本发明专利技术提供了一种录井用激光拉曼光谱气体检测装置及检测方法，所述检测装置包括样气、采样器、分析仪和工控机，所述分析仪包括红外测量模块和拉曼测量模块，当所述样气中的CH4浓度较低时，样气经电动两位三通阀的第一气路进入到红外测量模块中，分析仪分析测量样气中的CH4浓度；当样气中的CH4浓度较高时，样气经电动两位三通阀的第二气路进入到拉曼测量模块中，分析仪分析测量样气中的所有组分气体浓度；红外测量模块和拉曼测量模块分别将CH4浓度数据和所有组分气体浓度数据上传到工控机。本发明专利技术通过降低拉曼测量模块的使用频率，提高分析仪的使用寿命，保障仪器的测试性能，并采用红外测量模块，提高对单组份烃类的检测精度。检测精度。检测精度。
【技术实现步骤摘要】
一种录井用激光拉曼光谱气体检测装置及检测方法
[0001]本专利技术属于气体石油勘探开发
，更具体地说，涉及一种录井用激光拉曼光谱气体检测装置及检测方法。
技术介绍
[0002]在油田勘探开发过程中，气测录井在钻井监控过程中起着重要的作用。被钻井液携带到地面上的地下烃类气体是判断地层中油气含量、分析油气特性的直接指标。在油气勘探中，应用烃类气体检测技术，对井下气体进行实时分析和评价，从而准确确定所钻层段的油气含量和类型，对油气勘探具有十分重要的意义。
[0003]传统的烃类气体检测技术主要有氢火焰离子气相色谱法、红外吸收光谱法，其中：气相色谱法附属设备多，需要氢气发生器、空压机等辅助设备，气路复杂，分析影响因素较多，容易出现故障，分析速度慢，不能实时在线检测；红外光谱技术由于现场录井过程中所检测气体主要为烷烃类混合气体，主要为饱和烷烃，各烷烃成分的红外吸收波段相近，各烷烃成分的红外吸收光谱严重交叠，有交叉干扰现象，定性识别难。因此，红外光谱技术很难做到对各组分气体进行准确检测的目的。
[0004]现有技术的CN102914530A公开了一种拉曼光谱气体检测系统及其检测方法，但该系统无法在石油开采的初始阶段对录井过程气中烃类气体的低浓度(如几十到几百ppm)的精准监测，即不能更早的判断油气层；且整个录井过程中激光拉曼需一直处于运行状态，由于激光器功率会随着时间衰减，而拉曼信号强度和激光功率呈正比关系，最终会影响仪器测试性能和实用寿命。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种能实现对油气层的早期监控且寿命长的激光拉曼光谱气体检测装置。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种录井用激光拉曼光谱气体检测装置，包括：样气、采样器、两位三通阀、分析仪、工控机和控制器；
[0007]所述采样器接收所述控制器发来的采样指令时，以控制所述样气的气体流量，所述样气经所述两位三通阀进入到所述分析仪中；
[0008]所述分析仪包括红外测量模块和拉曼测量模块；
[0009]当所述样气中的CH4浓度较低时，所述样气经所述两位三通阀的第一气路进入到所述红外测量模块中，所述分析仪分析测量所述样气中的CH4浓度；
[0010]当所述样气中的CH4浓度较高时，所述样气经所述两位三通阀的第二气路进入到所述拉曼测量模块中，所述分析仪分析测量所述样气中的所有组分气体浓度；
[0011]所述红外测量模块和所述拉曼测量模块分别将所述CH4浓度数据和所述所有组分气体浓度数据上传到所述工控机，所述工控机实时显示各气体浓度值。
[0012]进一步的，所述采样器包括通过管路顺次连接的电磁阀、抽气泵、预处理单元和流
量计，
[0013]所述电磁阀用于控制所述采样器中气路的通断；
[0014]所述抽气泵用于将井下的样气抽取到地面；
[0015]所述预处理单元用于对样气中的杂质进行滤除；
[0016]所述流量计用来调节过滤之后所述样气的流量。
[0017]进一步的，所述两位三通阀为电动控制阀，所述两位三通阀通过RS232、RS485或者USB接口控制。
[0018]进一步的，所述流量计的流量范围为0.7
‑
1.2L/min。
[0019]进一步的，所述红外测量模块的量程为0
‑
5000ppm，检测下限为3ppm。
[0020]进一步的，所述红外测量模块包括红外光源、反射气体室和探测器，所述红外光源发射出的红外光经所述反射气体室多次反射后被所述探测器接收。
[0021]进一步的，所述拉曼测量模块包括激光器、光路耦合单元、气体室和光谱采集分析单元，
[0022]所述激光器发射出的激光经所述光路耦合单元进入到所述气体室，所述气体室中的样气与激光相互作用产生拉曼散射光，所述拉曼散射光再经所述光路耦合单元进入所述光谱采集分析单元，以得到所述样气中各气体组分的拉曼特征指纹谱，所述拉曼特征指纹谱再通过谱图解析算法计算出各气体组分的浓度值，并将各气体组分的浓度值数据上传至所述工控机。
[0023]进一步的，所述工控机包括分析评价模块和控制模块，所述分析评价模块用于对井下气体进行实时分析和评价，以准确判断所钻层段的油气含量和类型，所述控制模块用于对仪器和阀门的状态进行控制。
[0024]本专利技术的第二目的在于提供一种录井用激光拉曼光谱气体的检测方法，所述检测方法包括：
[0025]步骤S1：录井开始，采样器开始工作，将样气抽入到所述采样器的预处理单元，以去除所述样气中的杂质，并调节所述采样器中的流量计至合适位置；
[0026]步骤S2：经所述预处理单元过滤后的干净样气进入两位三通阀，经所述两位三通阀的第一气路进入所述分析仪的红外测量模块中；
[0027]步骤S3：所述红外测量模块采用长光程多次反射光路对单组分CH4进行检测，并将测量的CH4浓度数据上传到工控机；
[0028]步骤S4：所述工控机实时显示气体浓度值，当CH4浓度值超过5000ppm时，所述工控机通过控制器发送指令给两位三通阀，切换到所述两位三通阀的第一气路，同时所述工控机给分析仪发送指令以激活拉曼测量模块；
[0029]步骤S5：所述样气经过所述两位三通阀的第二气路进入所述拉曼测量模块，对所述样气中所有组分进行测量，并将测量数据上传到所述工控机；
[0030]步骤S6：所述工控机对井下气体进行实时分析和评价，以判断所钻层段的油气含量和类型；
[0031]步骤S7：录井结束，所述工控机发送指令给所述两位三通阀，以切换回所述两位三通阀的第一气路，同时发送指令给所述分析仪，以使所述拉曼测量模块处于休眠状态；
[0032]步骤S8：重复步骤S1‑
S7，开始下一次的录井工作。
[0033]本专利技术的第三目的在于一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述所述的录井用激光拉曼光谱气体的检测方法。
[0034]本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
[0035]本专利技术实施例中的录井用激光拉曼光谱气体检测装置具有采样器和分析仪，融合红外和激光拉曼光谱技术，在实现在线录井检测过程中大部分时间采用红外测量模块进行分析检测，此时拉曼测量模块处于休眠状态，只有当红外模块检测到高浓度的CH4时，才启动拉曼测量模块对样气成分进行全面分析，通过降低拉曼测量模块的使用频率，极大提高分析仪的使用寿命和稳定性；在石油勘探前期，由于录井气体浓度值很低，用多次反射红外模块测量单组分气体具有更高的精度；
附图说明
[0036]图1为本专利技术实施例中录井用激光拉曼光谱气体检测装置的流程结构示意图；
[0037]图2为本专利技术实施例中录井用激光拉曼光谱气体检测装置的俯视结构示意图；
[0038]图3为本专利技术实施例中录井用激光拉曼光谱气体检测装置的三维结构示意图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种录井用激光拉曼光谱气体检测装置，其特征在于，包括：样气(1)、采样器(2)、两位三通阀(3)、分析仪(4)、工控机(5)和控制器(6)；所述采样器(2)接收所述控制器(6)发来的采样指令，以控制所述样气(1)的气体流量，所述样气(1)经所述两位三通阀(3)进入到所述分析仪(4)中；所述分析仪(4)包括红外测量模块(41)和拉曼测量模块(42)；当所述样气(1)中的CH4浓度较低时，所述样气(1)经所述两位三通阀(3)的第一气路进入到所述红外测量模块(41)中，所述分析仪(4)用于分析测量所述样气(1)中的CH4浓度；当所述样气(1)中的CH4浓度较高时，所述样气(1)经所述两位三通阀(3)的第二气路进入到所述拉曼测量模块(42)中，所述分析仪(4)用于分析测量所述样气(1)中的所有组分气体浓度；所述红外测量模块(41)和所述拉曼测量模块(42)分别将所述CH4浓度数据和所述所有组分气体浓度数据上传到所述工控机(5)，所述工控机(5)实时显示各气体浓度值。2.根据权利要求1所述的录井用激光拉曼光谱气体检测装置，其特征在于，所述采样器(2)包括通过管路顺次连接的电磁阀(21)、抽气泵(22)、预处理单元(23)和流量计(24)，所述电磁阀(21)用于控制所述采样器(2)中气路的通断；所述抽气泵(22)用于将井下的样气抽取到地面；所述预处理单元(23)用于对样气中的杂质进行滤除；所述流量计(24)用来调节过滤之后所述样气(1)的流量。3.根据权利要求2所述的录井用激光拉曼光谱气体检测装置，其特征在于，所述两位三通阀(3)为电动控制阀，所述两位三通阀(3)通过RS232、RS485或者USB接口控制。4.根据权利要求3所述的录井用激光拉曼光谱气体检测装置，其特征在于，所述流量计(24)的流量范围为0.7
‑
1.2L/min。5.根据权利要求3所述的录井用激光拉曼光谱气体检测装置，其特征在于，所述红外测量模块(41)的量程为0
‑
5000ppm，检测下限为3ppm。6.根据权利要求1所述的录井用激光拉曼光谱气体检测装置，其特征在于，所述红外测量模块(41)包括红外光源(411)、反射气体室(412)和探测器(413)，所述红外光源(411)发射出的红外光经所述反射气体室(412)多次反射后被所述探测器(413)接收。7.根据权利要求1所述的录井用激光拉曼光谱气体检测装置，其特征在于，所述拉曼测量模块(42)包括激光器(421)、光路耦合单元(422)、气体室...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊友辉，王文，何涛，关新，易良顺，
申请(专利权)人：湖北锐意自控系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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