高含硫天然气集输管线泄漏激光遥感技术研究.pdfVIP

石油仪器 2008年第22卷第6期 PETROLEUMINSTRUMENTS ·计算机与通讯技术· 高含硫天然气集输管线泄漏激光遥感技术研究‘ 常启海1’2j于殿强2程 希3张 建2 (1．胜利油田博士后工作站山东东营)(2．胜利油田胜利工程设计咨询有限公司山东东营) (3．中国石油测井有限公司陕西西安) 摘 要：针对我国高舍硫天然气开发泄漏检测现状，利用激光光谱技术开展了天然气泄漏激光遥感监测技术研究。 研制出基于调制半导体激光吸收光谱原理的CH4／H2S泄漏激光遥感监测仪器，该仪器检测灵敏度2 ppm，遥感距离可达 lkm。为我国高含硫天然气的安全开发提供了技术保证。 关键词：高含硫天然气；泄漏；激光遥感；监测 文献标识码：B 中图法分类号：TE832．2 文章编号：1004．9134(2008)06。0079．02 原子或分子吸收谱线对检测光源的调制吸收特性实现 O 引 言 待检气体种类识别和浓度测量。 JII东北天然气储量在全国总储量占有较大比重， 图1给出了基于TDLAS原理的气体光电检测技 且较多高含H2s和C02。高含H2s天然气的强腐蚀和 术的原理框图。如图1所示，窄线宽调制半导体激光 氢脆使高含H2S气田的开发过程发生泄漏的风险极 器(TDL)，被双频率激光器驱动电源驱动，斜波用于整 高。加大高含H：S天然气开发集输泄漏检测力度，是 个吸收谱线线形的扫描，高频正弦调制则是在谱线吸 目前我国高含H2S天然气气田安全建设的重要工作 收线形的基础上叠加高频调制信号。经这样一个双频 之一。用于天然气泄漏检测的传感技术采用化学、金 驱动源驱动的激光器即可实现有限范围的波长连续调 属氧化物等气体传感器。该类传感器存在传感介质易 失效和维护频繁的缺陷，不适用我国高含硫天然气开 砷炉一十 发现场。针对我国天然气气田的特点，开展新型且适 用于我国高含硫天然气开发现场的气体传感器成为气 田安全建设急需解决的工作。 采用激光光谱技术实现气体的高灵敏度监测是当 前国内外研究的热点。利用激光技术形成的气体传感 器具有灵敏度高、无需标定、使用周期长和免维护的特 圈1 TDLAS气体传感器原理框图 点[112、3】。特别是激光遥感的特点很适于有毒气体的 节。如果激光器和光电接收器的之间有待检气体存 现场无人监测。本文介绍了调制半导体激光光谱进行 在。就会产生如图1中间所示的吸收谱线线形。谱线 气体监测的原理，和基于此原理研制的多组份气体泄 的吸收信号经光电探测器(PD)接收后，分别经锁相放 漏激光遥感仪器的结构和性能。 大(又称相敏检测)进行调制吸收谱线信号各次谐波的 提取，信号各次谐波的线形参数与吸收气体的浓度成 l调制半导