专利名称：高能气体压裂产生的有毒气体检测方法
技术领域：
本发明涉及一种气体检测方法，尤其是针对高能气体压裂时产生的有毒气体的检
测方法。
背景技术：
高能气体压裂是提高石油二次和三次采油率的一种新的采油技术，由于高能气体 压裂过程中压裂弹爆燃时会产生一氧化碳等毒性气体，为了能够对高能气体压裂现场施工 时产生的毒性气体采取有效的预防措施，保证现场施工人员的生命安全，也为了能够对压 裂弹的配方设计进行安全优化，必须对高能气体压裂弹的爆燃过程进行试验模拟，对爆燃 后的气体产物进行检测。目前对高能气体压裂弹的爆燃过程进行试验模拟的研究很少，还 没有对其产生的毒性气体进行检测的装置和方法。
发明内容
本发明的目的是要提供一种高能气体压裂时产生的有毒气体检测方法，在安全有 效地实施高能气体压裂弹爆燃的模拟实验中，能准确的检测出爆燃后气体产物的量和种 类。 本发明的目的通过由密闭爆发器、气体采样器和傅里叶变换红外光谱仪所组成的 装置来实现，密闭爆发器用于进行压裂弹爆燃模拟实验并产生高能气体，气体采样器用于 收集高能气体和为红外光谱仪提供实验气样，用傅里叶变换红外光谱仪对气体的量和种类 进行测定。气体采样器由采集筒和三通组成，是在一个装有活塞的集气筒前端连接一个带 阀门的排气管三通，三通的另外两通分别通过管线连接密闭爆发器和傅里叶变换红外光谱 仪。 本发明所述高能气体压裂时产生的有毒气体检测方法按以下步骤进行 (1)连接实验装置把气体采样器的两个排气口分别与密闭爆燃器的排气口和傅
里叶变换红外光谱仪的进气口相连接，关闭所有阀门。
(2)将压裂弹样品刮成粉末，以保证样品在密闭爆发器中均匀、充分燃烧。
(3)将刮好的压裂弹样品粉末放入密闭爆发器的爆燃室内。
(4)触动密闭爆发器上的电点火按钮，将压裂弹样品引燃，压裂弹样品立即在密闭 爆发器爆燃室内爆燃，在密闭爆发器中产生的气体最大压力达到50MPa 70MPa，读取压力 传感器和数据转化装置上的最高压力(Pm)数。
(5)自然冷却爆燃后产生的气体至室温。 (6)待密闭爆发器中的气体冷却至室温，迅速开启密闭爆发器排气阀和气体采样 器的进气阀，通过排气管将生成的高压气体全部导入气体采样器中，关闭气体采样器进气 阀。 (7)打开气体采样器的排气阀，滑动活塞自动将采集器中的气体注入红外光谱仪 的红外气体池，用傅里叶变换红外光谱仪检测来自密闭爆发器的高压、浓縮气体，在常压下大剂量进样分析即可满足检测气体的成分、含量的分析要求，测试时每个气体试样重复抽 气测试2次。 (8)根据气体的特征红外吸收定性分析浓縮气体样品中气体的种类，固定测试参 数条件下采用相应的标准气体的特征红外吸收强度与试样的红外吸收强度相比较进行相 应气体组分的定量分析，取2次测试平均值为试样气体测试结果。 本发明的有益效果是用密闭爆燃器对高能气体压裂的爆燃过程进行模拟，用气 体采样器收集试验产生的气体并送入傅里叶变换红外光谱仪进行检测分析，有效地检测高 能气体压裂弹的爆燃产物并对其产生有毒气体的种类和量进行预测，为高能气体压裂施工 过程中对毒性气体进行有效的预防和压裂弹配方的安全优化设计提供可靠的理论依据。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是气体采样器与密闭爆发器连接后的结构示意图。 图中，1-壳体、2_堵头a、3_堵头b、4_点火线密封孔a、5_点火线密封孔b、6_压 力传感器a、7_压力传感器b、8_压力传感器c、9_爆燃室及试样、10-填充液、11-排气阀、 12-排气口 、 13-排气管、14-集气筒、15-活塞、16-阀门a、 17-三通、18-阀门b。
具体实施例方式
本发明所用的实验装置由密闭爆发器、气体采样器和傅里叶变换红外光谱仪所
组成，密闭爆发器用于进行压裂弹爆燃模拟实验并产生高能气体，气体采样器用于收集高
能气体和为红外光谱仪提供实验气样，用傅里叶变换红外光谱仪对气体的量和种类进行测
定。气体采样器由集气筒和三通组成，是在一个装有活塞15的集气筒14前端出口连接一
个带有阀门a16和阀门b18的排气管三通17，三通17的另外两口分别通过排气管13连接
密闭爆发器的排气口 12和傅里叶变换红外光谱仪的红外气体池。 本发明所述高能气体压裂时产生的有毒气体检测方法按以下步骤进行 (1)连接实验装置把气体采样器上的三通17的一个出口用排气管13与密闭爆
燃器的排气口 12相连接，将三通17的另一排气口和傅里叶变换红外光谱仪的红外气体池
相连接，关闭所有阀门。 (2)将压裂弹样品刮成粉末，实验样品量约为7g，以保证样品在密闭爆发器中均 匀、充分燃烧。 (3)将刮好的压裂弹样品粉末放入密闭爆发器的爆燃室9内。
(4)触动密闭爆发器上的电点火按钮，将压裂弹样品引燃，压裂弹样品立即在密闭 爆发器爆燃室9内爆燃，在密闭爆发器中产生的气体最大压力达到50MPa 70MPa，读取压 力传感器6、7、8和数据转化装置上的最高压力(Pm)数。
(5)自然冷却爆燃后产生的气体至室温。 (6)待密闭爆发器中的气体冷却至室温，迅速开启密闭爆发器排气阀11和气体采 样器的进气阀16，通过排气管13将生成的高压气体全部导入气体采集筒14中，关闭气体样 器进气阀16。 (7)打开采样器的排气阀18，滑动活塞15自动将采样器中的气体注入红外光谱仪的红外气体池，用傅里叶变换红外光谱仪检测来自密闭爆发器的高压、浓縮气体，在常压下 大剂量进样分析即可满足检测气体的成分、含量的分析要求，测试时每个气体试样重复抽 气测试2次。 (8)根据气体的特征红外吸收定性分析浓縮气体样品中气体的种类，固定测试参 数条件下采用相应的标准气体的特征红外吸收强度与试样的红外吸收强度相比较进行相 应气体组分的定量分析，取2次测试平均值为试样气体测试结果。
权利要求
一种高能气体压裂产生的有毒气体检测方法，由密闭爆发器、气体采样器和傅里叶变换红外光谱仪所组成的装置来实现，密闭爆发器用于进行压裂弹爆燃模拟实验并产生高能气体，气体采样器用于收集高能气体和为红外光谱仪提供实验气样，用傅里叶变换红外光谱仪对气体的量和种类进行测定，气体采样器由采集筒和三通组成，是在一个装有活塞的集气筒前端连接一个带阀门的排气管三通，三通的另外两通分别通过管线连接密闭爆发器和傅里叶变换红外光谱仪，其特征是有毒气体检测方法按以下步骤进行(1)连接实验装置把气体采样器的两个排气口分别与密闭爆燃器的排气口和傅里叶变换红外光谱仪的进气口相连接，关闭所有阀门；(2)将压裂弹样品刮成粉末，以保证样品在密闭爆发器中均匀、充分燃烧；(3)将刮好的压裂弹样品粉末放入密闭爆发器的爆燃室内；(4)触动密闭爆发器上的电点火按钮，将压裂弹样品引燃，压裂弹样品立即在密闭爆发器爆燃室内爆燃，在密闭爆发器中产生的气体最大压力达到50MPa～70MPa，读取压力传感器和数据转化装置上的最高压力(Pm)数；(5)自然冷却爆燃后产生的气体至室温；(6)待密闭爆发器中的气体冷却至室温，迅速开启密闭爆发器排气阀和气体采样器的进气阀，通过排气管将生成的高压气体全部导入气体采样器中，关闭气体采样器进气阀；(7)打开气体采样器的排气阀，滑动活塞自动将采样器中的气体注入红外光谱仪的红外气体池，用傅里叶变换红外光谱仪检测来自密闭爆发器的高压、浓缩气体，在常压下大剂量进样分析即可满足检测气体的成分、含量的分析要求，测试时每个气体试样重复抽气测试2次；(8)根据气体的特征红外吸收定性分析浓缩气体样品中气体的种类，固定测试参数条件下采用相应的标准气体的特征红外吸收强度与试样的红外吸收强度相比较进行相应气体组分的定量分析，取2次测试平均值为试样气体测试结果。
全文摘要
本发明公开了一种高能气体压裂产生的有毒气体检测方法，由密闭爆发器、气体采样器和傅里叶变换红外光谱仪所组成的装置来实现，密闭爆发器用于进行压裂弹爆燃模拟试验并产生高能气体，气体采样器用于收集高能气体和为红外光谱仪提供实验气样，用傅里叶变换红外光谱仪对气体进行测定，能有效地检测高能气体压裂弹的爆燃产物并对其产生有毒气体的种类和量进行预测，为高能气体压裂施工过程中对毒性气体进行有效的预防和压裂弹配方的安全优化设计提供可靠的理论依据。
文档编号G01N1/22GK101788468SQ20101011656
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者吴飞鹏, 周敏, 张更, 王香增, 秦文龙, 蒲春生 申请人:中国石油大学(华东)