行分析的方法，而分析時間都
在三十秒以內(nèi)。
實驗部分
樣品
標準混合氣組成如下：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%，氮氣用作平衡氣。
方法1：配置PLOT Q 和OV-1 兩個模塊（通道）的快速氣相色譜儀
每個模塊都有一個可變體積的進樣器。在該方法中，甲烷、二氧化碳和乙烷在PLOT Q 通道中進行分離；丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷和異戊烷的分離在OV-1通道中進行。使用的載氣是氦氣，進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，前兩個通道的配置情況和方法1 中的*相同。第三個通道（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，H2O 和C3 將在OV-1 通道中共流出。然而這兩個化合物將會在PLOT Q 色譜
柱上分離。為了保證分析時間少于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間在三十秒之內(nèi)，zui低檢出限為幾個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（由峰面積的相對標準偏差表示）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 柱進行分離的。當(dāng)遇到不同類型的樣品時，這兩種方法可以給用戶提供一個靈活的選擇。通過使用軟件，可以實現(xiàn)對快速氣相色譜儀的遠程控制，并且可以計算出烴的總量及單個烷烴的含量。
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