Быстрый анализ газа каротажных скважин с помощью системы газовой микрохроматографии Agilent 990

Газотехнический каротаж — это процесс, позволяющий получить информацию о литологии и содержании жидкости в зоне бурения. Одна из важнейших задач газотехнического каротажа — сбор данных о типе и количестве газа. Точные данные о типе и количестве газа, собранные в ходе бурения, очень важны для правильной оценки параметров резервуара и могут указать на потенциально не замеченные зоны месторождения.

Газовая хроматография — это основной метод качественного и количественного анализа газа при газотехническом каротаже. Основной компонент газа каротажных скважин — метан. Более тяжелые углеводороды, такие как этан (C₂), пропан (C₃) и бутан (C₄), могут указывать на месторождения нефти или жирного газа. Также в ходе каротажа следует отслеживать тяжелые углеводороды до C₇.

В ходе газотехнического каротажа очень важна скорость анализа, так как чем больше подробной информации собирается на каждый метр глубины скважины, тем точнее можно выполнить оценку параметров резервуара.

Газовый микрохроматограф Agilent — это идеальный прибор для быстрого и надежного анализа газа каротажных скважин. Газовый микрохроматограф Agilent 990 унаследовал все характеристики предыдущего поколения оборудования — компактность, низкое энергопотребление и высокую скорость анализа. Кроме того, работать с ним значительно легче. Установка аналитического канала стала намного проще. Это требует всего трех шагов и отнимает всего несколько минут.

Полноцветный сенсорный экран отображает состояние прибора и основные настройки, такие как параметры сети, доступные лицензии и версию прошивки. Исполнение со стандартным отсеком поддерживает до двух аналитических каналов. Исполнение с увеличенным отсеком легко собирается из двух стандартных корпусов, объединенных с одной материнской платой и одним сенсорным ЖК-экраном. Система с увеличенным отсеком легко вмещает в себя до четырех каналов. Специально для этой системы был разработан модуль динамической электронной системы управления газом (DEGC), управляющий давлением и обеспечивающий высокую точность и стабильность потока газа.

Это исследование демонстрирует анализ углеводородов в ходе газотехнического каротажа с помощью платформы системы газовой микрохроматографии Agilent 990. Для определения углеводородов от C₁ до C₅ применялась стандартная система с двумя аналитическими каналами. Система с увеличенным отсеком и тремя установленными каналами использовалась для определения более тяжелых компонентов (до C₈).

В табл. 1 и 2 приведены условия проведения эксперимента для каждого из каналов. Для верификации конфигурации использовался искусственный каротажный газ. Подробная информация о пробе приведена в табл. 3.

Стандартный анализ каротажного газа

Определялись углеводороды от C₁ до C₅. Для определения пропана, бутана, изобутана, пентана и изопентана применялся канал CP-PoraPLOT Q длиной 4 м (прямой, с модулем DEGC и без предколоночной обратной продувки). Для определения углеводородов C₁ и C₂ использовался канал CP-PoraPLOT Q длиной 10 м с функцией обратной продувки. Обратная продувка применялась для выдувания тяжелых компонентов из предколонки до того, как они попадут в аналитическую колонку, что помогло снизить продолжительность анализа. В противном случае из-за того что тяжелые компоненты поздно элюируются из колонки PPQ длиной 10 м, анализ занял бы больше времени.

Расширенный анализ каротажного газа

Определялись углеводороды вплоть до C₈. Углеводороды C₁ и C₂, а также CO₂ определялись с помощью канала CP-PoraPLOT Q длиной 10 м (с модулем DEGC и функцией обратной продувки). Для определения углеводородов от C₃ до C₅ применялась колонка CP-Sil 5CB длиной 4 м с функцией обратной продувки. В этом канале соединения тяжелее C₅ выдувались с помощью обратной продувки до попадания в аналитическую колонку, что обеспечило быстрый анализ и чистую базовую линию для следующего эксперимента. Углеводороды от C₆ до C₈ определялись с помощью канала CP-Sil 5CB длиной 4 м (прямой, с модулем DEGC).

Оборудование

Таблица 1. Условия проведения стандартного анализа каротажного газа

Таблица 2. Условия проведения расширенного анализа каротажного газа

Таблица 3. Искусственный каротажный газ

Результаты и их обсуждение

На рис. 1 приведена хроматограмма разделения метана и этана в канале CP-PoraPLOT Q длиной 10 м с функцией обратной продувки. В искусственном каротажном газе CO₂ не было. Для определения положения пика CO₂ выполнялся анализ стандарта природного газа, имеющего в составе метан, CO₂ и этан. Хроматограмму на рис. 1В можно использовать в качестве эталонной при анализе реальных проб каротажного газа с CO₂ в составе.

Рис. 1A. Стандартный анализ каротажного газа, канал 1 для определения метана и этана: CP‑PoraPLOT Q длиной 10 м, с обратной продувкой

Рис. 1B. Стандартный анализ каротажного газа, канал 1: определение местоположения пика CO2 анализом стандарта природного газа в канале CP‑PoraPLOT Q длиной 10 м, с обратной продувкой

На рис. 2 приведена хроматограмма 3 до C₅, полученная с помощью канала CP-PoraPLOT Q длиной 4 м. Основная трудность ГХ-анализа в ходе газотехнического каротажа — скорость разделения. Система газовой микрохроматографии Agilent 990 решает проблему разделения всей пробы, анализируя ее части в разных каналах.

Рис. 2. Стандартный анализ каротажного газа, канал 2: определение компонентов от C3 до C5 в прямом канале CP‑PoraPLOT Q длиной 4 м

Тип неподвижной фазы, давление на входе в колонку и температура колонки подбираются и оптимизируются отдельно для каждого из подмножества определяемых веществ. Этот подход позволяет увеличить общую скорость анализа. Продолжительность анализа зависит от канала, в котором разделение занимает больше всего времени. Для стандартного анализа каротажного газа в каждом из каналов разделение можно выполнить не более чем за 30 секунд. Объединение результатов анализа для всех каналов дает качественную и количественную информацию о пробе в целом.

В табл. 4А и 4В приведены воспроизводимости времен удерживания (ВУ) и площадей пиков для 10 анализов. Для площадей пиков ОСО не превышает 0,2%, а ОСО времени удерживания находится в диапазоне от 0,003 до 0,02%. Это демонстрирует отличные характеристики системы газовой микрохроматографии Agilent 990 и гарантирует высокую надежность результатов качественного и количественного анализа.

Таблица 4A. Разброс площадей пиков в 10 последовательных анализах в каналах CP-PoraPLOT Q длиной 4 и 10 м

Таблица 4B. Воспроизводимость площадей пиков и времен удерживания в 10 анализах в каналах CP‑PoraPLOT Q длиной 4 и 10 м

В расширенном анализе каротажного газа канал 1 был таким же, как и в стандартном анализе, CP-PoraPLOT Q длиной 10 м с обратной продувкой. На нем определялись метан, CO₂ и этан. На рис. 3 приведена хроматограмма компонентов от C₃ до C₅, полученная с помощью канала 2, CP-Sil 5CB длиной 4 м и с функцией обратной продувки. На рис. 4 приведена хроматограмма 6 до C₈, полученная с помощью канала 3, прямого CP-Sil 5CB длиной 4 м. Последний пик, октан, элюировался не позднее 35 секунд.

Рис. 3. Расширенный анализ каротажного газа, канал 2: определение соединений от C3 до C5 в канале CP-Sil 5CB длиной 4 м, с обратной продувкой

Рис. 4. Расширенный анализ каротажного газа, канал 3: определение соединений от C6 до C8 в прямом канале CP-Sil 5CB длиной 4 м

В табл. 5 приведены значения ОСО для времен удерживания и площадей пиков для компонентов от C₃ до C₈, определяемых в расширенном анализе каротажного газа. ОСО времен удерживания для компонентов от C₃ до C₈ было не выше 0,02%, а ОСО площадей пиков — ниже 1%, что доказывает стабильность давления и температуры колонки и воспроизводимость отклика детектора по теплопроводности Agilent 990.

Таблица 5. Воспроизводимость времен удерживания и площадей пиков в расширенном анализе каротажного газа: от C3 до C5 в канале CP-Sil 5CB длиной 4 м, с обратной продувкой; от C6 до C8 — в прямом канале CP-Sil 5CB длиной 4 м

Выводы

Исследование демонстрирует быстрый анализ газа каротажных скважин с помощью системы газовой микрохроматографии Agilent 990. Для определения углеводородов от C₁ до C₅ и от C₁ до C₈ применялись, соответственно, стандартная конфигурация с двумя каналами и расширенная конфигурация с тремя каналами. Скорость анализа для каждого из каналов оптимизировалась так, чтобы не превышать 35 секунд.

Система продемонстрировала великолепную воспроизводимость времен удерживания и площадей пиков, доказав, что система газовой микрохроматографии Agilent 990 — это идеальная платформа для быстрого и надежного анализа каротажного газа.

Хотите подробнее узнать о системе микро-ГХ Agilent 990? Тогда свяжитесь с представителем нашей компании по телефону: +7 (495) 291-39-19 или воспользуйтесь онлайн-формой на сайте.