一种地层氦气在线检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及能源勘探领域，具体的说涉及该领域内的一种地层氦气在线检测装置。


背景技术：

2.氦气是一种稀有的惰性气体，被广泛应用于军工、工业、医疗、民用、超低温研究、航空航天、电子产品生产、高精度焊接等领域，具有十分重要的地位。我国氦气资源特别缺乏，几乎全部依赖进口，但随着陕西渭河盆地含有丰富氦气这一重大发现，氦气获取模式将由以进口为主向气藏勘探开发进行转变。
3.现有的氦气检测方法是通过人工收集之后再送至实验室分析检验，降低了氦气发现的实时性，无法对地层勘探开发全过程进行实时检测。由于氦气同氢气分子质量相近，常规色谱分析方法无法剔除地层氢气对氦气检测的影响。勘探现场环境十分恶劣，常规的实验室分析方法由于配套设备复杂，对应用环境要求较高，无法满足氦气勘探需要。
4.综上所述，现有的氦气气藏发现仍是依靠现场取样再送至实验室检测分析的方法，实时性、准确性以及分析过程的一致性无法满足氦气资源调查的需要，需要发明一种适应现场地质资源勘探需要，便携式的氦气在线检测装置及其检测方法。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种地层氦气在线检测装置。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种地层氦气在线检测装置，其改进之处在于：包括辅助设备，气体预处理机箱和氦气检测机箱；辅助设备包括空压机和脱气器，空压机为气体预处理机箱的气路部分提供载气气源，脱气器为气体预处理机箱的气路部分提供样品气；气体预处理机箱内置气路部分，单片机和与单片机电连接的声光报警电路，在气路部分设置过滤器件和湿度传感器，湿度传感器与单片机电连接，第一开关电源为气体预处理机箱内的部件供电；氦气检测机箱包括恒温箱，模拟接口板和arm嵌入式系统，恒温箱内的气路部分包括旋转阀，色谱柱和热导鉴定器，其中旋转阀的进气口与气体预处理机箱内置气路部分的出气口相通，旋转阀的出气口与色谱柱的进气口相通，色谱柱的出气口与热导鉴定器的进气口相通，模拟接口板与热导鉴定器电连接，arm嵌入式系统与模拟接口板电连接，第二开关电源为氦气检测机箱内的部件供电。
8.进一步的，空压机通过油水分离器和干燥筒与气体预处理机箱的气路部分连通。
9.进一步的，脱气器通过干燥筒与气体预处理机箱的气路部分连通。
10.进一步的，声光报警电路包括喇叭和高亮led。
11.进一步的，过滤器件为一级或两级过滤。
12.进一步的，气体预处理机箱内置的气路部分还设置与单片机电连接的负压力传感器。
13.进一步的，第一开关电源为5v电源。
14.进一步的，氦气检测机箱还包括液晶触摸屏、usb鼠标、键盘、液晶屏背光驱动板、热导桥流恒流源和气测控制。
15.进一步的，恒温箱为双恒温箱。
16.进一步的，第二开关电源为带过流保护的5v和24v电源。
17.本实用新型的有益效果是：
18.本实用新型所公开的地层氦气在线检测装置，基于气测录井技术（气测录井是从安置在振动筛前的脱气器可获得从井底返回的钻井液所携带的气体，对其进行组分和含量的检测和编录，从而判断油气层的工作。气测录井是直接测定钻井液中可燃气体含量的一种录井方法。气测录井是在钻进过程中进行的，利用气测资料能及时发现油气显示，并能预报井喷，在探井中广泛采用），提升了氦气发现的实时性，实现对地层勘探开发全过程的实时检测。
19.本实用新型所公开的地层氦气在线检测装置，通过色谱分离的方式，实现氦气、氢气的分离判别，避免氢气影响氦气的检测。针对气源进行多级干燥、过滤、净化，能够满足氦气勘探现场的需求。可以替代人工采样，减少人工、时间成本，为氦气勘探现场提供实时、在线检测，可为氦气藏的及时、准确识别提供有力支撑。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例1所公开地层氦气在线检测装置的组成框图；
21.图2是本实用新型实施例1所公开地层氦气在线检测装置的气体流向示意图；
22.图3是本实用新型实施例1所公开地层氦气在线检测装置中气体预处理机箱的组成框图；
23.图4是本实用新型实施例1所公开地层氦气在线检测装置中氦气检测机箱的组成框图；
24.图5是本实用新型实施例1所公开地层氦气在线检测装置中氦气检测机箱的气路流程示意图。
25.附图标记：1—辅助设备，2—气体预处理机箱，21—气路部分，22—单片机，23—声光报警电路，24—湿度传感器，25—第一开关电源，26—负压力传感器，3—氦气检测机箱，31—旋转阀，32—色谱柱，33—热导鉴定器，34—模拟接口板，35—arm嵌入式系统。
具体实施方式
26.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
27.实施例1，本实施例公开了一种地层氦气在线检测装置，基于气测录井技术，通过高精度热导鉴定器（tcd）检测技术、气相色谱分离技术、微信号检测技术和高精度控温技术，将氦气分析由传统人工取样送检方式升级为勘探现场在线检测方式，为井场氦气检测提供了新的技术手段，为氦气气层快速发现提供了技术支撑。
28.如图1—2所示，该地层氦气在线检测装置包括辅助设备1，气体预处理机箱2和氦
气检测机箱3，气体预处理机箱实现气体的干燥、净化、稳压及气体分配，同时提供一些报警功能。氦气检测机箱通过阀体切换技术、色谱分离技术、tcd检测技术以及微信号检测技术等实现氦气的检测。
29.辅助设备包括空压机和脱气器，空压机为气体预处理机箱的气路部分提供载气气源，脱气器为气体预处理机箱的气路部分提供样品气；空压机通过油水分离器和干燥筒与气体预处理机箱的气路部分连通。脱气器通过干燥筒与气体预处理机箱的气路部分连通。
30.如图3所示，气体预处理机箱内置气路部分21，单片机22和与单片机电连接的声光报警电路23，在气路部分设置过滤器件和湿度传感器24，湿度传感器与单片机电连接，第一开关电源25为气体预处理机箱内的部件供电，干燥剂失效报警由湿度传感器监测气体湿度，当湿度值超过设定界限时由单片机触发声光报警电路。声光报警电路包括喇叭和高亮led。气体预处理机箱的气体干燥、过滤、净化功能通过采用不同过滤级别的过滤器件完成，过滤器件对不同气体进行一级或两级过滤。气体预处理机箱内置的气路部分还设置与单片机电连接的负压力传感器26，抽入泥浆关泵报警功能通过负压力传感器监测，由单片机控制过零开关的通断来实现。第一开关电源为5v电源。
31.气体预处理机箱的设计优化了地层氦气在线检测装置的气路流程，对进入地层氦气在线检测装置的气体进行了多级过滤和报警保护。主要完成对地层氦气在线检测装置所需各种气体的干燥、过滤、净化、稳压输出，同时对样品气的湿度以及样品气管线的状态进行在线监测，当出现异常时以声光报警的形式提醒使用人员，避免因抽入钻井液或干燥剂失效而引起色谱器件损坏和工作异常。
32.如图4—5所示，氦气检测机箱包括恒温箱，模拟接口板34和arm嵌入式系统35，恒温箱内的气路部分包括旋转阀31，色谱柱32和热导鉴定器33，其中旋转阀的进气口与气体预处理机箱内置气路部分的出气口相通，旋转阀的出气口与色谱柱的进气口相通，色谱柱的出气口与热导鉴定器的进气口相通，模拟接口板与热导鉴定器电连接，arm嵌入式系统与模拟接口板电连接，第二开关电源为氦气检测机箱内的部件供电。
33.旋转阀用于把定量的样品气由载气驱动送至色谱柱（色谱分离系统），旋转阀也可以用电磁阀代替；色谱柱（色谱分离系统）实现对定量样品气的色谱分离，分析的样品气是一个包含氢气、二氧化碳、氦气以及烷烃类气体的混合样品气，色谱柱就是实现上述气体的分离，以及把不必要的气体放空。热导鉴定器（tcd）实现对分离后样品气的检测；微信号检测是由模拟接口板针对tcd检测出的信号进行数据处理；arm嵌入式系统实现氦气、氢气峰形的直观显示。
34.氦气检测机箱还包括液晶触摸屏、usb鼠标、键盘、液晶屏背光驱动板、热导桥流恒流源和气测控制。恒温箱为双恒温箱。第二开关电源为带过流保护的5v和24v电源。