紅外差分吸收光譜法烷烴氣體實時在線檢測裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)涉及紅外差分吸收光譜法烷烴類氣體實時在線檢測裝置，結(jié)構(gòu)為：采集系統(tǒng)的樣氣或標準氣的出氣口與長光程氣體吸收池進氣口相連，長光程氣體吸收池的出氣口通過出氣管連接引出，長光程氣體吸收池出光孔的光信號通過光纖與近紅外光譜儀相連，上位機與近紅外光譜儀相連。本實用新型專利技術(shù)具有：降低環(huán)境因素對分析儀的影響；采用交替式氣路調(diào)試提高檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性；結(jié)合長光程氣體吸收池大大降低氣體的檢測限；能同時檢測油氣中甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷和異戊烷等氣體；結(jié)構(gòu)簡單、操作方便易于維護、壽命長特點，適于在石油勘探開發(fā)地質(zhì)錄井過程中對油氣中烷烴類氣體的實時在線監(jiān)測。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及ー種基于紅外差分吸收光譜法的烷烴氣體實時在線檢測裝置，尤其是涉及ー種石油勘探開發(fā)地質(zhì)錄井過程中烷烴類(主要是甲烷、こ烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷和異戊烷等)氣體的實時在線檢測裝置。
技術(shù)介紹
在當今世界諸能源中，石油是最重要的戰(zhàn)略資源之一。它不僅是現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的主要動力，更是ー種軍事資源和外交資源，是國際關(guān)系博弈的籌碼。石油現(xiàn)已成為國家經(jīng)濟的命脈，安全的保障，它直接關(guān)系到國家的經(jīng)濟發(fā)展、政治穩(wěn)定和國家安全。因此，大力發(fā)展我國石油エ業(yè)，増加油氣供給，降低對進口原油、成品油的依賴程度，既符合國民經(jīng)濟能源エ業(yè)的要求，又有利于維護國家的經(jīng)濟安全。 大力發(fā)展石油エ業(yè)，必須加大石油勘探力度。但石油作為不可再生資源，其形成條件的復(fù)雜性和地質(zhì)構(gòu)造的多變性，使得勘探是ー項風險很大的工程。就目前勘探水平而言，勘探成功率還不夠聞，這意味著巨大的勘探投資的浪費。因此，如何提聞勘探成功率，科學評價勘探效果，有效評價圈閉，準確落實油氣藏范圍，為油田開發(fā)奠定良好的基礎(chǔ)，則顯得極為重要。在石油地質(zhì)勘探過程中，物探、鉆井、測井、測試、錄井是不可分割的相關(guān)環(huán)節(jié)，但如何評價和發(fā)現(xiàn)油氣層則是勘探過程中最重要的ー環(huán)，這就決定了錄井業(yè)在整個石油エ業(yè)的重要地位。鉆井作為ー項工程，對環(huán)境的依賴性很大。而對環(huán)境的認識，特別是地質(zhì)環(huán)境的認識，只有通過現(xiàn)場信息源獲取。錄井技術(shù)則是這種數(shù)據(jù)獲取的重要手段之一，錄井資料在油氣田勘探與開發(fā)過程中是發(fā)現(xiàn)油氣層、正確評價油氣層最直接、最重要的依據(jù)。準確無誤地收集鉆井信息是錄井技術(shù)的神圣職責，錄井技術(shù)被譽為油氣勘探的重要參謀。油氣信息實時準確檢測是錄井工作的首要任務(wù)，傳統(tǒng)的技術(shù)手段是利用氣相色譜儀對從鉆井液中脫離出的樣品氣進行分析，檢測出其中甲烷、こ烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷的含量變化情況，進而確定鉆遇地層的油氣信息。該技術(shù)存在以下幾個問題①輔助設(shè)備多。傳統(tǒng)的氣測油氣檢測技術(shù)除了主要設(shè)備外，還必須配備氫氣發(fā)生器、空氣壓縮機等輔助設(shè)備，故障誘因較多。②エ藝復(fù)雜。為了準確檢測出鉆遇地層含油氣信息，在鉆進過程中，需要對鉆井液中攜帯的鉆遇地層流體中的樣品氣進行分離，通過管線輸送到儀器房內(nèi)的氣象色譜系統(tǒng)進行檢測分析。氣測錄井數(shù)據(jù)存在有分析周期的同時，還存在有一定的管路延吋。③影響因素多。色譜分析結(jié)果容易受現(xiàn)場環(huán)境、エ藝技術(shù)、設(shè)備性能等因素影響。總之，傳統(tǒng)的氣相色譜法由于其輔助設(shè)備多、操作復(fù)雜；樣品氣需要復(fù)雜預(yù)處理、氣測錄井數(shù)據(jù)分析周期存在延時；環(huán)境因素的影響較大等原因，不適合應(yīng)用于石油勘探開發(fā)地址錄井過程中油氣信息的實時在線監(jiān)測；同時，根據(jù)專利文獻201020570913、201020570900,200610042282,200510047069 和 01266677 等所述，已經(jīng)有部分廠家和研究機構(gòu)將光譜分析引入到石油勘探開發(fā)油氣檢測中，但都存在檢測氣體種類的局限性、最低檢測限、系統(tǒng)的穩(wěn)定性等問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種紅外差分吸收光譜法的烷烴氣體實時在線檢測裝置，本技術(shù)將差分吸收光譜DOAS技術(shù)應(yīng)用的紅外氣體檢測領(lǐng)域來解決目前錄井分析儀以及光譜檢測技術(shù)在石油勘探開發(fā)地址錄井過程中所遇到的問題。DOAS技術(shù)是20世紀70年代發(fā)展起來的利用氣體分子在某一波段范圍內(nèi)的特征吸收來分析和鑒別氣體的種類，井根據(jù)吸收光譜強度來反演待測氣體的濃度。由于具有原理和結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、檢測精度高、同一波段能夠檢測幾種不同氣體的濃度、可實現(xiàn)非接觸和實時在線連續(xù)監(jiān)測等優(yōu)點，目前廣泛地應(yīng)用于大氣化學研究和煙氣環(huán)境污染氣體監(jiān)測領(lǐng)域。同吋，結(jié)合長光程氣體吸收池技術(shù)能夠大大的提高儀器的最低檢測限；采用交替流動式氣路調(diào)制技術(shù)能夠很好的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本技術(shù)的上述的技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的紅外差分吸收光譜法烷烴類氣體實時在線檢測裝置，包括采集系統(tǒng)、長光程氣體吸收池、近紅外光譜儀、上位機，其特征在干采集系統(tǒng)的樣氣或標準氣的出氣ロ與長光程氣體吸收池進氣ロ相連，長光程氣體吸收池的出氣ロ通過出氣管連接引出，長光程氣體吸收池出光孔的光信號通過光纖與近紅外光譜儀相連，上位機與近紅外光譜儀相連。所述的采集系統(tǒng)由樣品氣進氣管、標準氣進氣管、兩個過濾器、兩個水氣分離單元、交替流動式氣路調(diào)制機構(gòu)、真空抽氣泵、流量穩(wěn)定器組成，樣品氣進氣管、標準氣進氣管分別通過一個過濾器、一個水氣分離單元后再與交替流動式氣路調(diào)制機構(gòu)相連，交替流動式氣路調(diào)制機構(gòu)的出氣ロ再通過真空抽氣泵與流量穩(wěn)定器相連，流量穩(wěn)定器的出氣ロ與長光程氣體吸收池進氣ロ相連。所述的交替流動式氣路調(diào)制機構(gòu)由標準氣進氣管、樣品氣進氣管、四個電磁閥、兩個流量調(diào)制器、兩個流量傳感器、兩個流量控制器、出氣管組成，標準氣進氣管、樣品氣進氣管分別并聯(lián)兩個電磁閥，ー個電磁閥直接與出氣管相連，另ー個電磁閥依次通過ー個流量調(diào)制器、ー個流量傳感器、ー個流量控制器后與出氣管相連，出氣管與真空抽氣泵相連。所述的長光程氣體吸收池由吸收池、紅外光源、溫度控制器、溫度傳感器、壓カ傳感器、腔體加熱帶、兩面聚焦透鏡、一面大凹面鏡、兩面小凹面鏡、兩面小平面反射鏡組成，吸收池上設(shè)有入光孔、出光孔、進氣ロ、出氣ロ，兩面聚焦透鏡分別安裝在入光孔、出光孔，吸收池上安裝有溫度控制器、溫度傳感器、壓カ傳感器、腔體加熱帶，吸收池內(nèi)安裝有一面大凹面鏡、兩面小凹面鏡、兩面小平面反射鏡，且各鏡安裝要滿足光學設(shè)計的尺寸，即紅外光源發(fā)出的光經(jīng)一面聚焦透鏡后進入吸收池，進入吸收池的光由一面小平面反射鏡反射后再經(jīng)一面小凹面鏡反射到大凹面鏡，再到該面或另一面小凹面反射鏡反射后再到大凹面鏡，如此多次反射后實現(xiàn)設(shè)計的長光程反射后光經(jīng)另ー小平面反射鏡反射到出光孔經(jīng)過另一面聚焦透鏡到光纖接頭由光纖接收并傳輸?shù)浇t外光譜儀。所述的上位機包括エ業(yè)型計算機(ARM系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)或WinCE系統(tǒng))主控單元和觸摸屏顯示単元，エ業(yè)型計算機主控單元與觸摸屏顯示単元相連。將所得的與波長相關(guān)的光強信號通過エ業(yè)型計算機主控單元一系列的數(shù)據(jù)處理后計算出各種氣體的濃度，并由觸摸屏顯示單元顯示或由エ業(yè)型計算機主控單元傳輸。本技術(shù)主要是將現(xiàn)有的差分吸收光譜技術(shù)的應(yīng)用擴展到紅外檢測領(lǐng)域；提供ー種通過對石油勘探開發(fā)地質(zhì)錄井過程中油氣的分析，并采用長光程氣體吸收池大大的降低檢測限；結(jié)合交替流動式氣路調(diào)制技術(shù)能夠很好的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；可以同時檢測油氣中的甲烷、こ烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷和異戊烷等烷烴類氣體濃度的ー種油氣實時在線檢測裝置。本技術(shù)的目的是解決傳統(tǒng)的氣象色譜分析技術(shù)在油氣分析上存在的缺點以及彌補現(xiàn)有的光譜分析技術(shù)應(yīng)用到烷烴類氣體檢測的不足，提供一種長光程氣體吸收池來降低檢測限，其體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于維護；同時采用交替流動氣路調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)分析儀的高穩(wěn)定性和高靈敏度的情況下連續(xù)監(jiān)測的特點。本技術(shù)具有如下的優(yōu)點1、通過對樣品進行簡單的前置預(yù)處理，降低環(huán)境因素對分析儀的影響；2、通過反饋電路調(diào)節(jié)光源的電流或電壓，實現(xiàn)光源的長壽命和穩(wěn)定性； 3、采用交替式氣路調(diào)試提高檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性；4、結(jié)合長光程氣體吸收池技術(shù)大大的降低的氣體的檢測限；5、能夠同時檢測油氣中的甲烷、こ烷、丙烷、正本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
紅外差分吸收光譜法烷烴類氣體實時在線檢測裝置，包括采集系統(tǒng)、長光程氣體吸收池、近紅外光譜儀、上位機，其特征在于：采集系統(tǒng)的樣氣或標準氣的出氣口與長光程氣體吸收池進氣口相連，長光程氣體吸收池的出氣口通過出氣管連接引出，長光程氣體吸收池出光孔的光信號通過光纖與近紅外光譜儀相連，上位機與近紅外光譜儀相連。

【技術(shù)特征摘要】
1.紅外差分吸收光譜法烷烴類氣體實時在線檢測裝置，包括采集系統(tǒng)、長光程氣體吸收池、近紅外光譜儀、上位機，其特征在于采集系統(tǒng)的樣氣或標準氣的出氣口與長光程氣體吸收池進氣口相連，長光程氣體吸收池的出氣口通過出氣管連接引出，長光程氣體吸收池出光孔的光信號通過光纖與近紅外光譜儀相連，上位機與近紅外光譜儀相連。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅外差分吸收光譜法烷烴類氣體實時在線檢測裝置，其特征在于所述的采集系統(tǒng)由樣品氣進氣管、標準氣進氣管、兩個過濾器、兩個水氣分離單元、交替流動式氣路調(diào)制機構(gòu)、真空抽氣泵、流量穩(wěn)定器組成，樣品氣進氣管、標準氣進氣管分別通過一個過濾器、一個水氣分離單元后再與交替流動式氣路調(diào)制機構(gòu)相連，交替流動式氣路調(diào)制機構(gòu)的出氣口再通過真空抽氣泵與流量穩(wěn)定器相連，流量穩(wěn)定器的出氣口與長光程氣體吸收池進氣口相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外差分吸收光譜法烷烴類氣體實時在線檢測裝置，其特征在于所述的交替流動式氣路調(diào)制機構(gòu)由標準氣進氣管、樣品氣進氣管、四個電磁閥、兩個流量調(diào)制器、兩個流量傳感器、兩個流量控制器、出氣管組成，標準氣進氣管、樣品氣進氣管分別并聯(lián)兩個電磁閥，一個電磁閥直接與出氣管相連，另一個電磁閥依次通過一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張俊龍，鄭昌軍，何剛，劉少偉，陽威，劉文超，葉兵，范春雷，蔡斌松，李強，
申請(專利權(quán))人：湖北金為電子有限公司，
類型：實用新型
國別省市：