Analysis of Trace Light Hydrocarbon in Natural Gas by an On-line Preconcentration-Gas Chromatography
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摘要: 建立了高演化天然气在线富集-气相色谱分析方法，将干燥系数大于0.95的高演化天然气流经自行研制的富集反吹装置，痕量轻烃组分在富集管中冷冻液化并富集，对未液化的组分进行反吹，通过加热富集管使已液化的轻烃组分气化并进入色谱仪进行检测。分析结果表明，化合物的分析范围明显扩大，甲烷溶剂效应降低，达到对C10之前轻烃指纹进行分析的目的；对普光7井天然气样品进行3次重复性实验，所得甲基环己烷指数、正庚烷值、异庚烷值、Mango K1指数的实测最大重复性(r值)为0.22、0.23、0.02、0.00，分别小于国家标准要求的0.82、0.75、0.11、0.04，方法稳定可靠。通过本方法得到的轻烃参数可有效地应用于天然气成因类型、热演化程度探讨中。Abstract: A method for the analysis of high mature natural gas by Gas Chromatography with on-line preconcentration technique is introduced. High mature natural gas with greater than 0.95 of dry coefficient flowed through a self-developed enrichment back-blow device to trap the trace light hydrocarbons. After the back blow of un-liquefied components, the trapped trace light hydrocarbons were gasified and transferred into Gas Chromatography with carrier gas by heating the cold trapped components, which significantly expanded the analysis range of light hydrocarbons according to the results. The light hydrocarbons that were less than C10 were successfully analyzed with this method. The results of three experiments of natural gas in Puguang 7 showed a good reproducibility in indices of methylcyclohexane, n-heptane, iso-heptane and Mango K1 which were 0.22, 0.23, 0.02 and 0.00, respectively, lower than the national standard, 0.82, 0.75, 0.11 and 0.04. Meanwhile the solvent effect caused by methane has been dramatically reduced. The parameters obtained with this on-line analysis method can be effectively applied to the studies of origin and maturity of natural gas.
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Keywords:
- high mature natural gas /
- trace light hydrocarbons /
- Gas Chromatography /
- enrichment /
- blow-back
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致谢: 在高演化天然气痕量轻烃在线富集及分析方法和条件建立过程中，无锡石油地质研究所刘光祥教授提供部分样品以供实验操作，梁舒高级工程师对实验条件提出宝贵建议，在此深表感谢！
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图 1 高演化天然气富集反吹装置示意图
Figure 1. Schematic diagram of natural gas preconcentration and analysis device
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图 2 不同进样状态下的PG7样品的轻烃指纹谱图
Figure 2. Light hydrocarbon fingerprints of PG7 in different injection states
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图 4 川东北地区天然气样品C7轻烃系列相对含量三角图
Figure 4. C7 light hydrocarbon series composition characteristics of natural gas in northeastern Sichuan
表 1 天然气样品的基本信息
Table 1 The basic information of natural gas
样品编号 井号 层位 深度/m 干燥系数 气压/MPa PG7 普光7井 T1f 5484.7~5546.7 0.99 1.3 PG8 普光8井 P2ch 5614.2~5625.5 0.99 0.9 MB7-1 毛坝7井 T1f 4798~4808 0.99 0.5 MB7-2 毛坝7井 T3x 3659~3724 0.99 0.8 
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表 2 川东北地区高演化天然气轻烃指纹参数
Table 2 Light hydrocarbon parameters of natural gas in northeastern Sichuan
样品 甲基环己烷指数MCH 正庚烷值
H异庚烷值
IMango K1
指数Mango K2
指数甲基环己烷
/环己烷(2-甲基+3-甲基)
己烷/正己烷甲基环己烷
/正庚烷PG7 52.47 20.11 2.63 1.08 0.37 1.72 0.45 1.59 PG8 53.23 20.05 2.61 1.08 0.36 1.87 0.51 1.66 MB7-1 53.10 21.15 2.68 1.07 0.35 2.22 0.61 1.62 MB7-2 47.60 19.17 2.76 1.07 0.39 0.93 0.31 1.30 注：PG7的轻烃参数是采用表3中的平均值。
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表 3 PG7的三次实验分析轻烃参数对比
Table 3 The light hydrocarbon parameters of PG7 in parallel tests
样品 甲基环己烷指数MCH 正庚烷值H 异庚烷值I Mango K1指数 PG7-1 52.33 20.18 2.64 1.08 PG7-2 52.55 20.19 2.64 1.08 PG7-3 52.54 19.96 2.62 1.08 实测最大重复性(r值) 0.22 0.23 0.02 0.00 国家标准要求r值 0.82 0.75 0.11 0.04
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