甲烷传感器在矿井监测监控的应用研究

甲烷属于煤矿瓦斯中的重要组成部分,因其存在易燃易爆的特性,会对煤矿开采安全带来极大威胁。因此,在矿井监测中,需要加强对甲烷监测的重视。为了保障矿井监测监控系统的监测效果,及时了解井下甲烷含量,需在矿井监测系统中合理安装甲烷传感器。通过甲烷传感器对甲烷浓度进行合理测定。因此,在对甲烷传感器类型进行阐述后,探讨甲烷传感器在矿井监测监控系统中的具体应用,希望能够提升井下作业安全性。     

矿用激光甲烷传感器的设计及应用研究

基于甲烷传感器的工作运行理论,构建了一种新型激光甲烷传感器的设计方案,该传感器同时兼具压力和温度补偿双重功能,并且说明了传感器的工作原理以及硬件模块的连接路线方式,进一步针对该传感器的检测性能进行了实测。结果发现,此传感器具有响应时间较快、监测精度高、可安全平稳运行优点,可针对矿井下的甲烷气体进行不间断零误差监测,确保矿井的安全开采。     

光纤传感器在油田勘探开发中的应用思考

光纤传感器是一种新型的具有非常高的科技含量的传感器,光纤传感器的应用前景非常的广泛,和传统的电学传感器相比,光纤传感器不仅体积小而且识别度高、耐腐蚀程度以及抗干扰能力比较强,安全性能也比传统的传感器要好,可以实现永久检测和实时在线,所以在科研过程中受到了科研技术人员的欢迎,并且在油田的开发中得到了广泛的应用。本文在详细介绍了光纤传感器的特点的基础上介绍了光纤传感器在各方面的实际应用。     

激光甲烷传感器在瓦斯抽放管道在线监测的实践应用

为了有效处理传统矿井传感器检测过程中部分数据误差较大、响应落后等问题，设计出了无线激光甲烷传感器，阐明这种传感器的工作原理，详细介绍系统的总体设计及各个模块设计思路，建设试验环境以测试分析这种传感器的功能。测试表明，设计的无线激光甲烷传感器能精准检测出大气环境内的甲烷气体浓度，并且能够实时发出报警信号及智能断电，有效弥补了有线传感器的各种不足，降低人力成本的投入，增加安全系数，在运行中创造理想的效益。     

甲烷传感器工作特性与故障模式

甲烷传感器是对井下甲烷气体浓度进行监测的设备。从甲烷传感器的基本原理和工作特性入手对于甲烷传感器的故障模式进行了简要分析,如恒增益、恒偏差、显著突变、常值突出以及不报警、误报警等问题,并提出了一些可行的设备运维对策,以供参考。     

超临界CO_2在页岩气开发中的应用研究进展

以页岩气的开采技术为研究对象,对超临界CO_2在提高页岩气开采率中的应用进行研究。论述了国内外在超临界CO_2压裂技术开采页岩气方面的研究进展。目前,使用CO_2进行增强的技术被视为页岩气开采的有效手段,该技术可以大幅提高产量,具有很好的应用前景。CO_2不仅能够取代水介质对页岩进行压裂作业,还能够高效的驱替页岩中的甲烷,与此同时,也能将CO_2封存与地下,降低了温室作用。CO_2应用于开采页岩气的压裂过程中,具有伤害低、早缝多、节约用水等优点,CO_2能在缝隙中与甲烷进行竞争吸附,有效地驱替甲烷,提高开采率,实现能源的获取,同时更加环保。     

光纤传感器在石油测井中的应用

近年来,我国石油行业快速发展,各领域发展对石油的需求量日益增加,使得石油业务量不断增加,这就大大加重了石油开采压力。基于这一背景,石油行业需要积极顺应时代发展的趋势,加大对测井技术的创新研发力度,以全面提高石油的开采量,尽量满足各领域对石油的需求。光纤传感器是伴随着新一代传输媒介光纤而发展而来的新型技术,不仅适用于远程传输,实现大范围的监控,还能够适用于恶劣环境中检测。本文主要介绍石油测井中光纤传感器的具体应用。     

光纤光栅传感器设计及解调仪研发

针对油气井测试监测技术需求与应用,结合现有光纤及光栅传感技术,研制油气井高温高压光纤光栅传感仪。探明飞秒激光刻写光栅的光谱特性差、制备重复率低等问题的内在机制,设计制备温度和压力可以同时测量的光纤光栅传感器件,解决油气井下高温、高压、强腐蚀性等苛刻工况对灵敏度、精度、稳定性造成的影响,为光纤传感器在油气井钻井、完井、测试等领域获得广泛应用奠定基础。通过仪器研制的原始创新,推动油气井油气井测试监测技术的发展,提高石油开采的效率。     

甲烷传感器系统灵敏度优化设计

据统计,瓦斯爆炸和突出事故占煤矿安全事故的85%以上。针对这一现象,对甲烷传感器系统进行了灵敏度优化设计,通过非色散红外传感器概述、传感器设计、光源驱动电路设计以及调理电路设计完成了甲烷传感器系统的优化设计。经实际检验后发现,该系统稳定性高、重复性好,相对误差率在5%以下,符合甲烷传感器系统灵敏度优化要求。     

油气行业中的甲烷泄漏研究

甲烷泄漏对全球的气候变化有着深刻的影响,而油气行业中的甲烷泄漏量占较大比例。油气从开采到集输、净化,最终到用户使用的过程中,都或多或少存在泄漏。通过分析油气行业中甲烷泄漏的来源,提出了输油管道中计算甲烷泄漏量的方法,同时总结了评价甲烷泄漏量的指标。对于油气行业的生产运行、安全管理以及环境保护具有借鉴意义。     

天然气水合物置换开采的能源效率研究

天然气水合物分解是一个相变过程,开采时涉及各种形式能量的消耗和转化,如电能、化学能、热能等。为了科学地评价天然气水合物开采技术的经济性,建立了以有效能(?)为核心的能源效率计算方程,并以CO₂置换法开采天然气水合物为例,介绍任意生产周期内能源效率的计算方法和流程框图。在CO₂置换开采天然气水合物的工艺过程中,注气量、产气量和产气中甲烷含量是三个关键参数,将产气量与注气量之比定义为采注比,分析采注比及产气中甲烷含量对能源效率的影响。结果表明:在设定条件下CO₂置换开采天然气水合物的整体能源效率介于0.31～6.4之间;增大采注比,有利于提高能源效率;产气中甲烷的摩尔分率越高,气体分离的能耗越低,能源效率也可显著提高。因此,调控产气量和产气中甲烷摩尔分率是提高CO₂置换法能源效率的主要途径。通过所建立的能效计算方程为天然气水合物开采工艺的优化提供指导。     

热力法开采天然气水合物的模拟实验研究

在天然气水合物一维开采模拟系统上进行了模拟热力法开采天然气水合物的实验研究. 使用甲烷气体与NaCl溶液在一定温度和压力条件下形成水合物. 通过以不同速率注入不同温度的热水,研究了热力法开采水合物过程中含水合物沉积物的温度分布以及甲烷气体、水生产规律. 结果表明,在整个分解过程中,气体生产速率随时间增加而增加,直到达到最大值后开始下降,而水生产的速率几乎保持恒定. 通过对实验结果的能量分析表明,热力开采的能量效率在0.38~2.59之间. 注入热水的温度、速率以及沉积物中水合物的饱和度对热力法开采水合物的能量效率有重要影响.     

甲烷催化燃烧反应与甲烷传感器稳定性的研究

研究了甲烷催化燃烧反应活性及传感器稳定性的影响因素。结果表明,3％Pd／Al2O3催化剂具有较高的反应活性。催化剂、传感器结构、反应气体的传质过程和电桥的供电电压均影响传感器的稳定性。     

光纤传感器在监测RTM固化过程及复合材料健康状况中的应用

本文论述了应用光纤传感器对RTM的固化过程及制品疲劳损伤进行监测的技术方法。研究中，采用的增强材料的玻璃布，环氧树脂作基体。应用两种光纤应变传感器进行应变测定，一种是Bragg光栅（FBG）传感器；另一种是外置式Fabry-perot干涉型（EFPI）传感器。传感器埋入方向与树脂流动方向垂直或平行。研究结果表明：垂直埋入的FBG传感器在被固化树脂约束前，复观性差。另外，还发现FBG和EFPI传感器在冷态下具有良好的准确性。平行埋入的FBG传感器在模塑工艺中表现出良好的复观性。标距为1mm和4mm的传感器的应变现象不同。上述结果说明，将光纤传感器埋入FRP中，光纤传感器的埋入结构和标距对应变测量的精度有影响。利用埋入的光纤传感器进行固化监测，然后再循环加载试验，测定其内应变。循环加载试验的结果是用FBG传感器测得的应变与粘贴应变片测得的应变具有良好的一致性。本项研究得出的结论是：通过埋入FBG应变传感器可对RTM成型FRP工艺过程和使用过程中的内应变进行有效地监测。     

光纤光栅振动传感器在台式钻机上的应用

利用光纤光栅振动传感器检测台式钻机工作过程中的振动情况并输出反馈信号来控制钻机自适应改变工作状态,防止加工过程中因钻机振动而造成原材料的变形或者损坏。与普通振动传感器相比,光纤光栅振动传感器在精密器件的加工应用上有突出的优势。     

甲烷传感器神经网络算法特性补偿的研究

催化燃烧式甲烷传感器是煤矿检测系统中广泛使用的传感器,由于采用热敏元件进行检测,容易受温度的变化产生较大的零点漂移及灵敏度漂移。经过标定实验,甲烷传感器灵敏度最大漂移为10%,零点最大漂移为15%。采用BP神经网络的模型对甲烷传感器进行补偿,经过40次训练达到要求的精度,经过补偿后甲烷传感器的灵敏度最大漂移降低为0.4%,零点最大漂移降低为1.7%。     

光纤光栅在先进复合材料固化成型研究中的应用

先进树脂基复合材料被广泛应用于航空航天领域。热压罐成型工艺是复合材料结构件首选成型工艺之一,但存在效率低、成本高等问题,并且在成型过程中产生的固化应变会影响制件成型质量,通过光纤光栅传感器在线监测应变/应力参数对于制定合理工艺规程、提高制件品质具有重要作用。本文详细介绍了热压罐成型中光纤光栅传感器应变和温度交叉敏感解决方案,综述了近年来基于光纤光栅传感器在线监测的复合材料固化成型研究进展。并结合国内外研究现状,对光纤光栅在线监测的应用前景及亟待解决的问题提出了几点思考。     

专利摘要

200510010505.7埋入公路中的光纤光栅传感器及其封装方法本发明提供的是埋入公路中的光纤光栅传感器及其封装方法。它包括光纤布拉格光栅传感器,在光纤布拉各光栅传感器外有玻璃纤维板封装,光纤布拉格光栅的延长线上套有保护套管。将光纤布拉格光栅的延长线穿入保护套管中,使光纤布拉格光栅的延长线位于保护套管中,然后把光纤布拉格光栅和延长线熔接在一起,最     

海底甲烷水合物-未来可能的新能源

能源问题是现今我们全人类共同的问题。如何能够尽快找到煤炭和石油的替代能源是解决能源问题的紧迫任务。海底甲烷水合物以其丰富的储量、巨大的能量被科学家视为未来可能的新能源。本文从甲烷水合物的状态和结构、相平衡特征、赋存、勘探方法及深海拟开发技术、开发所面临的困难和可能导致的问题以及目前未能开采的原因几个方面对这一科学问题进行了综述。指出目前海底甲烷水合物尚没有开采,还处于探矿阶段。而且,海底甲烷水合物大规模不当开采可能会导致全球气候变暖、海啸等灾难。但是在未来10~15年将会有成熟的开采技术。海底甲烷作为一种可能的新能源具有乐观的开发前景。     

我国非常规油气资源“可燃冰”的开采技术研究进展

分析了我国油气资源的现状,全面综述了天然气水合物的开采技术研究进展,并分析了各种开采技术及方法的利弊。二氧化碳置换开采法是一种非常有前途的天然气水合物开采方法,就需要研究二氧化碳水合物生成和甲烷水合物分解的动力学过程,揭示置换过程的内在机理。最后指出了冻土区天然气水合物开采技术存在的问题和今后的发展方向。