仿生井下烃类气体随钻检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属机械工程技术领域，具体涉及一种仿生井下烃类气体随钻检测装置。
【背景技术】
[0002]目前，随着煤、石油等化石燃料由于大量使用而日渐枯竭，天然气水合物由于其可观的储量日益受到重视，而气体检测技术在其开采中起到重要作用。
[0003]现阶段，井下气体随钻检测由于其即时、准确、快速等优点得到了广泛的关注，但仍存在较多问题限制其发展，其中最主要的问题集中在样本气减压释放和剧变高压环境对检测精度的干扰上。
[0004]从仿生学角度出发，通过以自然界中现有生物为原型，提取相关有价值的信息，从而仿照其结构或原理并将其运用到工程技术上，为上述问题的解决，提供了一种新的途径。自然界中蜥蜴为适应生存环境进化出适于其感知外界信息的最优嗅觉器官包括舌头、犁鼻器等和嗅觉方式包括变压吸附、传递、感知，其整个收集、递送、检测外界气味分子的方式使其具有高效、灵敏、快速的特性，而其采用的基于变压吸附式嗅觉的多模态融合检测方式进行的复杂环境中的目标识别，为上述问题的解决提供了仿生参考。
【发明内容】
[0005]自然界中蜥蜴在对外界气味分子识别时，其嗅觉器官内气体流场的变化促进了气体分子的吸附，而其犁鼻器官内的多种嗅觉神经，可实现对气味分子进行多种形式的检测。
[0006]本发明以蜥蜴的基于变压吸附式嗅觉特性的多模态融合检测方式为借鉴，以其变压吸附及多模态融合检测两个方面为主要参考对象，目的是提供一种仿蜥蜴嗅觉特性的井下烃类气体随钻检测装置。
[0007]本发明由检测室组A、气阀组B、吸附室C、减压储气室D、气液分离室E、气阀VI和减压阀2组成，其中:检测室组A中检测室13的下端经气阀组B的气阀119与吸附室C的上孔129连接;检测室组A中检测室Π 4的下端经气阀组B的气阀Π 20与吸附室C的上孔Π 24连接;检测室组A中检测室ΙΠ5的下端经气阀组B的气阀ΙΠ21与吸附室C的上孔ΙΠ30连接;检测室组A中检测室IV6的下端经气阀组B的气阀IV22与吸附室C的上孔IV23连接;吸附室C的下孔126经气阀Vl与减压储气室D的上孔V31连接;减压储气室D的下孔Π 35经减压阀2与气液分离室E的上孔VI38连接。
[0008]所述的检测室组A包括检测室13、检测室Π 4、检测室ΙΠ5、检测室IV6，其中检测室I
3、检测室Π 4、检测室ΙΠ5和检测室IV6的结构完全相同，均包括主体17、上扰动结构组8、传感器阵列9、下扰动结构组10、导气管11和惰性气体阀12，主体17为圆筒状，导气管11设于主体17的下部外侧壁;惰性气体阀12置于主体17与导气管11的连接处;主体17的上口至与导气管11的连接处之间、自上而下顺序固接上扰动结构组8、传感器阵列9、下扰动结构组10;上扰动结构组8由对称布置的扰动结构113和扰动结构Π 14组成、传感器阵列9由对称布置的传感器115和传感器Π 16组成、下扰动结构组10由对称布置的扰动结构ΙΠ17和扰动结构IV18组成。
[0009]所述的气阀组B由气阀119、气阀Π 20、气阀ΙΠ21和气阀IV22组成，且呈正方形排列。
[0010]所述的吸附室C由上孔IV23、上孔Π 24、吸附块125、下孔126、吸附块Π 27、主体Π
28、上孔129和上孔ΙΠ30组成，其中主体Π 28为圆筒状，上孔129、上孔Π 24、上孔ΙΠ30、上孔IV23设于主体Π 28顶部，下孔126设于主体Π 28底部，吸附块125和吸附块Π 27对称固接于主体Π 28内壁两侧。
[0011]所述的减压储气室D由上孔V31、排气管132、气阀VI33、主体ΙΠ34、下孔Π35、气阀W36和排气管1137组成，其中主体ΙΠ34为圆筒状，排气管132和排气管1137对称设于主体ΙΠ34的上部侧壁，气阀VI33置于主体ΙΠ34与排气管132的连接处，气阀VII36置于主体ΙΠ34与排气管1137的连接处，上孔V31设于主体ΙΠ34顶部，下孔Π 35设于主体ΙΠ34底部。
[0012]所述的气液分离室E为圆台状，由上孔VI38、主体IV39、分离隔板40、气液分离网41和分离室底板42组成，其中上孔VI38设于主体IV39顶部，分离隔板40设于主体IV39的近下部，分离室底板42固接于主体IV39底部，气液分离网41置于分离隔板40和分离室底板42之间。
[0013]所述的分离隔板40和分离室底板42上所设圆孔47、圆孔的直径e和排布完全相同，均包括中心孔43、环形孔阵列144、环形孔阵列1145和环形孔阵列III46;环形孔阵列144、环形孔阵列1145和环形孔阵列ΙΠ46与中心孔43为同心圆，其中环形孔阵列144以半径h为8mm的圆周上均布4个圆孔47 ;环形孔阵列1145以半径hi为16mm的圆周上均布8个圆孔47;环形孔阵列ΙΠ46以半径h2为24mm的圆周上均布12个圆孔47 ；圆孔直径e为6mm。
[0014]本发明的工作过程和原理为:高压的气液混合体通过分离室底板42和分离隔板40上的中心孔43、环形孔阵列144、环形孔阵列1145、环形孔阵列III46及气液分离网41将气体分离至气液分离室E，打开减压阀2、气阀VI33、气阀W36，其余各阀均关闭，混合气体从气液分离室E经减压阀2以合适的压力进入到减压储气室D，同时将气液分离室E和减压储气室D内的原有气体排走，防止原有气体干扰检测精度，减压阀2及气阀VI33、气阀VII36开启一段时间后同时关闭，此时减压储气室D内充满待测烃类气体，只打开气阀VI，气体扩散至吸附室C，并由吸附块125、吸附块Π27吸附待测气体，待吸附完毕并且减压储气室D和吸附室C内气压稳定时，关闭气阀VI，调节吸附室C内的气压至合适值，吸附块125、吸附块Π 27开始释放气体，此时将气阀119、气阀Π 20、气阀ΙΠ 21、气阀IV22同时打开，其余各阀依旧保持关闭状态，气体进入检测室13、检测室Π 4、检测室ΙΠ5、检测室IV6，在上扰动结构组8及下扰动结构组10的作用下，检测室组A内的气体流场发生变化，扰动后的气流与传感器阵列9充分接触，从而提高传感器的检测精度，待传感器阵列9得到的检测数据信号稳定后，关闭气阀I19、气阀Π 20、气阀ΙΠ21、气阀IV22并打开惰性气体阀12，向导气管11中通入惰性气体，从而将检测室组A内的残余气体排走，完成检测室组A的清洗，整个检测过程结束。
[0015]与现有技术相对比，本发明具备的优点和积极效果为:
[0016]1.检测思想仿照蜥蜴变压吸附式嗅觉特性的多模态融合检测方式，其中吸附室C内的吸附块125、吸附块Π 27在适当的压力条件下起到混合气体的变压吸附及释放的作用，传感器阵列9中两种不同种类的传感器及其组合方式可实现多模态融合检测。
[0017]2.分离室底板42、气液分离网41、分离隔板40及减压阀2将高压气液混合体转换为可控的低压气体，实现在气液分离的同时控制进入混合气体的压力，能解决气液分离和高压环境的问题。
[0018]3.吸附室C及其内部吸附块1、吸附块Π起到待测烃类气体变压吸附及释放的作用，从而实现气体的减压且稳压释放，并保证检测室组A内的传感器阵列9在稳定的压力条件下进行正常检测，能解决样本气的减压释放和剧变高压环境对检测精度的干扰。
[0019]4.检测室组A内部的上扰动结构组8、下扰动结构结构组10使得进入检测室组A内的混合气体的流场发生变化，经扰动的待测气体与传感器阵列9充分接触，能提高传感器阵列9的检测精度。
[0020]5.传感器阵列9的排布采用非对称原则，检测室组A内部布有四种不同的传感器组合，综合各个组合得出的各种检测数据，可避免检测中的偶然性，同时也能提高传感器阵列9的检测精度。
[0021 ]本发明检测精度和检测效率高，结构简单，易于实施和推广。
【附图说明】
[0022]图1为仿生井下烃类气体随钻检测装置的结构示意图
[0023]图2为检测室组的俯视图
[0024]图3为检测室的结构示意图
[0025]图4为图3中的a-a截面视图
[0026]图5为图3中的b-b截面视图
[0027]图6为图3中的c_c截面视图
[0028]图7为气阀组的截面视图
[0029]图8为吸附室的主视图
[0030]图9为吸附室的俯视图
[0031]图10为减压储气室的主视图
[0032]图11为减压储气室的俯视图
[0033]图12为气液分离室的主视图
[0034]图13为分离室底板的主视图
[0035]其中:A.检测室组B.气阀组C.吸附室D.减压储气室E.气液分离室1.气阀V
2.减压阀3.检测室I 4.检测室Π 5.检测室ΙΠ 6.检测室IV 7.主体I 8.上扰动结构组9.传感器阵列10.下扰动结构组11.导气管12.惰性气体阀13.扰动结构I 14.扰动结构Π15.传感器I 16.传感器Π 17.扰动结构ΙΠ 18.扰动结构IV 19.气阀I 20.气阀Π 21.气阀m 22.气阀IV 23.上孔IV 24.上孔Π 25.吸附块I 26.下孔I 27.吸附块Π 28.主体Π29.上孔I 30.上孔m 31.上孔V 32.排气管133.气阀VI 34.主体ΙΠ 35.下孔Π 36.气阀VH 37.排气管Π 38.上孔VI 39.主体IV 40.分离隔板41.气液分离网42.分离室底板43.中心孔44.环形孔阵列I 45.环形孔阵列Π 46.环形孔阵列ΙΠ 47.圆孔e_圆孔直径h_环形孔阵列I的圆半径In-环形孔阵列Π的圆半径h2-环形孔阵列m的圆半径
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图对本发明具体实施过程及方式做进一步说明。
[0037]本发明全长330mm，外壁直径最大处为90mm，包括检测室组A、气阀组B、吸附室C、减压储气室D、气液分离室E、气阀V 1、减压阀2，其中检测室组A由检测室13、检测室Π 4、检测室ΙΠ5、检测室IV6组成，检测室13、检测室Π4、检测室ΙΠ5、检测室IV6的结构完全相同，均由主体17、上扰动结构组8、传感器阵列9、下扰动结构组10、导气管11、惰性气体阀12组成，其中主体17为圆筒状，主体17外壁直径为26_，内孔直径为20mm，高