專(zhuān)利名稱(chēng)：紅外差分吸收光譜法烷烴氣體實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種基于紅外差分吸收光譜法的烷烴氣體實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，尤其是涉及ー種石油勘探開(kāi)發(fā)地質(zhì)錄井過(guò)程中烷烴類(lèi)(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(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在當(dāng)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(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，更是ー種軍事資源和外交資源，是國(guó)際關(guān)系博弈的籌碼。石油現(xiàn)已成為國(guó)家經(jīng)濟(jì)的命脈，安全的保障，它直接關(guān)系到國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、政治穩(wěn)定和國(guó)家安全。因此，大力發(fā)展我國(guó)石油エ業(yè)，増加油氣供給，降低對(duì)進(jìn)口原油、成品油的依賴(lài)程度，既符合國(guó)民經(jīng)濟(jì)能源エ業(yè)的要求，又有利于維護(hù)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)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(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)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(fèi)。因此，如何提聞勘探成功率，科學(xué)評(píng)價(jià)勘探效果，有效評(píng)價(jià)圈閉，準(zhǔn)確落實(shí)油氣藏范圍，為油田開(kāi)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(guò)程中，物探、鉆井、測(cè)井、測(cè)試、錄井是不可分割的相關(guān)環(huán)節(jié)，但如何評(píng)價(jià)和發(fā)現(xiàn)油氣層則是勘探過(guò)程中最重要的ー環(huán)，這就決定了錄井業(yè)在整個(gè)石油エ業(yè)的重要地位。鉆井作為ー項(xiàng)工程，對(duì)環(huán)境的依賴(lài)性很大。而對(duì)環(huán)境的認(rèn)識(shí)，特別是地質(zhì)環(huán)境的認(rèn)識(shí)，只有通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)發(fā)過(guò)程中是發(fā)現(xiàn)油氣層、正確評(píng)價(jià)油氣層最直接、最重要的依據(jù)。準(zhǔn)確無(wú)誤地收集鉆井信息是錄井技術(shù)的神圣職責(zé)，錄井技術(shù)被譽(yù)為油氣勘探的重要參謀。油氣信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)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(duì)從鉆井液中脫離出的樣品氣進(jìn)行分析，檢測(cè)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(jìn)而確定鉆遇地層的油氣信息。該技術(shù)存在以下幾個(gè)問(wèn)題①輔助設(shè)備多。傳統(tǒng)的氣測(cè)油氣檢測(cè)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(jī)等輔助設(shè)備，故障誘因較多。②エ藝復(fù)雜。為了準(zhǔn)確檢測(cè)出鉆遇地層含油氣信息，在鉆進(jìn)過(guò)程中，需要對(duì)鉆井液中攜帯的鉆遇地層流體中的樣品氣進(jìn)行分離，通過(guò)管線輸送到儀器房?jī)?nèi)的氣象色譜系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)分析。氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)存在有分析周期的同時(shí)，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(chǎng)環(huán)境、エ藝技術(shù)、設(shè)備性能等因素影響?？傊瑐鹘y(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(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)分析周期存在延時(shí)；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(kāi)發(fā)地址錄井過(guò)程中油氣信息的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；同時(shí)，根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)201020570913、201020570900,200610042282,200510047069 和 01266677 等所述，已經(jīng)有部分廠家和研究機(jī)構(gòu)將光譜分析引入到石油勘探開(kāi)發(fā)油氣檢測(cè)中，但都存在檢測(cè)氣體種類(lèi)的局限性、最低檢測(cè)限、系統(tǒng)的穩(wěn)定性等問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，而提供一種紅外差分吸收光譜法的烷烴氣體實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，本實(shí)用新型將差分吸收光譜DOAS技術(shù)應(yīng)用的紅外氣體檢測(cè)領(lǐng)域來(lái)解決目前錄井分析儀以及光譜檢測(cè)技術(shù)在石油勘探開(kāi)發(fā)地址錄井過(guò)程中所遇到的問(wèn)題。DOAS技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的利用氣體分子在某一波段范圍內(nèi)的特征吸收來(lái)分析和鑒別氣體的種類(lèi)，井根據(jù)吸收光譜強(qiáng)度來(lái)反演待測(cè)氣體的濃度。由于具有原理和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、檢測(cè)精度高、同一波段能夠檢測(cè)幾種不同氣體的濃度、可實(shí)現(xiàn)非接觸和實(shí)時(shí)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛地應(yīng)用于大氣化學(xué)研究和煙氣環(huán)境污染氣體監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。同吋，結(jié)合長(zhǎng)光程氣體吸收池技術(shù)能夠大大的提高儀器的最低檢測(cè)限；采用交替流動(dòng)式氣路調(diào)制技術(shù)能夠很好的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本實(shí)用新型的上述的技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的紅外差分吸收光譜法烷烴類(lèi)氣體實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，包括采集系統(tǒng)、長(zhǎng)光程氣體吸收池、近紅外光譜儀、上位機(jī)，其特征在干采集系統(tǒng)的樣氣或標(biāo)準(zhǔn)氣的出氣ロ與長(zhǎng)光程氣體吸收池進(jìn)氣ロ相連，長(zhǎng)光程氣體吸收池的出氣ロ通過(guò)出氣管連接引出，長(zhǎng)光程氣體吸收池出光孔的光信號(hào)通過(guò)光纖與近紅外光譜儀相連，上位機(jī)與近紅外光譜儀相連。所述的采集系統(tǒng)由樣品氣進(jìn)氣管、標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管、兩個(gè)過(guò)濾器、兩個(gè)水氣分離單元、交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)、真空抽氣泵、流量穩(wěn)定器組成，樣品氣進(jìn)氣管、標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管分別通過(guò)一個(gè)過(guò)濾器、一個(gè)水氣分離單元后再與交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)相連，交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)的出氣ロ再通過(guò)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(zhǎng)光程氣體吸收池進(jìn)氣ロ相連。所述的交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管、樣品氣進(jìn)氣管、四個(gè)電磁閥、兩個(gè)流量調(diào)制器、兩個(gè)流量傳感器、兩個(gè)流量控制器、出氣管組成，標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管、樣品氣進(jìn)氣管分別并聯(lián)兩個(gè)電磁閥，ー個(gè)電磁閥直接與出氣管相連，另ー個(gè)電磁閥依次通過(guò)ー個(gè)流量調(diào)制器、ー個(gè)流量傳感器、ー個(gè)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(zhǎng)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(jìn)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(xué)設(shè)計(jì)的尺寸，即紅外光源發(fā)出的光經(jīng)一面聚焦透鏡后進(jìn)入吸收池，進(jìn)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(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的長(zhǎng)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(guò)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(jī)包括エ業(yè)型計(jì)算機(jī)(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(jì)算機(jī)主控單元與觸摸屏顯示単元相連。將所得的與波長(zhǎng)相關(guān)的光強(qiáng)信號(hào)通過(guò)エ業(yè)型計(jì)算機(jī)主控單元一系列的數(shù)據(jù)處理后計(jì)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(jì)算機(jī)主控單元傳輸。本實(shí)用新型主要是將現(xiàn)有的差分吸收光譜技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)展到紅外檢測(cè)領(lǐng)域；提供ー種通過(guò)對(duì)石油勘探開(kāi)發(fā)地質(zhì)錄井過(guò)程中油氣的分析，并采用長(zhǎng)光程氣體吸收池大大的降低檢測(cè)限；結(jié)合交替流動(dòng)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(shí)檢測(cè)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(lèi)氣體濃度的ー種油氣實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置。本實(shí)用新型的目的是解決傳統(tǒng)的氣象色譜分析技術(shù)在油氣分析上存在的缺點(diǎn)以及彌補(bǔ)現(xiàn)有的光譜分析技術(shù)應(yīng)用到烷烴類(lèi)氣體檢測(cè)的不足，提供一種長(zhǎng)光程氣體吸收池來(lái)降低檢測(cè)限，其體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)；同時(shí)采用交替流動(dòng)氣路調(diào)制技術(shù)實(shí)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(cè)的特點(diǎn)。本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)1、通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行簡(jiǎn)單的前置預(yù)處理，降低環(huán)境因素對(duì)分析儀的影響；2、通過(guò)反饋電路調(diào)節(jié)光源的電流或電壓，實(shí)現(xiàn)光源的長(zhǎng)壽命和穩(wěn)定性； 3、采用交替式氣路調(diào)試提高檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；4、結(jié)合長(zhǎng)光程氣體吸收池技術(shù)大大的降低的氣體的檢測(cè)限；5、能夠同時(shí)檢測(cè)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(lèi)氣體；6、儀器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便易于維護(hù)、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，適合于在石油勘探開(kāi)發(fā)地質(zhì)錄井過(guò)程中對(duì)油氣中烷烴類(lèi)氣體的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型的交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)示意圖圖3為本實(shí)用新型的長(zhǎng)光程氣體吸收池示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的描述。下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)ー步的說(shuō)明。如圖I所示，紅外差分吸收光譜法烷烴類(lèi)氣體實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，包括采集系統(tǒng)、長(zhǎng)光程氣體吸收池11、近紅外光譜儀14、上位機(jī)，采集系統(tǒng)的樣氣或標(biāo)準(zhǔn)氣的出氣ロ與長(zhǎng)光程氣體吸收池進(jìn)氣ロ相連，長(zhǎng)光程氣體吸收池的出氣ロ通過(guò)出氣管連接引出，長(zhǎng)光程氣體吸收池11出光孔的光信號(hào)通過(guò)光纖13與近紅外光譜儀14相連，上位機(jī)與近紅外光譜儀14相連。如圖I所示，所述的采集系統(tǒng)由樣品氣進(jìn)氣管2、標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管I、兩個(gè)過(guò)濾器(3，4)、兩個(gè)水氣分離単元(5，6)、交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)7、真空抽氣泵8、流量穩(wěn)定器9組成，樣品氣進(jìn)氣管2、標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管I分別通過(guò)一個(gè)過(guò)濾器、一個(gè)水氣分離單元后再與交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)7相連，交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)7的出氣ロ再通過(guò)真空抽氣泵8與流量穩(wěn)定器9相連，流量穩(wěn)定器9的出氣ロ與長(zhǎng)光程氣體吸收池進(jìn)氣ロ相連。如圖2所示，所述的交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)7由標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管17、樣品氣進(jìn)氣管18、四個(gè)電磁閥(19，20，21，22)、兩個(gè)流量調(diào)制器(23，24)、兩個(gè)流量傳感器(25，26)、兩個(gè)流量控制器(27，28)、出氣管29組成，標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管17、樣品氣進(jìn)氣管18分別并聯(lián)兩個(gè)電磁閥，ー個(gè)電磁閥直接與出氣管相連，另ー個(gè)電磁閥依次通過(guò)ー個(gè)流量調(diào)制器、ー個(gè)流量傳感器、ー個(gè)流量控制器后與出氣管相連，出氣管29與真空抽氣泵8相連。[0027]所述的長(zhǎng)光程氣體吸收池11由吸收池、紅外光源10、溫度控制器12、溫度傳感器34、壓カ傳感器35、腔體加熱帶36、兩面聚焦透鏡、一面大凹面鏡37、兩面小凹面鏡(38，39)、兩面小平面反射鏡(40，41)組成，吸收池上設(shè)有入光孔30、出光孔31、進(jìn)氣ロ 32、出氣ロ 33，兩面聚焦透鏡分別安裝在入光孔30、出光孔31，吸收池上安裝有溫度控制器12、溫度傳感器34、壓カ傳感器35、腔體加熱帶36，吸收池內(nèi)安裝有一面大凹面鏡37、兩面小凹面鏡(38，39)、兩面小平面反射鏡(40，41)，且各鏡安裝要滿足光學(xué)設(shè)計(jì)的尺寸，即紅外光源發(fā)出的光經(jīng)一面聚焦透鏡后進(jìn)入吸收池，進(jìn)入吸收池的光由一面小平面反射鏡40反射后再經(jīng)一面小凹面鏡38反射到大凹面鏡37，再到該面小凹面反射38或另一面小凹面反射鏡39反射后再到大凹面鏡37，如此多次反射后實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的長(zhǎng)光程反射后光經(jīng)另ー小平面反射鏡41反射到出光孔31經(jīng)過(guò)另一面聚焦透鏡到光纖13接頭由光纖接收并傳輸?shù)浇t外光譜儀14。所述的上位機(jī)包括エ業(yè)型計(jì)算機(jī)(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15，エ業(yè)型計(jì)算機(jī)主控單元與觸摸屏顯示単元15相連。將所得的與波長(zhǎng) 相關(guān)的光強(qiáng)信號(hào)通過(guò)エ業(yè)型計(jì)算機(jī)主控單元一系列的數(shù)據(jù)處理后計(jì)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(jì)算機(jī)主控單元傳輸。交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)主要包括預(yù)處理后的樣品氣氣路和預(yù)處理后的標(biāo)準(zhǔn)氣氣路兩部分，說(shuō)明如下預(yù)處理后的樣品氣氣路樣品氣進(jìn)氣管18的一路與電磁閥21連接后與真空抽氣泵連接；另一路接電磁閥22的進(jìn)氣ロ、電磁閥22的出氣ロ接流量調(diào)節(jié)器24、流量調(diào)節(jié)器24的出氣ロ接流量傳感器26、流量傳感器26的出氣端接流量控制器28、流量控制器28的出氣端與真空抽氣泵8連接，然后經(jīng)過(guò)流量穩(wěn)定器9連接后進(jìn)入長(zhǎng)光程氣體吸收池；預(yù)處理后的標(biāo)準(zhǔn)氣氣路標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管17的出氣端的一路與電磁閥19連接后與真空抽氣泵8連接，然后經(jīng)過(guò)流量穩(wěn)定器9連接進(jìn)入長(zhǎng)光程氣體吸收池；另一路接接電磁閥20、電磁閥20的出氣端接流調(diào)節(jié)器23、流量調(diào)節(jié)器23的出氣端接流量傳感器25、流量傳感器25的出氣端接流量控制器27后與真空抽氣泵8連接，然后經(jīng)過(guò)流量穩(wěn)定器9連接進(jìn)入長(zhǎng)光程氣體吸收池。通過(guò)控制樣品氣和標(biāo)準(zhǔn)氣在長(zhǎng)光程氣體吸收池中的流動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)氣和樣品氣的交替流動(dòng)檢測(cè)。接受樣品采集系統(tǒng)采集的樣品氣的長(zhǎng)光程氣體吸收池包括提供用于待測(cè)氣體檢測(cè)特定波段的紅外光源10、對(duì)樣品池進(jìn)行加熱的腔體加熱帶36、溫度傳感器34、溫度控制系統(tǒng)12、壓カ傳感器35、入光孔30、出光孔31、吸收池進(jìn)氣ロ 32、吸收池出氣ロ 33、大凹面鏡37、小凹面鏡38、小凹面鏡39、小平面反射鏡40、小平面反射鏡41。光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)入光孔30處的聚焦透鏡后由小平面反射鏡40反射，反射光經(jīng)過(guò)小凹面鏡38反射到大凹面鏡37，再到小凹面反射鏡39反射后再到大凹面鏡37，如此多次反射后實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)光程，按照設(shè)計(jì)的光程長(zhǎng)反射后光經(jīng)過(guò)小平面反射鏡41反射到出光孔31經(jīng)過(guò)聚焦透鏡到光纖接頭由光纖接收經(jīng)過(guò)另一面聚焦透鏡到光纖13接頭由光纖接收并傳輸?shù)浇t外光譜儀14，紅外光譜儀14傳輸給エ業(yè)型計(jì)算機(jī)(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15，エ業(yè)型計(jì)算機(jī)主控單元與觸摸屏顯示単元15相連。將所得的與波長(zhǎng)相關(guān)的光強(qiáng)信號(hào)通過(guò)エ業(yè)型計(jì)算機(jī)主控單元一系列的數(shù)據(jù)處理后計(jì)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(jì)算機(jī)主控單元傳輸。[0033]下面具體介紹本裝置的工作步驟a、將紅外差分吸收光譜法烷烴類(lèi)氣體實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置放在需要檢測(cè)的油氣附近，將樣品氣進(jìn)氣管與現(xiàn)場(chǎng)抽樣系統(tǒng)相連，另一端直接與空氣聯(lián)通，接上電源，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，等待系統(tǒng)穩(wěn)定，等待穩(wěn)定的同時(shí)，打開(kāi)電磁閥19，電磁閥20、21、22為關(guān)閉狀態(tài)；標(biāo)準(zhǔn)氣經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管I、過(guò)濾器3、水氣分離単元5、標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管16、電磁閥19、、吸收池進(jìn)氣管29真空抽氣泵8、流量穩(wěn)定器9進(jìn)入到長(zhǎng)光程氣體吸收池，此時(shí)的流量要相對(duì)較大，使其能夠迅速的充滿整個(gè)氣體吸收池，以排出吸收池內(nèi)可能存在的其他氣體。b、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，開(kāi)始分析標(biāo)準(zhǔn)氣，采集吸收池內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)氣的背景光譜；首先關(guān)閉電磁閥19，打開(kāi)電磁閥20，電磁閥21、22為關(guān)閉狀態(tài)；標(biāo)準(zhǔn)氣體經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管I、過(guò)濾器3、水氣分離単元5、電磁閥20、標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管17、流量調(diào)制器23、流量傳感器25、流量控制器27、吸收池進(jìn)氣管29、真空抽氣泵8、流量穩(wěn)定器9進(jìn)入到長(zhǎng)光程氣體吸收池，由流量控制器27控制流量在lL/min左右，再由流量傳感器25監(jiān)測(cè)流量的變化，同時(shí)根據(jù)流量的變化使用流量調(diào)制器23進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，使經(jīng)過(guò)流量穩(wěn)定器9后進(jìn)入到長(zhǎng)光程氣體吸收池的氣 體流量保持恒定，消除流量的變化對(duì)氣體吸收測(cè)量的影響。此時(shí)，通氣體一段時(shí)間后，采集吸收池內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)氣的情況下的背景光譜。C、完成標(biāo)準(zhǔn)氣背景光譜的采集以后，打開(kāi)電磁閥21 (電磁閥19、20、22為關(guān)閉狀態(tài))，樣品氣經(jīng)過(guò)樣品氣進(jìn)氣管2、過(guò)濾器4、水氣分離單兀6、標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管18、電磁閥21、吸收池進(jìn)氣管29、真空抽氣泵9、流量穩(wěn)定器9進(jìn)入到到長(zhǎng)光程氣體吸收池，此時(shí)的流量要相對(duì)較大，使其能夠迅速的充滿整個(gè)樣品吸收池。d、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，開(kāi)始分析樣品氣，采集吸收池內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)氣的吸收光譜；首先關(guān)閉電磁閥21，打開(kāi)電磁閥22，電磁閥19、20為關(guān)閉狀態(tài)；標(biāo)準(zhǔn)氣經(jīng)過(guò)樣品進(jìn)氣管2、過(guò)濾器4、水氣分離単元6、樣品氣進(jìn)氣管18、電磁閥22、流量調(diào)制器24、流量傳感器26、流量控制器28、吸收池進(jìn)氣管29、真空抽氣泵8、流量穩(wěn)定器9進(jìn)入到長(zhǎng)光程氣體吸收池，由流量控制器28控制流量在lL/min，再由流量傳感器26監(jiān)測(cè)流量的變化，同時(shí)根據(jù)流量的變化使用流量調(diào)制器24進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，使經(jīng)過(guò)流量穩(wěn)定器9進(jìn)入到長(zhǎng)光程氣體吸收池的氣體流量保持恒定，消除流量的變化對(duì)氣體吸收測(cè)量的影響。此時(shí)，采集吸收池內(nèi)為樣品氣體的吸收光譜。e、通過(guò)交替的采集背景光譜和吸收光譜以后，將數(shù)據(jù)傳到上位機(jī)軟件，并利用持定的數(shù)據(jù)處理方法和核心的算法進(jìn)行計(jì)算，最終得到各種氣體的濃度，將濃度值在屏上面顯示，供用戶參考，整個(gè)的分析周期控制在10-20S之內(nèi)；同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的濃度值保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，供工作人員隨時(shí)查閱。f、完成一次檢測(cè)以后，用同樣的方法通標(biāo)準(zhǔn)氣體，排出前一次檢測(cè)的樣品氣體，然后采集背景光譜；然后采用同樣的方法通入樣品氣體，采集吸收光譜；并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算，得到各種氣體的濃度。采用交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)，可以降低分析儀因?yàn)殚L(zhǎng)期的エ作或者工作環(huán)境的干擾帶來(lái)的的干擾，大大的提高分析儀的檢測(cè)精度和穩(wěn)定性。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本使用新型作舉例說(shuō)明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
權(quán)利要求1.紅外差分吸收光譜法烷烴類(lèi)氣體實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，包括采集系統(tǒng)、長(zhǎng)光程氣體吸收池、近紅外光譜儀、上位機(jī)，其特征在于采集系統(tǒng)的樣氣或標(biāo)準(zhǔn)氣的出氣口與長(zhǎng)光程氣體吸收池進(jìn)氣口相連，長(zhǎng)光程氣體吸收池的出氣口通過(guò)出氣管連接引出，長(zhǎng)光程氣體吸收池出光孔的光信號(hào)通過(guò)光纖與近紅外光譜儀相連，上位機(jī)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(lèi)氣體實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述的采集系統(tǒng)由樣品氣進(jìn)氣管、標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管、兩個(gè)過(guò)濾器、兩個(gè)水氣分離單元、交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)、真空抽氣泵、流量穩(wěn)定器組成，樣品氣進(jìn)氣管、標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管分別通過(guò)一個(gè)過(guò)濾器、一個(gè)水氣分離單元后再與交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)相連，交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)的出氣口再通過(guò)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(zhǎng)光程氣體吸收池進(jìn)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(lèi)氣體實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述的交替流動(dòng)式氣路調(diào)制機(jī)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管、樣品氣進(jìn)氣管、四個(gè)電磁閥、兩個(gè)流量調(diào)制器、兩個(gè)流量傳感器、兩個(gè)流量控制器、出氣管組成，標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)氣管、樣品氣進(jìn)氣管分別并聯(lián)兩個(gè)電磁閥，一個(gè)電磁閥直接與出氣管相連，另一個(gè)電磁閥依次通過(guò)一個(gè)流量調(diào)制器、一個(gè)流量傳感器、一個(gè)流量控制器后與出氣管相連，出氣管與真空抽氣泵相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅外差分吸收光譜法烷烴類(lèi)氣體實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述的長(zhǎng)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、壓力傳感器、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(jìn)氣口、出氣口，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、壓力傳感器、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(xué)設(shè)計(jì)的尺寸，即紅外光源發(fā)出的光經(jīng)一面聚焦透鏡后進(jìn)入吸收池，進(jìn)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(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的長(zhǎng)光程反射后光經(jīng)另一小平面反射鏡反射到出光孔經(jīng)過(guò)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。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅外差分吸收光譜法烷烴類(lèi)氣體實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述的上位機(jī)包括工業(yè)型計(jì)算機(jī)主控單元和觸摸屏顯示單元，工業(yè)型計(jì)算機(jī)主控單元與觸摸屏顯示單元相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及紅外差分吸收光譜法烷烴類(lèi)氣體實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)為采集系統(tǒng)的樣氣或標(biāo)準(zhǔn)氣的出氣口與長(zhǎng)光程氣體吸收池進(jìn)氣口相連，長(zhǎng)光程氣體吸收池的出氣口通過(guò)出氣管連接引出，長(zhǎng)光程氣體吸收池出光孔的光信號(hào)通過(guò)光纖與近紅外光譜儀相連，上位機(jī)與近紅外光譜儀相連。本實(shí)用新型具有降低環(huán)境因素對(duì)分析儀的影響；采用交替式氣路調(diào)試提高檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；結(jié)合長(zhǎng)光程氣體吸收池大大降低氣體的檢測(cè)限；能同時(shí)檢測(cè)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(jiǎn)單、操作方便易于維護(hù)、壽命長(zhǎng)特點(diǎn)，適于在石油勘探開(kāi)發(fā)地質(zhì)錄井過(guò)程中對(duì)油氣中烷烴類(lèi)氣體的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)E21B49/00GK202614672SQ201220129000
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者張俊龍, 鄭昌軍, 何剛, 劉少偉, 陽(yáng)威, 劉文超, 葉兵, 范春雷, 蔡斌松, 李強(qiáng) 申請(qǐng)人:湖北金為電子有限公司