[實用新型]一種用于石油勘探中檢測烷烴的便攜式氣體分析設(shè)備

有效

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• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN204422476U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 關(guān)曉增;聞運生
• 申請（專利權(quán)）人: 北京東方海泰科技有限公司
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 于曉霞;于潔

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及石油勘探領(lǐng)域，尤其涉及用于石油勘探中檢測烷烴的便攜式氣體分析設(shè)備。

背景技術(shù)

石油作為能量的形式，例如，汽油，煤油，或電功率并為作為石油化學產(chǎn)品，如合成纖維和塑料原料的極為重要的資源。

在石油勘探過程中，通常是首先調(diào)查目標區(qū)域，然后通過文獻檢索、遙感技術(shù)和航拍解譯等方式進行石油地質(zhì)評價，而后研究政治、金融的穩(wěn)定性和地理條件，最后獲得在具有潛在石油資源的區(qū)域的開采權(quán)。在獲取石油儲存點的過程中，常常需要對沉積盆地的膨脹程度和屬性和地質(zhì)情況作為是否存在烴源巖或沉積底層的依據(jù)，然后完整分析勘測數(shù)據(jù)，才能大致確定石油存儲點的位置作為候選石油鉆井點。

在石油鉆井過程中，泥漿流體注入井中并累積至高出地面，以便采集井內(nèi)泥漿流體，這對于獲取地下信息之后直接測量氣體成分非常重要，尤其是低分子量烷烴的實時測量對于確定石油是否存在很有效。同時，為了確定泥漿流體注入井中的壓力，監(jiān)測甲烷濃度非常重要，需根據(jù)甲烷濃度實時調(diào)整泥漿流體壓力值。

傳統(tǒng)的，為了分析石油鉆井現(xiàn)場泥漿流體中的氣體成分，通常使用氣相色譜-質(zhì)譜儀(GC/MS)；然而，GC/MS體積大，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，價格非常昂貴，并且需要很長的時間從色譜柱中提取樣品，然后經(jīng)過長時間才能得出測量數(shù)據(jù)；因此，非常需要一個能在鉆井現(xiàn)場快速安裝和實時分析泥漿流體中的氣體成分，并且能夠緊湊和便攜式的安裝于鉆井機上的儀器。

實用新型內(nèi)容

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種用于石油勘探中檢測烷烴的便攜式氣體分析設(shè)備，解決由于傳統(tǒng)的GC/MS體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴問題引起的安裝不便，而且不能實時監(jiān)測樣品氣體中的烷烴的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種用于石油勘探中檢測烷烴的便攜式氣體分析設(shè)備,包括傳感器元件和電源，傳感器元件包括傳感器部件和操作部件，操作部件設(shè)置于傳感器部件的后端部，其功能如同一個交流電發(fā)生器，控制傳感器部件運轉(zhuǎn)；電源位于操作部件一側(cè)，為傳感器元件的運行提供驅(qū)動力。

傳感器部件包括電離模塊、離子引出模塊、四級串聯(lián)桿模塊、離子檢測模塊和保護罩；從保護罩的前端側(cè)起依次將電離模塊、離子引出模塊、四級串聯(lián)桿模塊和離子檢測模塊收納在保護罩中；保護罩的前端壁上設(shè)置有氣體導(dǎo)向入口，用于引導(dǎo)樣品氣體進入傳感器部件中。

電離模塊用于電離樣品氣體，位于傳感器部件左側(cè)，包括離子導(dǎo)向出口、熱電子加速電極和燈絲；熱電子加速電極為上下兩端有凸起的柱形，位于電離模塊前端，熱電子加速電極上均勻間隔分布著多個氣體導(dǎo)入部；燈絲為波紋形狀，上下對稱的分別設(shè)置于與熱電子加速電極凸起相鄰位置；燈絲和熱電子加速電極之間產(chǎn)生高達10～30eV的電場能量，熱電子加速電極加速經(jīng)過燈絲加熱的熱電子，而后，通過熱電子碰撞從氣體導(dǎo)入部引入的樣品氣體，從而電離樣品氣體；由電離模塊產(chǎn)生的離子由從離子導(dǎo)向出口向離子引出模塊移動，離子導(dǎo)向出口呈大致圓形，位于電離模塊右端，以引導(dǎo)離子向外部移動；電離模塊的電離能量可根據(jù)分析對象在10～30eV的能量范圍內(nèi)設(shè)置多個能量點。

離子引出模塊位于電離模塊外側(cè)，包括單個或多個離子引出電極，用于提取從離子導(dǎo)向出口排出的離子；離子引出模塊提取由電離模塊朝四級串聯(lián)桿模塊和離子檢測模塊產(chǎn)生的離子，且使離子加速和聚集。

四級串聯(lián)桿模塊位于離子引出模塊外側(cè)，包括兩對設(shè)置于離子引出模塊外側(cè)，上下對稱且互相平行的桿電極，使由離子引出模塊從電離模塊中引導(dǎo)出的離子進入桿電極時，根據(jù)離子的質(zhì)荷比(質(zhì)量/電荷數(shù)(M/Z)),選擇性地通過四級串聯(lián)桿模塊，因此，四級串聯(lián)桿模塊分離、加速并聚合由離子引出模塊引出的離子束。

離子檢測模塊位于傳感器部件最外側(cè)，外接操作部分，離子檢測模塊檢測通過四級串聯(lián)桿模塊的離子；離子檢測模塊是一個法拉第杯，捕獲四級串聯(lián)桿模塊分離出的離子，并形成離子流，以離子流的形式進行檢測，通過電壓值顯示。

操作部分具有運算處理功能、控制功能和電流發(fā)生器的功能；將離子檢測模塊檢測到指示離子電流的電壓值數(shù)字轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號，并輸出該電壓信號；從操作部分輸出的電壓信號作為測量數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示裝置，顯示在顯示裝置上的質(zhì)譜圖的橫軸為荷質(zhì)比(M/Z)，縱軸為檢測強度。

氣體分析設(shè)備可分析流入井中的泥漿中的流體中的樣品氣體或從井中流出的樣品氣體中碳原子數(shù)為1～12的烷烴作為分析對象。在泥漿流體中氣體成分直接以氣態(tài)形式或同載氣一同至傳感器部件中，進行上述檢測分析。