[发明专利]应用于录井现场的狭缝分光拉曼光谱气体分析系统

说明书

本发明提供了一种应用于录井现场的狭缝分光拉曼光谱气体分析系统，包括：至少一个激光器，反射池，高通量虚拟狭缝分光部件以及探测器；至少一个激光器用于产生激发待测气体产生拉曼散射光的激光；反射池具有多个反射镜，对至少一个激光器产生的激光进行多次反射，激发反射池中的待测气体产生拉曼散射光；高通量虚拟狭缝分光部件包括至少一个1800线平场凹面光栅，用于对反射池出射的拉曼散射光进行分光；探测器对分光后的拉曼散射光进行探测和分析，得到待测气体的拉曼光谱。上述的拉曼光谱气体分析系统具有较高的灵敏度和精度，可适用于录井现场。

技术领域

本发明涉及气测录井中的气体光谱分析，特别涉及一种应用于录井现场的狭缝分光拉曼光谱气体分析系统。

背景技术

拉曼光谱气体检测系统是以拉曼光谱为原理，检测多种烃类与非烃气体。现有技术以氦-氖激光器产生激光，检测腔两端的反射镜不断进行反射，将能量放大1000倍左右。光子与气体分子发生碰撞后产生拉曼散射光，检测腔内壁装有多个光学滤波器和光电传感器，用来吸收和检测不同分子的特定光谱频率，由此得到不同待测气体成分含量，进而为油气勘探提供准确依据。

该检测系统最大的特点在于多个光学滤波器，采用物理式滤光片，滤除非目标气体散射光、瑞利散射光等，仅使该滤光片对应波段的拉曼散射光通过，并入射到光电传感器后进行检测。

该技术主要在钢铁、冶金、化工等行业气体检测领域得到了初步应用。由于录井行业特殊环境，受温度、湿度、粉尘等因素制约，仪器的检测精度和重复性等方面，受影响较大，加上高昂的价格，该技术难以在录井行业推广应用。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提出一种应用于录井现场的狭缝分光拉曼光谱气体分析系统，采用高通量虚拟狭缝技术，提高灵敏度和精度，配置于综合录井仪，利用其在气体分析方面具有的连续性、可靠性、准确性、灵敏性等优势，在高含硫气井、空气钻井、页岩气、煤层气等非常规气藏录井过程中，满足了录井现场对各种烃类与非烃气体检测的需要。

本发明提供了一种应用于录井现场的狭缝分光拉曼光谱气体分析系统，包括：至少一个激光器，反射池，高通量虚拟狭缝分光部件以及探测器；至少一个激光器用于产生激发待测气体产生拉曼散射光的激光；反射池具有多个反射镜，对至少一个激光器产生的激光进行多次反射，激发反射池中的待测气体产生拉曼散射光；高通量虚拟狭缝分光部件包括至少一个1800线平场凹面光栅，用于对反射池出射的拉曼散射光进行分光；探测器对分光后的拉曼散射光进行探测和分析，得到待测气体的拉曼光谱。

根据本发明提供的拉曼光谱气体分析系统，采用高通量虚拟狭缝技术，提高灵敏度和精度，配置于综合录井仪，利用其在气体分析方面具有的连续性、可靠性、准确性、灵敏性等优势，在高含硫气井、空气钻井、页岩气、煤层气等非常规气藏录井过程中，满足了录井现场对各种烃类与非烃气体检测的需要。

附图说明

图1示出了拉曼光谱气体分析系统的原理图；

图2示出了本发明一个实施例提供的应用于录井现场的狭缝分光拉曼光谱气体分析系统的结构示意图。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。

在描述本发明具体实施例之前，首先介绍涉及的拉曼光谱气体分析系统的原理和拉曼光谱气体分析系统的框架。图1示出了拉曼光谱气体分析系统的原理图，如图1所示：拉曼光谱分析系统一般包括激光器，样品腔室，分光部件，和检测部件。其中，激光器产生激光，和待测气体进入样品腔室，激光光子与气体分子碰撞，发生非弹性散射，即拉曼效应，产生拉曼散射光；拉曼散射光进入分光部件中，经分光部件色散后射出，检测部件对光谱进行噪声去除、峰值提取、差异增强等多种处理，经过复杂的数学计算，产生光谱图，对光谱图进行解谱，得到样品的成分和含量。