文档介绍：探讨气测录井中全烃检测值与烃组分含量之关联
摘要:在现场气测录井过程中经常出现全烃值大于组分含量之和,全烃值小于组分含量之和,或者全烃值小于甲烷含量的现象,与很多人认为全烃值近似等于钻井液组分分析的C1,C2,C3,iC4,nC4,iC5,nC5含量之和这种观点相矛盾。本文通过氢焰鉴定器工作原理及机理分析,同时对出现此现象的客观原因分析,提出把全烃检测值理解为烃系数或烃密度,烃组分理解为相应的体积分数,两者本质上毫无关系,同时认为这种现象存在的合理性。
关键词:气测录井色谱仪全烃组分
一、引言
在现场气测录井过程中经常出现全烃值大于组分含量之和,全烃值小于组分含量之和,或者全烃值小于甲烷含量的现象,与很多人认为全烃值近似等于钻井液组分分析的C1,C2,C3,iC4,nC4,iC5,nC5含量之和这种观点相矛盾,这种异常现象的出现,会直接引起甲方管理人员、资料使用者以及某些经验不足的现场录井人员的疑问和困惑,认为气测资料可信度低。下面就上述问题,谈谈笔者的认识,供同行参考。
二、原理分析及实验成果
被测样品由载气携带,一路直接进入总烃FID氢火焰离子化鉴定器,另一路样品气经色谱柱分离后进入组分FID氢火焰离子化鉴定器,每一路样品与载气混合一起分别进入离子室,由毛细管喷嘴喷出。氢气经引燃后在空气的助燃下进行燃烧,以燃烧所产生的高温(约2100
℃)火焰为能源,使被测烃组分电离成正负离子。在氢火焰附近设有收集极(负极)和极化极(正极),在此两极之间加有150-300 V的极化电压,形成一直流电场。产生的离子在收集极和极化极的外电场作用下定向运动而形成电流。产生的电流很微弱,需经放大器放大后,才能在记录仪上得到色谱峰。产生的微电流大小与进入离子室被测组分浓度大小和碳原子含量有关,浓度愈大,碳原子的含量愈多,产生的微电流就愈大。
Hm的载气由喷嘴喷出进入火焰后,Hm→·CH;产生的自由基在火焰中与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应:·CH+O→CHO++e-;生成的正离子CHO+与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应: CHO++H2O→H30++CO;化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极定向运动而产生微电流,经放大后,记录下色谱峰。
从上述的氢火焰检测器离子化分析机理中可以看出碳氢化合物有几个碳原子,检测器就转化、输出几个离子和电子[1]。所以理论上全烃应该等于各组分碳原子当量浓度之和。用P表示浓度,那么全烃检测值应符合公式(1)。
P全烃=PC1+2xPC2+3xPC3+4xPiC4+4xPnC4+5xPiC5+5xPnC5+(1)
大庆油田地质录井公司杨占山等同志,2006年对上述全烃理论做了实验分析[2]。过程如下:用单一甲烷气标准样对SK-%~100%的标定,然后用不同体积分数C1~C4的混合气标准样对SK-3Q02气相色谱仪的组分检测体积分数进行标定。在标定好的23号和16号仪器上分别注人两种体积分数的C1~C4混合标准气样。%,组分为C1: 0. 099%, C2:%, C3:0.