专利名称：钻井液中气态烃组份快速非分散红外光谱测定方法
技术领域：
本发明涉及一种钻井液中气态烃组份快速非分散红外光谱测定方法，尤其涉 及一种在线快速定量测定钻井液中烃组份浓度的半透膜分离和光谱测量方法，属 于气态烃组份测定方法技术领域。
技术背景目前石油钻井过程中在线定量测定钻井液中含气态烃组份浓度的方法需要 两个步骤完成。首先采用电动脱气器通过搅拌将钻井液中的气态烃组份从钻井液 中分离出来，然后通过色谱法、红外光谱法或催化燃烧法进行气态烃组份或总烃其实现方式有以下两种类型1、 在钻井液出口处采用电动脱气器通过搅拌将气态烃组份从钻井液中分离 出来，通过气体传输管线将分离的气态烃组份送至仪器房中的色谱法或红外光谱 法组份含量测量装置进行组份含量测量。2、 在钻井液出口处采用半透膜将气态烃组份从钻井液中分离出来，在钻井 液出口处采用催化燃烧法进行总烃含量测量，采用色谱法进行气态烃组份含量测在第一类方法中，需要采用笨重、复杂的电动脱气器进行气态烃组份分离， 并且需要采用长气体传输管线，延迟了测量时间。而在第二类方法中的催化燃烧 法只能进行总烃含量而不能进行烃组份含量测量；色谱法测量装置需要氮气或氦 气做为载气，需要充满氮气或氦气的高压钢瓶，并且该装置置于钻井液出口处存 在安全问题。 发明内容本发明的目的是提供一种利用半透膜进行气态烃组份分离、非分散红外光谱 进行在线快速气态烃组份含量测量的方法。为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种钻井液中气态烃组份快速非
分散红外光谱测定方法，其特征在于，利用半透膜进行气态烃组份分离、非分散 红外光谱进行在线快速气态烃组份含量测量，其方法为第一步.将气体采集头直接置于钻井液出口位置的钻井液中，空气作为载气从气体采集头的进气口进入气体采集头； 第二步.将信号线连接至红外气体分析模块的4raA 20mA连接点，将电源连接至非分散红外光谱测定模块电源连接点； 第三步.用标准气体校正非分散红外光谱测定模块； 第四步.气体采集头上的半透膜分离出钻井液中的气态烃组份； 第五步.分离出的气态经组份被空气携带经过气体采集头的出气口，进入红外气体分析模块，采用非分散红外光谱法进行烃组份含量测量； 第六步.测得的气态烃组份含量通过信号输出接口以标准RS485和4mA 20mA电流输出。所述的气体采集头由半透膜、保护管、连接头、采集块体、密封圈、样品气 出气管线、载气进气管线和样品气腔体组成，保护管通过连接头与样品气腔 体连接，半透膜置于样品气腔体的外侧，采集块体、通过密封圈置于样品气腔体 内，样品气出气管线、载气进气管线置于保护管内。所述的红外气体分析模块由红外烃分析器、气体连接管、抽气泵、气体连 接管与气体采集头的接头、气体分析模块箱体组成，红外烃分析器设于气体分析 模块箱体内，红外烃分析器一端与信号输出接口连接，另一端通过气体连接管与 抽气泵连接，抽气泵通过气体连接管、气体采集头的接头与气体采集头的出气口 连接。本发明根据半透膜的气液分离特性和非分散红外光谱快速、无可动部件特 点，可以快速进行钻井液中气态烃组份的分离和含量测定。其分离原理是依据半 透膜只允许液体中的气态物质透过，而不允许液态物质透过原理，将气态烃组份 从钻井液中分离；其测量原理是依据气态烃组份对红外光谱中特定波长段的吸 收，根据朗伯一比尔定律测量气态烃组份的含量。无论是水基或油基钻井技术， 还是空气或空气泡沫钻井技术，均可采用该方法进行在线快速测定。本发明的优点是-(1) 气体采集头直接置于钻井液中；(2) 通过半透膜直接将气态烃组份从钻井液中分离出来；(3) 非分散红外光谱测定模块可以直接置于钻井液返出通道附近；(4) 可进行气态烃组份测定，同时测量甲垸、丙烷和二氧化碳含量；(5) 可实现在线快速测定；(6) 按照标准传感器模块生产。
图1为钻井液中气态烃组份快速非分散红外光谱测定方法流程图； 图2为气体采集头结构示意图； 图3为红外气体分析模块结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 实施例如图1所示，为钻井液中气态烃组份快速非分散红外光谱测定方法流程图， 利用半透膜进行气态烃组份分离、非分散红外光谱进行在线快速气态烃组份含量 测量，其方法为第一步.将气体采集头4直接置于钻井液出口位置的钻井液3中，空气1作为载气从气体采集头4的进气口 2进入气体采集头4; 第二步.将信号线连接至红外气体分析模块7的4mA 20mA连接点，将电源连接至非分散红外光谱测定模块电源连接点； 第三步.用标准气体校正非分散红外光谱测定模块； 第四步.气体采集头4上的半透膜5分离出钻井液中的气态烃组份； 第五步.分离出的气态烃组份被空气1携带经过气体采集头4的出气口 6，进入红外气体分析模块7，采用非分散红外光谱法进行烃组份含量测量； 第六步.测得的气态烃组份含量通过信号输出接口 8以标准RS485和4mA 20mA电流输出。如图2所示，为气体采集头结构示意图，所述的气体采集头4由半透膜5、 保护管IO、连接头ll、采集块体12、密封圈13、样品气出气管线14、载气进
气管线15和样品气腔体16组成，保护管10通过连接头11与样品气腔体16连 接，半透膜5置于样品气腔体16的外侧，所述的样品气腔体16外侧钻有0. lmm 2mm孔，采集块体12、通过密封圈13置于样品气腔体16内，样品气出气管线 14、载气进气管线15置于保护管10内，半透膜4为外购商业产品，载气从进气口 2经载气进气管线15进入样品气腔体16的尾部的载气入口 9, 携带从外部经半透膜4进入样品气腔体16的样品气，从样品气出口 17经样品气 出气管线14到达出气口 6。如图3所示，为红外气体分析模块结构示意图，所述的红外气体分析模块7 由红外烃分析器18、气体连接管19、抽气泵20、气体连接管21与气体采集头 的接头22、气体分析模块箱体23组成，红外烃分析器18置于气体分析模块箱 体23内，红外烃分析器18—端与信号输出接口8连接，另一端通过气体连接管 19与抽气泵20连接，抽气泵20通过气体连接管21，气体采集头的接头22与气 体采集头4的出气口 6连接，红外烃分析器18为外购商业产品。从出气口6出来的样品气经接口22和气体连接管21，到达抽气泵20，在经 过气体连接管19进入红外烃分析器18，红外烃分析器18测得的气态烃组份含 量经信号输出口8输出。
权利要求
1.一种钻井液中气态烃组份快速非分散红外光谱测定方法，其特征在于，利用半透膜进行气态烃组份分离、非分散红外光谱进行在线快速气态烃组份含量测量，其方法为第一步.将气体采集头(4)直接置于钻井液出口位置的钻井液(3)中，空气(1)作为载气从气体采集头(4)的进气口(2)进入气体采集头(4)；第二步.将信号线连接至红外气体分析模块(7)的4mA～20mA连接点，将电源连接至非分散红外光谱测定模块电源连接点；第三步.用标准气体校正非分散红外光谱测定模块第四步.气体采集头(4)上的半透膜(5)分离出钻井液中的气态烃组份；第五步.分离出的气态烃组份被空气(1)携带经过气体采集头(4)的出气口(6)，进入红外气体分析模块(7)，采用非分散红外光谱法进行烃组份含量测量；第六步.测得的气态烃组份含量通过信号输出接口(8)以标准RS485和4mA～20mA电流输出。
2. 根据权利要求1所述的钻井液中气态烃组份快速非分散红外光谱测定方法， 其特征在于，所述的气体采集头(4)由半透膜(5)、保护管(10)、连接头 (11)、采集块体(12)、密封圈(13)、样品气出气管线(14)、载气进气管线 (15)和样品气腔体(16)组成，保护管(10)通过连接头(11)与样品气腔 体(16)连接，半透膜(5)置于样品气腔体(16)的外侧，采集块体(12)、 通过密封圈(13)置于样品气腔体(16)内，样品气出气管线(14)、载气进 气管线(15)置于保护管(10)内。
3. 根据权利要求2所述的钻井液中气态烃组份快速非分散红外光谱测定方法， 其特征在于，所述的样品气腔体(16)外侧设有O. l咖 2mm孔。
4. 根据权利要求1所述的钻井液中气态烃组份快速非分散红外光谱测定方法， 其特征在于，所述的红外气体分析模块(7)由红外烃分析器(18)、气体连 接管(19)、抽气泵(20)、气体连接管(21)与气体采集头的接头(22)、气 体分析模块箱体(23)组成，红外烃分析器(18)置于气体分析模块箱体(23) 内，红外烃分析器(18) —端与信号输出接口 (8)连接，另一端通过气体连 接管(19)与抽气泵(20)连接，抽气泵(20)通过气体连接管(21)、气体 采集头的接头(22)与气体采集头(4)的出气口 (6)连接。
全文摘要
本发明涉及一种钻井液中气态烃组份快速非分散红外光谱测定方法，其特征在于，其方法为将气体采集头直接置于钻井液出口位置的钻井液中，空气作为载气从气体采集头的进气口进入气体采集头；将信号线连接至红外气体分析模块的4mA～20mA连接点，将电源连接至非分散红外光谱测定模块电源连接点；气体采集头上的半透膜分离出钻井液中的气态烃组份；分离出的气态烃组份被空气携带经过气体采集头的出气口，进入红外气体分析模块，采用非分散红外光谱法进行烃组份含量测量；测得的气态烃组份含量通过信号输出接口以标准RS485和4mA～20mA电流输出。本发明的优点是可进行气态烃组份测定，同时测量甲烷、丙烷和二氧化碳含量。
文档编号E21B49/00GK101126710SQ20071004595
公开日2008年2月20日 申请日期2007年9月13日 优先权日2007年9月13日
发明者荣 李, 毕东杰 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司;上海神开石油科技有限公司