一種井口氣遠程測定儀制造技術

本實用新型專利技術公開了一種井口氣遠程測定儀，該測定儀由氣路連接管道、自校準閉環調壓系統、紅外光譜氣體分析系統和數據無線遠傳系統依次順序連接組成；所述氣路連接管道入口與井口閥相連、通入被測井口氣，氣路連接管道出口與紅外光譜氣體分析系統入口相連；所述自校準閉環調壓系統，由標氣閥、調節閥、三通、標氣鋼瓶以及紅外光譜氣體分析系統組成。該測定儀解決了油氣勘探錄井場合常規氣測錄井裝置不能放置在井口、具有長氣路連接管道、響應時間長、存在薄油氣層漏測的問題，以及光譜儀氣體分析系統氣室中氣體壓力影響測量分析結果的問題。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及儀器儀表在線定量分析領域，特別涉及基于紅外光譜分析的探井氣測錄井領域。技術背景油氣勘探氣測錄井的層析氣體成份及其定量分析結果數據是作為油氣層存在、產能以及開發價值評價的依據。目前油氣勘探錄井場合普遍采用的常規氣測錄井分析裝置由于有明火的存在，不能放置在井口，被測井口氣需用一條長氣路管道通入氣測錄井分析裝置。連接用氣路管道越長，氣測錄井分析裝置的響應時間越長，通常氣路管道長達五十米以上，分析周期在2-4分鐘以上。而當前油氣田鉆井速度已普遍達到數米/分，故存在油氣層漏測問題，不能適應國家對薄油氣田能源開發形勢發展的迫切要求。基于紅外光譜分析的多組分氣體在線分析系統(以下簡稱光譜氣體分析系統)是一種新型氣測錄井分析裝置。進入該光譜氣體分析系統的被分析氣體的壓力值保持在一允許偏差之內，是獲得準確與穩定分析結果的前提。也就是說該光譜氣體分析系統在出廠前或投運前的標定、測量，以及實驗室或現場的不同時間、不同地點全程工作過程中，被分析氣體的壓力值均需保持恒定在允許偏差范圍內。但是，目前沒有對被分析氣體壓力值的調節措施，故因被分析氣體壓力值變化使測量分析準確性受到很大影響
技術實現思路
本技術目的在于，提出一種新型氣測錄井分析裝置。它具有在線分析的實時性與快速響應性；能夠為保證在不同時間、不同地點測量分析結果的準確性與穩定性奠定基礎。為了實現具有在線分析的實時性與快速響應性的目的，本技術采用的技術方案是將本質安全的、基于紅外光譜儀的在線多組分氣體分析系統組建成一種新型井口氣測定儀。該測定儀放置在油、氣勘探的井口處，從而保證被測井口氣能夠經最短的氣路管道直接通入井口氣測定儀的紅外光譜氣體分析系統中。井口氣遠程測定儀中紅外光譜氣體分析系統的分析結果由數據無線遠傳系統遠傳至數百至上千米外的監測中心。這樣，監測中心可以及時得到分析結果，而且還可以免去人員在井口現場日夜值班堅守，從而井口氣遠程測定儀可達測量周期〈15秒的最快響應速度，且維護方便，無需人員值守。為了保證不同時間、地點進入氣室被分析氣體的壓力值恒定在允許偏差之內的目的，將氣室氣體壓力不同對測量分析準確度的影響降至最小，本技術采用的方案是一種井口氣遠程測定儀，該測定儀由氣路連接管道、自校準閉環調壓系統、紅外光譜氣體分析系統和數據無線遠傳系統依次順序連接組成；所述氣路連接管道入口與井口閥相連、通入被測井口氣，氣路連接管道出口與紅外光譜氣體分析系統入口相連；所述自校準閉環調壓系統，由標氣閥、調節閥、三通、標氣鋼瓶以及紅外光譜氣體分析系統組成。所述自校準閉環調壓系統能保證進入系統氣室的氣體壓力值恒定在允許范圍內；紅外光譜氣體分析系統分析氣室中的氣體組分及其濃度，輸出的分析結果由數據無線遠傳系統遠傳至監測中心；所述氣路連接管道入口與井口閥相連、通入被測井口氣，氣路連接管道出口與紅外光譜氣體分析系統入口相連；該氣路連接管道具有最短長度，是由井口氣遠程測定儀以最近距離放置在井口處來限制。所述最短氣路連接管道出口接三通的第一通路，標氣閥入口與三通的第二通路相連，其出口與標氣鋼瓶相連，標氣是烷烴標準氣；紅外光譜氣體分析系統的入氣口與三通的第三通路相連，調節閥入口與紅外光譜氣體分析系統排氣口相連，調節閥的出口通大氣。所述烷烴標準氣是100%濃度的甲烷，或者是乙烷、丙烷、丁烷。所述自校準閉環調壓系統，為手動，或者為自動式；當為手動式時，標氣閥、調節閥均為手可動式；當為自動式時，為電可控的，它們應與紅外光譜氣體分析系統中的計算機通過RS232/485串口總線相連。所述紅外光譜氣體分析系統是由中紅外光譜儀及計算機兩大部分組成；中紅外光譜儀是傅里葉變換紅外光譜儀或者是非傅里葉變換型；兩大部分通過計算機串口總線RS232/485相連接；光譜儀輸出的光譜數據輸至計算機后，由專用分析軟件分析獲得被測多組分氣體各組分濃度值。所述數據無線遠傳系統，一種無線收發模塊與紅外光譜氣體分析系統中的計算機串口總線RS232/485相連接；監測中心處的無線收發模塊經上位機的串口總線RS232/485與上位計算機相連；無線收發模塊可以采用基于ZigBee通訊協議的模塊，也可以采用遵守藍牙、WiFi通訊協議的無線收發模塊。本技術構建了一個氣壓自校準閉環調壓系統。該調壓系統由紅外光譜氣體分析系統、標氣閥、標準樣氣鋼瓶、調節閥及三通組成。進入光譜氣體分析儀氣室入口的被測氣體，不論該氣體是被測井口氣還是標準樣氣，其氣體壓力值均由調節閥的開度來保證。在光譜分析系統進行標定前或其用于現場測量前，必須先對調節閥開度進行自校準。自校準時，井口閥切“斷”被測井口氣氣路；標氣閥接通標準樣氣氣路；標氣鋼瓶提供標氣樣本;紅外光譜氣體分析系統對標氣進行測定分析后，將分析結果測量值與標氣的標稱標準值進行對比，若二者偏差小于允許范圍(可以是2%或者其他)，則調節閥開度保持不變，否則需要調節直至標氣測量值滿足要求。附圖說明圖1為本技術的井口氣遠程測定儀系統結構框圖；圖2為本技術的紅外光譜氣體分析系統示意圖；圖3為本技術的支持向量機結構示意圖；圖4為本技術的自校準閉環調壓系統結構框圖；圖5為本技術的數據無線遠傳系統結構框圖；其中1為最短氣路連接管道；2為自校準調壓系統；3為紅外光譜氣體分析系統；4為數據無線遠傳系統；5為進氣口 ；6為出氣口 ；7為井口氣遠程測定儀。具體實施方式以下結合附圖對本技術做進一步詳細描述參見圖1-5，井口氣遠程測定儀的結構示意圖如附圖1所示。圖中標示1_最短氣路連接管道；2_自校準調壓系統；3_紅外光譜氣體分析系統；4-數據無線遠傳系統。紅外光譜氣體分析系統由傅里葉變換紅外光譜儀與計算機組成，其中計算機采用具有多于3個RS232/485串口接口的工控機，或者只有一個這樣的串口接口的計算機接一個串口接口擴展卡，其結構示意圖如附圖2所示。紅外光譜氣體分析系統的任務是對進入系統的氣體進行成分與濃度的定量分析。分析系統的按如下步驟進行標定I)樣本制作在光譜氣體系統的氣室中輸入某組氣體樣本Xi,并進行光譜掃描，獲取光譜數據Φρ對傅里葉變換紅外光譜儀(以下簡稱光譜儀)進行η次這樣的標定實驗，獲得η組標定樣本對集合{Φρ Xj，表征光譜儀的輸入與輸出關系，其中Φ 為一個I維向量，Φι , Φι2，···，<Pflc，…是第i次標定時，輸入光譜儀的1=9種被測氣體濃度的標定值-Ji為一個m維向量，Xil, Xi2, ···, Xij,…，Xim是第i次標定時，光譜儀輸出的光譜數據，即輸入樣本集Φ =[ψι , φ 2,…,9ik, ···, φη]，1=9，i = I, 2,…，η輸出樣本集Xi= [xn, X12, ...，Xij,…，XiJ，m=1866, i = I, 2,…，η其中η表示樣本的數量。當η足夠大，且樣本對集合是完備的，該集合就構成了光譜儀的正模型。當總計標定次數η=500時，則由500組{OyXj樣本對集合組成標定樣本集,表征光譜儀的正模型。其中Xi的元素為一個比值Xij = I(Yj)ZI0(Yj)(I)式中為以波數Yj入射進入氣室的紅外光強；I (Yj)為氣室透射出去波數為Y j的紅外光強；光譜儀輸出的光譜數據Xu表示某種濃度的某類氣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種井口氣遠程測定儀，其特征在于：該測定儀由氣路連接管道、自校準閉環調壓系統、紅外光譜氣體分析系統和數據無線遠傳系統依次順序連接組成；所述氣路連接管道入口與井口閥相連、通入被測井口氣，氣路連接管道出口與紅外光譜氣體分析系統入口相連；所述自校準閉環調壓系統，由標氣閥、調節閥、三通、標氣鋼瓶以及紅外光譜氣體分析系統組成。

【技術特征摘要】
1.一種井口氣遠程測定儀，其特征在于該測定儀由氣路連接管道、自校準閉環調壓系統、紅外光譜氣體分析系統和數據無線遠傳系統依次順序連接組成；所述氣路連接管道入口與井口閥相連、通入被測井口氣，氣路連接管道出口與紅外光譜氣體分析系統入口相連；所述自校準閉環調壓系統，由標氣閥、調節閥、三通、標氣鋼瓶以及紅外光譜氣體分析系統組成。2.如權利要求1所述的一種井口氣遠程測定儀，其特征在于 所述自校準閉環調壓系統能保證進入系統氣室的氣體壓力值恒定在允許范圍內；紅外光譜氣體分析系統分析氣室中的氣體組分及其濃度，輸出的分析結果由數據無線遠傳系統遠傳至監測中心；所述氣路連接管道入口與井口閥相連、通入被測井口氣，氣路連接管道出口與紅外光譜氣體分析系統入口相連；該氣路連接管道具有最短長度，是由井口氣遠程測定儀以最近距離放置在井口處來限制。3.如權利要求2所述一種的井口氣遠程測定儀，其特征在于最短氣路連接管道出...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉君華，湯曉君，楊仁政，趙安新，李玉軍，藺宏斌，李明瑞，王建，丁雪峰，黃子艦，吳非，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：實用新型
國別省市：