CN1022779C - 一种石油勘探气体组分在线检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种石油勘探气体组份在线检测系统。它用于石油勘探钻井时对泥浆中携带出的气体组成成份进行连续的在线检测，是一种机电一体化外围设备，也可用于其它需要对气体组份进行连线在线检测的地方。本系统是利用各种气体组份都有自己的特征红外吸收谱线的原理设计的。它采用在气体流通路径两侧安装有只接收特征谱线的红外探测器和红外光源，红外光源对气体照射后，通过探测器测得的信号送入控制计算机进行处理，从而得到结果。
Description
一种石油勘探气体组份在线检测系统。它用于气体处理厂和石油勘探钻井时对泥浆中携带出的气体组成成份进行连续在线检测，是一种机电一体化外围设备，也可用于其它需要对烃类气体组份进行连续在线检测的地方。
在石油勘探中，为及时掌握钻机所钻到地层的地质及含油情况，需要对泥浆所携带的气体是否含有某种或某些成份以及含量多少进行及时的检测。现在的测量方法一般是用人工进行气体采样，将样品送到专门的检测车中，然后用气相色谱仪对样品进行分析。该方法设备复杂，操作要求很高，必须由训练有素的专业人员进行操作，不能连续的在线检测。
本发明的目的是发明一种可对气体组成成份进行在线检测的机电一体化外围设备。
本发明探测部分的结构如附图1所示，系统信息流如附图2所示。本发明有由红外光敏元件（1）、电制冷元件（2）、滤波镜（3）组成的探测器（6），红外光源（4），其特征在于：有让被测气体通过的采集管（5），探测器（6）与红外光源（4）固定于采集管（5）的相对两壁，在采集管（5）中还装有压力传感器（7）和温度传感器（8），红外光敏元件（1）、压力传感器（7）和温度传感器（8）的输出端都接于RTU的模拟量输入端，通过RTU与工业控制计算机相连。
由于各种气体组份都有自己的特征吸收红外谱线，可通过被测气体对红外光的吸收情况来检测被测气体中是否含有要测物质，如甲烷等，以及含量大小。本发明正是利用这一原理，通过采集管（5）在井口把随泥浆携带上来的气体样本实时集积取来通过该管。气体样本通过采集管（5）时，由于气体中被测组份对红外发光元件（4）所发红外线的吸收，使红外光敏元件（1）所受光强发生变化。在红外光敏元件（1）前有滤波镜（3），滤波镜（3）为一带通滤波器，它的通过波长正好对应于要测组份的特征吸收波长，使投射到红外光敏元件（1）上的只有特征吸收波长的光波。为了使红外光敏元件（1）能正常工作，需用电制冷元件（2）使其冷却到较低温度。电制冷元件（2）可以是半导体制冷元件，这样可使整个探测器（6）体积减少。红外光敏元件（1）的输出接于RTU的模拟量输入端，经RTU中的适配模块转换为数字
量后，送入气体处理厂或钻井装置的工业控制计算机，作为整个装置中的组份数据，实现采集处理。同时，通过压力传感器（7）和温度传感器（8）得到的采集管（5）内的压力与温度值也经RTU中的A/D转换板转换为数字量送入计算机内，用于对红外光敏元件（1）所测到的强度值进行修正，以便计算出所测组份在被测气体中的含量。
本发明中，由红外光敏元件（1）、电制冷器（2）和滤波镜（3）组成的探测器（6）可以有多个。为测量被测气体中多个组份，滤波镜（3）应为不同波长的带通滤波器，其通带选择为要测各组份所对应的各个特征吸收谱线。各红外光敏元件（1）的输出信号都送入RTU后经A/D转换后送入计算机，在对应多个探测器的情况下，可以用多个红外光源与之对应，也可以用一个统一的红外光源照射，所有探测器接收。
本发明采用在采集管侧壁安装由红外光敏元件（1）、电制冷器（2）以及滤波镜（3）组成的探测器，并在另一侧安装红外光源（4）。由红外光源（4）发出的红外光穿过被测气体时，被被测气体中各种组份选择性的吸收。由于探测器中的滤波镜（3）为对应于需测气体组份的特征吸收谱线带通滤波器，因此红外光敏元件（1）上的光线强度与被测组份的强度成反比。红外光敏元件（1）的输出经RTU模数转换与集中后送入装置的计算机系统，实现了泥浆携带气体组份的在线实时测量。同时，整个测量过程都是在计算机的控制下自动进行，不需人工操作，成为一种机电一体化设备。本发明中，只要把采集管接入被测气体管路中，就可以进行在线测量。它不仅适用于石油勘探，也适应于其它的需对被测气体中特定组份进行测量控制的场合。
本发明中，RTU为一标准化的工业控制介面，该介面中有标准的A/D和D/A转换模块选件，构成了标准模拟量的输入/输出端及开关与脉冲量的输入和输出端口。RTU以RS422通讯制式或其它的标准通讯制式与控制计算机相连。RTU与控制计算机都为标准化的，控制计算机可以是中心控制计算机。由于RTU的标准化，可对本发明系统随时进行扩充，在需要时，可方便地增加所检测气体组份的探测器数目。本发明的调校，可通过软件自动进行。在采集管（5）中通入标准组份的样品气体，通过计算机自动测量并计算各探测器漂移、灵敏度及非线性，存贮这些数据以便在实际使中进行校正。
Claims (2)
1、一种石油勘探气体组份在线检测系统，它有由红外光敏元件(1)、电制冷元件(2)、滤波镜(3)组成的探测器(6)，红外光源(4)，其特征在于：有让被测气体通过的采集管(5)，探测器(6)与红外光源(4)固定于采集管(5)的相对两壁，在采集管(5)中还装有压力传感器(7)和温度传感器(8)，红外光敏元件(1)、压力传感器(7)和温度传感器(8)的输出端都接于RTU的模拟量输入端，通过RTU与工业控制计算机相连。
2、如权利要求1所述的石油气体组份在线检测系统，其特征在于：探测器（6）为多个，分别用于检测不同气体组份。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 89106120 CN1022779C (zh) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 一种石油勘探气体组分在线检测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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| CN1049227A CN1049227A (zh) | 1991-02-13 |
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Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8077309B2 (en) | 2007-01-29 | 2011-12-13 | Applied Instrument Technologies, Inc. | Chemical analyzer for industrial process control |
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1989
- 1989-08-01 CN CN 89106120 patent/CN1022779C/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN1049227A (zh) | 1991-02-13 |
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