專利名稱：一種錄井用拉曼光譜氣體檢測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于石油勘探開發領域，尤其涉及油氣錄井中的氣體檢測過程，應用拉曼光譜技術進行檢測的系統和方法。
背景技術：
錄井是勘探開發的“眼睛”。氣體檢測技術是錄井的關鍵技術，錄井氣體檢測的目的一是直接發現油氣層，二是做好有毒有害氣體的監測預警，三是發現非烴類氣體礦藏。烴類檢測中現有技術中常采用氫焰色譜SK-3Q04和紅外光譜技術。而采用氫焰色譜SK-3Q04的問題是只檢測烴類氣體；附屬設備多、氣路復雜，分析影響因素較多，較易出現故障；組分不能連續監測；檢測速度和檢測精度不能達到高效統一。而紅外光譜技術解譜難度大，組份分離度低；同機檢測多種氣體少；檢測精度比較低，范圍窄。烴類檢測中現有技術應用熱導色譜SK-3R03或格林通硫化氫檢測儀。熱導色譜 SK-3R03 一般檢測吐和(X)2 ；精度低；硫化氫檢測需要專用的檢測儀。非烴檢測儀存在問題是一種氣體基本上對應一種檢測儀器。錄井氣體檢測發展趨勢是由各類檢測儀器組合式檢測、組份檢測周期式分析、重點檢測烴類氣體向簡練整合型發展、向實時分析發展和向各種氣體全面檢測發展。
實用新型內容本實用新型為了解決現有技術中存在的技術問題，研發了一種錄井用拉曼光譜氣體檢測系統。發明人經過長期研究，利用拉曼光譜技術。其拉曼光譜原理在透明介質的散射光譜中，頻率與入射光頻率v0相同的成分稱為瑞利散射。頻率較小的成分νΟ-Δ ν稱為斯托克斯線。頻率較大的成分νΟ+Δν稱為反斯托克斯線。頻率對稱分布在νΟ兩側的譜線或譜帶νΟ士 Δ ν為拉曼光譜。(如圖1)本實用新型的技術方案為一種拉曼光譜氣體檢測系統，所述系統包括樣品預處理裝置，拉曼氣體分析儀，數據信號處理模塊，數據通信模塊，信號輸出顯示單元和主控單元。所述樣品預處理裝置和所述拉曼氣體分析儀連接，用于將所述經過預處理的氣體輸入拉曼氣體分析儀中進行成分分析；所述的樣品預處理裝置為用于流程中的干燥凈化過程，經30目砂芯濾球初步過濾氣體內粉塵，再通過內裝變色硅膠干燥劑的干燥筒和冷凝器干燥被檢測氣體。所述拉曼氣體分析儀將分析后的結果輸入給所述數據信號處理模塊；所述數據信號處理模塊通過所述的數據通信模塊將分析結果輸出給所述的信號輸出顯示單元；所述主控單元用于控制樣氣輸入。在具體的應用中，所述拉曼氣體分析儀包括進氣管線，排氣管線，樣品氣分析腔， 氦-氖激光等離子單元，光學儀器組和光傳感器。
3[0013]所述進氣管線和樣品氣分析腔進口端相連，在所述樣品氣分析腔內設置有一組光傳感器，每個光傳感器分別對應其檢測分析的氣體；所述氦-氖激光等離子單元產生激光束，并通過光學儀器組共同作用對樣品氣進行檢測；所述檢測后的氣體通過所述排氣管線排出。所述拉曼氣體分析儀中進氣管線上包含一個微粒過濾器，是指能過濾直徑 < 0. 2 μ m顆粒的過濾器，在所述的排氣管線上設置有壓力傳感器，流量傳感器和泵，對排出的氣體進行檢測和控制。所述光學儀器組包括反射鏡，棱鏡和偏振鏡，反射鏡共兩片，位于激光檢測裝置的兩端，偏振鏡、棱鏡各一片，位于樣品氣分析腔外兩端。反射鏡、棱鏡和偏光器的作用就是改變激光方向，放大激光能量的作用。本實用新型所實現的實用新型效果1、指紋性振動譜準確識別氣體種類；2、所需樣品量少，不需要預處理；3、多組分樣品同時無損檢測；4、分析快速，高空間分辨率； 5、基本無輔助設備，故障率低。6、能檢測除惰性氣體外的各類氣體。可以實現快速、簡單、無損傷的定量與定性分析。在連續性、可靠性、準確性、靈敏性等方面均具有明顯優勢。7、用于煉鋼、煉油、化工、熱處理過程氣體在線分析與監測領域。
圖1是拉曼光譜技術原理示意圖圖2是本實用新型核心部分儀器拉曼分析儀檢測裝置圖；其中1為進氣管線，2為排氣管線，3為樣品氣分析腔，4為光傳感器，5為氦-氖激光等離子單元，6為反射鏡，7為偏光器，8為激光束，9為樣氣管路，10為微粒過濾器圖3是拉曼氣體分析儀工作流程圖圖4本實用新型與3Q04油氣顯示第1_2層對比圖圖5本實用新型與3Q04油氣顯示第3層對比圖圖6本實用新型與3Q04實用性對比圖將結合實用新型內容和具體實施方式
進行說明
具體實施方式
一種拉曼光譜氣體檢測系統，所述系統包括樣品預處理裝置，拉曼氣體分析儀，數據信號處理模塊，數據通信模塊，信號輸出顯示單元和主控單元。所述樣品預處理裝置和所述拉曼氣體分析儀連接，用于將所述經過預處理的氣體輸入拉曼氣體分析儀中進行成分分析；所述的樣品預處理裝置為用于流程中的干燥凈化過程，經30目砂芯濾球初步過濾氣體內粉塵，再通過內裝變色硅膠干燥劑的干燥筒和冷凝器干燥被檢測氣體。所述拉曼氣體分析儀將分析后的結果輸入給所述數據信號處理模塊；所述數據信號處理模塊通過所述的數據通信模塊將分析結果輸出給所述的信號輸出顯示單元；所述主控單元用于控制樣氣輸入。在具體的應用中，所述拉曼氣體分析儀包括進氣管線1，排氣管線2，樣品氣分析腔3，氦-氖激光等離子單元5，光學儀器組和光傳感器。所述進氣管線1和樣品氣分析腔3進口端相連，在所述樣品氣分析腔3內設置有一組光傳感器4，每個光傳感器4分別對應其檢測分析的氣體；所述氦-氖激光等離子單元 5產生激光束，并通過光學儀器組共同作用對樣品氣進行檢測；所述檢測后的氣體通過所述排氣管線排出。所述拉曼氣體分析儀中進氣管線上包含一個微粒過濾器10，是指能過濾直徑 < 0. 2 μ m顆粒的過濾器，在所述的排氣管線上設置有壓力傳感器，流量傳感器和泵，對排出的氣體進行檢測和控制。所述光學儀器組包括反射鏡6，棱鏡和偏振鏡7，反射鏡6共兩片，位于激光檢測裝置的兩端，偏振鏡、棱鏡各一片，位于樣品氣分析腔外兩端。反射鏡、棱鏡和偏光器的作用就是改變激光方向，放大激光能量的作用。1、實驗對比為了更直觀了解拉曼激光氣體分析儀的性能，將本發明與上海神開 3Q04色譜進行實驗與對比，見表1。2、現場對比試驗試驗方式同時本發明和3Q04色譜儀進行現場錄井作業，全程進行油氣監控。試驗井基本數據新沙X井，井型水平井，試驗井段0-3168. 00m，試驗時間61天，拉曼氣體分析共解釋22層油氣顯示，油氣顯示井段、解釋層數與3Q04色譜一致。見圖3、4、5。3、實用性對比①拉曼分析儀附屬設備少，故障率低，穩定性好。在61天的現場試驗中，從未發生故障；3Q04色譜需要氫氣發生器、空氣壓縮機等設備，故障率相對較高；因此拉曼分析儀較 3Q04色譜更能確保油氣顯示的發現。見圖6。②3Q04色譜組分是周期性分析，組分相對全烴滯后，對現場油氣水的識別有影響，拉曼光譜全烴和組分是一一對應關系，真正做到實時、連續檢測與分析。表1拉曼氣體分析儀與3Q04色譜性能室內實驗對比表
權利要求1.一種錄井用拉曼光譜氣體檢測系統，其特征在于，所述系統包括樣品預處理裝置，拉曼氣體分析儀，數據信號處理模塊，數據通信模塊，信號輸出顯示單元和主控單元；所述樣品預處理裝置和所述拉曼氣體分析儀連接，用于將所述經過預處理的氣體輸入拉曼氣體分析儀中進行成分分析；所述拉曼氣體分析儀將分析后的結果輸入給所述數據信號處理模塊；所述數據信號處理模塊通過所述的數據通信模塊將分析結果輸出給所述的信號輸出顯示單元；所述主控單元用于控制樣氣輸入。
2.根據權利要求1所述的一種錄井用拉曼光譜氣體檢測系統，其特征在于，所述拉曼氣體分析儀包括進氣管線，排氣管線，樣品氣分析腔，氦-氖激光等離子單元，光學儀器組和光傳感器；樣品氣分析腔，氦-氖激光等離子單元，光學儀器組和光傳感器這四部分屬于激光檢測裝置，是拉曼光譜氣體檢測系統的核心裝置；所述進氣管線和樣品氣分析腔進口端相連，在所述樣品氣分析腔內設置有一組光傳感器，每個光傳感器分別對應其檢測分析的氣體；所述氦-氖激光等離子單元產生激光束，并通過光學儀器組共同作用對樣品氣進行檢測；所述檢測后的氣體通過所述排氣管線排出。
3.根據權利要求2所述的一種錄井用拉曼光譜氣體檢測系統，其特征在于，所述拉曼氣體分析儀中進氣管線上包含一個微粒過濾器，其過濾直徑< 0. 2μπι顆粒的過濾器，在所述的排氣管線上設置有壓力傳感器，流量傳感器和泵，對排出的氣體進行檢測和控制。
4.根據權利要求2所述的一種錄井用拉曼光譜氣體檢測系統，其特征在于，所述光學儀器組包括反射鏡，棱鏡和偏振鏡，用于反射鏡、棱鏡和偏光器的改變激光方向，放大激光能量°
5.根據權利要求1所述的一種錄井用拉曼光譜氣體檢測系統，其特征在于，所述的樣品預處理裝置用于流程中的干凈躁化過程，經30目砂芯濾球初步過濾氣體內粉塵，再通過內裝變色硅膠干燥劑的干燥筒和冷凝器干燥被檢測氣體。
專利摘要本實用新型屬于石油勘探開發領域，尤其涉及油氣錄井中的氣體檢測過程，應用拉曼光譜技術進行檢測的系統和方法。一種錄井用拉曼光譜氣體檢測系統，所述系統包括樣品預處理裝置，拉曼氣體分析儀，數據信號處理模塊，數據通信模塊，信號輸出顯示單元和主控單元；所述樣品預處理裝置和所述拉曼氣體分析儀連接，用于將所述經過預處理的氣體輸入拉曼氣體分析儀中進行成分分析；所述拉曼氣體分析儀將分析后的結果輸入給所述數據信號處理模塊；所述數據信號處理模塊通過所述的數據通信模塊將分析結果輸出給所述的信號輸出顯示單元；所述主控單元用于控制樣氣輸入。
文檔編號G01N21/65GK202153209SQ201120284529
公開日2012年2月29日 申請日期2011年8月5日 優先權日2011年8月5日
發明者唐慶, 唐誠, 夏杰, 徐如剛, 施強, 權楊, 湯中榮, 王崇敬, 范海濤, 陳琪, 陳舒, 陶海 申請人:中國石化集團西南石油局, 中國石油化工集團公司