The invention discloses a rapid determination of gas combustion limit device for formation of formation hydrocarbon gas, which includes a combustion explosion test tube and a test system assembly with variable volume of high temperature and high pressure; and it also discloses a method for rapid determination of the burning limit of hydrocarbon gas in formation. The beneficial effect of the invention is: compact structure, high degree of automation, and continuous change of pressure, temperature, hydrocarbon gas concentration and oxygen concentration in the combination test process of the burning and explosion limit, to achieve the predetermined temperature, pressure and oxygen concentration between the minimum sample quantity, the least test times and the shortest test time. The point, line, or surface of different hydrocarbon gases in the range.
【技术实现步骤摘要】
一种快速测定地层烃类气体燃爆限装置及方法
本专利技术涉及一种快速测定地层烃类气体燃爆限装置及方法。
技术介绍
在勘探、开采石油与天然气的过程中，常常会遇到含氧气体（空气或微含氧氮气）注入到含油气的井筒内或地层内的作业，如空气钻井、氮气钻井、人工气举、泡沫驱替、空气驱替或氮气驱替等。而当井筒内或地层内含有油气时，注入的含氧气体与地层产出的烃类气体混合，在井筒或地层的温度、压力、流动等热力学条件下可能会发生燃爆，造成事故。为了预防和控制此类事故的发生，则需要了解地层产出的烃类气体在空气或微含氧氮气中燃爆的上下限。此处燃爆上限和下限分别指可以发生燃爆时混合在空气或微含氧氮气内的烃类气体浓度的最高值和最低值。此处的地层烃类气体包括地层产出的天然气（干气和湿气）、凝析气、溶解气以及石油挥发气。目前执行的国家标准GB/T12474-2008“空气中可燃气体爆炸极限测定方法”并不适合石油天然气开发中所需的烃类气体燃爆限的测定，而且测试工作量太大、所需样品量太多、耗时太长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种快速测定地层烃类气体燃爆限装置及方法。本专利技术...
【技术保护点】
1.一种快速测定地层烃类气体燃爆限装置，其特征在于：它包括高温高压可变容积的燃爆测试筒和测试系统总成；所述高温高压可变容积的燃爆测试筒包括气腔（1）和调速电机（2），所述气腔（1）的外部罩设有温控箱（3），气腔（1）的顶部且由左往右顺次设置有空气及氮气进气口（4）、烃类气体进气口（5）、全烃浓度传感器A（6）和吸球电磁铁（7），所述空气及氮气进气口（4）和烃类气体进气口（5）处均连接有单向阀，气腔（1）的左端部上且绕其圆周方向均匀分布有压力传感器、氧浓度传感器、温度传感器和全烃浓度传感器B（8），气腔（1）的左端面上设置有点火火花塞（9）和排气孔接头（10），气腔（1）的底...
【技术特征摘要】
1.一种快速测定地层烃类气体燃爆限装置，其特征在于：它包括高温高压可变容积的燃爆测试筒和测试系统总成；所述高温高压可变容积的燃爆测试筒包括气腔（1）和调速电机（2），所述气腔（1）的外部罩设有温控箱（3），气腔（1）的顶部且由左往右顺次设置有空气及氮气进气口（4）、烃类气体进气口（5）、全烃浓度传感器A（6）和吸球电磁铁（7），所述空气及氮气进气口（4）和烃类气体进气口（5）处均连接有单向阀，气腔（1）的左端部上且绕其圆周方向均匀分布有压力传感器、氧浓度传感器、温度传感器和全烃浓度传感器B（8），气腔（1）的左端面上设置有点火火花塞（9）和排气孔接头（10），气腔（1）的底部设置有电磁铁组（11），气腔（1）的底部设置有位于吸球电磁铁（7）正下方的储球室（12），储球室（12）内容纳有磁性钢球（13），所述调速电机（2）位于气腔（1）的右侧，调速电机（2）的输出轴连接有丝杆（14），丝杆（14）上安装有推进螺母（15），丝杆（14）的外部套有空心柱塞（16），空心柱塞（16）一端固定于推进螺母（15）上，空心柱塞（16）的另一端伸入于气腔（1）内且与气腔（1）滑动配合；所述测试系统总成包括计算机、尾气处理及分析部分、烃类气体供气部分和储气瓶（18），所述尾气处理及分析部分包括顺次连接的排气阀（19）、气体组分分析仪（20）和安全排气口（21），排气阀（19）与安全排气口（21）连接，排气阀（19）与排气孔接头（10）连接，所述烃类气体供气部分包括烃类气体气瓶（22）、三通控制阀（23）和烃类气体定量柱塞泵（24），烃类气体气瓶（22）上开设有上出气口和下出气口，下出气口与三通控制阀（23）的第一入口端连接，上出气口经烃类气体定量柱塞泵（24）与三通控制阀（23）的第二入口端连接，三通控制阀（23）的出口端与烃类气体进气口（5）连接；所述储气瓶（18）上设置有两进气口，其中一个进气口处顺次连接有旋塞阀A（25）和氮气瓶（26），另一个进气口处顺次连接有旋塞阀B（27）和空气压缩机（28），储气瓶（18）的底部并连接有氧气定量柱塞泵（29）和进气控制阀（30），进气控制阀（30）的另一端与空气及氮气进气口（4）连接，氧气定量柱塞泵（29）的另一端连接有氧气瓶（31）；所述计算机与调速电机（2）、全烃浓度传感器、压力传感器、温度传感器、氧浓度传感器、进气控制阀（30）、三通控制阀（23）、气体组分分析仪（20）、点火火花塞（9）、烃类气体定量柱塞泵（24）、氧气定量柱塞泵（29）、电磁铁组（11）、吸球电磁铁（7）和温控箱（3）连接。2.根据权利要求1所述的一种快速测定地层烃类气体燃爆限装置，其特征在于：所述燃爆测试筒还包括底座（32），所述底座（32）上且由左往右顺次设置有前支架（33）、中心支架（34）和后支架（35），所述气腔（1）固设于前支架（33）和中心支架（34）之间，所述调速电机（2）固定安装于后支架（35）上。3.根据权利要求1所述的一种快速测定地层烃类气体燃爆限装置，其特征在于：所述的烃类气体气瓶（22）上设置有温度传感器和压力传感器。4.根据权利要求1所述的一种快速测定地层烃类气体燃爆限装置，其特征在于：所述储气瓶（18）上设置有氧浓度传感器、压力传感器和温度传感器。5.根据权利要求1所述的一种快速测定地层烃类气体燃爆限装置，其特征在于：所述电磁铁组（11）包括位于储球室（12）、由右往左顺次设置的第一电磁铁（36）、第二电磁铁（37）、第三电磁铁（38）、第四电磁铁（39）、第五电磁铁（40）和第六电磁铁（41）。6.根据权利要求1~5中任意一项所述装置快速测定地层烃类气体燃爆限的方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、单次点火测试的操作流程，具体包括以下步骤：S1（1）、加温步骤：开动温控箱（3），温控箱加热气腔（1），气腔（1）上的温度传感器实时检测气腔（1）内温度，并将温度信号转换为电信号传递给计算机，当温度到达设定温度时关闭温控箱（3）；S1（2）、注气步骤：具体包括以下步骤：S（2a）、启动空气压缩机（28），空气压缩机（28）向储气瓶（18）中注入高压空气；S（2b）、高压空气的注入，启动调速电机（2）和进气控制阀（30），调速电机（2）带动丝杆（14）做正转，推进螺母（15）带着空心柱塞（16）沿着气腔（1）向右移动但保证不从气腔（1）中脱出，同时储气瓶（18）中的高压空气顺次经进气控制阀（30）、空气及氮气进气口（4）注入气腔（1）中，从而实现了高压空气的注入；S（2c）、烃类气体的注入，控制三通控制阀（23）换向以使烃类气体气瓶（22）中的烃类气体顺次经下出气口、三通控制阀（23）、烃类气体进气口（5）进入气腔（1）中，从而实现烃类气体的注入；S1（3）、搅拌步骤：具体包括以下步骤：S（3a）、给吸球电磁铁（7）通电，吸球电磁铁（7）将磁性钢球（13）从储球室（12）内吸出；S（3b）、启动调速电机（2），调速电机（2）带动丝杆（14）做反转，推进螺母（15）带着空心柱塞（16）沿着气腔（1）向左移动，当空心柱塞（16）半遮盖住储球室（12）时关闭调速电机（2），此时磁性钢球（13）被入气腔（1）中，且给吸球电磁铁（7）断电；S（3c）、给第一电磁铁（36）通电，磁性钢球（13）被吸到第一电磁铁（36）的正上方，随后第一电磁铁（36）断电而给第二电磁铁（37）通电，磁性钢球（13）移动到第二电磁铁（37）的正上方，如此依次操作，即可将磁性钢球（13）移动到第六电磁铁（41）的正上方，然后给第六电磁铁（41）断电而给第五电磁铁（40）通电，磁性钢球（13）移动到...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永杰，李一博，孟英峰，陈一健，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
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