專利名稱：巖屑檢測輕烴分析法的制作方法
技術領域：
本發明涉及石油、天然氣地質勘探分析儀器，特別是一種巖屑檢測輕烴分析的方法。
背景技術：
在石油天然氣的地質勘探中，地化錄井、氣測錄井技術是最主要的錄井技術手段。自本世紀50年代以來，雖然經過了幾十年的發展，無論是SQC-701、SQC-882氣測錄井儀，還是SK-2000、SDL-9000型綜合錄井儀，采集信息的流程都是經過脫氣器分離出來的氣體進行組分分析，進一步根據這些資料判斷、識別評價油氣層。
隨著鉆頭技術革命，各油田均采用人造聚晶金剛石復合片鉆頭(簡稱PDC)，而PDC鉆頭給錄井行業帶來了巨大難題，由于PDC鉆頭特殊的破巖機理，導致鉆井巖屑非常細碎(近似粉末狀)，加之鉆井速度極快，給錄井帶來重重困難巖屑采集困難，甚至采集不到巖屑；巖性識別困難，難以有效地劃分儲集層與非儲集層，仔細劃分巖性的難度更大；巖屑細小，現場挑樣極為困難，挑樣任務無法完成，影響地化分析結果和地質取樣結果；巖屑中儲存的儲集層油氣顯示信息大大減少，降低油氣顯示等級，增加了油氣顯示識別、評價難度；鉆井速度極快，傳統長周期的色譜分析技術難以做到逐米分析；鉆井液混油及加入有機添加劑時巖屑受到污染比表面積高，真假顯示識別困難。由于以上綜合因素的結合，導致傳統地化錄井方法檢測評價油氣層方法失效。
目前已有不同廠家、不同型號的脫氣器，但存在著不同的問題，如美國國際錄井公司及法國地質服務公司隨其綜合錄井儀配有鉆井巖屑脫氣器(Cuting Gas)，但該脫氣器儀只是在常溫下高速攪拌巖屑，且在常壓下工作，難以使巖屑中吸付的氣體全部脫出。
發明內容本發明的目的是為了克服現有技術的不足而提供一種巖屑檢測輕烴分析方法，該巖屑檢測輕烴分析法將氣測錄井輕烴組分法應用在地化錄井中，可對被測巖屑樣品由計算機控制、脫氣、集氣、送氣、輸出和檢測分析，從而解決因使用PDC鉆頭使傳統地化錄井方法檢測評價油氣層方法失效的難題。
本發明為解決上述問題所采用的方案是提供一種巖屑檢測輕烴分析法。它包括取定量巖屑放入脫氣室，以及由計算機進行管理和控制，其特征在于所說的方法采用下列步驟完成1)先在上電開始時，系統初始化，檢測標志位flag1＝1？；2)當標志位flag1＝1時，執行脫氣系統程序即抽真空、形成脫氣空間、脫氣、集氣過程，從巖屑中脫出氣體；3)當標志位flag1＝0時，執行檢測分析系統程序即氣體組分的檢測、A/D轉換、數據采集及數據處理，氣體組分的顯示和打印過程。
本發明的有益效果是1).解決了因各油田使用PDC鉆頭而使傳統地化錄井方法檢測評價油氣層方法失效的難題，將氣測錄井輕烴組分法應用在地化錄井中。
2).提供了可用于石油天然氣地質勘探現場和實驗室應用的電腦式智能巖屑烴組分脫氣儀可對定量鉆井巖屑進行熱真空脫氣，脫氣效率和工作效率高，排除人為因素和空氣影響，為地化錄井和氣測錄井提供更準確、更有代表性、更豐富、更及時的地質錄井資料。
3).通過計算機控制實現了智能檢測巖屑烴組分復雜控制回路聯鎖邏輯控制和程序步進控制的最優控制，使脫氣、集氣、送氣和計量全過程自動化，克服了經典的靠手動操作的各種缺點，完全排除了人為因素和空氣的影響。
4).使地面含氣量(SPI)參數具有可比性，可實現層間、井間油氣層對比，脫氣效率和工作效率大大提高。
以下將結合本發明的實施例參照附圖進行詳細敘述。
圖1為本發明系統控制結構圖；圖2為本發明系統控制主流程圖；圖3為本發明脫氣系統流程圖；圖4為本發明檢測分析系統流程圖；圖5為本發明的顯示電路原理圖。
具體實施方式參照圖1本發明系統控制結構圖。本發明將巖屑放入脫氣室內，在計算機控制下，執行脫氣系統程序即抽真空、預留體積、加熱攪拌、集氣、供鹽水、計量管，從巖屑中脫出氣體，然后執行檢測分析系統程序即氣體組分的檢測、A/D轉換、數據采集及數據處理，氣體組分的顯示和打印過程。
參照圖2本發明系統控制主流程圖。本發明在上電開始時，首先檢測標志位，若是標志位Flag1＝1有效，則執行脫氣系統程序；若是標志位flag1＝0有效，則執行檢測分析系統程序。
參照圖3本發明脫氣系統流程。當標志位flag1＝1時，執行脫氣系統程序包括A)抽真空3-1系統首先判斷flag2＝1？flag2是抽真空標志位，當flag2＝1時，系統開始抽真空；3-2啟動定時器T1定時，定時器T1的時間常數(123s)為抽真空的時間。
B)形成脫氣空間系統中有一個預留空間閥，在抽真空的過程中3-3系統判斷flag3＝1？Flag3是形成脫氣空間標志位，當flag3＝1時，開始在脫氣室的上部形成脫氣空間；3-4系統啟動定時器T2定時，定時器T2的時間常數(1s)為形成脫氣空間的時間；3-5計算機判斷定時器T2的定時時間是否到時？T2開始定時控制預留空間閥得電，在預留體積室內抽真空開始形成脫氣空間；3-6編程控制使預留空間閥作為OUT2輸出點2，當計算機執行定時器2結束定時指令時預留空間閥失電，形成脫氣空間；3-7計算機判斷定時器T1的定時時間是否到時？3-8編程控制使抽真空閥作為一個OUT1輸出1，當計算機執行定時器T1定時開始，控制抽真空閥得電，使系統開始抽真空，抽出系統各個部分的殘留氣，保證脫氣、集氣和送氣部分純凈，保證形成脫氣空間；當計算機執行定時器T1定時時間到時，OUT1抽真空閥失電，抽真空過程結束；3-9計算機執行塊或操作指令使得抽真空過程程序和形成脫氣空間過程程序可以并行操作，同時進行。
C)脫氣在脫氣室中安裝一個攪拌電機和一個溫度傳感器，計算機控制攪拌電機的啟動和停止、計算機控制加熱過程。在脫氣過程中3-10系統判斷flag4＝1？Flag4是脫氣標志位，當flag4＝1時，系統進行脫氣操作；3-11系統啟動定時器T3和T4同時定時，定時器T3(200s)和T4(200s)的時間常數，分別為電機攪拌和加熱的時間；3-12計算機通過執行與操作指令，讓輸入啟動點動作和定時器T3、T4定時必須同時進行；3-13計算機判斷定時器T3和T4的定時時間是否到時？；3-14編程控制讓電機攪拌作為OUT3輸出點3，讓溫度傳感器作為OUT4輸出點4，脫氣時，脫氣室內的巖屑在真空狀態下不斷被加熱，從而加速分子運動，使吸附、溶解在巖屑中的樣品氣釋放出來。又由于在加熱的同時不斷的攪拌，使巖屑表面輪番暴露，巖屑表面的烴組分樣品氣便向預留空間集結，隨著不斷地加熱、攪拌，三者相輔相成的脫氣機理，促使巖屑中的氣體被脫出，從而向預留空間和計量管提供脫氣。
D)集氣在系統中有一個集氣室、計量管，集氣室是通過電磁閥分別與脫氣室和鹽水瓶相連，計算機控制電磁閥的得電和失電，當脫氣完成后，脫出的氣體進到了集氣室。在集氣過程中3-15系統判斷flag5＝1？Flag5是集氣標志位，當flag＝1時，系統進行集氣操作；3-16啟動定時器T5定時，定時器T5的時間常數(90s)為集氣的時間，系統中在脫氣室、集氣室和鹽水瓶之間是通過電磁閥連接的；3-17編程控制讓此電磁閥作為OUT5輸出點5，當電磁閥得電時鹽水被吸入集氣室、計量管中，在壓力平衡時，計量管中保留從巖屑中脫出的氣體，集氣過程完成，脫氣系統程序結束。
參照圖4本發明檢測分析系統流程圖。即當標志位flag1＝1時，執行檢測分析系統程序包括4-1進行輕烴組分檢測，檢測分析系統采用氫焰檢測器把從巖屑中脫出的氣體中的輕烴組分濃度變成易于測量的電信號；4-2通過A/D轉換，將氫焰檢測器檢測出各組分濃度的用電信號表示的模擬量，轉換成數字量；4-3采用有效值判別濾波、中值濾波和加權平均濾波法對A/D采集進行數據處理，可以大大提高系統的檢測精度；4-4將氣體組分的分析結果顯示輸出或打印輸出。
圖5為本發明的顯示電路原理圖。本發明輸出顯示電路是由可編程的擴展器RAM/10，緩沖驅動器QS1和OS2及六位數碼顯示器LED所組成。RAM/IO有256個字節的RAM存貯器，其可編程的8位平行口PA做LED的段選口，另一個可編程的8位平行口PB做LED的位選口。當CPU譯碼器YS給RAM/10發選通信號CS時，LED在RAM/IO的控制下顯示CPU所得出的結果。為提高驅動能力，PA、PB口分別與緩沖驅動器QS1和QS2連接后，再與LED的段、位碼相連。
本發明的原理是原油是一種主要以碳氫兩種元素組成的十分復雜的混合物，常溫下，C1～C4為氣體，C5以后隨著分子量的增加，從液體逐步過渡到固體。原油不同樣品的輕烴參數差異可以認定為儲集層性質和油層的開采程度不同造成的，它和輕烴組分的沸點、在水中的溶解度、化學穩定性相關。
利用輕烴組分的沸點、溶解度，化學穩定性這些基本的物理化學性質，找出不同環境或不同儲集層性質條件下這些輕烴參數的變化規律是用輕烴參數判別儲集層性質的理論依據和研究方法。
“色譜”是分離被分析混合物的一種方法。色譜分析中需要用氫氣作為載氣，當載氣及其流速、溫度、色譜柱固定相物質等條件經過選定保持不變時，一定量的樣品中被分離的不同組分的餾出次序是不變的，其餾出時間由通過固定相的載氣體積決定，即在上述條件下自進樣起至餾出的每一組分的保留時間保持不變。這一時間即稱為某一組分的保留時間。依據這一時間，就可以可靠地定性被餾出物質的組分。此后按照被分離物質的物理特性與定量所要求的靈敏度，選擇不同的鑒定器以撿出經過色譜柱分離后的微量組分。
工作原理是采用定性定量方法用各輕烴峰的保留時間，計算各化合物的保留指數，用保留指數定性。計算公式為X=100×Rt-RfiRfi+1-Rfi+i×100]]>
式中 X——某化合物的相對保留時間；Rt——某化合物出峰的保留時間；Rfi——第i號參考峰保留時間；Rfi+1——第i+1號參考峰保留時間；輕烴分析的定量方法可以采用標準物質定量，一般情況下，主要計算相對百分含量，FID檢測器是質量型檢測器，峰面積比即為質量比。
實施例取定量巖屑(200~300克)放入脫氣室內，在真空狀態下加熱攪拌，使其所含的烴組份脫出，脫氣過程按程序自動完成，完全排除了空氣和人為因素的影響，獲得不失真的反映巖屑真實含烴組份情況的純樣品氣。通過色譜分析可以獲得烴組份信息，為發現和評價油氣層提供可靠、可比的資料。
表1給出的數據是井深為3201-3202m的實時錄井色譜圖數據。其中編號為奇數的N7515-N7523五組數據是智能巖屑烴組分脫氣儀分析的結果，編號為偶數的N7516-N7524的五組色譜圖數據是對傳統脫氣器的分析結果，比較表中的數值，可以看到1)取高值的一組色譜峰的C1～C5之和比較N7523這組色譜峰的總烴含量為2.210％，N7520這組色譜峰的總烴含量是0.176％，兩者相差12.56倍。
2)取總烴含量的平均值比較智能巖屑烴組分脫氣儀的樣品氣的五組色譜峰總烴含量的平均值為2.0266％。傳統脫氣器樣品氣的五組色譜峰總烴含量的平均值為0.158％，兩者比較相差12.83倍。
實驗結果表明，智能巖屑烴組分脫氣儀脫出的樣品氣避免了基礎性失真，因此提高了油氣勘探精度。
表1 烴組分色譜圖數據表Table 2 Hydrocarbon Compositions in chromatography
權利要求
1 一種巖屑檢測輕烴分析法，包括首先取定量巖屑放入脫氣室，以及由計算機進行管理和控制，其特征在于所說的方法采用下列步驟完成1)首先在上電開始時，系統初始化，檢測標志位flag1＝1？；2)當標志位flag1＝1時，執行脫氣系統程序即抽真空、形成脫氣空間、脫氣、集氣過程，從巖屑中脫出氣體；3)當標志位flag1＝0時，執行檢測分析系統程序即氣體組分的檢測、A/D轉換、數據采集及數據處理，氣體組分的顯示和打印過程。
2 按照權利要求1所述的巖屑檢測輕烴分析法，其特征在于所說的脫氣系統程序包括A)抽真空3-1 系統判斷flag2＝1？ flag2是抽真空標志位，當flag2＝1時，系統開始抽真空；3-2 啟動定時器T1定時，定時器T1的時間常數為抽真空的時間；B)形成脫氣空間系統中有一個預留空間閥，在抽真空的過程中3-3 系統判斷flag3＝1？ Flag3是形成脫氣空間標志位，當flag3＝1時，開始在脫氣室的上部形成脫氣空間；3-4 系統啟動定時器T2定時，定時器T2的時間常數為形成脫氣空間的時間；3-5 計算機判斷定時器T2的定時時間是否到時？T2開始定時控制預留空間閥得電，在預留體積室內抽真空開始形成脫氣空間；3-6 編程控制使預留空間閥作為OUT2輸出點2，當計算機執行定時器2結束定時指令時預留空間閥失電，形成脫氣空間；3-7 計算機判斷定時器T1的定時時間是否到時？3-8 編程控制使抽真空閥作為一個OUT1輸出1，當計算機執行定時器T1定時開始，控制抽真空閥得電，使系統開始抽真空；當計算機執行定時器T1定時時間到時，OUT1抽真空閥失電，抽真空過程結束；3-9 計算機執行塊或操作指令使得抽真空過程程序和形成脫氣空間過程程序可以并行操作，同時進行；C)脫氣在脫氣室中安裝一個攪拌電機和一個溫度傳感器，在脫氣過程中3-10 系統判斷flag4＝1？ Flag4是脫氣標志位，當flag4＝1時，系統進行脫氣操作；3-11 系統啟動定時器T3和T4同時定時，定時器T3和T4的時間常數，分別為電機攪拌和加熱的時間；3-12 計算機通過執行與操作指令，讓輸入啟動點動作和定時器T3、T4定時必須同時進行；3-13 計算機判斷定時器T3和T4的定時時間是否到時？3-14 編程控制讓電機攪拌作為OUT3輸出點3，讓溫度傳感器作為OUT4輸出點4；D)集氣3-15 系統判斷flag5＝1？ Flag5是集氣標志位，當flag＝1時，系統進行集氣操作；3-16 啟動定時器T5定時，定時器T5的時間常數為集氣的時間，系統中脫氣室、集氣室和鹽水瓶之間通過電磁閥連接；3-17 計算機判斷定時器T5的定時時間是否到時？3-18 編程控制讓此電磁閥作為OUT5輸出點5，當電磁閥得電時鹽水被吸入集氣室、計量管中，在壓力平衡時，計量管中保留從巖屑中脫出的氣體，集氣過程結束。
3 按照權利要求1所述的巖屑檢測輕烴分析法，其特征在于所說的檢測分析系統程序包括4-1 檢測分析系統采用氫焰檢測器將把從巖屑中脫出的氣體中的輕烴組分濃度變成易于測量的電信號；4-2 通過A/D轉換將電信號表示的模擬量，轉換成數字量；4-3 采用有效值判別濾波、中值濾波和加權平均濾波法對A/D采集進行數據處理；4-4 將氣體組分的分析結果顯示輸出或打印輸出。
全文摘要
本發明是一種巖屑檢測輕烴分析法。它通過計算機進行管理和控制進行脫氣系統程序(即抽真空、形成脫氣空間、脫氣、集氣過程，從巖屑中脫出氣體)和檢測分析系統程序(即氣體組分的檢測、A/D轉換、數據采集及數據處理，氣體組分的顯示和打印過程)。本發明將氣測錄井輕烴組分法應用在地化錄井中，從而解決了因使用PDC鉆頭使傳統地化錄井方法檢測評價油氣層方法失效的難題；且通過計算機控制實現了智能檢測巖屑烴組分復雜控制回路聯鎖邏輯控制和程序步進控制的最優控制，使脫氣、集氣、送氣和計量全過程自動化，克服了經典的靠手動操作的各種缺點，完全排除了人為因素和空氣的影響。
文檔編號G01N35/00GK1598590SQ20041002017
公開日2005年3月23日 申請日期2004年7月28日 優先權日2004年7月28日
發明者何宏 申請人:天津理工大學