用于拉曼光譜儀的氣體在線定量混合增壓系統(tǒng)及操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣勘探研究領(lǐng)域中的流體配比模擬實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種用于拉 曼光譜儀的氣體在線定量混合增壓系統(tǒng)及操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光拉曼可以無損的對單個(gè)包裹體的氣、液、固相成分進(jìn)行分析，目前在地質(zhì)領(lǐng)域 對激光拉曼位移值的校正主要通過單晶硅標(biāo)樣進(jìn)行。由于油氣成藏過程中形成的包裹體成 分主要以流體為主，因此需要建立測定不同類型流體包裹體的組成、壓力與拉曼光譜相關(guān) 參數(shù)關(guān)系的方法，建立相應(yīng)的標(biāo)定系統(tǒng)。
[0003] 如圖1所示，2005年第02期的《地球化學(xué)》中刊登的論文"拉曼光譜原位觀測水 合物形成后的飽和甲烷濃度"，該論文公開了利用在線增壓裝置對甲烷飽和濃度進(jìn)行了校 正的方法，該裝置由氣體輸入系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、注水系統(tǒng)以及真空系統(tǒng)組成。
[0004] 該裝置的缺陷是：
[0005] 1)進(jìn)樣系統(tǒng)僅包括一個(gè)鋼瓶，僅能對單個(gè)鋼瓶來源的氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，無法滿 足多元化氣體在線定量混合的模擬實(shí)驗(yàn)；
[0006] 2)增壓系統(tǒng)僅有單一增壓裝置，需要較高的初始壓力或者較大的初始體積。
[0007] 3)該裝置缺少氣體泄漏報(bào)警裝置；

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有的在線增壓裝置在安全性、可操作性以及多元混合氣體配置方 面存在的缺陷，提供了一種用于拉曼光譜儀的氣體在線定量混合增壓系統(tǒng)及操作方法；
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] 本發(fā)明的第一個(gè)保護(hù)主題是：用于拉曼光譜儀的氣體在線定量混合增壓系統(tǒng)；
[0011] 所述系統(tǒng)包括氣體輸入模塊、增壓模塊以及氣體輸出模塊；所述氣體輸入模塊的 輸出端與所述增壓模塊的輸入端相連接，所述增壓模塊的輸出端與所述氣體輸出模塊的輸 入端相連接；
[0012] 所述氣體輸入模塊包括至少一條氣體輸入管線；所述增壓模塊包括增壓容器；
[0013] 所述系統(tǒng)還包括體積轉(zhuǎn)移器3、真空泵4以及排氣口 5 ;
[0014] 所述體積轉(zhuǎn)移器3的氣體入口與所述氣體輸入管線相連接，所述體積轉(zhuǎn)移器3的 氣體出口與所述增壓容器的氣體入口相連接；所述真空泵4設(shè)置在所述氣體輸入管線中， 所述排氣口 5分別與所述體積轉(zhuǎn)移器3的氣體出口以及所述增壓容器的氣體出口相連接；
[0015] 所述體積轉(zhuǎn)移器3內(nèi)部為活塞式內(nèi)腔，各條所述氣體輸入管線輸出的氣體通過所 述體積轉(zhuǎn)移器3獲取定量體積，各路定量體積氣體由所述體積轉(zhuǎn)移器3分別傳輸至所述增 壓模塊，通過所述增壓模塊對各路所述定量體積氣體進(jìn)行混合、增壓處理后，輸出定量混合 氣體。
[0016] 所述體積轉(zhuǎn)移器3包括氣體量取容器3-1、活塞3-2、螺桿3-3、刻度盤3-4、刻度指 針3-5以及手柄3-6 ;
[0017] 所述氣體量取容器3-1的輸入端與所述氣體輸入管線相連接，所述氣體量取容器 3-1的輸出端與所述增壓容器的氣體入口相連接；所述活塞3-2活動(dòng)設(shè)置在所述氣體容器 3-1中，所述螺桿3-3 -端與所述活塞3-2固定連接，所述螺桿3-3另一端與所述手柄3-6 相連接；所述刻度盤3-4和刻度指針3-5分別設(shè)置在所述氣體量取容器3-1上；
[0018] 通過旋轉(zhuǎn)所述手柄3-6,使所述螺桿3-3帶動(dòng)所述活塞3-2沿所述氣體量取容器 3-1內(nèi)腔做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述氣體量取容器3-1的容積大小通過所述刻度盤3-4和刻度指針 3-5指示。該設(shè)計(jì)的好處在于，只有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)體積轉(zhuǎn)移器的體積才會改變，不會因?yàn)槭軞?體的壓力而失控。
[0019] 所述氣體輸入模塊包括1~3條所述氣體輸入管線，各所述氣體輸入管線并行設(shè) 置；
[0020] 每條所述氣體輸入管線分別包括氣瓶1和減壓閥2 ;所述氣瓶1出口與所述體積 轉(zhuǎn)移器3的氣體入口相連接，所述減壓閥2設(shè)置在所述氣瓶1與體積轉(zhuǎn)移器3之間的氣體 輸入管線上。
[0021] 所述增壓模塊包括所述增壓容器和增壓單元；
[0022] 所述增壓容器包括中壓容器6和高壓容器7,二者內(nèi)腔均為活塞式結(jié)構(gòu)，所述活塞 式結(jié)構(gòu)包括用活塞隔開的氣腔和增壓腔；
[0023] 所述中壓容器6的氣腔入口與所述體積轉(zhuǎn)移器3的氣體出口相連接，所述中壓容 器6的氣腔出口與所述高壓容器7的氣腔入口相連接，所述高壓容器7的氣腔出口與所述 氣體輸出模塊的輸入端相連接；所述增壓單元的輸出端分別與所述中壓容器6和高壓容器 7增壓腔相連通；
[0024] 各路氣體在所述中壓容器6的氣腔中混合均勻，通過所述增壓單元對所述中壓容 器6中的氣體進(jìn)行一級增壓，將一級增壓后的氣體傳輸至所述高壓容器7的氣腔，再次通過 所述增壓單元對所述高壓容器7中的氣體進(jìn)行二級增壓，即實(shí)現(xiàn)對多元定量混合氣體的兩 級連續(xù)增壓。
[0025] 所述增壓單元為電動(dòng)增壓單元，其包括儲水箱8和電動(dòng)增壓泵9 ;
[0026] 所述儲水箱8的出水口與所述電動(dòng)增壓泵9內(nèi)腔相連通；所述電動(dòng)增壓泵9的輸 出端分別與所述中壓容器6和高壓容器7的增壓腔相連通；所述電動(dòng)增壓泵9將高壓水源 分別注入所述增壓腔，壓縮所述氣腔容積，使所述氣腔內(nèi)部壓力升高。
[0027] 所述系統(tǒng)還包括報(bào)警模塊，所述報(bào)警模塊包括第一高壓表10、第二高壓表11以及 泄壓口 15 ;
[0028] 所述第一高壓表10分別與所述中壓容器6和高壓容器7的氣腔相連接，以檢測所 述氣腔壓力；
[0029] 所述第二高壓表11分別與所述中壓容器6和高壓容器7的增壓腔相連接，以檢測 所述增壓腔壓力；
[0030] 所述第一高壓表10與第二高壓表11配合使用，用于監(jiān)控氣體增壓過程中，所述中 壓容器6或高壓容器7中的活塞是否已經(jīng)達(dá)到容器頂端。
[0031] 若在增壓過程中，第一高壓表10和第二高壓表11讀數(shù)一起變化且讀數(shù)相等，則活 塞未達(dá)到頂端，若第一高壓表10讀數(shù)不再變化而第二高壓表11的讀數(shù)急劇升高，則說明活 塞已經(jīng)達(dá)到頂端，此時(shí)應(yīng)該立即對系統(tǒng)減壓，如果繼續(xù)對容器施壓會破壞容器活塞造成儀 器損壞。
[0032] 所述泄壓口 15分別與所述中壓容器6和高壓容器7的增壓腔相連接，壓力液體通 過所述泄壓口 15流出，降低所述氣腔以及增壓腔內(nèi)的壓力。
[0033] 所述報(bào)警模塊還包括氣體探測器；所述氣體探測器設(shè)置在所述系統(tǒng)外殼表面，用 于檢測實(shí)驗(yàn)過程中可燃?xì)怏w的泄漏程度。
[0034] 當(dāng)檢測到可燃?xì)怏w的濃度達(dá)到爆炸下限的25%時(shí)，氣體探測器會發(fā)生蜂鳴聲報(bào) 警。此時(shí)需要關(guān)閉氣瓶1閥門，對房間進(jìn)行通風(fēng)，待空氣中可燃?xì)怏w濃度降到爆炸下限的 25%以下時(shí)，警報(bào)才會解除。警報(bào)解除后需要對氣路進(jìn)行檢漏及檢修，待確認(rèn)不漏氣后才可 以繼續(xù)使用。
[0035] 所述氣體輸出模塊為拉曼檢測模塊，所述拉曼檢測模塊包括毛細(xì)管包裹體12、拉 曼光譜儀13以及計(jì)算機(jī)16 ;所述毛細(xì)管包裹體12的輸入端與所述的中壓容器6以及高壓 容器7的氣體輸出端相連接，所述拉曼光譜儀13與所述計(jì)算機(jī)16通過數(shù)據(jù)線連接；
[0036] 所述拉曼光譜儀（13)的入射光照射所述毛細(xì)管包裹體12,所述拉曼光譜儀13接 收散射信號，并將散射信號傳輸至所述計(jì)算機(jī)16。
[0037] 所述體積轉(zhuǎn)移器3的容積上限為250ml ;
[0038] 所述中壓容器6的壓力承載上限為20mpa，所述高壓容器7的壓力承載上限為 50mpa ;在進(jìn)行壓力小于20mpa的實(shí)驗(yàn)時(shí)可以使用中壓容器6或高壓容器7、20-50mpa時(shí)必 須使用高壓容器7,帶來的好處是可以多次將經(jīng)過中壓容器6增壓的氣體注入到高壓容器 7,使氣體在高壓容器7中達(dá)到最高為20mpa的初始壓力。
[0039] 在具體實(shí)施中，所述系統(tǒng)中各模塊的節(jié)點(diǎn)處分別設(shè)置有閥門，其具體為：
[0040] 三條所述氣體輸入管路的出口處分別設(shè)置有一號閥門S1、二號閥門S2以及三號 閥門S3 ;
[0041] 所述真空泵4的輸出端設(shè)置有四號閥門S4 ;
[0042] 所述體積轉(zhuǎn)移器3的入口處設(shè)置有五號閥門S5,體積轉(zhuǎn)移器3出口與中壓容器6 氣腔入口之間設(shè)置有七號閥門S7 ;
[0043] 所述排氣口 5包含兩個(gè)輸入端，第一個(gè)輸入端與體積轉(zhuǎn)移器3相連接，并在此氣體 通路中設(shè)置六號閥門S6 ;第二個(gè)輸入端與中壓容器6和高壓容器7相連接，并在此氣體通 路中設(shè)置八號閥門S8 ;七號閥門S7隔斷六號閥門S6與八號閥門S8之間的氣體通路；
[0044] 所述中壓容器6的氣腔出口設(shè)置有九號閥門S9、所述中壓容器6的增壓腔入口設(shè) 置有十四號閥門S14 ;高壓容器7的氣腔出口設(shè)置有十號閥門S10,所