[发明专利]用超声分子束快速分析钻井液组分的方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种快速分析钻井液组分的方法，尤其涉及一种用超声分子束分析钻井液组分种类和浓度的方法。

背景技术

石油地质勘探现场对钻井液的测定包括测定钻井液中气态组分(挥发性烃、非烃)液态组分(重烃、油)、和固态组分(矿物质)的种类和浓度。通过组分分析结果获得地层信息，及时发现油气显示、预报工程事故；

目前组分分析多采用气相色谱法，该方法成本低廉、对同类化学组分(如烃类)有较好的区别能力，但是它分析速度慢、外设复杂、维护难度大、需要载气，而且还需要定期标定，对未知组分缺乏鉴别能力，无法实现多态同测。

虽然常规光谱方法可以弥补气相色谱法的不足，但是它对同类化学组分的鉴别能力较差，烃类的光谱有部分或严重重叠。轻烃C1-C5的分辨需要有经验的专业人员使用复杂的化学计量分析方法预先建立好一整套模型后才能实现；至于C6以上的重烃，难度成级数增加，组分分析的准确度从而大大降低。另外采用光谱的方法，如果采集的光信号为透射光信号，则无法直接测量不透明的钻井液；如果采集的光信号为散射或反射光，则测量的灵敏度因为是单点测量而降低。

发明内容

本申请的目的是使用现有的测量技术更好地实现钻井液组分的分析，简化样品的预处理，提高组分分析准确度、精度和灵敏度，扩大可分辨组分的种类，增加组分分析能力；进而提高石油地质勘探过程中地质解释评价能力和事故预测预防能力。

本申请的核心是采用超声分子束的方法突出或放大钻井液中各组分的特征观测值，进而提高组分分析精确度，即分子束中的物质在分子束形成过程中被冷却，从而简化了物质的物理和化学量在测量表象中的复杂性，使不同的物质的特征量在测量表象中得到放大或突出。同时，超声分子束的方法也为钻井液的气、液、固三态同测提供了一种方案。

本申请采用了一种用超声分子束分析钻井液组分种类和浓度的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

步骤一，获得被测钻井液中的组分，然后由高压腔经喷嘴进入低压腔形成超声分子束；

步骤二，测量所述超声分子束得到若干测量值；

步骤三，对若干测量值进行分析，获得被测钻井液各组分的化学成分及其浓度。

比较好的是，所述步骤一之前进一步包括预处理，所述预处理包括：

如果只需要检测钻井液中携带的气体，则将被测钻井液经过脱气处理，获得气态组分；如果需要同时检测气态、液态或固态组分，则将被测钻井液去除大颗粒杂质。

比较好的是，所述去除了大颗粒杂质的组份还要经过雾化处理形成气溶胶形态。

比较好的是，所述超声分子束的平移速度分布的半宽小于最高平移速度的10％。

比较好的是，所述步骤一中，所述喷嘴进一步包括针孔喷嘴或狭缝喷嘴。

比较好的是，所述步骤二中，所述测量是采用光谱、x-射线谱、微波谱、太赫兹谱、电子自旋谱、核磁共振谱、飞行时间质谱中的一种或多种方法进行测量。

比较好的是，所述步骤二中，所述测量是对超声分子束的下游部分进行测量，所述下游部分与喷嘴的距离大于10倍喷嘴孔径。

本申请使得测量装置可以直接对钻井液中的所有成分进行测量，根据对测量结果的分析进而确定钻井液中各组分的种类和浓度，其优点在于：

a)钻井液中各组分的特征测量值被突出或放大，从而提高组分种类分析和浓度测定的准确度、精度和灵敏度；

b)钻井液只需简单的预处理，其中的气态、液态和固态组分可以被同时测量；

c)与现有技术相比，可同时测量的组分数目多，各个组分间测量值的相互干扰小；

d)与常规光谱技术相比，只需要使用最简单的化学计量方法，建模简单、周期短；

e)可实现非接触测量，减小对测量仪器的污染。

附图说明

下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本申请的详细描述中，本申请的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

图1为本申请方法的工作流程图。

图2为本申请方法的超声分子束工作示意图。

图3为超声分子束吸收谱测量示意图。

图4为超声分子束拉曼位移测量示意图。

图5中a)为轻烃(C2-C5)等比混合气的常规红外光谱，测量分辨率为4cm^-1。

图5中b)为轻烃(C2-C5)等比混合气的超声分子束红外光谱，测量分辨率为4cm^-1。

具体实施方式

参照图1，本申请的具体实施步骤如下：

a)预先处理：