氣相色譜法在油田氣驅中的應用

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）

減氧空氣驅油技術是近幾年發展起來的、國內油田研究試驗項目較多的三次采油新技術，具有高效、低成本、綠色環保等特點，可用于對低滲透等特殊條件油藏大規模補充地層能量，應用前景廣闊。在進行氣驅采油中，需要通過定期監測注入井減氧空氣、采油井套管氣組分含量，分析評價氣驅過程中氧氣在地層中的消耗、注入氣是否竄通、調堵措施有效性、安全防護措施是否適當有效等，為氣驅動態分析、方案調整、區塊綜合治理、制定安全措施等提供第一手的基礎資料。

玉門油田自2014年起，陸續開展減氧空氣驅現場試驗，為了及時有效地跟蹤注采井生產動態、掌握氣體竄通情況、制定調整方案措施，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有機融合后產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差異，導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示出各組分流出色譜柱的時間和濃度的色譜圖，根據峰的位置進行組分定性分析，根據峰的高低和面積大小進行組分定量分析[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、后檢測器熱導檢測器TCD、輔助檢測器熱導檢測器TCD組成，FID檢測器用來檢測有機物，TCD檢測器可檢測無機組分。結構示意圖詳見圖1。

1.2 建立檢測方法

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

圖1 安捷倫7890B型氣相色譜儀結構圖

參照國家標準《GB/T13610-2014天然氣的組成分析 氣相色譜法》[4]，采用單點校正法，通過運行標準氣，優化儀器采集參數，優化譜圖并積分，設置校正參數，輸入標準氣中各組分的名稱及體積百分比，一一對應，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為標樣中某組分的濃度，%；

Ai為標樣中某組分的峰面積，無因次量。

運行標準氣驗證該分析方法檢測結果重復性是否合格，要求2次測量結果的誤差滿足表1中的要求，即為合格。

表1 濃度范圍與檢測結果重復性標準

1.3 提高檢測精度

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

減氧空氣驅試驗區內，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確性，參照現場套管氣組分及含量范圍情況，根據標準氣選取原則，確定合適的標準氣組分及含量，共配制6組標準氣，建立6個校正表。在具體檢測過程中，需要根據第一次檢測結果，來確定該待測氣體是否適合當前校正表。若套管氣組分（主要對比目標組分含量）與標準氣組分偏差超過10%，則要重新調用與之相匹配的方法進行檢測，或取平均值作為檢測結果。

2 結語

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域的應用愈發廣泛。利用安捷倫7890B型氣相色譜儀，通過運行標準氣，測得校正因子，進而建立了《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，結果準確可靠，方法成熟。除應用于減氧空氣驅注入氣、套管氣含量分析外，還可以分析氮氣作業中氧含量、各區塊伴生氣組分等，為油田科研、生產工作提供基礎數據。