氣相色譜法在油田氣驅(qū)中的應(yīng)用

譚曉瓊

（中石油玉門油田分公司鉆采工程研究院，甘肅酒泉 735019）

減氧空氣驅(qū)油技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的、國內(nèi)油田研究試驗項目較多的三次采油新技術(shù)，具有高效、低成本、綠色環(huán)保等特點，可用于對低滲透等特殊條件油藏大規(guī)模補充地層能量，應(yīng)用前景廣闊。在進(jìn)行氣驅(qū)采油中，需要通過定期監(jiān)測注入井減氧空氣、采油井套管氣組分含量，分析評價氣驅(qū)過程中氧氣在地層中的消耗、注入氣是否竄通、調(diào)堵措施有效性、安全防護(hù)措施是否適當(dāng)有效等，為氣驅(qū)動態(tài)分析、方案調(diào)整、區(qū)塊綜合治理、制定安全措施等提供第一手的基礎(chǔ)資料。

玉門油田自2014年起，陸續(xù)開展減氧空氣驅(qū)現(xiàn)場試驗，為了及時有效地跟蹤注采井生產(chǎn)動態(tài)、掌握氣體竄通情況、制定調(diào)整方案措施，利用安捷倫7890B型氣相色譜儀，建立了《套管氣組分分析檢測方法—氣相色譜法》。

1 氣相色譜檢測套管氣方法的建立

1.1 方法原理

氣相色譜法是將色譜法原理和檢測技術(shù)有機融合后產(chǎn)生的一種新型檢測方法[3]，即以氣體作流動相的色層分離分析方法，主要利用樣品中各組分間存在理化性質(zhì)差異，導(dǎo)致其從色譜柱中流出時間不同、組分彼此分離的原理，通過專用檢測器并標(biāo)示出各組分流出色譜柱的時間和濃度的色譜圖，根據(jù)峰的位置進(jìn)行組分定性分析，根據(jù)峰的高低和面積大小進(jìn)行組分定量分析[1-2]。

使用的分析平臺是安捷倫7890B型氣相色譜儀。它具有5閥8柱3通道，采用手動進(jìn)樣方式。其中，“5閥”由3個6通閥和2個10通閥組成，“8柱”由3根毛細(xì)管柱和5根填充柱組成，“3通道”則由前檢測器氫火焰離子化檢測器FID、后檢測器熱導(dǎo)檢測器TCD、輔助檢測器熱導(dǎo)檢測器TCD組成，F(xiàn)ID檢測器用來檢測有機物，TCD檢測器可檢測無機組分。結(jié)構(gòu)示意圖詳見圖1。

1.2 建立檢測方法

首先，采用高速載氣對新色譜柱進(jìn)行連續(xù)老化，使檢測基線平穩(wěn)，防止其他氣體組分對色譜柱的污染，減少誤差[3]。同時參照現(xiàn)場生產(chǎn)井套管氣真實組分，根據(jù)其中氮氣、甲烷、氧氣、二氧化碳4種主要組分含量的差異，配制不同的標(biāo)準(zhǔn)氣，共涵蓋14種氣體組分。

圖1 安捷倫7890B型氣相色譜儀結(jié)構(gòu)圖

參照國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T13610-2014天然氣的組成分析 氣相色譜法》[4]，采用單點校正法，通過運行標(biāo)準(zhǔn)氣，優(yōu)化儀器采集參數(shù)，優(yōu)化譜圖并積分，設(shè)置校正參數(shù)，輸入標(biāo)準(zhǔn)氣中各組分的名稱及體積百分比，一一對應(yīng)，測得校正因子fi（計算公式如下），建立校正表，采用面積“歸一化法”計算樣品中某組分的含量（%，按下式計算），進(jìn)而建立《氣相色譜法分析套管氣方法》。

式中：

fi為某組分的校正因子；

mi為標(biāo)樣中某組分的濃度，%；

Ai為標(biāo)樣中某組分的峰面積，無因次量。

運行標(biāo)準(zhǔn)氣驗證該分析方法檢測結(jié)果重復(fù)性是否合格，要求2次測量結(jié)果的誤差滿足表1中的要求，即為合格。

表1 濃度范圍與檢測結(jié)果重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)

1.3 提高檢測精度

檢測套管氣組分時，需要通過調(diào)用不同的校正表分析檢測結(jié)果，以提高檢測準(zhǔn)確度。選擇原則：標(biāo)準(zhǔn)氣體的組成與被測樣品相同或相近，特別是評價的目標(biāo)組分。出于被測樣品組分含量變化的多樣性及標(biāo)準(zhǔn)氣體品種所限，有時難于做到完全一致，在這種情況下應(yīng)選擇組成盡可能相近的標(biāo)準(zhǔn)氣體。當(dāng)含量不能做到充分接近時，最好在被測樣品兩側(cè)各選擇一個標(biāo)準(zhǔn)氣體，分別測定后取平均值作為測量結(jié)果。

減氧空氣驅(qū)試驗區(qū)內(nèi)，油井套管氣組分含量的差異很大，氮氣含量2.8%～92.5%，氧氣含量0～5.8%，甲烷含量3.6%～ 82.0%。為使檢測方法能夠針對不同組分的套管氣，“量體裁衣”、因氣施測，大大提高組份分檢測的準(zhǔn)確性，參照現(xiàn)場套管氣組分及含量范圍情況，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氣選取原則，確定合適的標(biāo)準(zhǔn)氣組分及含量，共配制6組標(biāo)準(zhǔn)氣，建立6個校正表。在具體檢測過程中，需要根據(jù)第一次檢測結(jié)果，來確定該待測氣體是否適合當(dāng)前校正表。若套管氣組分（主要對比目標(biāo)組分含量）與標(biāo)準(zhǔn)氣組分偏差超過10%，則要重新調(diào)用與之相匹配的方法進(jìn)行檢測，或取平均值作為檢測結(jié)果。

2 結(jié)語

氣相色譜檢測方法作為一種用于定性、定量檢測氣體組分的方法，近年來在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。利用安捷倫7890B型氣相色譜儀，通過運行標(biāo)準(zhǔn)氣，測得校正因子，進(jìn)而建立了《套管氣組分分析檢測方法—氣相色譜法》，使氣相色譜儀能夠更精確地應(yīng)用到油田套管氣組分檢測工作中。該分析方法檢測速度快，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，方法成熟。除應(yīng)用于減氧空氣驅(qū)注入氣、套管氣含量分析外，還可以分析氮氣作業(yè)中氧含量、各區(qū)塊伴生氣組分等，為油田科研、生產(chǎn)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。