[發(fā)明專利]用超聲分子束快速分析鉆井液組分的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910048425.9
• 申請(qǐng)日: 2009-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101845951A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧冰;吳升海;孫勝勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海神開(kāi)石油化工裝備股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B49/08
• 分類號(hào): E21B49/08;G01N21/35;G01N21/64;G01N21/65
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 郭蔚

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種快速分析鉆井液組分的方法，尤其涉及一種用超聲分子束分析鉆井液組分種類和濃度的方法。

背景技術(shù)

石油地質(zhì)勘探現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鉆井液的測(cè)定包括測(cè)定鉆井液中氣態(tài)組分(揮發(fā)性烴、非烴)液態(tài)組分(重?zé)N、油)、和固態(tài)組分(礦物質(zhì))的種類和濃度。通過(guò)組分分析結(jié)果獲得地層信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣顯示、預(yù)報(bào)工程事故；

目前組分分析多采用氣相色譜法，該方法成本低廉、對(duì)同類化學(xué)組分(如烴類)有較好的區(qū)別能力，但是它分析速度慢、外設(shè)復(fù)雜、維護(hù)難度大、需要載氣，而且還需要定期標(biāo)定，對(duì)未知組分缺乏鑒別能力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多態(tài)同測(cè)。

雖然常規(guī)光譜方法可以彌補(bǔ)氣相色譜法的不足，但是它對(duì)同類化學(xué)組分的鑒別能力較差，烴類的光譜有部分或嚴(yán)重重疊。輕烴C1-C5的分辨需要有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員使用復(fù)雜的化學(xué)計(jì)量分析方法預(yù)先建立好一整套模型后才能實(shí)現(xiàn)；至于C6以上的重?zé)N，難度成級(jí)數(shù)增加，組分分析的準(zhǔn)確度從而大大降低。另外采用光譜的方法，如果采集的光信號(hào)為透射光信號(hào)，則無(wú)法直接測(cè)量不透明的鉆井液；如果采集的光信號(hào)為散射或反射光，則測(cè)量的靈敏度因?yàn)槭菃吸c(diǎn)測(cè)量而降低。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的是使用現(xiàn)有的測(cè)量技術(shù)更好地實(shí)現(xiàn)鉆井液組分的分析，簡(jiǎn)化樣品的預(yù)處理，提高組分分析準(zhǔn)確度、精度和靈敏度，擴(kuò)大可分辨組分的種類，增加組分分析能力；進(jìn)而提高石油地質(zhì)勘探過(guò)程中地質(zhì)解釋評(píng)價(jià)能力和事故預(yù)測(cè)預(yù)防能力。

本申請(qǐng)的核心是采用超聲分子束的方法突出或放大鉆井液中各組分的特征觀測(cè)值，進(jìn)而提高組分分析精確度，即分子束中的物質(zhì)在分子束形成過(guò)程中被冷卻，從而簡(jiǎn)化了物質(zhì)的物理和化學(xué)量在測(cè)量表象中的復(fù)雜性，使不同的物質(zhì)的特征量在測(cè)量表象中得到放大或突出。同時(shí)，超聲分子束的方法也為鉆井液的氣、液、固三態(tài)同測(cè)提供了一種方案。

本申請(qǐng)采用了一種用超聲分子束分析鉆井液組分種類和濃度的方法，其特征在于，該方法包含以下步驟：

步驟一，獲得被測(cè)鉆井液中的組分，然后由高壓腔經(jīng)噴嘴進(jìn)入低壓腔形成超聲分子束；

步驟二，測(cè)量所述超聲分子束得到若干測(cè)量值；

步驟三，對(duì)若干測(cè)量值進(jìn)行分析，獲得被測(cè)鉆井液各組分的化學(xué)成分及其濃度。

比較好的是，所述步驟一之前進(jìn)一步包括預(yù)處理，所述預(yù)處理包括：

如果只需要檢測(cè)鉆井液中攜帶的氣體，則將被測(cè)鉆井液經(jīng)過(guò)脫氣處理，獲得氣態(tài)組分；如果需要同時(shí)檢測(cè)氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)組分，則將被測(cè)鉆井液去除大顆粒雜質(zhì)。

比較好的是，所述去除了大顆粒雜質(zhì)的組份還要經(jīng)過(guò)霧化處理形成氣溶膠形態(tài)。

比較好的是，所述超聲分子束的平移速度分布的半寬小于最高平移速度的10％。

比較好的是，所述步驟一中，所述噴嘴進(jìn)一步包括針孔噴嘴或狹縫噴嘴。

比較好的是，所述步驟二中，所述測(cè)量是采用光譜、x-射線譜、微波譜、太赫茲譜、電子自旋譜、核磁共振譜、飛行時(shí)間質(zhì)譜中的一種或多種方法進(jìn)行測(cè)量。

比較好的是，所述步驟二中，所述測(cè)量是對(duì)超聲分子束的下游部分進(jìn)行測(cè)量，所述下游部分與噴嘴的距離大于10倍噴嘴孔徑。

本申請(qǐng)使得測(cè)量裝置可以直接對(duì)鉆井液中的所有成分進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的分析進(jìn)而確定鉆井液中各組分的種類和濃度，其優(yōu)點(diǎn)在于：

a)鉆井液中各組分的特征測(cè)量值被突出或放大，從而提高組分種類分析和濃度測(cè)定的準(zhǔn)確度、精度和靈敏度；

b)鉆井液只需簡(jiǎn)單的預(yù)處理，其中的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)組分可以被同時(shí)測(cè)量；

c)與現(xiàn)有技術(shù)相比，可同時(shí)測(cè)量的組分?jǐn)?shù)目多，各個(gè)組分間測(cè)量值的相互干擾小；

d)與常規(guī)光譜技術(shù)相比，只需要使用最簡(jiǎn)單的化學(xué)計(jì)量方法，建模簡(jiǎn)單、周期短；

e)可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，減小對(duì)測(cè)量?jī)x器的污染。

附圖說(shuō)明

下面，參照附圖，對(duì)于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，從對(duì)本申請(qǐng)的詳細(xì)描述中，本申請(qǐng)的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。

圖1為本申請(qǐng)方法的工作流程圖。

圖2為本申請(qǐng)方法的超聲分子束工作示意圖。

圖3為超聲分子束吸收譜測(cè)量示意圖。

圖4為超聲分子束拉曼位移測(cè)量示意圖。

圖5中a)為輕烴(C2-C5)等比混合氣的常規(guī)紅外光譜，測(cè)量分辨率為4cm^-1。

圖5中b)為輕烴(C2-C5)等比混合氣的超聲分子束紅外光譜，測(cè)量分辨率為4cm^-1。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，本申請(qǐng)的具體實(shí)施步驟如下：

a)預(yù)先處理：