基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型是关于一种井下页岩气环境变化模拟跟踪装置，尤其涉及一种利用太赫兹技术对井下页岩气环境变化进行实时跟踪分析的装置。
【背景技术】
[0002]页岩气作为资源潜力巨大的能源新领域，越来越受到世界各国的高度重视，然而在实际开采过程中，井下环境与地面环境存在很大差异，地下的页岩气往外输出过程中，页岩气的结构、性质、成分很可能会发生很大变化，难以捕捉其原始性质。国内外越来越多的研宄逐渐集中到这一领域，因此，模拟井下页岩气环境变化时页岩气的结构、性质、成分的变化成为了一大难题。
[0003]目前对于气体成分的检测常采用各类气体检测器，即能够感知某种气体浓度的传感器。一种传感器对于一种特定的气体有较好的响应，对于其他的气体则灵敏度较低甚至无响应，若需要测量混合气体中各成分的气体浓度，则需要多个对应的气体传感器组合起来。特别是如果其中某一或某几个传感器对多种气体成分都具有响应时，需要有额外的传感器作为补充，才能有效地进行鉴别和分析。
[0004]太赫兹电磁波较低的光子能量(ITHz对应的光子能量为4.14meV)，与X射线衍射技术相比较，THz不会因为电离而造成样品的损坏。THz脉冲具有皮秒级脉宽，可以利用它对各种有机生物分子进行时间分辨的研宄。而页岩气中分子振动的时间量级为10_9-10_15秒，对应于太赫兹波段，因此可以捕捉页岩气环境变化时成分、分子结构、性质的变化。
[0005]由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置，以克服现有技术的缺陷。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置，该装置能够利用太赫兹脉冲的特性，在环境变化的同时允许太赫兹波检测气体，以实现利用太赫兹光谱技术跟踪气体环境变化，解决长期以来页岩气环境变化无法实现同步检测的难题。
[0007]本实用新型的目的是这样实现的，一种基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置，所述模拟跟踪装置包括有同轴设置的筒形外壳和筒形内胆，所述筒形外壳的圆周内壁与筒形内胆的圆周外壁具有间隙，筒形内胆的圆周外壁面上缠绕设有电阻丝，电阻丝外侧设有隔温层；所述筒形外壳的两端分别设有透射太赫兹光波的外壳窗口 ；所述筒形内胆的两端分别设有透射太赫兹光波的内胆窗口 ；所述外壳窗口和内胆窗口均沿着轴向同心设置；所述筒形外壳的外壁上设有进气管和出气管，所述进气管和出气管密封导通于筒形内胆的内腔；所述进气管和出气管上分别设有电动气阀。
[0008]在本实用新型的一较佳实施方式中，所述筒形外壳上设有电阻丝接口 ；所述内胆中设有压力传感器和温度传感器；所述电阻丝、压力传感器和温度传感器电连接于控制装置。
[0009]在本实用新型的一较佳实施方式中，所述电动气阀连接于所述控制装置。
[0010]在本实用新型的一较佳实施方式中，所述模拟跟踪装置上设有压力、温度显示装置。
[0011]由上所述，本实用新型基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置，为THz时域光谱仪提供了配套的气体测试装置，该装置能够利用太赫兹脉冲的特性，在环境变化的同时允许太赫兹波检测气体，以实现利用太赫兹光谱技术跟踪气体环境变化，解决长期以来页岩气环境变化无法实现同步检测的难题。
【附图说明】
[0012]以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中:
[0013]图1:为本实用新型基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置的结构示意图。
[0014]图2:为图1的剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】。
[0016]如图1、图2所示，本实用新型提出一种基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置100，所述模拟跟踪装置100包括有同轴设置的筒形外壳I和筒形内胆2，所述筒形内胆2与筒形外壳I可以由两端通过多个螺丝固定连接在一起；所述筒形内胆2为耐压的密封容器；筒形内胆2的筒体由耐高温金属材料制成，所述筒形外壳I的圆周内壁与筒形内胆2的圆周外壁具有间隙，筒形内胆2的圆周外壁面上缠绕设有电阻丝3，电阻丝3外侧设有隔温层4，隔温层由硅酸铝或者陶瓷耐火纤维制品制成；所述筒形外壳I的两端分别设有透射太赫兹光波9的外壳窗口 11，所述外壳窗口 11可以是在筒形外壳I的两端面上沿着轴向中心线设置的两个透孔，也可以由不吸收太赫兹光波的材料(选择成本相对较低的聚乙烯材料)制作的两端面直接构成；所述筒形内胆2的两端也分别设有透射太赫兹光波9的内胆窗口 21，所述内胆窗口 21是由不吸收太赫兹光波的材料(选择耐高温高压的Tsurupica材料)制作的两端面直接构成的；所述两个外壳窗口 11和两个内胆窗口 21均沿着轴向同心设置；所述筒形外壳I的外壁上设有进气管12和出气管13，所述进气管12和出气管13密封导通于筒形内胆2的内腔，并与气瓶以及压力控制单元(图中未示出)相连；所述进气管12和出气管13上分别设有电动气阀121、131 ;所述筒形外壳I上设有电阻丝接口 14、15，所述电阻丝3通过电阻丝接口 14、15导出筒形外壳I;所述筒形内胆2中设有压力传感器和温度传感器(图中未示出)；所述电阻丝、压力传感器和温度传感器电连接于控制装置(图中未示出)；所述电动气阀121、131也连接于该控制装置；所述模拟跟踪装置上还设有压力、温度显示装置5，实时记录内胆中页岩气环境变化，此显示装置不仅可以显示温度压强，还可以根据实验要求设定所需温度、压强。
[0017]使用时，先将该基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置100与气瓶、温控、压控装置相连，按照实验要求设定相应的气压、温度；打开电源，进行充气，待筒形内胆2内气体稳定到设定条件时，测量太赫兹时域光谱图(太赫兹光波9沿着筒形外壳I的轴线方向)；根据实验条件，精确调整筒形内胆2温度或压强，分别测量太赫兹时域光谱图。
[0018]由上所述，本实用新型基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置，为THz时域光谱仪提供了配套的气体测试装置，该装置能够利用太赫兹脉冲的特性，在环境变化的同时允许太赫兹波检测气体，以实现利用太赫兹光谱技术跟踪气体环境变化，解决长期以来页岩气环境变化无法实现同步检测的难题。
[0019]本实用新型具有如下优点:
[0020]1.本实用新型可以将井下页岩气环境变化与太赫兹光谱技术紧密联系起来，可以在改变页岩气压强和温度的过程中利用太赫兹进行实时跟踪监测。
[0021]2.本实用新型使用方便，结构简单，整体结构考虑了气体密封的要求，光路设计简单，内胆和外壳的窗口采用了不同材质的材料，都对太赫兹波的吸收微弱，其中内层窗口耐尚压、尚温。
[0022]3.本实用新型在线观察在环境变化下的气体分子内部变化过程，用太赫兹时域信号跟踪气体分子在皮秒量级的快速动态过程，通过太赫兹时域信号的强弱变化表征页岩气井下环境的变化。
[0023]4.为了精确控制实验所需的压强，气体充放采取自动控制方式，通过压力传感器、电动阀门、压力控制单元完成对设定压强的精确控制。克服了以往手动调节阀门不能精确控制压强的缺点。
[0024]以上所述仅为本实用新型示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
【主权项】
1.一种基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置，其特征在于:所述模拟跟踪装置包括有同轴设置的筒形外壳和筒形内胆，所述筒形外壳的圆周内壁与筒形内胆的圆周外壁具有间隙，筒形内胆的圆周外壁面上缠绕设有电阻丝，电阻丝外侧设有隔温层；所述筒形外壳的两端分别设有透射太赫兹光波的外壳窗口 ；所述筒形内胆的两端分别设有透射太赫兹光波的内胆窗口 ；所述外壳窗口和内胆窗口均沿着轴向同心设置；所述筒形外壳的外壁上设有进气管和出气管，所述进气管和出气管密封导通于筒形内胆的内腔；所述进气管和出气管上分别设有电动气阀。
2.如权利要求1所述的基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置，其特征在于:所述筒形外壳上设有电阻丝接口 ；所述内胆中设有压力传感器和温度传感器；所述电阻丝、压力传感器和温度传感器电连接于控制装置。
3.如权利要求2所述的基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置，其特征在于:所述电动气阀连接于所述控制装置。
4.如权利要求2所述的基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置，其特征在于:所述模拟跟踪装置上设有压力、温度显示装置。
【专利摘要】本实用新型为一种基于太赫兹光谱技术的页岩气环境变化模拟跟踪装置，该装置包括有同轴设置的筒形外壳和筒形内胆，筒形内胆的圆周外壁面上缠绕设有电阻丝，电阻丝外侧设有隔温层；筒形外壳的两端分别设有透射太赫兹光波的外壳窗口；筒形内胆的两端分别设有透射太赫兹光波的内胆窗口；外壳窗口和内胆窗口均沿着轴向同心设置；筒形外壳的外壁上设有进气管和出气管，进气管和出气管密封导通于筒形内胆的内腔；进气管和出气管上分别设有电动气阀。该装置能利用太赫兹脉冲的特性，在环境变化的同时允许太赫兹波检测气体，以实现利用太赫兹光谱技术跟踪气体环境变化，解决长期以来页岩气环境变化无法实现同步检测的难题。
【IPC分类】G01N21-3504, G01N21-3586
【公开号】CN204330585
【申请号】CN201420722194
【发明人】宝日玛, 孙世宁, 张英芝, 吴航, 赵昆
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年11月26日