高能氣體壓裂產生的有毒氣體檢測方法

2023-07-21 11:36:36

專利名稱：高能氣體壓裂產生的有毒氣體檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體檢測方法，尤其是針對高能氣體壓裂時產生的有毒氣體的檢
測方法。
背景技術：
高能氣體壓裂是提高石油二次和三次採油率的一種新的採油技術，由於高能氣體 壓裂過程中壓裂彈爆燃時會產生一氧化碳等毒性氣體，為了能夠對高能氣體壓裂現場施工 時產生的毒性氣體採取有效的預防措施，保證現場施工人員的生命安全，也為了能夠對壓 裂彈的配方設計進行安全優化，必須對高能氣體壓裂彈的爆燃過程進行試驗模擬，對爆燃 後的氣體產物進行檢測。目前對高能氣體壓裂彈的爆燃過程進行試驗模擬的研究很少，還 沒有對其產生的毒性氣體進行檢測的裝置和方法。

發明內容
本發明的目的是要提供一種高能氣體壓裂時產生的有毒氣體檢測方法，在安全有 效地實施高能氣體壓裂彈爆燃的模擬實驗中，能準確的檢測出爆燃後氣體產物的量和種 類。 本發明的目的通過由密閉爆發器、氣體採樣器和傅立葉變換紅外光譜儀所組成的 裝置來實現，密閉爆發器用於進行壓裂彈爆燃模擬實驗並產生高能氣體，氣體採樣器用於 收集高能氣體和為紅外光譜儀提供實驗氣樣，用傅立葉變換紅外光譜儀對氣體的量和種類 進行測定。氣體採樣器由採集筒和三通組成，是在一個裝有活塞的集氣筒前端連接一個帶 閥門的排氣管三通，三通的另外兩通分別通過管線連接密閉爆發器和傅立葉變換紅外光譜 儀。 本發明所述高能氣體壓裂時產生的有毒氣體檢測方法按以下步驟進行 (1)連接實驗裝置把氣體採樣器的兩個排氣口分別與密閉爆燃器的排氣口和傅
裡葉變換紅外光譜儀的進氣口相連接，關閉所有閥門。
(2)將壓裂彈樣品刮成粉末，以保證樣品在密閉爆發器中均勻、充分燃燒。
(3)將刮好的壓裂彈樣品粉末放入密閉爆發器的爆燃室內。
(4)觸動密閉爆發器上的電點火按鈕，將壓裂彈樣品引燃，壓裂彈樣品立即在密閉 爆發器爆燃室內爆燃，在密閉爆發器中產生的氣體最大壓力達到50MPa 70MPa，讀取壓力 傳感器和數據轉化裝置上的最高壓力(Pm)數。
(5)自然冷卻爆燃後產生的氣體至室溫。 (6)待密閉爆發器中的氣體冷卻至室溫，迅速開啟密閉爆發器排氣閥和氣體採樣 器的進氣閥，通過排氣管將生成的高壓氣體全部導入氣體採樣器中，關閉氣體採樣器進氣 閥。 (7)打開氣體採樣器的排氣閥，滑動活塞自動將採集器中的氣體注入紅外光譜儀 的紅外氣體池，用傅立葉變換紅外光譜儀檢測來自密閉爆發器的高壓、濃縮氣體，在常壓下大劑量進樣分析即可滿足檢測氣體的成分、含量的分析要求，測試時每個氣體試樣重複抽 氣測試2次。 (8)根據氣體的特徵紅外吸收定性分析濃縮氣體樣品中氣體的種類，固定測試參 數條件下採用相應的標準氣體的特徵紅外吸收強度與試樣的紅外吸收強度相比較進行相 應氣體組分的定量分析，取2次測試平均值為試樣氣體測試結果。 本發明的有益效果是用密閉爆燃器對高能氣體壓裂的爆燃過程進行模擬，用氣 體採樣器收集試驗產生的氣體並送入傅立葉變換紅外光譜儀進行檢測分析，有效地檢測高 能氣體壓裂彈的爆燃產物並對其產生有毒氣體的種類和量進行預測，為高能氣體壓裂施工 過程中對毒性氣體進行有效的預防和壓裂彈配方的安全優化設計提供可靠的理論依據。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是氣體採樣器與密閉爆發器連接後的結構示意圖。 圖中，1-殼體、2_堵頭a、3_堵頭b、4_點火線密封孔a、5_點火線密封孔b、6_壓 力傳感器a、7_壓力傳感器b、8_壓力傳感器c、9_爆燃室及試樣、10-填充液、11-排氣閥、 12-排氣口 、 13-排氣管、14-集氣筒、15-活塞、16-閥門a、 17-三通、18-閥門b。
具體實施例方式
本發明所用的實驗裝置由密閉爆發器、氣體採樣器和傅立葉變換紅外光譜儀所
組成，密閉爆發器用於進行壓裂彈爆燃模擬實驗並產生高能氣體，氣體採樣器用於收集高
能氣體和為紅外光譜儀提供實驗氣樣，用傅立葉變換紅外光譜儀對氣體的量和種類進行測
定。氣體採樣器由集氣筒和三通組成，是在一個裝有活塞15的集氣筒14前端出口連接一
個帶有閥門a16和閥門b18的排氣管三通17，三通17的另外兩口分別通過排氣管13連接
密閉爆發器的排氣口 12和傅立葉變換紅外光譜儀的紅外氣體池。 本發明所述高能氣體壓裂時產生的有毒氣體檢測方法按以下步驟進行 (1)連接實驗裝置把氣體採樣器上的三通17的一個出口用排氣管13與密閉爆
燃器的排氣口 12相連接，將三通17的另一排氣口和傅立葉變換紅外光譜儀的紅外氣體池
相連接，關閉所有閥門。 (2)將壓裂彈樣品刮成粉末，實驗樣品量約為7g，以保證樣品在密閉爆發器中均 勻、充分燃燒。 (3)將刮好的壓裂彈樣品粉末放入密閉爆發器的爆燃室9內。
(4)觸動密閉爆發器上的電點火按鈕，將壓裂彈樣品引燃，壓裂彈樣品立即在密閉 爆發器爆燃室9內爆燃，在密閉爆發器中產生的氣體最大壓力達到50MPa 70MPa，讀取壓 力傳感器6、7、8和數據轉化裝置上的最高壓力(Pm)數。
(5)自然冷卻爆燃後產生的氣體至室溫。 (6)待密閉爆發器中的氣體冷卻至室溫，迅速開啟密閉爆發器排氣閥11和氣體採 樣器的進氣閥16，通過排氣管13將生成的高壓氣體全部導入氣體採集筒14中，關閉氣體樣 器進氣閥16。 (7)打開採樣器的排氣閥18，滑動活塞15自動將採樣器中的氣體注入紅外光譜儀的紅外氣體池，用傅立葉變換紅外光譜儀檢測來自密閉爆發器的高壓、濃縮氣體，在常壓下 大劑量進樣分析即可滿足檢測氣體的成分、含量的分析要求，測試時每個氣體試樣重複抽 氣測試2次。 (8)根據氣體的特徵紅外吸收定性分析濃縮氣體樣品中氣體的種類，固定測試參 數條件下採用相應的標準氣體的特徵紅外吸收強度與試樣的紅外吸收強度相比較進行相 應氣體組分的定量分析，取2次測試平均值為試樣氣體測試結果。
權利要求
一種高能氣體壓裂產生的有毒氣體檢測方法，由密閉爆發器、氣體採樣器和傅立葉變換紅外光譜儀所組成的裝置來實現，密閉爆發器用於進行壓裂彈爆燃模擬實驗並產生高能氣體，氣體採樣器用於收集高能氣體和為紅外光譜儀提供實驗氣樣，用傅立葉變換紅外光譜儀對氣體的量和種類進行測定，氣體採樣器由採集筒和三通組成，是在一個裝有活塞的集氣筒前端連接一個帶閥門的排氣管三通，三通的另外兩通分別通過管線連接密閉爆發器和傅立葉變換紅外光譜儀，其特徵是有毒氣體檢測方法按以下步驟進行(1)連接實驗裝置把氣體採樣器的兩個排氣口分別與密閉爆燃器的排氣口和傅立葉變換紅外光譜儀的進氣口相連接，關閉所有閥門；(2)將壓裂彈樣品刮成粉末，以保證樣品在密閉爆發器中均勻、充分燃燒；(3)將刮好的壓裂彈樣品粉末放入密閉爆發器的爆燃室內；(4)觸動密閉爆發器上的電點火按鈕，將壓裂彈樣品引燃，壓裂彈樣品立即在密閉爆發器爆燃室內爆燃，在密閉爆發器中產生的氣體最大壓力達到50MPa～70MPa，讀取壓力傳感器和數據轉化裝置上的最高壓力(Pm)數；(5)自然冷卻爆燃後產生的氣體至室溫；(6)待密閉爆發器中的氣體冷卻至室溫，迅速開啟密閉爆發器排氣閥和氣體採樣器的進氣閥，通過排氣管將生成的高壓氣體全部導入氣體採樣器中，關閉氣體採樣器進氣閥；(7)打開氣體採樣器的排氣閥，滑動活塞自動將採樣器中的氣體注入紅外光譜儀的紅外氣體池，用傅立葉變換紅外光譜儀檢測來自密閉爆發器的高壓、濃縮氣體，在常壓下大劑量進樣分析即可滿足檢測氣體的成分、含量的分析要求，測試時每個氣體試樣重複抽氣測試2次；(8)根據氣體的特徵紅外吸收定性分析濃縮氣體樣品中氣體的種類，固定測試參數條件下採用相應的標準氣體的特徵紅外吸收強度與試樣的紅外吸收強度相比較進行相應氣體組分的定量分析，取2次測試平均值為試樣氣體測試結果。
全文摘要
本發明公開了一種高能氣體壓裂產生的有毒氣體檢測方法，由密閉爆發器、氣體採樣器和傅立葉變換紅外光譜儀所組成的裝置來實現，密閉爆發器用於進行壓裂彈爆燃模擬試驗並產生高能氣體，氣體採樣器用於收集高能氣體和為紅外光譜儀提供實驗氣樣，用傅立葉變換紅外光譜儀對氣體進行測定，能有效地檢測高能氣體壓裂彈的爆燃產物並對其產生有毒氣體的種類和量進行預測，為高能氣體壓裂施工過程中對毒性氣體進行有效的預防和壓裂彈配方的安全優化設計提供可靠的理論依據。
文檔編號G01N1/22GK101788468SQ20101011656
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月3日 優先權日2010年3月3日
發明者吳飛鵬, 周敏, 張更, 王香增, 秦文龍, 蒲春生 申請人:中國石油大學(華東)