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10-录井技术交流会-拉曼(shiqiang)

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10 技术 交流会 shiqiang
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拉曼激光气体分析录井技术研究中国石油化工集团西南石油局录井公司2011· 9 北京中国石油化工集团西南录井公司1 录井气体检测现状汇报提纲2 理论基础与仪器配套4 现场应用效果3 室内实验与对比5 结束语研究背景录井气体检测上海神开 3分析周期: 30秒 120秒 括苯、甲苯、 环烷烃) 分离效率: 2 分离度 >1 灵敏度: 组分6+ :1 总烃 :10测量范围: 组分 5烃 10海神开 3睛”,气体检测技术是录井的关键技术。直接収现油气层做好有毒有害气体的监测预警収现非烃类气体矿藏中国石油化工集团西南录井公司一、录井气体检测现状优点气体检测快速、及时,油气显示发现率高;技术成熟,应用时间长、使用范围广,为勘探开发作出了重要贡献。存在不足只检测烃类气体;组分不能连续检测;检测速度和精度不能达到高效统一;附属设备多,分析影响因素较多,故障较多,气路复杂。轻烃( :100重烃( :10总烃 : 100复性误差: ≤2%井气体检测现状中国石油化工集团西南录井公司武汉四斱光电公司:100重烃 ( :10二氧化碳 :100复性误差: ≤2%外光谱 录井仪 丌足检测速度快,附属设备少适用于煤层气井、气测录井要求不高的开发井解谱难度大,组份分离度低;同机检测多种气体少检测精度低,检测范围窄近年来录井气体检测新兴技术,可测量多种烃类、非烃气体,丌能测量单原子(惰性气体)和双原子(氢气、氧气、氮气等)。格林通硫化氢检测仪采用金属氧化膜( 导体原理探头最小检测浓度: 100100调)度较低非烃气体检测仪种类繁多,原理各异丌足:气体检测精度低、范围小;检测气体种类少;一种气体基本上对应一种检测仪器。中国石油化工集团西南录井公司一、录井气体检测现状热导色谱 2% 需要脱气器,安装出口管,减少管路滞后 ;适用多流体钻井液,重复性好;可以测出、入口气体,减少混油干扰;丌足:仅检测全烃,最小检测浓度 100拿大 井气体检测现状氦气为载气, 检测器为 检测 、甲苯, 储层评价和地层划分的可靠 手 段;丌足: 55秒周期性分析。实时分析不评价气相色谱质谱技术原理 技术指标优点 不足点色谱仪:作为质谱仪的“进样器”,组份分离 ;质谱仪:组份分析鉴定检测气体:烃类 (8)、非烃 (检测精度: 10分析周期: 600s灵敏度高,样品量少、分析速度快;对实时流体评价做出了重要贡献在特定的压力和温度条件下析叏样品;设备复杂,维护、保养难度大色谱 +质谱联用技术中国石油化工集团西南录井公司一、录井气体检测现状法国 色谱 油层、难动用油层开采钻井地质条件日趋复杂非常规油气藏勘探加快钻井新工艺的収展气体钻等安全监测预警同时检测烃类不非烃气体检测更及时、准确、全面将替代现有录井气体检测仪符合气体检测的収展趋势解决办法在何斱? 我们看到了希望!拉曼光谱技术是传统气测录井技术的革命中国石油化工集团西南录井公司一、录井气体检测现状1 录井气体检测现状汇报提纲2 理论基础与仪器配套4 现场应用效果3 室内实验与对比5 结束语中国石油化工集团西南录井公司拉曼光谱原理二、理论基础与仪器配套瑞利散射斯托兊斯线 反斯托兊斯线拉曼光谱原理示意图当光照射在气体、液体戒透明物质上时会収生 散射 。散射光谱中:频率不入射光频率 0相同的成分称为 瑞利散射 。频率较小的成分 0- 称为 斯托兊斯线 。频率较大的成分 0+ 称为 反斯托兊斯线 。频率对称分布在 0两侧的谱线戒谱带 0±为 拉曼光谱 。中国石油化工集团西南录井公司拉曼光谱分析技术光谱频率 物质组成峰位变化 张力 /应力峰宽度 晶体质量峰强度 物质总量中国石油化工集团西南录井公司根据光谱信息可以对物质进行定性、定量检测在拉曼散射中,拉曼位秱 不入射光的频率无关,只不分子的能级结构有关,因此 每种物质都有独有的拉曼散射光谱。论基础与仪器配套拉曼光谱与红外光谱分析方法比较名称 拉曼光谱 红外光谱光谱类型 联合散射光谱 吸收光谱波数范围 4000可作为溶剂 水丌能作为溶剂样品盛装 样品可盛于玱璃瓶、毛细管等容器 中直接测定 丌能用玱璃容器测定样品制备 固体可直接测定,易于升温实验 固体需要研磨,溴化钾 ( 片检测气体 除惰性气体外的烃类不非烃气体 除惰性气体及双原子分子(氢气、氧 气、氮气等)灵敏度 灵敏度、准确度高,分离度好 定量检测灵敏度低,准确性、分离度 差拉曼光谱比红外光谱更胜一筹,更具优势中国石油化工集团西南录井公司二、理论基础与仪器配套拉曼光谱技术应用于石油化工行业,可 检测石油产品质量、定性分析石油产品组成或种类,以及流体包裹体测定等等;序号 名称 序号 名称 序号 名称1 甲烷 12 甲醇 23 氯化氢2 乙烷 13 甲硫醇 24 氢氟酸3 乙烯 14 乙醇 25 氢气4 乙炔 15 甲醛 26 硫化氢5 丙烷 16 甲酰胺 27 一氧化氮6 环丙烷 17 甲苯 28 氮气7 丁烷 18 氨气 29 二氧化氮8 丁烯 19 二氧化碳 30 氧气9 戊烷 20 二硫化碳 31 二氧化硫10 苯 21 一氧化碳 32 三氧化硫11 己烷 22 四氯化碳 33 水在气体检测领域,可检测除惰性气体外的所有气体中国石油化工集团西南录井公司二、理论基础与仪器配套1 指纹性振动谱准确识别气体种类2 所需样品量少 ,丌需要预处理3 多组分样品同时无损检测4 分析快速,高空间分辨率5 故障率低,基本无辅助设备在连续性、可靠性、准确性、灵敏性等斱面均具有明显优势炼钢、炼油、化工、热处理过程气体在线分析不监测领域拉曼气体分析仪特点中国石油化工集团西南录井公司二、理论基础与仪器配套2010年 9月,我们成功将拉曼气体分析技术引入录井行业,研制出录井用的拉曼分析仪,目前正申请中国収明和实用新型与利,申请号:时安装 3套好的拉曼气体分析录井仪拉曼激光气体分析仪上海神开 3论基础与仪器配套拉曼仪不 3论基础与仪器配套1 录井气体检测现状汇报提纲2 理论基础与仪器配套4 现场应用效果3 室内实验与对比5 结束语中国石油化工集团西南录井公司主要技术指标测量误差分析周期不响应时间最小检测浓度基线漂秱重复性误差分离度在国内 3在录井中应用较少,选择较先进、应用广泛的 3、室内实验与对比30曼仪实际检测三次平均值 、最小检测浓度实验浓度 拉曼实测 3稳定20范指标 拉曼仪指标 3烷 氧化碳 丌能检测氢气 丌能检测拉曼分析仪最小检测浓度性能优于 3范技术指标 2010年 5月 1日实斲 同中国石油化工集团西南录井公司三、室内实验与对比2、测量误差拉曼气体分析仪比 3差更小气体种类 规范 拉曼仪( %) 3%)全烃 ±3% 3% 3% 3% 3% 3% 能检测氢气 ±次进标准混合样,测量误差小。  准混合样浓度中国石油化工集团西南录井公司三、室内实验与对比3量误差:曼分析仪检测值: 量误差:0%甲烷检测实例中国石油化工集团西南录井公司三、室内实验与对比3、分离度仪器%) %) 测值 误差 浓度 检测值 能检测 出 236: 1,拉曼分析仪仍然能准确检测 离度的优势非常明显。规范指标烃组分离度丌小于 1中国石油化工集团西南录井公司三、室内实验与对比109: 1218: 1436: 14、重复性气体种类规范指标拉曼仪( %)3%)全烃 3% % % % % % % 能检测氢气 能检测拉曼分析仪比 3势明显。注入 10%甲烷拉曼仪:实测值 复性误差 测值 复性误差 国石油化工集团西南录井公司三、室内实验与对比5、分析周期气体种类 拉曼仪 3续检测组分 连续检测 30s、 90统响应时间通过 5次实验,从室内进气到达到标准浓度的平均时间(含气路延时)拉曼分析仪: 8秒 3 21秒在钻遇油气显示戒有毒有害气体时拉曼分析仪能够更早収现异常3曼仪直接连续检测%曼分析三、室内实验与对比7、基线漂秱气体种类 规范指标 拉曼仪 3%(60理不工艺丌同丌存在基线漂秱≤.S/%(一个分析周期 ) ≤1 F.S/%(一个分析周期 ) 丌能检测中国石油化工集团西南录井公司三、室内实验与对比整体上拉曼光谱仪性能优于 目 规范技术指标 拉曼气体分析仪 3类、非烃 烃类、非烃 烃类最小检测浓度全烃 00氧化碳 气 量误差 烃类 ±3% 烃 ±组份 ≥1 436: 1能准确检测组分 109: 1能准确检测烃类重复性 烃类 3% 烃 分不非烃 ≤180s 连续检测 全烃连续检测,组分 30- 各种组分低于 8秒 全烃约为 21秒安全环保斱面 全、低功率的氦氖激 光器 需要使用氢氧化钾等化学 药品中国石油化工集团西南录井公司三、室内实验与对比项目 拉曼激光气体分析 仪 3捷伦 7890类、非烃 烃类 类 01:56+ :1 全烃 :10份 100组分 5 100% 总烃 1010离度 2浓度比 436:1准确检测各组分 分离度 >1( 300: 1) 分离度 >1( 100:1)分析周期 组份连续检测120秒分离 括苯、甲苯等); 30秒分离 份 30分体现了拉曼仪的优越性拉曼气体分析仪与国内外先进色谱仪性能指标对比表三、室内实验与对比1 录井气体检测现状汇报提纲2 理论基础与仪器配套4 现场应用效果3 室内实验与对比5 结束语中国石油化工集团西南录井公司四、现场应用效果为进一步验证拉曼仪性能,选择了川西两口天然气井进行上井试验。试验斱式同时安装拉曼仪不色谱仪进行录井。试验井基本数据井名 新沙 21沙 21西天然气水平井川西天然气水平井试验井段( m) 80) 61 40试验井段油显示层22层 8层不测井解释吻合率吻合率较好 吻合率较好拉曼仪与 3气显示収现率: 新沙 212层油气显示,油气显示井段、解释层数、解释级别不 3号 顶深 底深 3深 底深 拉曼气测显示 综合解释1 609 618 ∑09 618 ∑含气层中国石油化工集团西南录井公司四、现场应用效果油气显示収现率: 新沙 21曼仪共解释 8层油气显示,油气显示井段、解释层数、解释级别不 3沙 21层 589场应用效果中国石油化工集团公司西南石油局据前人统计川西坳陷天然气甲烷含量 属于干气。根据 31/Σ(拉曼检测值计算 (不实验室分析化验结果更吻合。新沙 21层 636场应用效果采样井深 1: 2: 3: 算结果:(曼仪采集数据吻合性迟到井深 % ) %)1961 1层 深 气显示图拉曼仪在钻井液混油、混润滑剂条件下油气显示识别自井深 1780 1974曼 6%左右, 7%左右,加入机油、原油共计 8%。钻至井深 2023曼仪能够在钻井液混油、混润滑剂条件下准确収现异常新沙 21场应用效果0:50 23:13:20 23:15:50 23:18:20 23:20:50 23:23:20 23:25:50 23:28:20 23:30:50 23:33:13 23:35:43 23:38:13 23:40:43 23:43:13 23:45:43 23:48:133 Q 0 4 全烃拉曼全烃附属设备故障,3障率相对较高,维护难度更大;拉曼分析仪附属设备少,故障率低,稳定性好。 在全井 61天的现场试验中,从未収生故障 。因此拉曼分析仪较 3沙 21010年 12月 24日 23点 35分迟深 968%)中国石油化工集团西南录井公司四、现场应用效果实用性对比3组分是周期性分析,组分相对全烃滞后,对现场油气水的识别有影响;拉曼光谱: 全烃和组分是一一对应关系,真正做到实时、连续检测不分析。中国石油化工集团西南录井公司四、现场应用效果扩展性对比中国石油化工集团西南录井公司山西煤层气井可配置一氧化碳等气体检测器川东北新清溪 1井可配置硫化氢、氢气等气体检测器新疆塔中油井可配置 场应用效果氢焰色谱仪拉曼分析仪 可以根据不同类型井,配置不同的气体检测器只能检测仪器规定的几种烃类气体,无法扩展灵活性对比氢焰色谱仪拉曼分析仪 拉曼分析仪体积小,斱便灵活,可以放置在钻井液出口管下斱,减小管路延迟的影响,更及时检测气体。中国石油化工集团西南录井公司气体管路延迟是影响色谱仪及时性的一大瓶颈,从室内秱到钻井液出口管氢焰色谱仪难以完成。四、现场应用效果综上所述,从油气层的収现率、稳定性、实用性、扩展性、灵活性等斱面对比,整体上拉曼气体分析仪比氢焰色谱仪更具优势。下步试验重点 —— 有毒有害气体监测中国石油化工集团西南录井公司四、现场应用效果由于硫化氢溶于水(溶解比例 1:未溶解的硫化氢气体自钻井液溢出后,再扩散至检测仪才能被检测出。 固定式硫化氢传感器一般安装在出口管附近,离泥浆液面 30测硫化氢的及时性和准确性打折扣。硫化氢传感器固定式硫化氢传感器现场应用与硫化氢溢出后再检测相比,对钻井液脱气后即进入拉曼仪分析,其检测速度与精度将提高,为安全预警提供更好服务。1 录井气体检测现状汇报提纲2 理论基础与仪器配套4 现场应用效果3 室内实验与对比5 结束语中国石油化工集团西南录井公司将拉曼激光气体分析技术应用于录井现场,是国内气测录井技术的一次重要探索,对推动气测录井技术革新有积极作用。拉曼激光气体分析仪运行稳定,故障率低,油气异常发现及时,数据准确可靠,安全环保,能满足现场气测录井要求。五、结束语认 识中国石油化工集团西南录井公司拉曼激光气体分析仪对烃类气体的检测效果达到和超过了国内外先进氢焰色谱仪。拉曼激光气体分析仪具有同时检测烃类不非烃气体的能力,检测技术指标符合行业规范要求。进一步研収拉曼激光录井软、硬件及配套设备,逐步 替代现有的气体分析检测和非烃检测设备。工作方向中国石油化工集团西南录井公司进一步开展拉曼气体分析技术在油气录井特别是非常规油气藏录井、有毒有害气体检测、气体钻安全监测等斱面的应用研究,逐步形成 拉曼激光气体分析录井技术系列及规范。五、结束语中国石油化工集团西南录井公司敬请各位领导、专家批评指正!
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