專利名稱：石油天然氣氣體分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油天然氣勘探中對烴類氣體及非烴氣體檢測的氣體分析儀。
背景技術(shù)：
在石油天然氣勘探中需要對勘探部位的樣品氣體進(jìn)行分析，通過分析氣體種類和含氣量，成為發(fā)現(xiàn)油氣的重要手段?，F(xiàn)有氫焰色譜儀是綜合錄井儀的檢測分析油氣的關(guān)鍵配套設(shè)備。樣品氣體通過預(yù)處理后進(jìn)入氫焰色譜儀進(jìn)行分析，從而檢測分析烴類氣體。該儀器由兩只高靈敏度、低噪聲氫火焰離子化檢測器(FID)，雙微電流放大器和高效色譜分離柱組成，測量范圍30或50PPm-100%。組分周期分析甲烷Cl-戊烷C5，快速色譜30-90秒， 普通色譜3-4分鐘。全烴連續(xù)分析。非烴及非烴檢測分析則采用熱導(dǎo)檢測儀檢測，H2檢測范圍200 PPm -100%，靈敏度 200PPm。C02 檢測范圍2000 PPm -100%，靈敏度 200PPm?；虿捎眉t外線檢測儀檢測C02濃度，檢測范圍1000PPm -100%。分析靈敏度200PRii。烴類氣體檢測分析的氫焰色譜儀的發(fā)展經(jīng)歷了一個漫長的過程，從19世紀(jì)70年代的氫焰色譜儀只能檢測烴組分CH4、C2H6、C3H8、iC4H10、nC4H10，現(xiàn)在發(fā)展到可以檢測烴組分CH4、C2H6、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12、nC5H12。檢測濃度范圍由最小檢測濃度 IOOPPm—100%，發(fā)展到30 PPm—100%。進(jìn)樣器也由9通閥、16通閥進(jìn)化到旋轉(zhuǎn)閥。分析周期也由4分鐘(含切換、反吹時間)發(fā)展為30秒/90秒。靜電放大器也由電子管發(fā)展到晶體管、集成電路放大、數(shù)字電路放大，靈敏度、噪音、基線漂移等指標(biāo)也有大幅提高。但是，氫焰色譜儀在使用中存在的問題也是不可忽視的。首先是故障率高。除氫焰色譜儀自身檢測、控制、采集、放大電路系統(tǒng)復(fù)雜，故障高外，還由于氫焰色譜儀工作時必須使用氫氣做燃?xì)夂洼d氣，用空氣做動力氣和助燃?xì)怏w，所以工作時必須使用氫氣發(fā)生器和空氣壓縮機(jī)等輔助設(shè)備，電路、氣路連接復(fù)雜，噪音大，極易發(fā)生接觸不良或漏氣現(xiàn)象，每天檢查、保養(yǎng)工作量大。設(shè)備故障率高，維修麻煩。輔助設(shè)備任何一點(diǎn)發(fā)生故障時，色譜儀都無法正常工作，給錄井生產(chǎn)帶來被動。二是數(shù)據(jù)分析受色譜柱溫度、壓力、保留時間等的影響因素多，易造成計(jì)算機(jī)采峰不準(zhǔn)；三是組分不能連續(xù)監(jiān)測；檢測速度和檢測精度不能達(dá)到高效統(tǒng)一。四是氫氣發(fā)生器使用強(qiáng)堿做產(chǎn)氫介質(zhì)，不安全環(huán)保。五是當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)緊急情況撤離時，必須關(guān)滅FID氫焰檢測器的氫火焰才能確保安全，所以存在安全隱患。另外，油氣勘探開發(fā)面臨鉆井地質(zhì)條件日趨復(fù)雜，“低、深、隱、難”等問題愈來愈突出，要求錄井快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)薄層、裂縫性、弱顯示油氣層?，F(xiàn)有的氫焰色譜儀與油氣精細(xì)勘探開發(fā)的要求還存在一定差距。海相高含硫油氣、煤層氣、頁巖氣勘探，以及空氣鉆燃爆監(jiān)測等要求，需要開展C0、C02、02、H2、N2、N02、S02、H2S等非烴錄井項(xiàng)目。例如當(dāng)鉆遇地層含有硫化氫(H2S)時，部分硫化氫的硫離子首先通過滲透進(jìn)入鉆井液中，能在鉆井液中及時檢測到二氧化硫(S02)的存在，就可以及時發(fā)現(xiàn)硫化氫并提前做好預(yù)防措施，減少人員傷害和設(shè)備腐蝕。氫焰色譜儀不能完成非烴錄井任務(wù)，就必須增加熱導(dǎo)檢測儀或二氧化碳檢測儀進(jìn)行檢測，但熱導(dǎo)檢測儀或二氧化碳檢測儀也僅可檢測C02、H2，而且精度和靈敏度很低， 根本無法滿足錄井項(xiàng)目及安全環(huán)保要求。而且多臺設(shè)備累積在一起工作，造成空間擁擠、散熱不好、能耗大、連接繁雜等問題，迫切需要新的錄井氣體分析技術(shù)和設(shè)備。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能檢測烴類氣體及非烴氣體，故障率低，檢測精度高，安全性高的石油天然氣氣體分析儀。本實(shí)用新型的解決方案是一種石油天然氣氣體分析儀，包括采集樣品氣體的預(yù)處理裝置，預(yù)處理后進(jìn)行氣體分析的分析裝置，其特點(diǎn)是預(yù)處理后的氣體通過一個至少三向通氣的通氣閥，再通過精密過濾器進(jìn)入氣體分析裝置，氣體分析裝置為拉曼激光氣體分析裝置。拉曼激光氣體分析裝置具有對樣品無損傷，分析快速，高空間分辨率，指紋性振動譜等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的色相色譜儀、熱導(dǎo)檢測儀、紅外線檢測儀相比，輔助設(shè)備少，連接簡單。 它克服了色譜儀、熱導(dǎo)檢測儀、紅外線檢測儀響應(yīng)速度慢、檢測氣體單一、精度低的缺點(diǎn)。在氣體分析的連續(xù)性、可靠性、準(zhǔn)確性、靈敏性等方面都優(yōu)于它們，并具有以下優(yōu)勢一是使用拉曼激光氣體分析裝置，單機(jī)儀表可連續(xù)在線同時檢測烴組分CH4， C2H6，C3H8，iC4H10, nC4H 10，nC5H12，非烴組份C02、H2等8種氣體，可以滿足常規(guī)錄井項(xiàng)目要求。并且氣體檢測濃度范圍均為25 PPm—100%，分析儀響應(yīng)時間<=1秒，標(biāo)準(zhǔn)精度為最大量程的士0.25%。能夠快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)薄層、裂縫性、弱顯示油氣層；二是雙機(jī)儀表除以上檢測項(xiàng)目外，還可提供8種氣體檢測，如氮?dú)釴2、二氧化硫 S02 ；硫化氫H2S、氧氣02、一氧化碳CO、二氧化氮N02等?？梢詽M足海相高含硫油氣、煤層氣、頁巖氣勘探，以及空氣鉆燃爆監(jiān)測項(xiàng)目對氣體檢測的要求；三是激光氣體分析儀體積僅微波爐大小，不使用氫氣發(fā)生器、空氣壓縮機(jī)等輔助設(shè)備，工藝流程大大簡化。電路、氣路系統(tǒng)簡單，設(shè)備故障率低；四是符合安全環(huán)保要求。能耗低，噪聲小。當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)緊急情況撤離時，僅關(guān)滅電源就能確保安全。本實(shí)用新型的解決方案中拉曼激光氣體分析儀對樣品氣體要求較高，除預(yù)處理外還通過精密過濾器過濾。同時設(shè)置至少三向通氣的通氣閥，除預(yù)處理后的進(jìn)氣管道和進(jìn)入拉曼激光氣體分析裝置管道外，另外的管道是事先輸入不同的標(biāo)準(zhǔn)樣氣通過拉曼激光氣體分析裝置分析光譜，最后與樣品氣體對比的輸氣管道。本實(shí)用新型的解決方案中可為五通閥，五通閥中標(biāo)準(zhǔn)樣氣的管道為三條。本實(shí)用新型的解決方案中預(yù)處理裝置包括采集樣品氣體的進(jìn)氣口，進(jìn)氣管道上設(shè)置的氣水分離器、砂芯過濾球、抽氣泵、三通管道、氣壓表、背壓閥，樣品氣體從三通管道進(jìn)入五通閥，背后接排氣管。樣品氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入，氣水分離器對樣品氣體氣水分離，砂芯過濾球過濾雜質(zhì)，抽氣泵加壓，氣壓表檢測進(jìn)入至少三向通氣的通氣閥的氣壓，背壓閥控制氣壓，氣壓大了就打開背壓閥從排氣管排氣。本實(shí)用新型的解決方案中至少三向通氣的通氣閥中除通向拉曼激光氣體分析裝置的管道外，其它管道上均設(shè)有凈膜片過濾器。通過凈膜片過濾器對標(biāo)準(zhǔn)樣氣和樣品氣體進(jìn)行膜片過濾，過濾掉雜質(zhì)。本實(shí)用新型的解決方案中在至少三向通氣的通氣閥與精密過濾器之間設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥。用以調(diào)節(jié)進(jìn)入拉曼激光氣體分析裝置的氣體氣量。[0018]本實(shí)用新型的解決方案中拉曼激光氣體分析裝置的分析輸出接計(jì)算機(jī)和顯示屏。 通過測量軟件進(jìn)行定標(biāo)建模、多功能測量、數(shù)據(jù)庫管理。并對測量結(jié)果進(jìn)行存儲、監(jiān)控、查詢、實(shí)時打印等。本實(shí)用新型的解決方案中拉曼激光氣體分析裝置的氣體分析腔接反吹氣管，反吹氣管上設(shè)有砂芯過濾球、金屬過濾器、凈膜片過濾器。進(jìn)入分析儀的反吹氣通過砂芯過濾球、金屬過濾器、凈膜片過濾器三級過濾進(jìn)入激光氣體分析腔，對激光棱鏡、光傳感器等進(jìn)行吹掃，避免被灰塵污染。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施例如圖1所示采集樣品氣體經(jīng)現(xiàn)場初步分離、干燥后從進(jìn)氣管道1的進(jìn)氣口 2輸入，在進(jìn)氣管道1上設(shè)置氣水分離器3、砂芯過濾球4、抽氣泵5、三通管道6、氣壓表7、背壓閥8，樣品氣體從三通管道6進(jìn)入五通閥10，背壓閥8后接排氣管9 ’五通閥10的一條管道通向拉曼激光氣體分析裝置15，五通閥10通向拉曼激光氣體分析裝置 21的管道上設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥12、精密過濾器13、接頭14，五通閥10除通向拉曼激光氣體分析裝置15的管道外，其它管道上均設(shè)有凈膜片過濾器11 ；拉曼激光氣體分析裝置15的分析輸出接計(jì)算機(jī)16和顯示屏17，拉曼激光氣體分析裝置15上設(shè)有壓力傳感器18、流量傳感器19、電磁泵20，拉曼激光氣體分析裝置15的氣體分析腔接反吹氣管21，反吹氣管21上設(shè)有砂芯過濾球4、金屬過濾器22、凈膜片過濾器11。通過壓力傳感器18和流量傳感器19 檢測，靠電磁泵20的抽氣作用，由五通閥10進(jìn)入流量調(diào)節(jié)閥12的氣體經(jīng)過流量調(diào)節(jié)使其保持在200-300ml/min流量，樣品氣壓力達(dá)到分析儀前要求的一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
權(quán)利要求1.一種石油天然氣氣體分析儀，包括采集樣品氣體的預(yù)處理裝置，預(yù)處理后進(jìn)行氣體分析的分析裝置(15)，其特征在于預(yù)處理后的氣體通過一個至少三向通氣的通氣閥(10)， 再通過精密過濾器(13)進(jìn)入氣體分析裝置(15)，氣體分析裝置(15)為拉曼激光氣體分析直ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油天然氣氣體分析儀，其特征在于預(yù)處理裝置包括采集樣品氣體的進(jìn)氣口(2)，進(jìn)氣管道(1)上設(shè)置的氣水分離器(3)、砂芯過濾球(4)、抽氣泵(5)、 三通管道(6)、氣壓表(7)、背壓閥(8)，樣品氣體從三通管道(6)進(jìn)入至少三向通氣的通氣閥(10)，背壓閥(8)后接排氣管(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油天然氣氣體分析儀，其特征在于至少三向通氣的通氣閥 (10)為五通閥，五通閥(10)中預(yù)處理后的進(jìn)氣和進(jìn)入拉曼激光氣體分析裝置(15)占兩條管道，另三條管道是事先輸入不同的標(biāo)準(zhǔn)樣氣通過拉曼激光氣體分析裝置(15)分析色譜， 最后與樣品氣體對比的輸氣管道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的石油天然氣氣體分析儀，其特征在于三向通氣的通氣閥(10)中除通向拉曼激光氣體分析裝置(15)的管道外，其它管道上均設(shè)有凈膜片過濾器(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油天然氣氣體分析儀，其特征在于在三向通氣的通氣閥 (10)與精密過濾器(13)之間設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油天然氣氣體分析儀，其特征在于拉曼激光氣體分析裝置 (15)的分析輸出接計(jì)算機(jī)(16)和觸摸顯示屏(17)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油天然氣氣體分析儀，其特征在于通過拉曼激光氣體分析裝置(15)的氣體分析腔接反吹氣管(22)，反吹氣管(22)上設(shè)有砂芯過濾球(4)、金屬過濾 (23)、凈膜片過濾器(11)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及石油天然氣勘探中對烴類氣體及非烴氣體檢測的氣體分析儀。包括采集樣品氣體的預(yù)處理裝置，預(yù)處理后進(jìn)行氣體分析的分析裝置，預(yù)處理后的氣體通過至少三向通氣的通氣閥，再通過精密過濾器進(jìn)入氣體分析裝置，氣體分析裝置為拉曼激光氣體分析裝置。能檢測烴類氣體及非烴氣體，能夠快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)薄層、裂縫性、弱顯示油氣層，可以滿足海相高含硫油氣、煤層氣、頁巖氣勘探，以及空氣鉆燃爆監(jiān)測項(xiàng)目對氣體檢測的要求，不使用氫氣發(fā)生器、空氣壓縮機(jī)等輔助設(shè)備，工藝流程大大簡化，電路、氣路系統(tǒng)簡單，設(shè)備故障率低。
文檔編號G01N1/34GK202083635SQ20112016569
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者周遇春, 孫立武, 陳寧強(qiáng) 申請人:綿陽富源石油科技有限責(zé)任公司