錄井作業(yè)中烴類氣體檢測技術(shù)的分析研究

宋 遙 胡 杰

（長江大學 計算機科學學院，湖北 荊州434023）

介質(zhì)不同，烴類的賦存狀態(tài)也不同，提取的過程也有一定的差異，因此，烴類氣體的檢測技術(shù)也有所區(qū)別。與此同時，對于揮發(fā)性的烴類氣體，檢測的目的不同，其檢測方法也應(yīng)有所不同。 但是，每一項方法的應(yīng)用都會有前提條件，我們需要掌握技術(shù)方法的原理以及應(yīng)用的條件。 實際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合具體的目標特征，優(yōu)選技術(shù)方案。

1 烴類氣體檢測技術(shù)的應(yīng)用

1.1 油氣勘探

對于地表油氣地球化學勘查的相關(guān)研究表明，在聚集以及成藏的過程中，地下深部的油氣會受到濃度差以及壓力的影響，存在油氣藏的烴類氣體會發(fā)生運移，主要表現(xiàn)為擴散或者是滲透的方式，在各種介質(zhì)中以多種狀態(tài)存在。 在預(yù)測油氣藏時，需要適當?shù)膽?yīng)用烴類檢測方法。借助數(shù)字地震的資料，分析對石油和天然氣儲集的構(gòu)造，地震勘探烴類檢測技術(shù)需要進行烴類檢測圖的繪制，現(xiàn)階段，在發(fā)現(xiàn)、證實油氣儲集構(gòu)造以及探查油氣藏方面是較為有效的方法， 主要分為：AVO技術(shù)、亮點技術(shù)以及合成聲測井技術(shù)。

1.2 鉆井

傳統(tǒng)鉆井液氣體檢測分析主要分為兩種：第一，連續(xù)全烴總量分析；第二，周期性組分分析。 分析的內(nèi)容是地下烴類氣體，它是經(jīng)由鉆井液循環(huán)，攜帶到地面。 氣體主要包括六種：（1）甲烷；（2）乙烷；（3）丙烷；（4）正丁烷；（5）異丁烷；（6）正戊烷、異戊烷。鉆井技術(shù)不斷發(fā)展，油氣開發(fā)更加精細化，傳統(tǒng)的檢測方法達不到鉆井檢測的需求，為增強在線氣體組分分析的效率，增加檢測的精度，傳統(tǒng)的檢測方法也有新的發(fā)展。

2 錄井中烴類氣體檢測技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)的檢測技術(shù)

傳統(tǒng)的烴類氣體檢測技術(shù)主要是借助于氣相色譜法，檢測氣體樣品，氣相色譜法是現(xiàn)階段應(yīng)用較為準確的方法之一。 氫焰離子化檢測器的原理是在氫-氧火焰條件下， 色譜流出物中的可燃性有機物會出現(xiàn)電離。 但是，這種方法分析的周期比較長，技術(shù)的含量相對較高，必須有燃燒氣、載氣，輔助的設(shè)備較多，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。

2.2 智能化烴類氣體檢測技術(shù)

很多氣體傳感器在選擇性、 穩(wěn)定性以及靈敏度方面達不到要求，為解決這類問題，可以應(yīng)用新的材料以及新的工藝，使傳感器性能提高；模仿生物鼻，科學家研發(fā)出氣體檢測系統(tǒng)，它包括傳感器陣列和計算機模式識別，傳感器陣列以及計算機模式識別系統(tǒng)類似于生物鼻中的嗅覺細胞以及嗅泡、大腦。

當氣體傳感器在被測氣體中暴露時， 各個傳感器會出現(xiàn)響應(yīng)，此外，傳感器構(gòu)成的響應(yīng)陣列會出現(xiàn)響應(yīng)的模式。 響應(yīng)模式通過進行數(shù)學處理，對氣體種類進行識別或者是對氣體的濃度進行檢測。 電子鼻可以使氣體傳感器選擇性增加， 使得氣體傳感器漂移的問題較少發(fā)生，氣體傳感器應(yīng)用的范圍得以拓展。

2.3 以傳感器為基礎(chǔ)的烴類氣體檢測技術(shù)

氣體傳感器不斷應(yīng)用，氣體的檢測儀器也在相應(yīng)的發(fā)生變化。 生產(chǎn)工藝的水平不斷提升，傳感器趨向小型化，集成度更高。在檢測氣體中，氣體傳感器是關(guān)鍵的部件，也就是氣體敏感元件，根據(jù)氣體的濃度以及種類，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑢嵤z測、分析等工作。根據(jù)原理，氣體傳感器可以分為四種：第一，電學類氣體傳感器：第二，光學類氣體傳感器；第三，電化學類氣體傳感器；第四，其他氣體傳感器。 筆者主要以電學類氣體傳感器、電化學類氣體傳感器為例進行分析。

電學類氣體傳感器的原理在于：當氣體的濃度發(fā)生變化時，材料的電學變量會發(fā)生變化，依此制成氣體傳感器。 這種氣體傳感器分為兩類：第一，電阻式氣體傳感器；第二，非電阻式氣體傳感器。電阻式氣體傳感器主要的類型：第一，熱導(dǎo)式；第二，催化燃燒式；第三，半導(dǎo)體氣體傳感器；非電阻式氣體傳感器的原理是材料的電壓或者是電流會隨氣體 的含量相應(yīng)的發(fā)生變化。

一些氣體具有可燃性，本身是毒害的氣體，具有電化學的活性，它可以進行電化學反應(yīng)，對氣體的成分進行分辨，對氣體的濃度進行檢測。電化學式氣體感應(yīng)器成本較低，對于氣體泄露響應(yīng)比較迅速，為現(xiàn)場監(jiān)控提供很大的便利，它的主要優(yōu)勢是靈敏度比較高，選擇性比較強。缺點主要表現(xiàn)在針對干擾的氣體，氣體傳感器也會產(chǎn)生響應(yīng)，出現(xiàn)誤報的情況，在電學類氣體傳感器中必須添加抗干擾的成分。 電學類氣體傳感器的最大缺點是壽命較短， 在空氣中存在的時間為兩年，當目標氣體濃度過高或者是環(huán)境較為惡劣時，電學類氣體傳感器的使用時間會減少。

3 結(jié)語

烴類氣體檢測技術(shù)的適用領(lǐng)域較廣，可以為鉆井液的檢測提供依據(jù)，與此同時，在對油庫以及加油站油氣回收系統(tǒng)的尾氣排放進行控制時，它也能夠起到重要的作用。 分析烴類氣體檢測技術(shù)的原理以及種類，并進行歸納，可以作為烴類氣體檢測技術(shù)的參考，有助于該技術(shù)的應(yīng)用。

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