用于拉曼光谱仪的气体在线定量混合增压系统及操作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气勘探研究领域中的流体配比模拟实验装置，具体涉及一种用于拉 曼光谱仪的气体在线定量混合增压系统及操作方法。
【背景技术】
[0002] 激光拉曼可以无损的对单个包裹体的气、液、固相成分进行分析，目前在地质领域 对激光拉曼位移值的校正主要通过单晶硅标样进行。由于油气成藏过程中形成的包裹体成 分主要以流体为主，因此需要建立测定不同类型流体包裹体的组成、压力与拉曼光谱相关 参数关系的方法，建立相应的标定系统。
[0003] 如图1所示，2005年第02期的《地球化学》中刊登的论文"拉曼光谱原位观测水 合物形成后的饱和甲烷浓度"，该论文公开了利用在线增压装置对甲烷饱和浓度进行了校 正的方法，该装置由气体输入系统、增压系统、注水系统以及真空系统组成。
[0004] 该装置的缺陷是：
[0005] 1)进样系统仅包括一个钢瓶，仅能对单个钢瓶来源的气体进行实验研究，无法满 足多元化气体在线定量混合的模拟实验；
[0006] 2)增压系统仅有单一增压装置，需要较高的初始压力或者较大的初始体积。
[0007] 3)该装置缺少气体泄漏报警装置；
【发明内容】
[0008] 本发明为解决现有的在线增压装置在安全性、可操作性以及多元混合气体配置方 面存在的缺陷，提供了一种用于拉曼光谱仪的气体在线定量混合增压系统及操作方法；
[0009] 本发明的技术方案如下：
[0010] 本发明的第一个保护主题是：用于拉曼光谱仪的气体在线定量混合增压系统；
[0011] 所述系统包括气体输入模块、增压模块以及气体输出模块；所述气体输入模块的 输出端与所述增压模块的输入端相连接，所述增压模块的输出端与所述气体输出模块的输 入端相连接；
[0012] 所述气体输入模块包括至少一条气体输入管线；所述增压模块包括增压容器；
[0013] 所述系统还包括体积转移器3、真空泵4以及排气口 5 ;
[0014] 所述体积转移器3的气体入口与所述气体输入管线相连接，所述体积转移器3的 气体出口与所述增压容器的气体入口相连接；所述真空泵4设置在所述气体输入管线中， 所述排气口 5分别与所述体积转移器3的气体出口以及所述增压容器的气体出口相连接；
[0015] 所述体积转移器3内部为活塞式内腔，各条所述气体输入管线输出的气体通过所 述体积转移器3获取定量体积，各路定量体积气体由所述体积转移器3分别传输至所述增 压模块，通过所述增压模块对各路所述定量体积气体进行混合、增压处理后，输出定量混合 气体。
[0016] 所述体积转移器3包括气体量取容器3-1、活塞3-2、螺杆3-3、刻度盘3-4、刻度指 针3-5以及手柄3-6 ;
[0017] 所述气体量取容器3-1的输入端与所述气体输入管线相连接，所述气体量取容器 3-1的输出端与所述增压容器的气体入口相连接；所述活塞3-2活动设置在所述气体容器 3-1中，所述螺杆3-3 -端与所述活塞3-2固定连接，所述螺杆3-3另一端与所述手柄3-6 相连接；所述刻度盘3-4和刻度指针3-5分别设置在所述气体量取容器3-1上；
[0018] 通过旋转所述手柄3-6,使所述螺杆3-3带动所述活塞3-2沿所述气体量取容器 3-1内腔做往复运动，所述气体量取容器3-1的容积大小通过所述刻度盘3-4和刻度指针 3-5指示。该设计的好处在于，只有转动手柄时体积转移器的体积才会改变，不会因为受气 体的压力而失控。
[0019] 所述气体输入模块包括1~3条所述气体输入管线，各所述气体输入管线并行设 置；
[0020] 每条所述气体输入管线分别包括气瓶1和减压阀2 ;所述气瓶1出口与所述体积 转移器3的气体入口相连接，所述减压阀2设置在所述气瓶1与体积转移器3之间的气体 输入管线上。
[0021] 所述增压模块包括所述增压容器和增压单元；
[0022] 所述增压容器包括中压容器6和高压容器7,二者内腔均为活塞式结构，所述活塞 式结构包括用活塞隔开的气腔和增压腔；
[0023] 所述中压容器6的气腔入口与所述体积转移器3的气体出口相连接，所述中压容 器6的气腔出口与所述高压容器7的气腔入口相连接，所述高压容器7的气腔出口与所述 气体输出模块的输入端相连接；所述增压单元的输出端分别与所述中压容器6和高压容器 7增压腔相连通；
[0024] 各路气体在所述中压容器6的气腔中混合均匀，通过所述增压单元对所述中压容 器6中的气体进行一级增压，将一级增压后的气体传输至所述高压容器7的气腔，再次通过 所述增压单元对所述高压容器7中的气体进行二级增压，即实现对多元定量混合气体的两 级连续增压。
[0025] 所述增压单元为电动增压单元，其包括储水箱8和电动增压泵9 ;
[0026] 所述储水箱8的出水口与所述电动增压泵9内腔相连通；所述电动增压泵9的输 出端分别与所述中压容器6和高压容器7的增压腔相连通；所述电动增压泵9将高压水源 分别注入所述增压腔，压缩所述气腔容积，使所述气腔内部压力升高。
[0027] 所述系统还包括报警模块，所述报警模块包括第一高压表10、第二高压表11以及 泄压口 15 ;
[0028] 所述第一高压表10分别与所述中压容器6和高压容器7的气腔相连接，以检测所 述气腔压力；
[0029] 所述第二高压表11分别与所述中压容器6和高压容器7的增压腔相连接，以检测 所述增压腔压力；
[0030] 所述第一高压表10与第二高压表11配合使用，用于监控气体增压过程中，所述中 压容器6或高压容器7中的活塞是否已经达到容器顶端。
[0031] 若在增压过程中，第一高压表10和第二高压表11读数一起变化且读数相等，则活 塞未达到顶端，若第一高压表10读数不再变化而第二高压表11的读数急剧升高，则说明活 塞已经达到顶端，此时应该立即对系统减压，如果继续对容器施压会破坏容器活塞造成仪 器损坏。
[0032] 所述泄压口 15分别与所述中压容器6和高压容器7的增压腔相连接，压力液体通 过所述泄压口 15流出，降低所述气腔以及增压腔内的压力。
[0033] 所述报警模块还包括气体探测器；所述气体探测器设置在所述系统外壳表面，用 于检测实验过程中可燃气体的泄漏程度。
[0034] 当检测到可燃气体的浓度达到爆炸下限的25%时，气体探测器会发生蜂鸣声报 警。此时需要关闭气瓶1阀门，对房间进行通风，待空气中可燃气体浓度降到爆炸下限的 25%以下时，警报才会解除。警报解除后需要对气路进行检漏及检修，待确认不漏气后才可 以继续使用。
[0035] 所述气体输出模块为拉曼检测模块，所述拉曼检测模块包括毛细管包裹体12、拉 曼光谱仪13以及计算机16 ;所述毛细管包裹体12的输入端与所述的中压容器6以及高压 容器7的气体输出端相连接，所述拉曼光谱仪13与所述计算机16通过数据线连接；
[0036] 所述拉曼光谱仪（13)的入射光照射所述毛细管包裹体12,所述拉曼光谱仪13接 收散射信号，并将散射信号传输至所述计算机16。
[0037] 所述体积转移器3的容积上限为250ml ;
[0038] 所述中压容器6的压力承载上限为20mpa，所述高压容器7的压力承载上限为 50mpa ;在进行压力小于20mpa的实验时可以使用中压容器6或高压容器7、20-50mpa时必 须使用高压容器7,带来的好处是可以多次将经过中压容器6增压的气体注入到高压容器 7,使气体在高压容器7中达到最高为20mpa的初始压力。
[0039] 在具体实施中，所述系统中各模块的节点处分别设置有阀门，其具体为：
[0040] 三条所述气体输入管路的出口处分别设置有一号阀门S1、二号阀门S2以及三号 阀门S3 ;
[0041] 所述真空泵4的输出端设置有四号阀门S4 ;
[0042] 所述体积转移器3的入口处设置有五号阀门S5,体积转移器3出口与中压容器6 气腔入口之间设置有七号阀门S7 ;
[0043] 所述排气口 5包含两个输入端，第一个输入端与体积转移器3相连接，并在此气体 通路中设置六号阀门S6 ;第二个输入端与中压容器6和高压容器7相连接，并在此气体通 路中设置八号阀门S8 ;七号阀门S7隔断六号阀门S6与八号阀门S8之间的气体通路；
[0044] 所述中压容器6的气腔出口设置有九号阀门S9、所述中压容器6的增压腔入口设 置有十四号阀门S14 ;高压容器7的气腔出口设置有十号阀门S10,所