Второе рождение хроматографа ХГ-1Г
Махмутов Ш.Я.
На протяжении нескольких десятков лет трудами разработчиков было создано немало различных типов полевых хроматографов для геофизических исследований скважин.
Появлявшиеся приборы постигала различная судьба. Одни, показав неплохие результаты на стендовых испытаниях, по тем или иным причинам не смогли подтвердить заявленные характеристики в полевых условиях; другие не выдержали сурового испытания временем, реальными условиями буровых.
Но вместе с тем, большая часть хроматографов оставила (и оставляет) о себе неплохое впечатление. В ряд таких приборов можно поставить разработанного много лет назад легендарного «дедушку» - хроматограф ХГ-1Г, верой и правдой служащего еще на многих газокаротажных станциях.
Мы преклоняем голову перед создателями этого прибора, заложивших немало здоровых зерен в идеологию самого прибора, оказавшегося до сих пор востребованным при элементной базе еще того (немикроэлектронного) времени.
И, когда несколько лет назад перед нами встал вопрос создания аппаратуры для получения качественно новой хроматографической информации, мы обратили свое внимание на этот хроматограф в качестве базового. При этом немаловажную роль сыграло то обстоятельство, что многие геофизические организации до сих пор применяют ХГ-1Г и откладывают расставание с ним по вполне объективным причинам, таким как отсутствие реальной альтернативы, сложная финансовая ситуация и др.
В связи с этим была поставлена задача по переводу ХГ-1Г на качественно новый уровень, что позволило бы обновить имеющийся технический парк при минимальных затратах. Совместно со специалистами опытно-методической партии треста «Башнефтегеофизика» были проведены работы по выявлению сильных и слабых сторон прибора. Положительные аспекты (сильные стороны) мы не станем перечислять здесь – они широко известны.
Целью наших работ по модернизации (осовремениванию) стало устранение недостатков, появившихся в связи с повышением предъявляемых требований к геофизической аппаратуре, таких как низкая автоматизация процессом управления работой и трудоемкость обработки получаемых данных.
Была разработана методология, согласно которой должно было иметь место:
полное управление хроматографа персональным компьютером;
возможность совместной работы с программой регистрации технологических параметров;
минимальное участие человека в работе, высокая надежность, простота в эксплуатации;
минимальное вторжение в конструкцию самого ХГ-1Г в процессе модернизации;
возможность дублирования информации на самописце (аварийный вариант, в случае выхода из строя персонального компьютера).
В ходе выполнения этой задачи на свет появился хроматографический комплекс ХГ-1ГМ, описание которого мы предлагаем вашему вниманию.
Данный комплекс обладает следующими характеристиками:
анализируемые углеводородные компоненты - СН4, С2Н6, С3Н8, С4Н10, С5Н12, С6Н14 и более, включая изосоединения;
порог чувствительности по пропану - не хуже 1×10-5 %;
верхний предел измерения - до 100 %;
тип детектора - ПИД;
время цикла анализа - не более 100 с (длительность легко изменяется программно);
позволяет в процессе работы гибко перенастраиваться на необходимое для анализа количество компонентов (от 5 до 10);
представление информации - диаграммы, таблицы, графики.
Хроматографический комплекс спроектирован таким образом, что после первоначальной установки необходимых значений газовых потоков, режимов нагрева колонок дальнейшая его работа происходит под управлением программы «Chrom», с персонального компьютера.
Программа обладает простым, интуитивно понятным интерфейсом и осуществляет:
калибровку;
настройку режимов работы;
настройку параметров цикла анализа;
расчет концентраций УВ-компонент и суммарной концентрации;
регистрацию, визуализацию и вывод на печать данных хроматографического анализа газа;
настройку интерфейса пользователя.
Комплекс ХГ-1ГМ может работать в нескольких режимах:
Ручной режим. В этом случае запуск цикла работы хроматографа осуществляется вручную, при помощи нажатия кнопки ПУСК на экране монитора.
Непрерывный режим. В этом режиме циклы работы хроматографа следуют друг за другом без остановки и без пропусков. Отсутствие пропусков между циклами уменьшает вероятность пропусков кратковременных газопроявлений при вскрытии пластов малой мощности.
Временной режим. Для этого режима программно задаётся промежуток времени, через который будет происходить запуск хроматографа.
Режим по метке глубины. Работая в этом режиме, хроматограф будет запускаться каждый раз, когда будет пробурен определённый интервал скважины. После запуска будет проведено несколько циклов подряд и сохранятся результаты последнего. Это сделано для того, чтобы хроматограф вошёл в режим (прогрелся) после простоя. Количество разгонок для входа в режим задаётся программно. Интервал по глубине задаётся в программе регистрации технологических параметров бурения скважин. Данные газового анализа автоматически передаются в программу регистрации, которая привязывает их к глубине. Программа регистрации может находиться на том же компьютере, что и программа для хроматографа. Предусмотрен также вариант работы программ на разных компьютерах, в этом случае компьютеры связывают при помощи сетевых карт и сетевого шнура.
Ниже приведена структурная схема комплекса.
Рис. 1. Хроматографический комплекс ХГ-1ГМ.
Структурная схема
Анализируемая газовоздушная смесь поступает на вход хроматографа, непосредственно управляемого разработанным нами микропроцессорным модулем управления, подключенного к нему кабелем управления и закрепленного на боковой стенке блока колонок хроматографа. Изменение конструкции самого хроматографа сводится к установке в нем разъема для подключения кабеля управления.
В заключение мы позволим привести некоторые положительные аспекты, сопровождающие внедрение данного комплекса:
уже имеющийся, проверенный временем, технический парк переводится на более качественный уровень, что позволяет удовлетворять современным требованиям, предъявляемым к геолого-технологическим исследованиям;
экономия финансовых средств. В случае модернизации, т. е. поставки только модуля управления и программного обеспечения, стоимость этого нововведения в несколько раз меньше стоимости новых хроматографов;
не нужно заниматься переподготовкой техперсонала. Нельзя не учитывать социально-психологических факторов, сопровождающих освоение новой техники.
Комплексы ХГ-1ГМ успешно эксплуатируются на предприятиях России, ближнего и дальнего зарубежья.