气相色谱法在油田气驱中的应用

谭晓琼

（中石油玉门油田分公司钻采工程研究院，甘肃酒泉 735019）

减氧空气驱油技术是近几年发展起来的、国内油田研究试验项目较多的三次采油新技术，具有高效、低成本、绿色环保等特点，可用于对低渗透等特殊条件油藏大规模补充地层能量，应用前景广阔。在进行气驱采油中，需要通过定期监测注入井减氧空气、采油井套管气组分含量，分析评价气驱过程中氧气在地层中的消耗、注入气是否窜通、调堵措施有效性、安全防护措施是否适当有效等，为气驱动态分析、方案调整、区块综合治理、制定安全措施等提供第一手的基础资料。

玉门油田自2014年起，陆续开展减氧空气驱现场试验，为了及时有效地跟踪注采井生产动态、掌握气体窜通情况、制定调整方案措施，利用安捷伦7890B型气相色谱仪，建立了《套管气组分分析检测方法—气相色谱法》。

1 气相色谱检测套管气方法的建立

1.1 方法原理

气相色谱法是将色谱法原理和检测技术有机融合后产生的一种新型检测方法[3]，即以气体作流动相的色层分离分析方法，主要利用样品中各组分间存在理化性质差异，导致其从色谱柱中流出时间不同、组分彼此分离的原理，通过专用检测器并标示出各组分流出色谱柱的时间和浓度的色谱图，根据峰的位置进行组分定性分析，根据峰的高低和面积大小进行组分定量分析[1-2]。

使用的分析平台是安捷伦7890B型气相色谱仪。它具有5阀8柱3通道，采用手动进样方式。其中，“5阀”由3个6通阀和2个10通阀组成，“8柱”由3根毛细管柱和5根填充柱组成，“3通道”则由前检测器氢火焰离子化检测器FID、后检测器热导检测器TCD、辅助检测器热导检测器TCD组成，FID检测器用来检测有机物，TCD检测器可检测无机组分。结构示意图详见图1。

1.2 建立检测方法

首先，采用高速载气对新色谱柱进行连续老化，使检测基线平稳，防止其他气体组分对色谱柱的污染，减少误差[3]。同时参照现场生产井套管气真实组分，根据其中氮气、甲烷、氧气、二氧化碳4种主要组分含量的差异，配制不同的标准气，共涵盖14种气体组分。

图1 安捷伦7890B型气相色谱仪结构图

参照国家标准《GB/T13610-2014天然气的组成分析 气相色谱法》[4]，采用单点校正法，通过运行标准气，优化仪器采集参数，优化谱图并积分，设置校正参数，输入标准气中各组分的名称及体积百分比，一一对应，测得校正因子fi（计算公式如下），建立校正表，采用面积“归一化法”计算样品中某组分的含量（%，按下式计算），进而建立《气相色谱法分析套管气方法》。

式中：

fi为某组分的校正因子；

mi为标样中某组分的浓度，%；

Ai为标样中某组分的峰面积，无因次量。

运行标准气验证该分析方法检测结果重复性是否合格，要求2次测量结果的误差满足表1中的要求，即为合格。

表1 浓度范围与检测结果重复性标准

1.3 提高检测精度

检测套管气组分时，需要通过调用不同的校正表分析检测结果，以提高检测准确度。选择原则：标准气体的组成与被测样品相同或相近，特别是评价的目标组分。出于被测样品组分含量变化的多样性及标准气体品种所限，有时难于做到完全一致，在这种情况下应选择组成尽可能相近的标准气体。当含量不能做到充分接近时，最好在被测样品两侧各选择一个标准气体，分别测定后取平均值作为测量结果。

减氧空气驱试验区内，油井套管气组分含量的差异很大，氮气含量2.8%～92.5%，氧气含量0～5.8%，甲烷含量3.6%～ 82.0%。为使检测方法能够针对不同组分的套管气，“量体裁衣”、因气施测，大大提高组份分检测的准确性，参照现场套管气组分及含量范围情况，根据标准气选取原则，确定合适的标准气组分及含量，共配制6组标准气，建立6个校正表。在具体检测过程中，需要根据第一次检测结果，来确定该待测气体是否适合当前校正表。若套管气组分（主要对比目标组分含量）与标准气组分偏差超过10%，则要重新调用与之相匹配的方法进行检测，或取平均值作为检测结果。

2 结语

气相色谱检测方法作为一种用于定性、定量检测气体组分的方法，近年来在石油化工领域的应用愈发广泛。利用安捷伦7890B型气相色谱仪，通过运行标准气，测得校正因子，进而建立了《套管气组分分析检测方法—气相色谱法》，使气相色谱仪能够更精确地应用到油田套管气组分检测工作中。该分析方法检测速度快，结果准确可靠，方法成熟。除应用于减氧空气驱注入气、套管气含量分析外，还可以分析氮气作业中氧含量、各区块伴生气组分等，为油田科研、生产工作提供基础数据。