基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是關(guān)于一種井下頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置，尤其涉及一種利用太赫茲技術(shù)對(duì)井下頁(yè)巖氣環(huán)境變化進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤分析的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]頁(yè)巖氣作為資源潛力巨大的能源新領(lǐng)域，越來(lái)越受到世界各國(guó)的高度重視，然而在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，井下環(huán)境與地面環(huán)境存在很大差異，地下的頁(yè)巖氣往外輸出過(guò)程中，頁(yè)巖氣的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、成分很可能會(huì)發(fā)生很大變化，難以捕捉其原始性質(zhì)。國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的研宄逐漸集中到這一領(lǐng)域，因此，模擬井下頁(yè)巖氣環(huán)境變化時(shí)頁(yè)巖氣的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、成分的變化成為了一大難題。
[0003]目前對(duì)于氣體成分的檢測(cè)常采用各類氣體檢測(cè)器，即能夠感知某種氣體濃度的傳感器。一種傳感器對(duì)于一種特定的氣體有較好的響應(yīng)，對(duì)于其他的氣體則靈敏度較低甚至無(wú)響應(yīng)，若需要測(cè)量混合氣體中各成分的氣體濃度，則需要多個(gè)對(duì)應(yīng)的氣體傳感器組合起來(lái)。特別是如果其中某一或某幾個(gè)傳感器對(duì)多種氣體成分都具有響應(yīng)時(shí)，需要有額外的傳感器作為補(bǔ)充，才能有效地進(jìn)行鑒別和分析。
[0004]太赫茲電磁波較低的光子能量(ITHz對(duì)應(yīng)的光子能量為4.14meV)，與X射線衍射技術(shù)相比較，THz不會(huì)因?yàn)殡婋x而造成樣品的損壞。THz脈沖具有皮秒級(jí)脈寬，可以利用它對(duì)各種有機(jī)生物分子進(jìn)行時(shí)間分辨的研宄。而頁(yè)巖氣中分子振動(dòng)的時(shí)間量級(jí)為10_9-10_15秒，對(duì)應(yīng)于太赫茲波段，因此可以捕捉頁(yè)巖氣環(huán)境變化時(shí)成分、分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的變化。
[0005]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置，該裝置能夠利用太赫茲脈沖的特性，在環(huán)境變化的同時(shí)允許太赫茲波檢測(cè)氣體，以實(shí)現(xiàn)利用太赫茲光譜技術(shù)跟蹤氣體環(huán)境變化，解決長(zhǎng)期以來(lái)頁(yè)巖氣環(huán)境變化無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步檢測(cè)的難題。
[0007]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置，所述模擬跟蹤裝置包括有同軸設(shè)置的筒形外殼和筒形內(nèi)膽，所述筒形外殼的圓周內(nèi)壁與筒形內(nèi)膽的圓周外壁具有間隙，筒形內(nèi)膽的圓周外壁面上纏繞設(shè)有電阻絲，電阻絲外側(cè)設(shè)有隔溫層；所述筒形外殼的兩端分別設(shè)有透射太赫茲光波的外殼窗口 ；所述筒形內(nèi)膽的兩端分別設(shè)有透射太赫茲光波的內(nèi)膽窗口 ；所述外殼窗口和內(nèi)膽窗口均沿著軸向同心設(shè)置；所述筒形外殼的外壁上設(shè)有進(jìn)氣管和出氣管，所述進(jìn)氣管和出氣管密封導(dǎo)通于筒形內(nèi)膽的內(nèi)腔；所述進(jìn)氣管和出氣管上分別設(shè)有電動(dòng)氣閥。
[0008]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述筒形外殼上設(shè)有電阻絲接口 ；所述內(nèi)膽中設(shè)有壓力傳感器和溫度傳感器；所述電阻絲、壓力傳感器和溫度傳感器電連接于控制裝置。
[0009]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述電動(dòng)氣閥連接于所述控制裝置。
[0010]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述模擬跟蹤裝置上設(shè)有壓力、溫度顯示裝置。
[0011]由上所述，本實(shí)用新型基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置，為THz時(shí)域光譜儀提供了配套的氣體測(cè)試裝置，該裝置能夠利用太赫茲脈沖的特性，在環(huán)境變化的同時(shí)允許太赫茲波檢測(cè)氣體，以實(shí)現(xiàn)利用太赫茲光譜技術(shù)跟蹤氣體環(huán)境變化，解決長(zhǎng)期以來(lái)頁(yè)巖氣環(huán)境變化無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步檢測(cè)的難題。
【附圖說(shuō)明】
[0012]以下附圖僅旨在于對(duì)本實(shí)用新型做示意性說(shuō)明和解釋，并不限定本實(shí)用新型的范圍。其中:
[0013]圖1:為本實(shí)用新型基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2:為圖1的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【附圖說(shuō)明】本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0016]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型提出一種基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置100，所述模擬跟蹤裝置100包括有同軸設(shè)置的筒形外殼I和筒形內(nèi)膽2，所述筒形內(nèi)膽2與筒形外殼I可以由兩端通過(guò)多個(gè)螺絲固定連接在一起；所述筒形內(nèi)膽2為耐壓的密封容器；筒形內(nèi)膽2的筒體由耐高溫金屬材料制成，所述筒形外殼I的圓周內(nèi)壁與筒形內(nèi)膽2的圓周外壁具有間隙，筒形內(nèi)膽2的圓周外壁面上纏繞設(shè)有電阻絲3，電阻絲3外側(cè)設(shè)有隔溫層4，隔溫層由硅酸鋁或者陶瓷耐火纖維制品制成；所述筒形外殼I的兩端分別設(shè)有透射太赫茲光波9的外殼窗口 11，所述外殼窗口 11可以是在筒形外殼I的兩端面上沿著軸向中心線設(shè)置的兩個(gè)透孔，也可以由不吸收太赫茲光波的材料(選擇成本相對(duì)較低的聚乙烯材料)制作的兩端面直接構(gòu)成；所述筒形內(nèi)膽2的兩端也分別設(shè)有透射太赫茲光波9的內(nèi)膽窗口 21，所述內(nèi)膽窗口 21是由不吸收太赫茲光波的材料(選擇耐高溫高壓的Tsurupica材料)制作的兩端面直接構(gòu)成的；所述兩個(gè)外殼窗口 11和兩個(gè)內(nèi)膽窗口 21均沿著軸向同心設(shè)置；所述筒形外殼I的外壁上設(shè)有進(jìn)氣管12和出氣管13，所述進(jìn)氣管12和出氣管13密封導(dǎo)通于筒形內(nèi)膽2的內(nèi)腔，并與氣瓶以及壓力控制單元(圖中未示出)相連；所述進(jìn)氣管12和出氣管13上分別設(shè)有電動(dòng)氣閥121、131 ;所述筒形外殼I上設(shè)有電阻絲接口 14、15，所述電阻絲3通過(guò)電阻絲接口 14、15導(dǎo)出筒形外殼I;所述筒形內(nèi)膽2中設(shè)有壓力傳感器和溫度傳感器(圖中未示出)；所述電阻絲、壓力傳感器和溫度傳感器電連接于控制裝置(圖中未示出)；所述電動(dòng)氣閥121、131也連接于該控制裝置；所述模擬跟蹤裝置上還設(shè)有壓力、溫度顯示裝置5，實(shí)時(shí)記錄內(nèi)膽中頁(yè)巖氣環(huán)境變化，此顯示裝置不僅可以顯示溫度壓強(qiáng)，還可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)定所需溫度、壓強(qiáng)。
[0017]使用時(shí)，先將該基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置100與氣瓶、溫控、壓控裝置相連，按照實(shí)驗(yàn)要求設(shè)定相應(yīng)的氣壓、溫度；打開(kāi)電源，進(jìn)行充氣，待筒形內(nèi)膽2內(nèi)氣體穩(wěn)定到設(shè)定條件時(shí)，測(cè)量太赫茲時(shí)域光譜圖(太赫茲光波9沿著筒形外殼I的軸線方向)；根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，精確調(diào)整筒形內(nèi)膽2溫度或壓強(qiáng)，分別測(cè)量太赫茲時(shí)域光譜圖。
[0018]由上所述，本實(shí)用新型基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置，為THz時(shí)域光譜儀提供了配套的氣體測(cè)試裝置，該裝置能夠利用太赫茲脈沖的特性，在環(huán)境變化的同時(shí)允許太赫茲波檢測(cè)氣體，以實(shí)現(xiàn)利用太赫茲光譜技術(shù)跟蹤氣體環(huán)境變化，解決長(zhǎng)期以來(lái)頁(yè)巖氣環(huán)境變化無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步檢測(cè)的難題。
[0019]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1.本實(shí)用新型可以將井下頁(yè)巖氣環(huán)境變化與太赫茲光譜技術(shù)緊密聯(lián)系起來(lái)，可以在改變頁(yè)巖氣壓強(qiáng)和溫度的過(guò)程中利用太赫茲進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)。
[0021]2.本實(shí)用新型使用方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整體結(jié)構(gòu)考慮了氣體密封的要求，光路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，內(nèi)膽和外殼的窗口采用了不同材質(zhì)的材料，都對(duì)太赫茲波的吸收微弱，其中內(nèi)層窗口耐尚壓、尚溫。
[0022]3.本實(shí)用新型在線觀察在環(huán)境變化下的氣體分子內(nèi)部變化過(guò)程，用太赫茲時(shí)域信號(hào)跟蹤氣體分子在皮秒量級(jí)的快速動(dòng)態(tài)過(guò)程，通過(guò)太赫茲時(shí)域信號(hào)的強(qiáng)弱變化表征頁(yè)巖氣井下環(huán)境的變化。
[0023]4.為了精確控制實(shí)驗(yàn)所需的壓強(qiáng)，氣體充放采取自動(dòng)控制方式，通過(guò)壓力傳感器、電動(dòng)閥門、壓力控制單元完成對(duì)設(shè)定壓強(qiáng)的精確控制?？朔艘酝謩?dòng)調(diào)節(jié)閥門不能精確控制壓強(qiáng)的缺點(diǎn)。
[0024]以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置，其特征在于:所述模擬跟蹤裝置包括有同軸設(shè)置的筒形外殼和筒形內(nèi)膽，所述筒形外殼的圓周內(nèi)壁與筒形內(nèi)膽的圓周外壁具有間隙，筒形內(nèi)膽的圓周外壁面上纏繞設(shè)有電阻絲，電阻絲外側(cè)設(shè)有隔溫層；所述筒形外殼的兩端分別設(shè)有透射太赫茲光波的外殼窗口 ；所述筒形內(nèi)膽的兩端分別設(shè)有透射太赫茲光波的內(nèi)膽窗口 ；所述外殼窗口和內(nèi)膽窗口均沿著軸向同心設(shè)置；所述筒形外殼的外壁上設(shè)有進(jìn)氣管和出氣管，所述進(jìn)氣管和出氣管密封導(dǎo)通于筒形內(nèi)膽的內(nèi)腔；所述進(jìn)氣管和出氣管上分別設(shè)有電動(dòng)氣閥。
2.如權(quán)利要求1所述的基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置，其特征在于:所述筒形外殼上設(shè)有電阻絲接口 ；所述內(nèi)膽中設(shè)有壓力傳感器和溫度傳感器；所述電阻絲、壓力傳感器和溫度傳感器電連接于控制裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置，其特征在于:所述電動(dòng)氣閥連接于所述控制裝置。
4.如權(quán)利要求2所述的基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置，其特征在于:所述模擬跟蹤裝置上設(shè)有壓力、溫度顯示裝置。
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種基于太赫茲光譜技術(shù)的頁(yè)巖氣環(huán)境變化模擬跟蹤裝置，該裝置包括有同軸設(shè)置的筒形外殼和筒形內(nèi)膽，筒形內(nèi)膽的圓周外壁面上纏繞設(shè)有電阻絲，電阻絲外側(cè)設(shè)有隔溫層；筒形外殼的兩端分別設(shè)有透射太赫茲光波的外殼窗口；筒形內(nèi)膽的兩端分別設(shè)有透射太赫茲光波的內(nèi)膽窗口；外殼窗口和內(nèi)膽窗口均沿著軸向同心設(shè)置；筒形外殼的外壁上設(shè)有進(jìn)氣管和出氣管，進(jìn)氣管和出氣管密封導(dǎo)通于筒形內(nèi)膽的內(nèi)腔；進(jìn)氣管和出氣管上分別設(shè)有電動(dòng)氣閥。該裝置能利用太赫茲脈沖的特性，在環(huán)境變化的同時(shí)允許太赫茲波檢測(cè)氣體，以實(shí)現(xiàn)利用太赫茲光譜技術(shù)跟蹤氣體環(huán)境變化，解決長(zhǎng)期以來(lái)頁(yè)巖氣環(huán)境變化無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步檢測(cè)的難題。
【IPC分類】G01N21-3504, G01N21-3586
【公開(kāi)號(hào)】CN204330585
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420722194
【發(fā)明人】寶日瑪, 孫世寧, 張英芝, 吳航, 趙昆
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年11月26日