油气评价仪.docx
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油气评价仪
油气评价仪
一、YQ—TV油气显示评价仪
1．仪器结构与框图
评价仪主机采用厚铝型材料作为立式框架，外部为活动板式结构，美观大方，易于拆装。
机内布局为积木块式结构，左前部为热解装置和氢焰检测器，左后半部分为上下两层，上层为加热控制的执行部分及微电流放大器，下层为气动元件控制部分和电源变压器，仪器右部前面板是键盘、显示屏、右侧后部是微处理器电路部分和电源部分。
仪器框架
2．气路系统
气路系统的流程图见图1-3。
（1）分析气路
载气气路：
载气气体为氮气（N2），由气瓶或氮气发生器提供，出口压力0.3~0.4同MPa经5Ao分子筛气体净化管后，经电磁阀、稳压阀后（0.08~0.2MPa），再经气阻和稳流阀（流量20~40mL/min）进入进样杆。
燃气气路：
燃气气体为氢气（H2），由氢气发生器提供，输出压力0.3MPa，纯度99.99%。
经过净化管（硅胶或5Ao分子筛）除去气体中的水分后经电磁阀、稳压阀后（流量300~500mL/min）进入检测器。
（2）动力工作气
动力工作气：
气源来自同一空气压缩机，供气动活塞及冷却炉体用。
动力气分三路，一路控制热解炉炉门密封，第二路控制进样杆上升，第三路控制炉门开启及进样下降。
冷却气，用于一个样品分析完后对炉体迅速降温。
上述各路气体均由微处理器按预定程序通过电磁阀自动控制。
3．氢离子火焰检测器（FID）
氢离子火急检测器由氢气和空气燃烧生成氢火焰，烃类成分经载气的携带，在氢火焰中生成带电离子，在极化电场和收集极的作用下，在收集极形成一个与烃类物质质量数成正比的微电流，检测这个微电流就可以对样品进行定量评价，该检测器灵敏度高、响应速度快、线性动态范围宽、测量死体积小。
图1-3气路系统
4．热解装置
炉体：
由不锈钢材料制成，顶部安装检测器座，底部为样品进出口，炉体由特制铠装加热丝缠绕，炉体中下部安装有测温铂电阻用以控制炉体温度。
进样杆：
由不锈钢材料制成，上端开口用以放置坩埚，下端侧部有一进气口，载气由此口通入，从杆的下端底部装入一加热丝和一铠装热电偶，将杆内温度控制为90℃。
加热块：
炉体上端的检测器座外有一恒温加热块，在其中置有两个内热式烙铁芯和一个铠装热电偶，以控制加热块恒温。
该恒温块有两个作用，一是防止烃类高碳数组成发生冷凝；二是使氢火焰稳定及点火容易。
气动部件：
由气缸、炉门密封滑块、进样杆组成。
气动部件由程序控制，经电磁阀达到完成密封、进样、退样等动作。
5．微电流放大器
微放大器是将氢离子火焰检测器收集到的微弱信号电流转换放大为mV级电压信号。
该放大器具有高输入阻抗、低输入电流、低噪、低零漂、高增益、宽动态、高灵敏度等优点。
6．微处理器
微处理器是整个仪器的中枢控制部件（见图1-4）
（1）CPU、ROM、RAM、定时器等，这是单机板机的最基本结构，由8085、27128、6116、8253、晶振等芯片组成。
负责完成仪器的分析流程控制。
（2）键盘、显示屏：
键盘安排有10个功能键，10个数字键。
显示屏16位液晶显示屏，英文显示。
显示屏与键盘组成人机对话界面，用以设置仪器运行参数和标样数据、分析样品数据。
显示
图1-4微处理器
（3）采样电路：
如图1-6所示。
该机采用了可编程变增益广大器。
最大增益4098倍，最小增益为1。
共分7级，每级间是4倍的关系，其增益的改变是由输入信号的大小决定的。
大输入信号来到时，其增益就变小；反之小信号时，其增益就变大，从而保证对不同大小的信号输入。
A/D转换都能以相同精度转换，这样也就极大地扩大了处理信号的动态范围。
A/D转换：
本机采用了12位的模数转换芯片ADC80AG-12，高位用作符号位，有效数据位11位，即2048个量化单位。
采样速度为每秒4次。
（4）阀控电路：
如图1-7所示。
（5）温控电路：
温控电路分三路，一路控制热解炉温度；第二路控制加热恒温块温度；第三路控制进样杆温度（见图1-8）。
图1-6采样电路
图1-7电磁阀驱动电路采用达林顿复合管驱动
热解炉的温度不仅有恒温段，还有升温段，有确定的升温速率。
对热解炉程控升温的好坏将直接影响到分析结果，所以这一路温控是该机的一个重点部分。
、
数模转换采用10位数模转换芯片，温限检测电路用以控制热解分析中的几个恒温点，测温元件为铂电阻，组成桥式电路。
测温信号经放大器放大后与D/A转换来的预置温度信号在比较器Ⅰ中进行比较后，其差值信号用以驱动调压块。
反馈电路由反馈变压器和反馈放大器等组成。
反馈变压器直接提取流经负载的电流信号经反馈电路处理后，在比较器Ⅰ输入端与测温信号相加，从而达到负载升温即随动又平稳。
加热恒温块和进样杆的温控电路：
电路构成与前述一样，只是测温元件换成了铠装电偶，预置温度采用电阻分压提供。
图1-8温控电路
7．通讯
由8251、1488、1489及分频电路组成，遵从RS232串口通讯协议，波特率2400，无奇偶校验，8位字长，两个停止位。
该串口用于与外部计算机相连接，可将分析数据、谱图传送给计算机。
8．仪器分析参数
CYCLE周期：
该仪器设置有三个分析周期：
、
（1）CYCLE1储集岩分析周期：
用于储集岩样品的分析，采用了北京石油勘探开发科学研究院实验中心的发明专利“储集岩油气组分的定量分析方法”（专利号89107286.1）。
把储油岩中的油气分为5种组分，即C1-C7天然气（S′0）、汽油馏分（S′1-1）、煤油及柴油馏分（S′2-1）、蜡和重油馏分（S ′ 2-2）以及胶质沥青质热解烃（S′2-3）。
储集岩升温时序图见图1-9。
图1-9储集岩分析程序升温时序图
S′0：
90℃恒温2min；
S′1-1：
200℃恒温1min；
S′2-1：
200~350℃程序升温，升温速率50℃/min，350℃恒温1min；
S′2-2：
350~450℃程序升温，升温速率50℃/min，450℃恒温1min；
S′2-3：
450~600℃程序升温，升温速率50℃/min，600℃恒温1min；
（2）CYCLE2生油岩分析周期：
用于生油岩样品的分析，该周期可测定天然气（S0）、可溶烃（S1）和热解烃（S2）及S2峰的最高峰值温度（Tmax）。
主要用于评价生油岩所含有机质的丰度、产油气潜量、有机质类型的划分和确定有机质的成熟度。
生油岩分析程序升温时序图见图1-10。
图1-10生油岩分析程序升温时序图
S0：
90℃恒温2min；
S1：
300℃恒温3min；
S2：
300~600℃程序升温，升温速率50℃/min，600℃恒温1min；
9．STD标样
本仪器采用的是相对法，即分析样品的分析结果必须以标准样品的分析数据作基准，所以标样分析数据的直接影响到样品分析结果。
做标样分析必须用周期2（生油岩分析周期），因标样植是在生油岩周期条件下测定出来的。
该仪器内轩标样为厂标B9241；S2=6.78mg/g,Tmax=433℃。
另外还可通过人机以话输入其他标样值。
目前有国标：
GBW（E）070037：
S2=8.20mg/g，S4=9.40mg/g，Tmax=439℃
GBW（E）070038：
S2=4.70mg/g，S4=13.50mg/g，Tmax=434℃
GBW（E）070039：
S2=1.44mg/g，S4=9.00mg/g，Tmax=429℃
国际标准物质由于量少、价高，一般不作为工作标样，而只作为量值传递用，即各用户可以用国家标准物质作为标准，㓡备自己的工作标样。
10．分析流程
分析流程见图1-11所示。
二、TQC—1残余碳分析仪
残余碳分析仪是油气评价仪的配套产品，用于测定经过油气显示评价仪测定后的样品中所含残余碳量，进而计算出样品的总有机碳含量，据此可对生油岩的有机质丰度和有机质类型，以及储油岩的残余油含量进行评价。
残余碳分析采用油气评价仪热解后的样品，原因是热解后的岩样已经除去一些碳酸盐矿物热分解产生的二氧化碳，免除无机二氧化碳对残碳测量的影响，如菱铁矿在400~600℃时会分解产生二氧化碳，在评价仪热解炉的终温定在600℃。
残余碳RC（%）=S4/10，而总有机碳TOC=PC+RC，PC=0.083（S0+S1+S2）。
1．仪器结构
主机框架由加厚铝型制作而成，外部为活动板式结构。
在前部为氧化装置，左后部上层为热导池、5A°分子筛吸附阱，下层为气动元件控制部分，右前面板为键盘显示屏，右后部为微处理器电路部分，下部为和温控驱动部分。
仪器分析框图见图1-13
2．分析流程
分析流程见图1-14。
3．气路系统
气路系统示意图见图1-15。
残余碳分析样品在氧化炉内经600℃高温氧化燃烧7min，使样品中的剩余有机碳转化为CO2及少量CO，然后经过水阱脱去燃烧中生成的水汽，经MnO2吸附脱去燃烧中生成的SO2，再经过CuO催化管，将少量的CO转换为CO2，后被5A°分子筛吸附阱在低温下吸附收集，这整个过程是7min。
在氧化、吸附过程结束后，即以测量管路及电磁阀气室用惰性气体（本仪器采用氮气）进行清洗，以除去管路中残存的空气或其他有碍测量的气体成分，清洗过程1min。
在测量阶段，首先通过气路切换，同时使5A°分子筛吸附阱开始升温，并恒温到250℃，用测量载气（氮气）将分子筛吸附阱释放出的CO2带出进入热导检测器检测，转换成与CO2含量成正比的电信号，经放大采样，转换成数字信号由微处理器与标样值比较后，计算出该样品的S4值，并打印输出。
图1-11分析流程
图1-13仪器分析框图
图1-14分析流程图
4．热导检测器（TOC）
（1）工作原理
主要是利用不同的气体具有不同的导热系数，当一种气体（载气）中混入有第二种气体（待测气体）时其导热系数发生变化，利用这一特征，通过热敏元件，将由于气体成分的不同而引起的微小温度变化转换成电信号。
（2）热导池
热导池采用了4臂热导池结构，桥式连接，有两个完全对称的腔室，每一组对边热敏丝共用一个腔室，其中一个腔室通往纯净载气，作为参比室，另一腔室通往载气和待测气，作为测量室。
热敏丝采用铼钨丝材料制成，四根铼钨丝阻值相同，均为110Ω，阻值最大误差0.2Ω小于。
整个热导池放入一恒温槽内，由温控制其恒定100℃。
（3）对测量的影响因素
桥流：
桥流的稳定性，因：
图1-15气路系统图
所以对供桥流的恒流源一定要稳定。
载气应稳定：
因测量的是气体气体的导热性，气体的流量圾直接影响其带走热量的多少，从而影响测量值，因此要求载气流量稳定。
恒温槽温度要恒定：
因一次转换元件是热敏元件，恒温槽的温度变化在桥流平衡时是不会影响测量结果，但在桥路失衡时，则会直接影响测量值。
杂质气体：
在测量气流中除载气和待测气体（CO2）外，其他杂质气体（如SO2、H2O等）都会影响到测量值，所以在测量气体进入热导池之前，要通过吸附阱除去水气及SO2等杂质气体成分还要在此之前通过管路清洗除去管路中存留的空气成分，由此可知应要求用户经常注意水阱和硫阱内吸附剂的更换。
5．微处理器
（1）键盘与屏显
键盘共计有16个键，其中10个为数字键，6个为功能键，显示屏为16位液晶显示屏，英文显示。
屏幕与键盘是人机对话界面，用以设置参数和显示分析结果。
（2）采样电路
该部分电路与评价仪的采样电路几乎完全一样，也是12采用位A/D转换岩心，只是变增益广大器部分，采用5级变增益，最大增益512售，最小增益为1，这是因为热导池输出信号已经是毫伏级信号。
（3）温控系统
温控电路共有三路：
第一路控制氧化炉；第二路控制吸附阱。
氧化炉恒温600℃，热导池恒温100℃，而吸附阱在CO2释放阶段（测量阶段）为250℃，其他阶段均为60℃。
预置温度均采用电阻分压提供，只是吸附阱有两个恒温点，采用了程控电子开关DG200进行切换，其他电路与前节介绍的评价仪温控电路一样在这时里不作重复叙述。
6．分析周期
（1）CYCLE1（周期1）
氧化吸收阶段：
氧化炉温度600℃，氧化时间7min；
吸附阱温度60℃，吸附时间7min。
清洗阶段：
吸附阱温度60℃，管路清洗1min；
测量阶段：
吸附阱温度250℃，测量时间约4min。
（2）CYCLE2（自定义周期）
提供给用户开发研究用。
氧化、吸附时间可由用户设定，范围为从1-30min。
7．分析流程
分析流程见图1-17。
三、仪器的常见故障与排除
YQ系列评价仪常见故障的发现与排除是仪器操作人员应该掌握的，本节就仪器常见故障和排除方法简单地加以阐述，见表1-2至表1-9。
表1-2微电流放大器常见故障的检修
故障现象
产生原因
排除方法
基流不可调或FID-OUT无输出
1.±15V电源坏
2.基流调整电位器的3个接点中有虚焊
3.基流电位器坏
4.衰减电位器脱焊或断开
5.微电流放大器坏
±15V电源
重新焊接
重新焊接或更换
重新焊接或更换
更换
微电流广大器噪音大且不稳定
1.干簧继电器接触不良开路
2.±15V电源稳定性差
3.基流补偿电位器接触不良
4.信号输出回路开路
用万用表RX1档，在通电情况不检查，如断则更换
用数字表查±15V电源，若三端稳压或电容质量差，则更换
用万用表检查并更换
查衰减电位器或中间线路，进行更换
表1-3温度控制部分的常见故障检修
故障现象
产生原因
排除方法
热解炉不加热（屏幕显示OVERCOLD或预热500℃不下来）
1.铂电阻断开或引线断开
2.调压块2216损坏
3.±9V损坏
4.放大器LM358损坏
5.铂电阻与反馈回路OP07损坏或无给定OP07
6.加热炉丝接触不良或开路
更换或重新接线
更换
查9V电路，更换坏的器件
更换
更换
更换
只加热不能控制
1.铂电阻与机壳短路或铂电阻内部短路
2.调压块2216的1、2脚短路
3.广大器LM358损坏，总输出一固定值
4.反馈OP07损坏
排除短路处或更换铂电阻
更换2216
更换
更换
热解炉升温线性不好（Tmax值不准或出现双头峰）
1.铂电阻性能不良
2.调压块性能不良
3.放大器LM258性能不良
4.放大器LM258反馈电容漏电
5.与调压块3、4肢并联的电解电容漏电
更换
更换
更换
更换
更换
FID加热块不升温（屏幕显示FIDCOLE）
1.热电偶断
2.烙铁芯断一个或两个
3.控温板无给定输出或358无输出
4.FID加热块用的调压块坏
更换
更换
查给定OP07或358进行更换
更换
进样杆不加热或失控
1.热电偶断开
2.杆丝断开
3.温控板无给定输出或358无输出
4.进样杆用的调压块坏
更换
更换
查给定OP07或358进行更换
更换
表1-4分析计算系统的常见故障检修
故障现象
产生原因
排除方法
没有峰或噪声大
1.微电流放大器连线断
2.载气电磁阀坏或其控制部分损坏
3.载气气路堵塞
4.放大器输入断线
5.不着火
6.FID检测器无+300V极化电压或接触不良
7.模拟板坏
8.微电流放大器坏
查断线处并接好
查损坏处并接好或更换
疏通管路或更换
将断线重新接好
查点火线圈或继电器或-3.8V，将坏处重新或更换
查检测器极化极或300V板并修复
更换
处理方法同前
灵敏度下降
1.衰减太大
2.气路系统漏气或流速下降
3.气路流量发生变化
4.FID检测器+300V电压
5.检测器底座漏气
降低衰减
查气路系统并修理
调回出厂值
查+300V板与连线并修理
更换石墨与铝垫
平顶峰
1.样品量太大
2.放大器灵敏度高
3.微电流放大器坏
减小进样量
降低灵敏度
处理方法同前
基线不稳
1.接地线不牢
2.FID喷嘴底部污染
重新接好
清洗检测器
表1-5FID检测器的常见故障检修
故障现象
产生原因
排除方法
点不着火
1.无氢气
2.氢气太小
3.空气太大或太小
4.FID离子头前有漏气地方
5.进样杆底部漏气
6.点火电线圈阻值球状奩断
7.点火继电器接触不良或断
8.模拟板上驱动点火继电器的三极管（3DG12、TIP50）坏
9.驱动接口8255坏
10.无交流3.8V
查氢气气路，修理好
开大氢气
查空气气路
排除漏气
换密封胶垫
重新处理或更换
重新处理或更换
更换
更换
查其线路并修复
不出峰
1.无极化电压
2.喷嘴污染，严重阻塞
3.收集极电缆断线
处理方法同前
清洗喷嘴，换石墨垫
重新接好
表1-6气路部分的常见故障
故障现象
产生原因
排除方法
压力表无显示
1.气源不通
2.压力表坏
3.气路有堵塞现象
4.电磁阀故障
5.稳压阀坏
查气源，重新接好
更换
清除污染
进行修理或更换
更换
气体流速不稳
1.管路中有漏气的地方
2.稳压阀不稳
3.稳流阀不稳
4.外部气源不稳
查出并换胶垫修复、
更换
更换
修理外部气源
所有电磁阀不动作或某个不动作
1.无+24V电源
2.电磁阀坏
3.模拟板驱动电路坏
查+24V电路并修复
更换
查损坏元件并更换
千斤顶1上不去
1.供气压力不足或漏气或有堵塞的地方
2.密封电磁阀坏
3.模拟板密封驱动部分坏
查其相关部分并修复
更换
查损坏元件并更换
千斤顶2上不去
1.进样杆被密封圈卡死
2.进样电磁阀坏
3.模拟板进样驱动部分坏
松动炉子的相关螺丝进行修复
更换
查损坏元件并更换
表1-7电源部分的常见故障检修
故障现象
产生原因
排除方法
稳压电源纹波大
1.整流桥路中有一个或几个二极管性能不良或坏
2.滤波电容漏电
3.三端稳压器性能不良
更换
更换
更换
输出电压低
1.整流桥路中有一个或几个二极管断路
2.保险丝座有接触电阻
3.稳电源板插件与母板插座有接触电阻
更换
更换
用酒精
有一路或几路无输出电压
1.整流桥路中有一个或几个二管断路
2.三端稳压器脱焊或损坏
3.保险丝开路
4.负载有短路现象
5.200V主电源保险丝接触不好或断路
6.变压器初级或次级脱焊
用电阻档查出损坏元件并更换
更换
更换
查其相关部分修复
用电阻档查一个并换损坏元件
重新焊好
表1-8微机板部分的常见故障检修
故障现象
产生原因
排除方法
显示屏不显示字符，整机死机显示屏显示某些字符后，整机死机
1.CPU板的8085、8255、74LS138、27128、74LS00、4098、74LS74坏一片或几片
2.模拟板的8255坏
更换
更换
热解炉动作混乱
1.模拟板的8255坏
2.驱动三极管3DG12坏、TIP50坏、电阻断
更换
更换
时间窗不准，即仪器的每个周期运行的时间比正常变快或变慢
CPUSRCR8085坏，8255坏，
晶振坏，8053坏
更换
更换
仪器与计算机连不上
1.串口连线坏
2.CPU板的串口芯片1488、1489、74LS74、8251坏
3.计算机软件版本不对
更换
更换
更换
主机与PL-80打印机连不上
1.CPU板的8255坏
2.PL-80打印机坏
3.并口连线坏
更换
更换
更换
表1-9残余碳常见故障表及排除方法
故障现象
产生原因
排除方法
按下主机开关仪器不工作
1.开头损坏
2.总保险丝断
换总开关
换保险丝5A
仪器显示不正常
1.5V电源和联接插件接触不好
2.CPU板和显示板松动
换7809或7805或插好插件
插好CPU板和显示板
温度失控
1.调压块损坏
2.热电偶或铂电阻短路或断路
3.主机上方接线排螺丝松
更换调压块
更换热电偶或铂电阻
旋紧接线螺丝
显示TOCCOLD
显示OXICOLD
显示TRAPHOT
1.TOC加热丝坏
铂电阻短路
2.氧化炉加热丝断
热电偶短路
3.调压块坏
铂电阻断
换加热丝
查短路处分开或更换
换加热丝
处理或更换
更换
更换
不出谱图
1.TCD坏
2.模拟板坏
3.氧化气漏（电磁阀不动作或漏，氧化炉密封胶垫漏）
4.捕集井炉丝断
5.微动开关坏或不动作
6.电磁阀漏
更换
修理整板
修理或换新
换炉丝
换微动开关或触点接触不良
换电磁阀
峰值不稳
1.载气电磁阀漏
2.TCD桥臂不平
换电磁阀
换TCD
升级会员 