天然氣C3—C8烴類濃縮分析新方法

楊曉春,王 璋

（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318;2.大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江大慶，163318)

天然氣C3—C8烴類濃縮分析新方法

楊曉春1,王 璋2

（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318;2.大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江大慶，163318)

天然氣形成的原因，但在一般情況下，天然氣和油的成因是不同的，在天然氣中，所用的有用信息數(shù)量不多。根據(jù)這一情況，自己配制了以C3—C8烴為主的天然氣濃縮器，而當(dāng)場(chǎng)就可以去井口搜集天然氣的、濃縮的樣品，在此基礎(chǔ)上，形成了以天然氣C3—C8烴為主的濃縮方法。對(duì)于該方法，能把天然氣中的C3—C8烴類物質(zhì)分析出來(lái)，從而完成了任務(wù)，即對(duì)天然氣組分不多、氣源相對(duì)不易，這是一個(gè)新的思路、方法，值得我們學(xué)習(xí)。

天然氣;C3—C8烴類;濃縮;新方法

0 引言

在21世紀(jì)，天然氣的使用越來(lái)越多被人們重視起來(lái)。而我們需要準(zhǔn)確去認(rèn)識(shí)天然氣，從其成因、類型、分布、規(guī)律等方面去了解，這就組成了天然氣勘探的理論根據(jù)。使用天然氣的碳同位素用以發(fā)現(xiàn)形成天然氣的主要原因。在絕大多數(shù)的條件，天然氣與油形成機(jī)理為不同的，并且，在特殊高、過(guò)于成熟的天然氣中，往往能夠利用的、有效的信息數(shù)量不多，所以，怎樣把天然氣中，特別是在干氣中，吸取出很多的、有效的信息，甚至考慮怎樣結(jié)合這些給定的信息去緩解關(guān)于天然氣的一些問(wèn)題，尤其在研、勘探中的發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，這是需要我們?nèi)プ⒁獾膯?wèn)題。在天然氣中，往往具有一些重?zé)N，以C3—C8+為主，即便是處于特別高、特別成熟的干氣中，即甲烷的含量高于99%，其中以C3—C8為主的烴，其數(shù)量很少?？偨Y(jié)了一種關(guān)于天然氣C3—C8烴進(jìn)行濃縮的新措施。通過(guò)采用這種方法，能夠較為有效的分析使得天然氣當(dāng)中C3—C8烴類主要形成規(guī)律，進(jìn)而能夠有效地解決天然氣常規(guī)分析做成中出現(xiàn)的組分少、氣源難這一問(wèn)題。

1 天然氣濃縮分析方法

1.1 天然氣C3—C8烴濃縮器

該儀器主要可以分為井口減壓閥、U型濃縮管和流量計(jì)等部分。U型濃縮管的進(jìn)口主要用以連接井口氣源減壓閥以及出口連接流量計(jì)，這是為了控制濃縮、集聚的數(shù)量。對(duì)于這個(gè)濃縮器，所適用的范圍是：不論環(huán)境是否相同，只要為被濃縮了的樣品，就可以儲(chǔ)存相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，便于攜帶。

1.2 天然氣C3—C8烴濃縮器的基本原理

對(duì)于天然氣當(dāng)中的各個(gè)組分，其在進(jìn)入到U型濃縮管以后，由于其中分子的結(jié)構(gòu)不同，造成了被吸附的強(qiáng)或弱的效果就不一樣，在室溫下，由井口氣源進(jìn)入到U型濃縮管當(dāng)中的，主要為天然氣，而其他大于C2的各個(gè)組分，一般情況下都被吸附至U型濃縮管當(dāng)中，對(duì)于C1、C2，由于其分子數(shù)量很小，在室溫下，方便被吸附出來(lái)。只用這種方式，可以將天然氣當(dāng)中的重?zé)N，尤其是其中C3至C8+的烴類物質(zhì)進(jìn)行富集，以達(dá)到濃縮的目地。

1.3 天然氣C3—C8烴濃縮步驟

(1)在U型濃縮管中，將復(fù)合固體吸附劑裝好，在出口的末端位置連接流量計(jì)，在進(jìn)口的前端位置連接井口氣源。

(2)將井口氣源處的閥門打開，在室溫下，讓天然氣的流速為100mL/min而進(jìn)行，一直流至U型濃縮管當(dāng)中，以上步驟為將天然氣進(jìn)行濃縮的主要過(guò)程，在時(shí)間以及氣量的記錄條件下，并且結(jié)合天然氣當(dāng)中的重?zé)N的含量來(lái)進(jìn)行確定，計(jì)算得出的結(jié)果為時(shí)間是10至20min，容積為100至2000mL。

(3)在濃縮到達(dá)數(shù)量之后，把井口氣源閥門關(guān)閉，再把U型濃縮管摘下來(lái)，于此同時(shí)，將進(jìn)口以及出口端裝上可以起到密封作用的聯(lián)接帽，之后進(jìn)行氣相色譜分析以及鑒定工作。

1.4 天然氣C3—C8烴分析方法

首先把天然氣濃縮樣的進(jìn)樣、各輔助等設(shè)備連接氣相色譜儀，在裝置連接完成之后，將氣相色譜儀調(diào)成工作的狀態(tài)。之后，于U型濃縮管當(dāng)中找到天然氣中濃縮樣品，將其中包含的所有甲烷、乙烷等物質(zhì)洗脫，即在高純氮的條件下，按照每分鐘為100mL的流速去執(zhí)行，往往洗脫的時(shí)間是2min，接著把其安配到濃縮進(jìn)樣架上，這是與氣相色譜儀所聯(lián)用的，此時(shí)，把U型濃縮管的出口末端接至螺旋型吸收管上，接下來(lái)將U型濃縮管的進(jìn)口前端連接到氣相色譜儀上的載氣以及進(jìn)樣氣的入口位置。最后，將冷阱套安放在螺旋型吸收管處，在載氣(He)的流速達(dá)到穩(wěn)定后，將熱阱套安置到U型濃縮管上去洗脫，即讓He的氣流以3000℃±10℃溫度的條件下來(lái)進(jìn)行洗脫，此時(shí)被脫附從而得到的即為濃縮條件的烴產(chǎn)物，并且會(huì)跟隨著He的氣流到達(dá)冷阱之中，即達(dá)到螺旋型的收集管當(dāng)中，在大致20min之后，將U型濃縮管儀器上的熱阱拿下，并且馬上安裝U型的空管。在此時(shí)，將螺旋型收集管上的冷阱卸下，并且將熱阱套安裝至螺旋型的收集管上。這個(gè)時(shí)候，于收集管所凝集而得到的濃縮烴類物質(zhì)，就會(huì)快速的被汽化，并且跟隨載氣(He)一起進(jìn)入氣相色譜儀當(dāng)中，從而達(dá)到對(duì)C3—C8烴類物質(zhì)的分析。對(duì)于各類的單體烴類物質(zhì)，在經(jīng)過(guò)色譜測(cè)定確定完好之后，按照以上的步驟進(jìn)行重復(fù)操作，就可以對(duì)下一個(gè)烴類樣品進(jìn)行分析。

2 結(jié)果分析

若天然氣在干氣濃縮后，也能被進(jìn)行有效地分析，把C3—C8烴類分析出來(lái)。在天然氣中C3—C8烴濃縮的實(shí)驗(yàn)中，可以分析、研究出天然氣的C4—C7烴，即分布、特征、母質(zhì)的類型、成熟度等，通過(guò)這些變化的規(guī)律，可以找到影響天然氣，尤其是C4—C7等烴類的主要原因，對(duì)于天然氣，即干氣的研究、以及對(duì)天然氣的歷史研究、氣藏次生而變化的研究、氣藏分子地球化學(xué)的研究，具有基礎(chǔ)的意義。

3 結(jié)論

(1)通過(guò)自行研制的天然氣C3—C8烴類濃縮器，可以在采氣現(xiàn)場(chǎng)就對(duì)所檢驗(yàn)氣樣進(jìn)行采集，這就給天然氣樣品當(dāng)中濃縮烴，主要是以C3—C8為主的烴的研究給予了有保證的取樣。這種器械，可以適于各種各樣的環(huán)境中使用，在進(jìn)行濃縮之后，可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保存，攜帶方便、安全。

(2)通過(guò)進(jìn)行天然氣C3—C8烴類物質(zhì)的濃縮實(shí)驗(yàn)，可以較為準(zhǔn)確地找出樣品當(dāng)中的天然氣，即干氣，在其中的C3—C8烴類，這就解決天然氣的問(wèn)題，即組分少、氣源難，這是一個(gè)新思路、新方法。

圖1.天然氣C3—C8色譜圖

[1] 申寶劍,黃智龍,劉洪文,李向博,林治家,許成.天然氣氣源對(duì)比研究方法進(jìn)展[J].天然氣地球科學(xué).2007(02)

[2] 王順玉,明巧,黃羚,鐘家國(guó),楊陽(yáng).邛西地區(qū)邛西構(gòu)造須二段氣藏流體地球化學(xué)特征及連通性研究[J].天然氣地球科學(xué).2007(06)

楊曉春，男，1990年12月23日，東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院在讀本科生

Natural gas C3- C8Hydrocarbon Enrichment Analysis Methods

Yang Xiaochun1，Wang Zhang2
(1.College of Petroleum Engineering,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China 2.Daqing Oil Field,Daqing,163318,China)

The causes of the formation of natural gas,but in general,the causes of natural gas and oil are different,in natural gas,the small number of useful information.According to this situation,make myself a predominantly C3- C8hydrocarbon gas concentrator,and can go on the wellhead collecting gas,concentration of sample,on this basis,formed mainly gas C3- C8hydrocarbon enrichment method.For the method,can change the C3- C8hydrocarbons in natural gas analysis,so as to complete the task,namely a few components of natural gas,gas source is relatively difficult,this is a new train of thought,method and worth our learning.

natural gas;C3- C8hydrocarbons;Enrichment;The new method

圖5 不同大小數(shù)據(jù)集下執(zhí)行時(shí)間