鑽井液中氣態烴組份快速非分散紅外光譜測定方法

2023-10-06 16:16:14 1

專利名稱：鑽井液中氣態烴組份快速非分散紅外光譜測定方法
技術領域：
本發明涉及一種鑽井液中氣態烴組份快速非分散紅外光譜測定方法，尤其涉 及一種在線快速定量測定鑽井液中烴組份濃度的半透膜分離和光譜測量方法，屬 於氣態烴組份測定方法技術領域。
技術背景目前石油鑽井過程中在線定量測定鑽井液中含氣態烴組份濃度的方法需要 兩個步驟完成。首先採用電動脫氣器通過攪拌將鑽井液中的氣態烴組份從鑽井液 中分離出來，然後通過色譜法、紅外光譜法或催化燃燒法進行氣態烴組份或總烴其實現方式有以下兩種類型1、 在鑽井液出口處採用電動脫氣器通過攪拌將氣態烴組份從鑽井液中分離 出來，通過氣體傳輸管線將分離的氣態烴組份送至儀器房中的色譜法或紅外光譜 法組份含量測量裝置進行組份含量測量。2、 在鑽井液出口處採用半透膜將氣態烴組份從鑽井液中分離出來，在鑽井 液出口處採用催化燃燒法進行總烴含量測量，採用色譜法進行氣態烴組份含量測在第一類方法中，需要採用笨重、複雜的電動脫氣器進行氣態烴組份分離， 並且需要採用長氣體傳輸管線，延遲了測量時間。而在第二類方法中的催化燃燒 法只能進行總烴含量而不能進行烴組份含量測量；色譜法測量裝置需要氮氣或氦 氣做為載氣，需要充滿氮氣或氦氣的高壓鋼瓶，並且該裝置置於鑽井液出口處存 在安全問題。 發明內容本發明的目的是提供一種利用半透膜進行氣態烴組份分離、非分散紅外光譜 進行在線快速氣態烴組份含量測量的方法。為實現以上目的，本發明的技術方案是提供一種鑽井液中氣態烴組份快速非
分散紅外光譜測定方法，其特徵在於，利用半透膜進行氣態烴組份分離、非分散 紅外光譜進行在線快速氣態烴組份含量測量，其方法為第一步.將氣體採集頭直接置於鑽井液出口位置的鑽井液中，空氣作為載氣從氣體採集頭的進氣口進入氣體採集頭； 第二步.將信號線連接至紅外氣體分析模塊的4raA 20mA連接點，將電源連接至非分散紅外光譜測定模塊電源連接點； 第三步.用標準氣體校正非分散紅外光譜測定模塊； 第四步.氣體採集頭上的半透膜分離出鑽井液中的氣態烴組份； 第五步.分離出的氣態經組份被空氣攜帶經過氣體採集頭的出氣口，進入紅外氣體分析模塊，採用非分散紅外光譜法進行烴組份含量測量； 第六步.測得的氣態烴組份含量通過信號輸出接口以標準RS485和4mA 20mA電流輸出。所述的氣體採集頭由半透膜、保護管、連接頭、採集塊體、密封圈、樣品氣 出氣管線、載氣進氣管線和樣品氣腔體組成，保護管通過連接頭與樣品氣腔 體連接，半透膜置於樣品氣腔體的外側，採集塊體、通過密封圈置於樣品氣腔體 內，樣品氣出氣管線、載氣進氣管線置於保護管內。所述的紅外氣體分析模塊由紅外烴分析器、氣體連接管、抽氣泵、氣體連 接管與氣體採集頭的接頭、氣體分析模塊箱體組成，紅外烴分析器設於氣體分析 模塊箱體內，紅外烴分析器一端與信號輸出接口連接，另一端通過氣體連接管與 抽氣泵連接，抽氣泵通過氣體連接管、氣體採集頭的接頭與氣體採集頭的出氣口 連接。本發明根據半透膜的氣液分離特性和非分散紅外光譜快速、無可動部件特 點，可以快速進行鑽井液中氣態烴組份的分離和含量測定。其分離原理是依據半 透膜只允許液體中的氣態物質透過，而不允許液態物質透過原理，將氣態烴組份 從鑽井液中分離；其測量原理是依據氣態烴組份對紅外光譜中特定波長段的吸 收，根據朗伯一比爾定律測量氣態烴組份的含量。無論是水基或油基鑽井技術， 還是空氣或空氣泡沫鑽井技術，均可採用該方法進行在線快速測定。本發明的優點是-(1) 氣體採集頭直接置於鑽井液中；(2) 通過半透膜直接將氣態烴組份從鑽井液中分離出來；(3) 非分散紅外光譜測定模塊可以直接置於鑽井液返出通道附近；(4) 可進行氣態烴組份測定，同時測量甲垸、丙烷和二氧化碳含量；(5) 可實現在線快速測定；(6) 按照標準傳感器模塊生產。


圖1為鑽井液中氣態烴組份快速非分散紅外光譜測定方法流程圖； 圖2為氣體採集頭結構示意圖； 圖3為紅外氣體分析模塊結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。 實施例如圖1所示，為鑽井液中氣態烴組份快速非分散紅外光譜測定方法流程圖， 利用半透膜進行氣態烴組份分離、非分散紅外光譜進行在線快速氣態烴組份含量 測量，其方法為第一步.將氣體採集頭4直接置於鑽井液出口位置的鑽井液3中，空氣1作為載氣從氣體採集頭4的進氣口 2進入氣體採集頭4; 第二步.將信號線連接至紅外氣體分析模塊7的4mA 20mA連接點，將電源連接至非分散紅外光譜測定模塊電源連接點； 第三步.用標準氣體校正非分散紅外光譜測定模塊； 第四步.氣體採集頭4上的半透膜5分離出鑽井液中的氣態烴組份； 第五步.分離出的氣態烴組份被空氣1攜帶經過氣體採集頭4的出氣口 6，進入紅外氣體分析模塊7，採用非分散紅外光譜法進行烴組份含量測量； 第六步.測得的氣態烴組份含量通過信號輸出接口 8以標準RS485和4mA 20mA電流輸出。如圖2所示，為氣體採集頭結構示意圖，所述的氣體採集頭4由半透膜5、 保護管IO、連接頭ll、採集塊體12、密封圈13、樣品氣出氣管線14、載氣進
氣管線15和樣品氣腔體16組成，保護管10通過連接頭11與樣品氣腔體16連 接，半透膜5置於樣品氣腔體16的外側，所述的樣品氣腔體16外側鑽有0. lmm 2mm孔，採集塊體12、通過密封圈13置於樣品氣腔體16內，樣品氣出氣管線 14、載氣進氣管線15置於保護管10內，半透膜4為外購商業產品，載氣從進氣口 2經載氣進氣管線15進入樣品氣腔體16的尾部的載氣入口 9, 攜帶從外部經半透膜4進入樣品氣腔體16的樣品氣，從樣品氣出口 17經樣品氣 出氣管線14到達出氣口 6。如圖3所示，為紅外氣體分析模塊結構示意圖，所述的紅外氣體分析模塊7 由紅外烴分析器18、氣體連接管19、抽氣泵20、氣體連接管21與氣體採集頭 的接頭22、氣體分析模塊箱體23組成，紅外烴分析器18置於氣體分析模塊箱 體23內，紅外烴分析器18—端與信號輸出接口8連接，另一端通過氣體連接管 19與抽氣泵20連接，抽氣泵20通過氣體連接管21，氣體採集頭的接頭22與氣 體採集頭4的出氣口 6連接，紅外烴分析器18為外購商業產品。從出氣口6出來的樣品氣經接口22和氣體連接管21，到達抽氣泵20，在經 過氣體連接管19進入紅外烴分析器18，紅外烴分析器18測得的氣態烴組份含 量經信號輸出口8輸出。
權利要求
1.一種鑽井液中氣態烴組份快速非分散紅外光譜測定方法，其特徵在於，利用半透膜進行氣態烴組份分離、非分散紅外光譜進行在線快速氣態烴組份含量測量，其方法為第一步.將氣體採集頭(4)直接置於鑽井液出口位置的鑽井液(3)中，空氣(1)作為載氣從氣體採集頭(4)的進氣口(2)進入氣體採集頭(4)；第二步.將信號線連接至紅外氣體分析模塊(7)的4mA～20mA連接點，將電源連接至非分散紅外光譜測定模塊電源連接點；第三步.用標準氣體校正非分散紅外光譜測定模塊第四步.氣體採集頭(4)上的半透膜(5)分離出鑽井液中的氣態烴組份；第五步.分離出的氣態烴組份被空氣(1)攜帶經過氣體採集頭(4)的出氣口(6)，進入紅外氣體分析模塊(7)，採用非分散紅外光譜法進行烴組份含量測量；第六步.測得的氣態烴組份含量通過信號輸出接口(8)以標準RS485和4mA～20mA電流輸出。
2. 根據權利要求1所述的鑽井液中氣態烴組份快速非分散紅外光譜測定方法， 其特徵在於，所述的氣體採集頭(4)由半透膜(5)、保護管(10)、連接頭 (11)、採集塊體(12)、密封圈(13)、樣品氣出氣管線(14)、載氣進氣管線 (15)和樣品氣腔體(16)組成，保護管(10)通過連接頭(11)與樣品氣腔 體(16)連接，半透膜(5)置於樣品氣腔體(16)的外側，採集塊體(12)、 通過密封圈(13)置於樣品氣腔體(16)內，樣品氣出氣管線(14)、載氣進 氣管線(15)置於保護管(10)內。
3. 根據權利要求2所述的鑽井液中氣態烴組份快速非分散紅外光譜測定方法， 其特徵在於，所述的樣品氣腔體(16)外側設有O. l咖 2mm孔。
4. 根據權利要求1所述的鑽井液中氣態烴組份快速非分散紅外光譜測定方法， 其特徵在於，所述的紅外氣體分析模塊(7)由紅外烴分析器(18)、氣體連 接管(19)、抽氣泵(20)、氣體連接管(21)與氣體採集頭的接頭(22)、氣 體分析模塊箱體(23)組成，紅外烴分析器(18)置於氣體分析模塊箱體(23) 內，紅外烴分析器(18) —端與信號輸出接口 (8)連接，另一端通過氣體連 接管(19)與抽氣泵(20)連接，抽氣泵(20)通過氣體連接管(21)、氣體 採集頭的接頭(22)與氣體採集頭(4)的出氣口 (6)連接。
全文摘要
本發明涉及一種鑽井液中氣態烴組份快速非分散紅外光譜測定方法，其特徵在於，其方法為將氣體採集頭直接置於鑽井液出口位置的鑽井液中，空氣作為載氣從氣體採集頭的進氣口進入氣體採集頭；將信號線連接至紅外氣體分析模塊的4mA～20mA連接點，將電源連接至非分散紅外光譜測定模塊電源連接點；氣體採集頭上的半透膜分離出鑽井液中的氣態烴組份；分離出的氣態烴組份被空氣攜帶經過氣體採集頭的出氣口，進入紅外氣體分析模塊，採用非分散紅外光譜法進行烴組份含量測量；測得的氣態烴組份含量通過信號輸出接口以標準RS485和4mA～20mA電流輸出。本發明的優點是可進行氣態烴組份測定，同時測量甲烷、丙烷和二氧化碳含量。
文檔編號E21B49/00GK101126710SQ20071004595
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月13日 優先權日2007年9月13日
發明者榮 李, 畢東傑 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司;上海神開石油科技有限公司