[实用新型]石油天然气气体分析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油天然气勘探中对烃类气体及非烃气体检测的气体分析仪。

背景技术

在石油天然气勘探中需要对勘探部位的样品气体进行分析，通过分析气体种类和含气量，成为发现油气的重要手段。现有氢焰色谱仪是综合录井仪的检测分析油气的关键配套设备。样品气体通过预处理后进入氢焰色谱仪进行分析，从而检测分析烃类气体。该仪器由两只高灵敏度、低噪声氢火焰离子化检测器（FID），双微电流放大器和高效色谱分离柱组成，测量范围30或50PPm-100% 。组分周期分析甲烷C1-戊烷C5，快速色谱30-90秒，普通色谱3-4分钟。全烃连续分析。非烃及非烃检测分析则采用热导检测仪检测，H2检测范围：200 PPm -100%，灵敏度200PPm。CO2检测范围：2000 PPm -100%，灵敏度200PPm。或采用红外线检测仪检测CO2浓度，检测范围：1000PPm -100%。分析灵敏度200PPm。

烃类气体检测分析的氢焰色谱仪的发展经历了一个漫长的过程，从19世纪70年代的氢焰色谱仪只能检测烃组分CH4、C2H6、C3H8、iC4H10、nC4H10, 现在发展到可以检测烃组分CH4、C2H6、C3H8、iC4H10、nC4H10、 iC5H12、 nC5H12。检测浓度范围由最小检测浓度100PPm—100%，发展到30 PPm—100%。进样器也由9通阀、16通阀进化到旋转阀。分析周期也由4分钟(含切换、反吹时间)发展为30秒/90秒。静电放大器也由电子管发展到晶体管、集成电路放大、数字电路放大，灵敏度、噪音、基线漂移等指标也有大幅提高。

但是，氢焰色谱仪在使用中存在的问题也是不可忽视的。首先是故障率高。除氢焰色谱仪自身检测、控制、采集、放大电路系统复杂，故障高外，还由于氢焰色谱仪工作时必须使用氢气做燃气和载气，用空气做动力气和助燃气体，所以工作时必须使用氢气发生器和空气压缩机等辅助设备，电路、气路连接复杂，噪音大，极易发生接触不良或漏气现象，每天检查、保养工作量大。设备故障率高，维修麻烦。辅助设备任何一点发生故障时，色谱仪都无法正常工作，给录井生产带来被动。二是数据分析受色谱柱温度、压力、保留时间等的影响因素多，易造成计算机采峰不准；三是组分不能连续监测；检测速度和检测精度不能达到高效统一。四是氢气发生器使用强碱做产氢介质，不安全环保。五是当现场出现紧急情况撤离时，必须关灭FID氢焰检测器的氢火焰才能确保安全，所以存在安全隐患。

另外，油气勘探开发面临钻井地质条件日趋复杂，“低、深、隐、难”等问题愈来愈突出，要求录井快速、准确地发现薄层、裂缝性、弱显示油气层。现有的氢焰色谱仪与油气精细勘探开发的要求还存在一定差距。海相高含硫油气、煤层气、页岩气勘探，以及空气钻燃爆监测等要求，需要开展CO、CO2、O2、H2、N2、NO2、SO2、H2S等非烃录井项目。例如当钻遇地层含有硫化氢（H2S）时，部分硫化氢的硫离子首先通过渗透进入钻井液中，能在钻井液中及时检测到二氧化硫（SO2）的存在，就可以及时发现硫化氢并提前做好预防措施，减少人员伤害和设备腐蚀。氢焰色谱仪不能完成非烃录井任务，就必须增加热导检测仪或二氧化碳检测仪进行检测，但热导检测仪或二氧化碳检测仪也仅可检测CO2、H2，而且精度和灵敏度很低，根本无法满足录井项目及安全环保要求。而且多台设备累积在一起工作，造成空间拥挤、散热不好、能耗大、连接繁杂等问题，迫切需要新的录井气体分析技术和设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能检测烃类气体及非烃气体，故障率低，检测精度高，安全性高的石油天然气气体分析仪。

本实用新型的解决方案是：一种石油天然气气体分析仪，包括采集样品气体的预处理装置，预处理后进行气体分析的分析装置，其特点是预处理后的气体通过一个至少三向通气的通气阀，再通过精密过滤器进入气体分析装置，气体分析装置为拉曼激光气体分析装置。

拉曼激光气体分析装置具有对样品无损伤，分析快速，高空间分辨率，指纹性振动谱等特点，与传统的色相色谱仪、热导检测仪、红外线检测仪相比，辅助设备少，连接简单。它克服了色谱仪、热导检测仪、红外线检测仪响应速度慢、检测气体单一、精度低的缺点。在气体分析的连续性、可靠性、准确性、灵敏性等方面都优于它们，并具有以下优势：