應(yīng)用于欠平衡鉆井ubd的氣體標(biāo)定裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定裝置，該裝置包括用于容納已知濃度氣體樣本的取樣袋、傳感器接口、待標(biāo)定傳感器、用于采集所述待標(biāo)定傳感器測量值的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；取樣袋、傳感器接口通過管線連接；管線上設(shè)有用于已知濃度氣體樣本注入取樣袋的氣體注入口，氣體注入口上設(shè)有閥門；待標(biāo)定傳感器連接在傳感器接口和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間。本實(shí)用新型的氣體標(biāo)定裝置及方法可實(shí)現(xiàn)UBD現(xiàn)場對氣體濃度傳感器的標(biāo)定，標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，標(biāo)定方法方便快捷，標(biāo)定精度滿足鉆井行業(yè)的精度要求，具有很大的實(shí)用價值，易推廣。
【專利說明】應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及油氣開采技術(shù)，尤其涉及一種應(yīng)用于欠平衡鉆井（UnderBalance Drilling，簡稱：UBD)的氣體標(biāo)定裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 氣體鉆井過程中，可能出現(xiàn)的井下安全風(fēng)險(xiǎn)主要包括地層出氣、井壁垮塌、地層出 水、鉆柱失效、井下燃爆及地層產(chǎn)出有毒有害氣體。這些安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生會對鉆井施工、人 員安全及經(jīng)濟(jì)造成一定損失。因此，氣體鉆井過程的監(jiān)測就顯得尤為重要。UBD儀器通過在 線監(jiān)測氣體鉆井過程返出的氣體成分及濃度來判斷井下是否發(fā)生異常情況。然而儀器內(nèi)置 傳感器在現(xiàn)場的工作環(huán)境惡劣，在工作一段時間后輸出電壓與濃度值會偏離原有的線性關(guān) 系，造成較大的測量誤差。故必須在現(xiàn)場間隔一段時間進(jìn)行傳感器的標(biāo)定工作。
[0003]目前，氣體濃度傳感器常用的標(biāo)定方法是在室內(nèi)采用氣相色譜儀進(jìn)行標(biāo)定，雖然 其標(biāo)定精度高，然而該方法標(biāo)定條件要求苛刻，標(biāo)定時間較長，施工現(xiàn)場很難達(dá)到標(biāo)定條 件，故依靠色譜儀標(biāo)定方法不適合UBD儀器的現(xiàn)場標(biāo)定。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型提供一種氣體標(biāo)定裝置，可實(shí)現(xiàn)UBD現(xiàn)場對氣體濃度傳感器的標(biāo)定， 標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，標(biāo)定方法方便快捷，標(biāo)定精度滿足鉆井行業(yè)的精度要求，具 有很大的實(shí)用價值，易推廣。
[0005]本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定裝置，包括：
[0006] 用于容納已知濃度氣體樣本的取樣袋、傳感器接口、待標(biāo)定傳感器、用于采集所述 待標(biāo)定傳感器測量值的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0007] 所述取樣袋、所述傳感器接口通過管線連接；
[0008] 所述管線上設(shè)有用于所述已知濃度氣體樣本注入所述取樣袋的氣體注入口，所述 氣體注入口上設(shè)有閥門；
[0009] 所述待標(biāo)定傳感器連接在所述傳感器接口和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間。
[0010] 進(jìn)一步的，所述裝置還包括：氣泵，所述氣泵、所述取樣袋、所述傳感器接口通過所 述管線連通，所述氣泵用于所述氣體樣本在所述管線內(nèi)循環(huán)并混合均勻。
[0011] 所述氣泵為微型真空泵。
[0012] 所述待標(biāo)定傳感器為CO2傳感器，氣體樣本的CO2濃度均勻分布在Oppm到 50000ppm之間。
[0013] 所述待標(biāo)定傳感器為CO傳感器，氣體樣本的CO濃度均勻分布在Oppm到IOOOppm 之間。
[0014] 所述待標(biāo)定傳感器為H2S傳感器，氣體樣本的H2S濃度均勻分布在Oppm到50ppm 之間，且氣體樣本的H2S濃度包括IOppm和20ppm。
[0015] 所述待標(biāo)定傳感器為O2傳感器，氣體樣本的O2摩爾濃度均勻分布在5%?21%之 間，且氣體樣本的〇2的摩爾濃度包含5%和8%。
[0016] 所述待標(biāo)定傳感器為CH4傳感器，氣體樣本的CH4摩爾濃度均勻分布在0%?4% 之間。
[0017] 所述氣體注入口、所述傳感器接口分別通過三通接頭與所述管線連通。
[0018] 本實(shí)用新型的應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定裝置，通過包含用于容納已知濃 度氣體樣本的取樣袋、傳感器接口、待標(biāo)定傳感器、用于采集待標(biāo)定傳感器測量值的數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)；并將取樣袋、傳感器接口通過管線連接；在管線上設(shè)置用于已知濃度氣體樣本注 入取樣袋的氣體注入口，并在氣體注入口上安裝閥門；將待標(biāo)定傳感器連接在傳感器接口 和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間，從而實(shí)現(xiàn)了UBD現(xiàn)場對氣體濃度傳感器的標(biāo)定，且標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)簡 單、操作方便，標(biāo)定方法方便快捷，標(biāo)定精度滿足鉆井行業(yè)的精度要求，具有很大的實(shí)用價 值，易推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本實(shí)用新型應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定裝置的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0020] 圖2為本實(shí)用新型應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定裝置的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0021] 圖3為本實(shí)用新型應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定方法的實(shí)施例一的流程圖；
[0022] 圖4為應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定方法的實(shí)施例一中的待標(biāo)定甲燒014傳 感器的電壓-濃度擬合曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新 型實(shí)施例，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。需要說明的是，在附 圖或說明書中，相似或相同的元件皆使用相同的附圖標(biāo)記。
[0024] 圖1為本實(shí)用新型應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定裝置的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意 圖,如圖1所示,本實(shí)施例的裝置包括：
[0025] 用于容納已知濃度氣體樣本的取樣袋1、傳感器接口 2、待標(biāo)定傳感器3、用于采集 待標(biāo)定傳感器3測量值的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4 ;取樣袋1、傳感器接口 2通過管線5連接；管線5 上設(shè)有用于已知濃度氣體樣本注入取樣袋1的氣體注入口 6,氣體注入口 6上設(shè)有閥門7 ; 待標(biāo)定傳感器3連接在傳感器接口 2和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4之間。
[0026] 具體的，該氣體標(biāo)定裝置用于對待標(biāo)定傳感器3的標(biāo)定，其中，取樣袋1用于容納 已知濃度的氣體樣本，管線5上設(shè)有氣體注入口 6和傳感器接口 2,通過氣體注入口 6將已 知濃度的氣體樣本注入取樣袋1，氣體注入口 6設(shè)有閥門7,傳感器接口 2用于連接待標(biāo)定 傳感器3,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4與待標(biāo)定傳感器3連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4用于采集待標(biāo)定傳感器 3的測量數(shù)據(jù)。取樣袋1為雙口取樣袋1以便通過管線5形成循環(huán)通路，氣體注入口 6可以 設(shè)于取樣袋1的任何一側(cè)。同樣，傳感器接口 2也可以設(shè)置在管線5的任意位置。氣體注 入口 6和傳感器接口 2均可通過在管線5上設(shè)置三通接頭來形成。
[0027] 在該標(biāo)定裝置工作過程中，取樣袋1具有緩沖氣體并使得氣體壓力保持與大氣壓 一致并恒定的功能，使得標(biāo)定不受氣體壓力變化的影響；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4具有對待標(biāo)定傳 感器3數(shù)據(jù)的實(shí)時采集、存儲、傳輸并在顯示屏上顯示的功能；閥門7主要用于封閉和開啟 氣體注入口 6,以便工作人員往取樣袋1內(nèi)注入氣體。
[0028] 本實(shí)施例的應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定裝置，通過包含用于容納已知濃度 氣體樣本的取樣袋、傳感器接口、待標(biāo)定傳感器、用于采集待標(biāo)定傳感器測量值的數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)；并將取樣袋、傳感器接口通過管線連接；在管線上設(shè)置用于已知濃度氣體樣本注入 取樣袋的氣體注入口，并在氣體注入口上安裝閥門；將待標(biāo)定傳感器連接在傳感器接口和 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間，從而實(shí)現(xiàn)了UBD現(xiàn)場對氣體濃度傳感器的標(biāo)定，且標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)簡單、 操作方便，標(biāo)定方法方便快捷，標(biāo)定精度滿足鉆井行業(yè)的精度要求，具有很大的實(shí)用價值， 易推廣。
[0029] 圖2為本實(shí)用新型應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定裝置的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意 圖，如圖2所示，本實(shí)施例的裝置在上述實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，還包括：氣泵8,氣泵8、取樣袋 1、傳感器接口 2通過管線5連通，氣泵8用于氣體樣本在管線5內(nèi)循環(huán)并混合均勻。
[0030] 具體的，氣泵8可以采用小型氣泵，小型氣泵指的就是微型真空泵，因?yàn)轶w積小通 常把微型真空泵叫做小型真空泵或直接叫小型氣泵。微型真空泵（即小型真空泵）是指： 具備一進(jìn)一出的抽氣嘴、排氣嘴各一個，并且在進(jìn)口處能夠持續(xù)形成真空或負(fù)壓；排氣嘴處 形成微正壓；工作介質(zhì)主要為氣體，體積小巧的一種儀器。取樣袋1和氣泵8通過管線5連 接成循環(huán)通路，取樣袋1用于容納已知濃度的氣體樣本，氣泵2用于該已知濃度的氣體樣本 循環(huán)并混合均勻，其中，取樣袋1為雙口取樣袋1以便通過管線5與氣泵8形成循環(huán)通路， 氣泵8可以設(shè)于取樣袋1的任何一側(cè)。也就是說，取樣袋1、傳感器接口 2、氣泵8三者通過 管線5連通，三者在管線上的位置沒有具體規(guī)定，可以設(shè)置在管線5的任意位置。氣體注入 口 7和傳感器接口 8均可通過在連接管線5上設(shè)置三通接頭來形成，氣泵8的抽氣嘴、排氣 嘴分別連接在管線5上，以使已知濃度的氣體樣本在管線5內(nèi)循環(huán)并混合均勻，從而保證待 標(biāo)定傳感器3測量的已知濃度的氣體樣本濃度恒定，提高濃度標(biāo)定精度。
[0031] 該標(biāo)定裝置的工作過程中是將純標(biāo)樣氣體與空氣（或氮?dú)猓┌床煌壤⑷肴?袋1中，通過開啟氣泵8使氣體在密閉管線5的通道內(nèi)循環(huán)并持續(xù)通過傳感器接口 2傳遞 給待標(biāo)定傳感器3,待標(biāo)定傳感器3輸出電壓穩(wěn)定后記錄測量數(shù)據(jù)。配制的氣體樣本的濃 度應(yīng)均勻分布在零到待標(biāo)定傳感器3的最大量程之間，最好包括零和最大量程兩個端點(diǎn)的 濃度，或有與兩個端點(diǎn)相近的濃度。這樣可以得到更為準(zhǔn)確的標(biāo)定曲線，即電壓-濃度關(guān)系 曲線，使標(biāo)定后的傳感器更為準(zhǔn)確。其中二氧化碳〇) 2傳感器的量程是Oppm到50000ppm、 一氧化碳CO傳感器的量程是Oppm到IOOOppm之間,這些傳感器的標(biāo)定濃度應(yīng)均勻分布在 零到最大量程間，即若待標(biāo)定傳感器3為CO2傳感器，氣體樣本的CO2濃度均勻分布在Oppm 到50000ppm之間；若待標(biāo)定傳感器3為CO傳感器，氣體樣本的CO濃度均勻分布在Oppm到 IOOOppm之間；若待標(biāo)定傳感器3為CH4甲烷傳感器，氣體樣本的014甲烷的摩爾濃度均勻分 布在0%?4%之間。濃度不能分布在某一個小區(qū)間內(nèi)，應(yīng)該覆蓋氣體濃度傳感器的全部量 程且待測定的濃度比例在最大量程范圍內(nèi)均勻分布。若待標(biāo)定傳感器3為硫化氫H2S傳感 器，氣體樣本的H2S濃度均勻分布在Oppm到50ppm之間，且氣體樣本的H2S濃度包括IOppm 和ZOppmt5H2S的閾限值IOppm以下是對于人體相對安全的H2S濃度，若超過該閾限值IOppm, 人體會感到不適，若達(dá)到安全濃度極限值20ppm則會報(bào)警。所以對于H2S傳感器的標(biāo)定濃 度還應(yīng)包含10ppm、20ppm兩個具有特定安全意義的濃度值。此外，對于當(dāng)前膜制氮分離出 的氮?dú)夂趿康哪枬舛茸畹?%摩爾濃度，然而現(xiàn)場一般膜制氮分離出的氮?dú)夂趿渴?5%?8%摩爾濃度，故若待標(biāo)定傳感器3為O2傳感器，氣體樣本的O2摩爾濃度均勻分布在 5%?21 %之間，且氣體樣本的02的摩爾濃度包含5%和8%。不同的氣體濃度比例能夠使 得待標(biāo)定傳感器3得到不同的輸出電壓，故根據(jù)已知濃度氣體樣本與待標(biāo)定傳感器3對應(yīng) 的輸出電壓擬合出一條直線，從而對該待標(biāo)定傳感器3進(jìn)行校正。
[0032] 本實(shí)施例的應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定裝置，通過包含用于容納已知濃度 氣體樣本的取樣袋、傳感器接口、氣泵、待標(biāo)定傳感器、用于采集待標(biāo)定傳感器測量值的數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)；并將取樣袋、氣泵、傳感器接口通過管線連通；在管線上設(shè)置用于已知濃度氣 體樣本注入取樣袋的氣體注入口，并在氣體注入口上安裝閥門；將待標(biāo)定傳感器連接在傳 感器接口和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間，利用氣泵將氣體樣本在管線內(nèi)循環(huán)并混合均勻，保證氣體 樣本濃度均勻恒定，從而實(shí)現(xiàn)了UBD現(xiàn)場對氣體濃度傳感器的標(biāo)定，且標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)簡單、 操作方便，標(biāo)定方法方便快捷，標(biāo)定精度滿足鉆井行業(yè)的精度要求，具有很大的實(shí)用價值， 易推廣。
[0033] 圖3為本實(shí)用新型應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定方法的實(shí)施例一的流程圖， 如圖3所示，本實(shí)施例的方法包括：
[0034] 步驟101、取樣袋從氣體注入口接收已知濃度氣體樣本，該氣體樣本為純標(biāo)樣氣體 與空氣的不同比例的混合氣體，或者純標(biāo)樣氣體與氮?dú)獾牟煌壤幕旌蠚怏w。
[0035] 具體的，將純標(biāo)樣氣體，如二氧化碳CO2氣體、一氧化碳CO氣體、甲燒CH4氣體、硫 化氫H2S氣體、氧氣O2等純標(biāo)樣氣體與空氣按不同比例混合出不同濃度的氣體樣本；或者將 上述純標(biāo)樣氣體與氮?dú)獍床煌壤旌铣霾煌瑵舛鹊臍怏w樣本。然后將待標(biāo)定濃度的氣體 樣本注入取樣袋內(nèi)。
[0036] 步驟102、傳感器接口通過與取樣袋連通的管線獲取到該氣體樣本，并傳遞該氣體 樣本給待標(biāo)定傳感器。
[0037] 步驟103、待標(biāo)定傳感器接收該氣體樣本，并輸出該氣體樣本對應(yīng)的電壓值。
[0038] 步驟104、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收該電壓值，當(dāng)該電壓值保持穩(wěn)定時，記錄穩(wěn)定后的電 壓值，該穩(wěn)定后的電壓值為待標(biāo)定傳感器輸出的該已知濃度氣體樣本的實(shí)測濃度值。
[0039] 由于氣體樣本在管線內(nèi)循環(huán)流動，會造成氣壓波動，使得待標(biāo)定傳感器的輸出電 壓值波動，需要等待一段時間，待輸出電壓值穩(wěn)定后，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄該已知濃度氣 體樣本相應(yīng)的電壓值，即測量得到的濃度值。
[0040] 步驟105、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)已知濃度氣體樣本的濃度值、實(shí)測濃度值對應(yīng)的穩(wěn)定 后的電壓值，擬合出待標(biāo)定傳感器的電壓與濃度曲線的線性參數(shù)。
[0041] 依次重復(fù)上述步驟101?步驟104,直至完成所有待標(biāo)定濃度氣體樣本的檢測。根 據(jù)多組電壓值和濃度值擬合電壓-濃度關(guān)系曲線，將擬合出的電壓-濃度曲線的線性參數(shù) 寫入控制器程序即完成待標(biāo)定傳感器的標(biāo)定。
[0042] 進(jìn)一步的，在上述方法實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例的方法還包括：設(shè)置在管線通 路上的氣泵對管線內(nèi)的氣體樣本進(jìn)行混合，以使氣體樣本在管線內(nèi)循環(huán)、濃度均勻。
[0043] 該步驟具體可以通過開啟氣泵，如小型氣泵或者微型真空泵，使得氣體樣本在封 閉的管線內(nèi)循環(huán)流動，從而使得該氣體樣本的濃度均勻恒定，保證氣體樣本濃度測量的精 度。
[0044] 為了便于本實(shí)用新型的標(biāo)定方法的現(xiàn)場實(shí)施，通常準(zhǔn)備注射器以便現(xiàn)場進(jìn)行氣體 樣本的配制。注射器可以包括IOmlUOOml注射器各一只。同時現(xiàn)場具有各種氣體標(biāo)樣，如 二氧化碳CO2氣體、一氧化碳CO氣體、甲燒CH4氣體、硫化氫H2S氣體、氧氣O2等純標(biāo)樣氣體 與空氣或者氮?dú)獍床煌壤旌铣龅牟煌瑵舛鹊臍怏w樣本。
[0045] 下面以多種待標(biāo)定傳感器為例介紹具體標(biāo)定步驟：將標(biāo)定裝置連接好通信線路 及電源；連接完畢進(jìn)行通電，運(yùn)行該標(biāo)定裝置的現(xiàn)場監(jiān)測程序，查看通信是否正常；檢查該 標(biāo)定裝置是否有漏氣；在無漏氣后連接取樣袋和氣泵；對甲烷傳感器的標(biāo)定，首先用IOOml 注射器通過閥門向氣體取樣袋內(nèi)按照不同所需濃度注入一定量的甲烷和空氣，開啟氣泵循 環(huán)；待甲烷傳感器輸出電壓穩(wěn)定后，記錄采集的電壓值及氣體樣本的濃度值。根據(jù)監(jiān)測要 求，至少需要五個不同的甲烷濃度對甲烷傳感器進(jìn)行標(biāo)定，以保證電壓-濃度擬合曲線的 準(zhǔn)確性。對H2S傳感器的標(biāo)定，首先將上一次標(biāo)定的甲燒014氣體排空，向取樣袋內(nèi)按照所 需標(biāo)定濃度注入空氣和H2S,開啟氣泵進(jìn)行循環(huán)，待H2S傳感器輸出電壓穩(wěn)定后，記錄采集的 電壓值及氣體樣本濃度值。至少需要五個不同的H2S濃度對H2S傳感器進(jìn)行標(biāo)定。對CO傳 感器進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定方法同H2S傳感器的標(biāo)定方法。對CO2傳感器的標(biāo)定，連接氮?dú)馄?，?用一定流量的氮?dú)鈱⑷哟肮芫€內(nèi)的氣體吹空，〇) 2傳感器輸出電壓穩(wěn)定后，記錄該零點(diǎn) 值，向取樣袋內(nèi)按照不同所需濃度注入氮?dú)夂虲O2，開啟氣泵進(jìn)行循環(huán)，待CO2傳感器輸出電 壓穩(wěn)定后，記錄采集的電壓值及氣體樣本濃度值。至少需要五個不同的CO2濃度對CO2傳感 器進(jìn)行標(biāo)定。對O2傳感器的標(biāo)定，連接氮?dú)馄浚扔靡欢髁康牡獨(dú)鈱⑷哟肮芫€內(nèi)的 氣體吹空，〇 2傳感器輸出電壓穩(wěn)定后，記錄該零點(diǎn)值，由于大氣的含氧量是已知的，故可通 過大氣與氮?dú)獾幕旌蟻慝@得不同氧濃度的混合氣體，向取樣袋內(nèi)按照不同所需濃度注入氮 氣和空氣，開啟氣泵進(jìn)行循環(huán)，待〇 2傳感器輸出電壓穩(wěn)定后，記錄采集的電壓值及氣體樣本 濃度值。至少需要五個不同的O2濃度對〇2傳感器進(jìn)行標(biāo)定。所有傳感器均需進(jìn)行二次反 向標(biāo)定，從而保證待標(biāo)定傳感器標(biāo)定曲線的準(zhǔn)確性。
[0046] 進(jìn)一步的，已知濃度氣體樣本的濃度值應(yīng)該包括待標(biāo)定傳感器量程范圍內(nèi)的零濃 度值、最大濃度值、至少三個均勻分布在零濃度值和最大濃度值之間的濃度值。也就是說， 對于配制的氣體樣本的濃度應(yīng)均勻分布在零到待標(biāo)定傳感器的最大量程之間，最好包括零 和最大量程兩個端點(diǎn)的濃度，或有與兩個端點(diǎn)相近的濃度。這樣可以得到更為準(zhǔn)確的標(biāo)定 曲線，即電壓-濃度關(guān)系曲線，使標(biāo)定后的傳感器更為準(zhǔn)確。
[0047] 其中二氧化碳(1)2傳感器的量程是Oppm到50000ppm、一氧化碳CO傳感器的量程 是Oppm到IOOOppm之間，這些傳感器的標(biāo)定濃度應(yīng)均勻分布在零到最大量程間，即若待標(biāo) 定傳感器為CO2傳感器，氣體樣本的CO2濃度均勻分布在Oppm到50000ppm之間；若待標(biāo)定 傳感器為CO傳感器，氣體樣本的CO濃度均勻分布在Oppm到IOOOppm之間。此外，還有若 待標(biāo)定傳感器為CH4甲烷傳感器，氣體樣本的CH4甲烷的摩爾濃度均勻分布在0%?4%之 間。濃度不能分布在某一個小區(qū)間內(nèi)，應(yīng)該覆蓋氣體濃度傳感器的全部量程且待測定的濃 度比例在最大量程范圍內(nèi)均勻分布。若待標(biāo)定傳感器為硫化氫H2S傳感器，氣體樣本的H2S 濃度均勻分布在Oppm到50ppm之間，且氣體樣本的H2S濃度包括IOppm和20ppm。H2S的閾 限值IOppm以下是對于人體相對安全的H2S濃度,若超過該閾限值IOppm,人體會感到不適， 若達(dá)到安全濃度極限值20ppm則會報(bào)警。所以對于H2S傳感器的標(biāo)定濃度還應(yīng)包含10ppm、 20ppm兩個具有特定安全意義的濃度值。此外，對于當(dāng)前膜制氮分離出的氮?dú)夂趿康哪?濃度最低5%摩爾濃度，然而現(xiàn)場一般膜制氮分離出的氮?dú)夂趿渴?%?8%摩爾濃度， 故若待標(biāo)定傳感器3為O2傳感器，氣體樣本的O2摩爾濃度均勻分布在5%?21%之間，且 氣體樣本的〇2的摩爾濃度包含5%和8%。不同的氣體濃度比例能夠使得待標(biāo)定傳感器得 到不同的輸出電壓，故根據(jù)已知濃度氣體樣本與待標(biāo)定傳感器對應(yīng)的輸出電壓擬合出一條 直線，從而對該待標(biāo)定傳感器進(jìn)行校正。表1為對甲烷CH4傳感器進(jìn)行標(biāo)定所得的數(shù)據(jù)表； 圖4為應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定方法的實(shí)施例一中的待標(biāo)定甲燒CH4傳感器的電 壓-濃度擬合曲線，圖4是根據(jù)表1數(shù)據(jù)中的電壓和濃度擬合出的待標(biāo)定甲烷014傳感器的 電壓-濃度擬合曲線，通過擬合及線性回歸相關(guān)系數(shù)R2= 0.9989,得到待標(biāo)定甲烷CH4傳 感器的電壓-濃度關(guān)系為：y= 〇. 234x+0. 612。
[0048] 表1為對甲烷〇14傳感器進(jìn)行標(biāo)定所得的數(shù)據(jù)表
[0049]

【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于欠平衡鉆井UBD的氣體標(biāo)定裝置，其特征在于，包括：用于容納已知濃度 氣體樣本的取樣袋、傳感器接口、待標(biāo)定傳感器、用于采集所述待標(biāo)定傳感器測量值的數(shù)據(jù) 米集系統(tǒng)； 所述取樣袋、所述傳感器接口通過管線連接； 所述管線上設(shè)有用于所述已知濃度氣體樣本注入所述取樣袋的氣體注入口，所述氣體 注入口上設(shè)有閥門； 所述待標(biāo)定傳感器連接在所述傳感器接口和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括：氣泵，所述氣泵、所述取樣袋、所 述傳感器接口通過所述管線連通，所述氣泵用于所述氣體樣本在所述管線內(nèi)循環(huán)并混合均 勻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述氣泵為微型真空泵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的裝置，其特征在于，所述待標(biāo)定傳感器為C0 2傳感器， 氣體樣本的〇32濃度均勻分布在Oppm到50000ppm之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的裝置，其特征在于，所述待標(biāo)定傳感器為C0傳感器，氣 體樣本的C0濃度均勻分布在Oppm到lOOOppm之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的裝置，其特征在于，所述待標(biāo)定傳感器為H 2S傳感器， 氣體樣本的H2s濃度均勻分布在Oppm到50ppm之間，且氣體樣本的H2S濃度包括lOppm和 20ppm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的裝置，其特征在于，所述待標(biāo)定傳感器為02傳感器，氣 體樣本的〇2摩爾濃度均勻分布在5%?21 %之間，且氣體樣本的02的摩爾濃度包含5%和 8%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的裝置，其特征在于，所述待標(biāo)定傳感器為CH 4傳感器， 氣體樣本的CH4摩爾濃度均勻分布在0%?4%之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的裝置，其特征在于，所述氣體注入口、所述傳感器接口 分別通過三通接頭與所述管線連通。
【文檔編號】G01N1/24GK204255927SQ201420696752
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】王延民, 胥志雄, 李皋, 孟英峰, 梁紅軍, 馮少波, 章景城, 周健, 宋海濤 申請人:中國石油天然氣股份有限公司