CN202153209U - 一种录井用拉曼光谱气体检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于石油勘探开发领域，尤其涉及油气录井中的气体检测过程，应用拉曼光谱技术进行检测的系统和方法。一种录井用拉曼光谱气体检测系统，所述系统包括样品预处理装置，拉曼气体分析仪，数据信号处理模块，数据通信模块，信号输出显示单元和主控单元；所述样品预处理装置和所述拉曼气体分析仪连接，用于将所述经过预处理的气体输入拉曼气体分析仪中进行成分分析；所述拉曼气体分析仪将分析后的结果输入给所述数据信号处理模块；所述数据信号处理模块通过所述的数据通信模块将分析结果输出给所述的信号输出显示单元；所述主控单元用于控制样气输入。
Description
技术领域
本实用新型属于石油勘探开发领域，尤其涉及油气录井中的气体检测过程，应用拉曼光谱技术进行检测的系统和方法。
背景技术
录井是勘探开发的“眼睛”。气体检测技术是录井的关键技术，录井气体检测的目的一是直接发现油气层，二是做好有毒有害气体的监测预警，三是发现非烃类气体矿藏。
烃类检测中现有技术中常采用氢焰色谱SK-3Q04和红外光谱技术。而采用氢焰色谱SK-3Q04的问题是只检测烃类气体；附属设备多、气路复杂，分析影响因素较多，较易出现故障；组分不能连续监测；检测速度和检测精度不能达到高效统一。而红外光谱技术解谱难度大，组份分离度低；同机检测多种气体少；检测精度比较低，范围窄。
烃类检测中现有技术应用热导色谱SK-3R03或格林通硫化氢检测仪。热导色谱SK-3R03一般检测H2和CO2；精度低；硫化氢检测需要专用的检测仪。非烃检测仪存在问题是一种气体基本上对应一种检测仪器。
录井气体检测发展趋势是由各类检测仪器组合式检测、组份检测周期式分析、重点检测烃类气体向简练整合型发展、向实时分析发展和向各种气体全面检测发展。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术中存在的技术问题，研发了一种录井用拉曼光谱气体检测系统。
发明人经过长期研究，利用拉曼光谱技术。其拉曼光谱原理：在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率v0相同的成分称为瑞利散射。频率较小的成分v0-Δv称为斯托克斯线。频率较大的成分v0+Δv称为反斯托克斯线。频率对称分布在v0两侧的谱线或谱带v0±Δv为拉曼光谱。(如图1)
本实用新型的技术方案为
一种拉曼光谱气体检测系统，所述系统包括样品预处理装置，拉曼气体分析仪，数据信号处理模块，数据通信模块，信号输出显示单元和主控单元。
所述样品预处理装置和所述拉曼气体分析仪连接，用于将所述经过预处理的气体输入拉曼气体分析仪中进行成分分析；所述的样品预处理装置为用于流程中的干燥净化过程，经30目砂芯滤球初步过滤气体内粉尘，再通过内装变色硅胶干燥剂的干燥筒和冷凝器干燥被检测气体。
所述拉曼气体分析仪将分析后的结果输入给所述数据信号处理模块；所述数据信号处理模块通过所述的数据通信模块将分析结果输出给所述的信号输出显示单元；所述主控单元用于控制样气输入。
在具体的应用中，所述拉曼气体分析仪包括进气管线，排气管线，样品气分析腔，氦-氖激光等离子单元，光学仪器组和光传感器。
所述进气管线和样品气分析腔进口端相连，在所述样品气分析腔内设置有一组光传感器，每个光传感器分别对应其检测分析的气体；所述氦-氖激光等离子单元产生激光束，并通过光学仪器组共同作用对样品气进行检测；所述检测后的气体通过所述排气管线排出。
所述拉曼气体分析仪中进气管线上包含一个微粒过滤器，是指能过滤直径＜0.2μm颗粒的过滤器，在所述的排气管线上设置有压力传感器，流量传感器和泵，对排出的气体进行检测和控制。
所述光学仪器组包括反射镜，棱镜和偏振镜，反射镜共两片，位于激光检测装置的两端，偏振镜、棱镜各一片，位于样品气分析腔外两端。反射镜、棱镜和偏光器的作用就是改变激光方向，放大激光能量的作用。
本实用新型所实现的实用新型效果：
1、指纹性振动谱准确识别气体种类；
2、所需样品量少，不需要预处理；
3、多组分样品同时无损检测；
4、分析快速，高空间分辨率；
5、基本无辅助设备，故障率低。
6、能检测除惰性气体外的各类气体。可以实现快速、简单、无损伤的定量与定性分析。在连续性、可靠性、准确性、灵敏性等方面均具有明显优势。
7、用于炼钢、炼油、化工、热处理过程气体在线分析与监测领域。
附图说明
图1是拉曼光谱技术原理示意图
图2是本实用新型核心部分仪器拉曼分析仪检测装置图；其中1为进气管线，2为排气管线，3为样品气分析腔，4为光传感器，5为氦-氖激光等离子单元，6为反射镜，7为偏光器，8为激光束，9为样气管路，10为微粒过滤器
图3是拉曼气体分析仪工作流程图
图4本实用新型与3Q04油气显示第1-2层对比图
图5本实用新型与3Q04油气显示第3层对比图
图6本实用新型与3Q04实用性对比图
将结合实用新型内容和具体实施方式进行说明
具体实施方式
一种拉曼光谱气体检测系统，所述系统包括样品预处理装置，拉曼气体分析仪，数据信号处理模块，数据通信模块，信号输出显示单元和主控单元。
所述样品预处理装置和所述拉曼气体分析仪连接，用于将所述经过预处理的气体输入拉曼气体分析仪中进行成分分析；所述的样品预处理装置为用于流程中的干燥净化过程，经30目砂芯滤球初步过滤气体内粉尘，再通过内装变色硅胶干燥剂的干燥筒和冷凝器干燥被检测气体。
所述拉曼气体分析仪将分析后的结果输入给所述数据信号处理模块；所述数据信号处理模块通过所述的数据通信模块将分析结果输出给所述的信号输出显示单元；所述主控单元用于控制样气输入。
在具体的应用中，所述拉曼气体分析仪包括进气管线1，排气管线2，样品气分析腔3，氦-氖激光等离子单元5，光学仪器组和光传感器。
所述进气管线1和样品气分析腔3进口端相连，在所述样品气分析腔3内设置有一组光传感器4，每个光传感器4分别对应其检测分析的气体；所述氦-氖激光等离子单元5产生激光束，并通过光学仪器组共同作用对样品气进行检测；所述检测后的气体通过所述排气管线排出。
所述拉曼气体分析仪中进气管线上包含一个微粒过滤器10，是指能过滤直径＜0.2μm颗粒的过滤器，在所述的排气管线上设置有压力传感器，流量传感器和泵，对排出的气体进行检测和控制。
所述光学仪器组包括反射镜6，棱镜和偏振镜7，反射镜6共两片，位于激光检测装置的两端，偏振镜、棱镜各一片，位于样品气分析腔外两端。反射镜、棱镜和偏光器的作用就是改变激光方向，放大激光能量的作用。
1、实验对比：为了更直观了解拉曼激光气体分析仪的性能，将本发明与上海神开3Q04色谱进行实验与对比，见表1。
2、现场对比试验：
试验方式：同时本发明和3Q04色谱仪进行现场录井作业，全程进行油气监控。试验井基本数据：新沙X井，井型：水平井，试验井段：0-3168.00m，试验时间：61天，拉曼气体分析共解释22层油气显示，油气显示井段、解释层数与3Q04色谱一致。见图3、4、5。
3、实用性对比
①拉曼分析仪附属设备少，故障率低，稳定性好。在61天的现场试验中，从未发生故障；3Q04色谱需要氢气发生器、空气压缩机等设备，故障率相对较高；因此拉曼分析仪较3Q04色谱更能确保油气显示的发现。见图6。
②3Q04色谱：组分是周期性分析，组分相对全烃滞后，对现场油气水的识别有影响，拉曼光谱：全烃和组分是一一对应关系，真正做到实时、连续检测与分析。
表1 拉曼气体分析仪与3Q04色谱性能室内实验对比表
本实用新型采用拉曼激光气体分析仪，具有同时检测烃类与非烃气体的能力，检测技术指标符合行业规范要求，对烃类气体的检测效果超过了现有技术。
本实用新型系统运行稳定，故障率低，油气异常发现及时，数据准确可靠，安全环保，能满足现场气测录井要求。本发明将拉曼激光气体分析技术应用于录井现场，是国内气测录井技术的一次重要探索，对于推动气测录井技术革新有积极作用。
Claims (5)
1.一种录井用拉曼光谱气体检测系统，其特征在于，所述系统包括样品预处理装置，拉曼气体分析仪，数据信号处理模块，数据通信模块，信号输出显示单元和主控单元；
所述样品预处理装置和所述拉曼气体分析仪连接，用于将所述经过预处理的气体输入拉曼气体分析仪中进行成分分析；所述拉曼气体分析仪将分析后的结果输入给所述数据信号处理模块；所述数据信号处理模块通过所述的数据通信模块将分析结果输出给所述的信号输出显示单元；所述主控单元用于控制样气输入。
2.根据权利要求1所述的一种录井用拉曼光谱气体检测系统，其特征在于，所述拉曼气体分析仪包括进气管线，排气管线，样品气分析腔，氦-氖激光等离子单元，光学仪器组和光传感器；
样品气分析腔，氦-氖激光等离子单元，光学仪器组和光传感器这四部分属于激光检测装置，是拉曼光谱气体检测系统的核心装置；
所述进气管线和样品气分析腔进口端相连，在所述样品气分析腔内设置有一组光传感器，每个光传感器分别对应其检测分析的气体；所述氦-氖激光等离子单元产生激光束，并通过光学仪器组共同作用对样品气进行检测；所述检测后的气体通过所述排气管线排出。
3.根据权利要求2所述的一种录井用拉曼光谱气体检测系统，其特征在于，所述拉曼气体分析仪中进气管线上包含一个微粒过滤器，其过滤直径＜0.2μm颗粒的过滤器，在所述的排气管线上设置有压力传感器，流量传感器和泵，对排出的气体进行检测和控制。
4.根据权利要求2所述的一种录井用拉曼光谱气体检测系统，其特征在于，所述光学仪器组包括反射镜，棱镜和偏振镜，用于反射镜、棱镜和偏光器的改变激光方向，放大激光能量。
5.根据权利要求1所述的一种录井用拉曼光谱气体检测系统，其特征在于，所述的样品预处理装置用于流程中的干净躁化过程，经30目砂芯滤球初步过滤气体内粉尘，再通过内装变色硅胶干燥剂的干燥筒和冷凝器干燥被检测气体。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN105444970A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-03-30 | 新奥科技发展有限公司 | 气体检测系统 |
| CN106932378A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-07-07 | 浙江大学 | 一种基于拉曼光谱的炼厂酸性气成分的在线检测系统和方法 |
| CN108316920A (zh) * | 2017-01-16 | 2018-07-24 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 井下随钻气测录井测试装置 |
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2011
- 2011-08-05 CN CN2011202845292U patent/CN202153209U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN106932378A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-07-07 | 浙江大学 | 一种基于拉曼光谱的炼厂酸性气成分的在线检测系统和方法 |
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