[发明专利]一种拉曼光谱仪测量环境的控制方法及系统

说明书

本发明提供一种拉曼光谱仪测量环境的控制方法及系统，其中系统包括拉曼仪温度控制系统，样品净化及流量、压力控制系统；所述拉曼仪温度控制系统包括拉曼光谱仪样品气微型加热器，热导体温度测量计，气体温度测量三通，气体温度测量计，拉曼仪光程池池体，光程池池体温度测量计，温度设定仪，PID运算程序装置，调节器，加热器温度控制器，光程池温度控制器。本发明方案能够解决拉曼光谱仪无法适应录井现场环境恶劣多变，测量值不准确的问题。

技术领域

本发明属于录井气体成分检测领域，尤其涉及一种高速流动气体的温度、压力及流量的控制方法与系统，与之实现拉曼光谱仪在各种录井现场条件下测量环境的统一。

背景技术

气测录井是录井专业的核心技术，是发现油气层最直接有效的手段。其检测技术主要为氢焰色谱技术、热导色谱技术与红外光谱技术等，由于其检测周期长、检测指标少、更换井位需重新标定校正等缺点，已越来越难适应现阶段复杂油气藏勘探工作的要求。而拉曼光谱技术以其简单、快速及精度高、无需标定校正，同时检测烃类与非烃类气体等诸多优点，成为常规气体检测的最优选技术之一。但目前用于录井的拉曼光谱技术还未完全成熟，在复杂多变的现场环境适应性上还存在难点。

录井作业周期长，从半月至数年不等，季节跨度大，且施工现场环境恶劣，包括在不同地区的平原、沙漠、山区、海洋等各种环境。而拉曼光谱仪在录井现场进行气体检测时，会受到大气压力、温度对测量结果的影响；另一方面，录井气体包含的各种杂质也存在对光谱仪内部气路、关键部位污染的风险。要使之能够适应录井现场复杂多变的恶劣环境，需要在拉曼光谱仪中建立一套环境控制系统。在录井中，录井气体为高速流动且成分组成实时变化，其导热性能、热容量远低于金属，要使其迅速升温且恒定，在有限的空间和极高的样品流速下将十分困难，结合流动气体压力控制、净化处理等程序，整套系统的实现困难重重。

综上，要实现拉曼光谱仪在现场录井气测领域的应用，必须解决测量环境对检测结果造成影响的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种拉曼仪测量环境的控制方法与系统，使其样品气体温度、压力、流量能够恒定，并提供样品预处理功能，实现拉曼光谱仪在录井现场的气测应用。

本发明采用如下技术方案：

拉曼光谱仪样品气微型加热器，包括进气端盖，热导体，进气端密封垫，气体扩散和旋转导向器，热交换器，外壳，出气端密封垫，气体收集块，出气端盖。

进气端盖的中部为操作窗口Ⅰ，进气端盖通过连接内螺纹Ⅰ与外壳的进气端连接外螺纹相连接。热导体安装在进气端盖与外壳形成的腔体内，所述热导体采用紫铜棒一次加工成型。

热导体上具有进气孔，进气孔和进气螺纹孔贯通，气体从两个进气孔进入内部；进气端密封垫安装在外壳内，气体扩散和旋转导向器套装在热导体上部，气体扩散和旋转导向器上具有周向均布的若干气体旋转导向孔，气体扩散和旋转导向器背部具有环形气体扩散凹槽，气体扩散和旋转导向器上部是套装在热导体上的热交换器。

出气端盖的中部是操作窗口Ⅱ，出气端盖通过连接内螺纹Ⅱ与外壳的出气端连接外螺纹相连接。气体收集块安装在出气端盖与外壳形成的腔体内，气体收集块顶部具有出气孔，出气端密封垫安装在壳体内，环形导热片安装在气体收集块下部。环形导热片也套装安装在热导体上；环形导热片下侧是热交换器。

进一步的是气体扩散和旋转导向孔的位置是，以气体扩散和旋转导向器上平面中心点o为坐标原点，x为平面水平轴，y为平面垂直轴，z为中心轴线；气体旋转导向孔与上平面相交形成的椭圆中心点为p；在平面上，过p点做水平轴x’，x’∥x，过p点做垂直轴y’，y’与y重合；过p点做平面垂线z’，z’∥z；ι为气体旋转导向孔中心轴线，则ι⊥y且ι与z’夹角45°，即ι与径向夹角90°，与轴向夹角45°。

进一步的是，环形气体扩散凹槽深度为5mm，气体旋转导向孔共24个、且均匀分布，孔径为1mm、轴向厚度为5mm。