檀晓峰
大庆钻探地质录井一公司资料采集二分公司
摘要：综合录井仪快速色谱分析周期快、精度高，是录井监测油气显示的重要手段。快速色谱仪属于精密仪器，对工作环境要求较高，由于录井现场环境恶劣，野外风沙、频繁搬运仪器产生振动、供电不稳等，都会影响快速色谱工作的稳定性，影响了气测录井质量。因此，加强综合录井仪快速色谱日常维护，提供仪器工作的稳定性，对于保障地质录井工作质量具有重要意义。
关键词：综合录井；气相色谱仪；日常维护
1 前言
综合录井仪是地质录井现场最重要的设备之一，气测系统是综合录井仪最核心的组成部分，其通过实时检查从钻井液中返出的烃类气体含量，实现对地层含油气性的监测。气测系统的包括脱气器、气测管路、气相色谱仪、氢气发生器等，这其中气相色谱仪是气测系统的核心部件，现阶段气相色谱仪实现了快速分析，分析周期可达30秒，实现了近似于连续分析，可以实时监测钻井液中烃类气体含量，能够及时发现油气显示，是录井现场监测油气显示的重要手段，也为后期储层含油气性分析评价提供了重要的资料。快速色谱仪分析精度高，对工作环境要求较高，由于录井现场工作环境恶劣，频繁搬家及拆安装，对设备的工作的稳定性造成影响，再者，长时间的运行，设备老化严重，这些都会影响快速色谱仪分析结果的准确性。为此，加强对综合录井仪快速色谱仪日常维护，对于提高色谱工作稳定性、提升录井资料的准确性及可靠性具有重要意义。
2 综合录井仪快速色谱工作原理
对于综合录井仪的色谱分析系统, 无论是传统的长分析周期色谱还是目前较为流行的快速色谱,其基本工作原理相同。主要是利用气相色谱检测技术对钻井过程中上返钻井液所溶解的气体成分, 尤其是烷烃成分进行分析。色谱分析系统通常由分离模块、气体模块、检测模块和温度控制模块组成, 核心部件主要有色谱柱、氢火焰鉴定器(FID)和微电流放大电路等。分离模块主要是色谱柱, 利用色谱柱内填充物对样品气中各烷烃组分吸附强度的差异实现录井过程中样品气的组分分离。气体模块用于实现载气、动力气、燃气、样品气的压力及流量控制。动力气通过控制转阀或拉杆阀的动作, 实现样品气的流向转换, 完成色谱系统分析/反吹;载气用来运送样品气按照流程运行;燃气用来燃烧氢气实现烷烃碳元素离子化, 由FID检测烷烃含量信息。
3 色谱日常保养注意事项
色谱仪属于精密仪器，分析精度高、速度快，气路组成较为复杂，各种阀门数量庞杂，故障多发，现象五花八门，表现为全烃或组分不出峰、出峰偏低、易灭火、有毛刺干扰、组分基线呈方波或波浪线、组分切换时干扰全烃、组分分离度不够、重复性差、出峰太晚、进样太慢、记录仪故障等。现场维修发现，真正的电路故障不多，特别是微放及接口板部分故障几率极小，多数故障均因气体净化不好或振动漏气引发，少部分系操作或维修方法不当使问题扩大化。维修色谱仪关键要清楚几个“源”，无论气源还是电源，要知其来龙去脉，知微电流（微电压）与样品气的关系，知极化电压及桥流的作用，要会拆装保养切换阀等核心器件。要求维修之前，“望闻问切”，杜绝盲目下手。
4 色谱仪常见故障分析
（1）基线不稳或有毛刺。
色谱分析系统的谱图基线代表着烷烃组分检测信号的零点, 通常基线非常平直,一旦出现基线不稳定或者有毛刺的故障现象, 将有可能直接影响烃组分录井数据的可靠性。造成该故障出现的原因主要有以下几点：一是长时间工作, 特别是经过钻井液混入原油的录井作业, FID内部容易形成积碳现象。发生这种情况时, 沉积于FID喷嘴附近的碳质物质在火焰作用下容易给收集极带来干扰信号, 从而造成基线出现毛刺现象；二是离子信号线的绝缘度不够。离子信号线起着将FID收集极收集的微弱信号传送到微电流放大器的作用, 为了保证FID检测的微弱信号不受干扰, 通常离子信号线具有屏蔽功能。离子信号线为同轴双心结构, 处于轴心的导线为信号线, 位于外层的导线为屏蔽线, 为了确保屏蔽效果, 二者之间要求完全绝缘。一旦屏蔽效果降低, 外界干扰信号有可能串入微电流放大器, 造成色谱基线出现毛刺现象。
（2）点火问题。色谱分析系统故障中, FID点火故障比较普遍。为了确保色谱分析系统正常工作, FID的氢火焰必须正常燃烧, 如果没有火焰, 色谱分析系统就没有气体检测信号。在实际工作中, 点火故障可以分为点不着火和火焰容易熄灭两种情况。FID点火的基本原理是利用直流电源对点火丝进行加热, 当温度达到氢气的燃点时, 在助燃空气环境下氢气进行燃烧, 形成火焰。造成点火失败的主要原因包括点火电源电压达不到设计要求, 氢气、助燃空气的流量不正常, 或者点火丝与FID气体喷嘴之间的距离过大, 造成难以达到氢气燃点温度。如果FID点火正常, 火焰出现自动熄灭故障时,说明点火系统电路部分正常, 问题出在气路部分。为了保证FID的火焰正常, 需要燃气氢气与助燃空气的流量均保持正常, 氢气流量过小的情况下火焰会出现熄灭现象, 同样, 在氢气流量正常的情况下,助燃空气流量突然变大, 也会将火焰吹灭。
（3） 转阀切换不到位。在色谱分析系统中, 转阀(拉杆阀)主要用来切换色谱分析系统的分析与反吹工作状态, 通过转阀(拉杆阀)的动作, 控制色谱柱内样品气的流向, 实现样品气按照一定的周期进行分析。如果转阀(拉杆阀)的切换状态不到位, 就会造成组分的谱图出现重复, 在一个周期内谱图没有完成的情况下, 有可能在反吹状态下, 重新出现谱峰。对于该故障, 要重点检查转阀(拉杆阀)动力气是否出现漏气现象, 一旦发现漏气, 需要对阀体本身进行更换维修, 同时要检查控制动力气的电磁阀或者继电器是否正常, 特别要检查用于控制动力气进出阀体的橡胶模片是否损坏。
（4）谱图错位。对于色谱分析系统而言, 不同烷烃组分的谱图分别出现在一定的时间区间内, 录井软件按照时间区间分别计算甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷的录井数据。如果某一组分的谱图不在固定时间区间出现, 出现提前或滞后等错位现象,会造成录井数据不准。根据色谱分析系统的基本原理可知, 谱图出峰时间与载气流量之间具有直接关系, 流量偏大, 谱峰出现时间提前, 流量过小, 谱峰滞后。发生谱图错位故障现象时, 要分析检查载气流量, 并调整到正常值。
5 结束语
尽管快速色谱仪产生的故障原因各有不同，但是由于在录井施工过程中一旦仪器出现故障，若不及时加以解决，将会造成严重后果，因此录井行业各级管理人员应该对生产管理中的某些不良现象引起足够的重视，采取必要的预防及激励措施，降低录井仪器的故障率，确保录井生产的安全稳步进行。
参考文献：
[1]吕鸿, 刘志娟, 许峰, 等.气相色谱仪灵敏度及检测限的测量不确定度评定[ J] .化学分析计量, 2010, 19(1):15 -18.
[2]朱涛.SLXL-2 录井仪氢火焰离子化检测器常见故障分析及排除方法[ J] .录井工程, 2009, 20(1):58-60.