随钻检测用微型红外甲烷气体传感器

来源：激光与红外杂志2017年第9期北京时间：

作者：刘延祥

单位：中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海 200233;中石化胜利石油工程有限公司地质录井公司,山东 东营 257064；

摘要：为了满足石油勘探过程钻井液中甲烷气体同步检测分析的需要,实现甲烷气体随钻检测的目标,本文设计了一种可集成于钻具内的随钻检测用微型红外甲烷气体传感器。首先利用Hitran数据库对甲烷气体的红外吸收峰进行了对比分析,确定了探测器滤光片的中心波长；然后利用光学仿真软件TacePro对腔体内的光线传播方向进行了光线追迹分析,并对到达探测器2个接收面的光强分布进行了模拟分析,确定了光学腔体设计的合理性,随后根据红外气体传感器的工作原理设计了相应的工作电路。测试结果表明该传感器对甲烷气体的检测精度在常温下优于0.5%F.S.,在120 ℃下优于0.8%F.S.；常温下实现了对甲烷饱和水溶液中脱出的微量甲烷气体的检测,可以满足甲烷气体随钻检测的需要,在石油钻井行业的随钻检气体测领域具有广阔的应用前景。

关键词：随钻检测;甲烷;红外;微型;气体传感器

基金资助：国家高技术研究发展计划项目(No.2013AA064701；No.2015AA042602)资助