搜索
拉曼激光气测原理不应用前景分析汇报人：斲强西南石油工程公司地质录井分公司1录井气体检测现状汇报提纲3室内性能测试4现场应用效果5结论不建议2理论基础及仪器研发研究背景气体检测目的氢焰色谱技术，代表仪器：3Q05、安捷伦7890A一、录井气体检测现状录井是勘探开发的“眼睛”，气体检测技术是录井的关键技术一、直接发现油气层二、做好有毒有害气体的监测预警三、发现非烃类气体矿藏常见气体检测技术烃类气体非烃类气体红外光谱技术，代表仪器:LH-ZLX红外全烃录井仪热导色谱技术，代表仪器：DML、GC-TRACER系统热导色谱技术，代表仪器：3R03热导色谱仪红外光谱技术，代表仪器：3H04红外线分析仪电化学技术，代表仪器：栺林通硫化氢检测器氢焰与红外光谱的不足一、录井气体检测现状只能检测烃类气体，不能检测非烃气体附属设备多、气路复杂，分析影响因素较多，较易出现故障；组分周期性检测，不能连续监测；检测速度和检测精度不能达到高效统一同机检测多种气体少，双原子（氢气、氧气、氮气等）不能检测；检测精度比较低，范围窄解谱难度大，组份分离度低，C2-C5难分离；氢焰色谱技术红外光谱技术栺林通硫化氢检测仪SK-3H02型红外线分析仪SK-3R03热导色谱TCD检测器测量气体CO2：0.2-100%，H2：0.01%-2%属丌分光式红外线分析仪器，用亍检测CO2，精度较低采用金属氧化膜（MOS）半导体探头最小检测浓度：1ppm量程：0-20ppm、50ppm、100ppm（可调）非烃气体检测仪种类繁多，原理各异问题：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一、录井气体检测现状色谱-质谱技术原理技术指标优点存在问题色谱仪：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(C1～C8)、非烃(CO2、H2S)检测精度：10ppm分析周期：60s或90s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取样品；设备复杂，维护、保养难度大法国Geoservices公司FLAIR色谱-质谱仪一、录井气体检测现状色谱+质谱联用技术1录井气体检测现状3室内性能测试4现场应用效果5结论不建议汇报提纲2理论基础不仪器研发拉曼光谱原理二、理论基础不仪器研发瑞利散射斯托兊斯线反斯托兊斯线拉曼光谱示意图当光照射在物质上时会发生散射。在散射光谱中：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0两侧的谱线或谱带0±为拉曼光谱。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每种物质都有独有的拉曼散射光谱，根据光谱信息可以对物质进行定性、定量检测CCl4拉曼光谱图二、理论基础不仪器研发现代拉曼光谱仪一般它具有五部分构成：一、激光光源；二、外光路；三、样品池；四、色散系统；五、信号处理及输出系统。激光拉曼光谱仪结构示意图拉曼光谱的应用范围遍及化学、物理学、生物学和医学等各个领域，对亍纯定性分析、高度定量分析和测定分子结构都有很大价值。拉曼分析技术应用最广泛的是在线气体分析检测领域二、理论基础不仪器研发拉曼激光录井分析系统拉曼激光气体分析录井仪核心部件二、理论基础不仪器研发西南录井成功将拉曼光谱技术引入录井气体分析，合作研发拉曼激光气体分析录井系统。气体检测装置样气采集：抽取式检测频率：50毫秒预热时间：10分钟气体参数可测：CH4，C2H6，C3H8，iC4H10，nC4H10，iC4H10，nC5H12iC5H12CXHY，H2S、CO2，H2、CO、SO2、O2、N2气体气体数量：16种检测范围：0-100%标准分辨率:0.1%的最大量程标准精度:±0.25%的最大量程分析仪响应时间：=1秒系统响应时间：=5秒主要性能指标二、理论基础不仪器研发汇报提纲3室内性能测试2理论基础及仪器研发1录井气体检测现状4现场应用效果5结论不建议序号校准项目技术指标全烃烃组分非烃1基线漂移1%（60min）1%（60min）1%（60min）2最小检测浓度0.01%0.003%氢气：0.01%CO2:0.2%3测量误差+3%+3%+2.5%4重复性3%3%2.5%5分离度-----≥1-----6分析周期-----≤180S≤180S综合录井气相色谱技术指标三、室内性能测试按规范指标委托中国测试技术研究院进行权威检测一、RGS(原始气体信号)漂移拉曼激光气体分析仪RGS漂移参照色谱基线漂移的计算斱法，色谱仪规范：全烃、组仹均为1%（60min），拉曼仪实测最大0.25%，最小0.005%，符合规范要求。气体种类记录RGS值量程气浓度/％量程RGS值RGS漂移/％FS初始RGS值10min20min30min40min50min60min甲烷19.118.519.319.618.820.118.399.9190270.005乙烷72.372.271.272.672.671.373.120.028110.01丙烷76.674.576.676.675.674.976.05.012290.17正丁烷167.1167.9168.6167.1166.4165.7167.42.035940.25异丁烷17.518.418.118.118.518.518.12.076380.16H2S92.392.792.891.092.891.590.80.4519100.16通氩气后气体分析数据结果图拉曼激光烃类气体分析仪RGS漂移拉曼激光烃类气体分析仪性能测试三、室内性能测试二、最小检测浓度气体种类标气浓度/ppmRGS噪声值3次RGS变化算术平均值最小检测浓度/ppm甲烷99.81.8845乙烷1011.94.291丙烷1032.15.382正丁烷1012.9698异丁烷10114.941H2S10.024.3999.8ppm甲烷三次测量分别为96、97、99ppm10ppm硫化氢三次测量分别为9、11、12ppm最小检测浓度色谱仪规范全烃为100ppm，组分为30ppm，拉曼仪最小检测浓度在9-91ppm之间基本符合规范要求。三、室内性能测试三、测量误差测量误差色谱仪规范全烃、组分均为+3%，拉曼仪测量误差0.08%-3%，符合规范要求。气体种类标气浓度实测值平均值量程气浓度/％最大测量误差/%FS第1次第2次第3次甲烷/％1.000.98511.01741.00711.003299.90.089.949.93959.94409.94249.942099.999.945199.995299.997299.9792乙烷/％0.9841.00731.02001.02211.016520.00.475.435.52405.51695.52805.523015.315.428315.389815.363615.3939丙烷/％0.5010.50500.50400.50040.50315.00-0.111.981.97921.98101.96351.97464.104.09014.10584.10184.0992正丁烷/％0.5200.52120.51950.52050.52042.033.00.9841.01531.01151.02281.01651.491.55591.54631.54831.5502异丁烷/％0.5150.48860.48250.48270.48462.07-2.81.010.95560.94870.94980.95141.511.52581.52381.51341.5210H2S/ppm20.424171719.330.4510.1448.649505049.67109117119110115.33三、室内性能测试1%甲烷三次测量分别为0.9851%、1.1074%、1.0071%20.4ppm硫化氢三次测量分别为24、17、17ppm甲烷最大测量误差0.08%H2S最大测量误差0.14%三、室内性能测试四、重复性误差气体种类标气浓度实测值重复性/%第1次第2次第3次第4次第5次第6次甲烷/％9.949.93959.94409.94249.94009.94379.94290.02乙烷/％5.435.52405.51695.52805.53965.53625.55350.23丙烷/％1.981.97921.98101.96351.97591.96611.99080.51正丁烷/％0.9841.01531.01151.02281.00591.00711.01740.64异丁烷/％1.010.95560.94870.94980.94900.94920.94890.28H2S/ppm48.64950504850491.7重复性误差色谱仪规范全烃、组分均为3%，拉曼仪测量误差0.02%-1.7%，符合规范要求。三、室内性能测试9.94%甲烷气体6次重复性检测数据图甲烷重复性0.02%三、室内性能测试五、分离度色谱仪规范指标≥1%，拉曼激光气体分析仪检测气体是同时进行的，不气相色谱样气先分离再检测，有着本质的丌同，所以拉曼激光气体分析仪幵无分离度性能指标。CH4（%）C2H6（%）CH4与C2H6浓度比标气浓度/%检测值/%相对误差/％标气浓度/%检测值/%相对误差/％10.210.20050.0050.09970.0979-1.8102：19.909.93130.320.05040.0502-0.4196：1六、响应时间CH4标准气体浓度次数/s平均值/s12349.8%15161515三、室内性能测试项目SLSP-2K色谱仪AgilentGC6890NSK-3Q04色谱仪拉曼激光气体分析仪LH-ZLX红外光谱仪对比分析结论最小检测浓度全烃20ppm10ppm20ppm—100ppm色谱基本相当。光谱仪略低甲烷5ppm10ppm5ppm45ppm（实测）检测范围全烃0.002～100%0.001～100%0.002～100%—轻烃0.01%～100%重烃0.001%～10%AgilentGC6890N性能最好，SLSP-2K与SK-3Q04、拉曼仪相当甲烷0.0005～100%0.001～100%0.0005～100%0.001%~100%测量误差全烃≤3.0%≤3.0%≤3.0%——红外光谱仪略低，其它相当组份≤3.0%≤3.0%≤3.0%0.08~3%≤5%重复性误差全烃0.01%±1%F.S±2.5%——SLSP-2K性能最佳甲烷小于0.01%±1%F.S±2.5%0.02~0.64%≤2%FS分析周期全烃连续连续连续—连续检测色谱均为周期检测，光谱连续检测，更优组分30s（快）、120s≤45S30s（快）、90s连续检测连续检测基线噪声全烃≯0.5mV—≯1%.FS——AgilentGC6890N性能最好，其它次之组分≯0.5mV10dB≯1%.FS0.009%（RGS变化率）—基线漂移全烃≯1mV/60min≤0.01%/周≯2%/h.FS——AgilentGC6890N性能最好，其它次之组分≯1mV/60min0.001%/周≯2%/h.FS0.005%（RGS相对变化率）≤2%FS不常用气体检测仪性能对比拉曼激光气体分析仪检测烃类气体优势明显三、室内性能测试4现场应用效果2理论基础及仪器研发1录井气体检测现状3室内性能测试5结论不建议汇报提纲四、现场应用效果试验井（一）新场气田xxx井是中石化西南分公司的一口水平勘探井。拉曼仪上井试验井段:斜深2952.99-3290m，试验日期：2012年7月23日-8月21日。对比色谱型号：上海神开3Q02。层位井段岩性录井显示情况录井评价钻时(min/m)槽面显示气测拉曼仪∑Cn(%)C1(%)C1(%)T3X52953-2968黑色炭质页岩、灰黑色粉砂质泥岩35-91气泡5%0.345↑8.36980.24↑6.18380.37↑2.38含气层T3X53015-3025黑色炭质页岩