Определения, обозначения и сокращения 8
Введение 9
1. Актуальность работы 10
1.1 Перспективы использования газового анализ при разведки нефти и газа 10
1.2. Обзор и анализ существующих методов и приборов для газового анализа 17
1.2.1. Полупроводниковые сенсоры 18
1.2.2.Электрохимические сенсоры 19
1.2.3. Термокаталитеские 20
1.2.4. Фотоионизационный сенсор 22
1.2.5Хромотография 23
1.2.6. Физические основы метода ДП 26
1.2.6. Физические основы метода комбинационного рассеяния 28
Выводы по главе 33
2. Энергетический расчет 35
2.1. Концепция разрабатываемой системы 35
2.2 Решение лидарного уравнения 39
Выводы по главе 54
3. Моделирование 56
3.1. Оптический канал 56
3.2 Телескоп 58
3.3 Монохроматор 60
Выводы по главе 76
4. Безопасность жизнедеятельности 79
4.1 Общие положения по использованию лазеров в рамках данной работы .. 79
4.2 Анализ опасностей при работе с лазерами 79
4.3 Предельно допустимые уровни лазерного излучения при воздействии на глаза и кожу 81
4.4 Меры и средства защиты от лазерного излучения 82
Заключение 84
Литература
Разведка и доразведка нефтегазовых месторождений является актуальной задачей отрасли, методы используемые сегодня крайне дороги либо слабо информативны, один из возможных способов решение данной проблемы это использование высокоточных комплексов для газового анализа с целью определения УВГ аномалий.
Также растет количество и общая протяженность нефтегазопроводов, в связи с чем, востребованы инновационные высокоточные методы и технологий для осуществления экологического мониторинга в целях обнаружения утечек из нефтегазопроводов и нефтезагрязнений от добывающих и перерабатывающих предприятий. В виду низкой концентрации в воздухе, для обнаружения в воздухе паров углеводородов нефти и нефтепродуктов необходимо использование высокочувствительной аппаратуры.
Существующие на сегодняшний день технические средства не могут в полном объеме обеспечить качественное решение поставленных задач. Поэтому требуется создание совершенно новых приборов основанных на методе рамановской спектроскопии. Такой прибор способен проводить детальный анализ исследуемых объектов и компонентов окружающей среды по их спектральным характеристикам в условиях существенно ниже предельного уровня пространственного разрешения существующих систем.
В работе проводилось исследование перспектив использования приборов на основе метода рамановской спектроскопии при разведке нефти и газа. Проведен анализ иных физических принципов, на которых строят приборы для газового анализа основным преимуществом метода КР является высокая селективность при одноразовом измерении и чувствительность, необходимая для регистрации УВГ аномалий.
Метод газового анализа не заменяет существующие методы разведки нефти и газа, а дополняет их, с целью снижения затрат на производство. Поэтому важна портативность прибора для проведения исследований на местности.
В работе предложена концепция прибора, использующая два лазерных источника на длинах волн 263 нм и 785 нм, данная конфигурация позволить заметно повысить точность прибора, но, в свою очередь, повышает сложность системы. При выбранных параметрах лазеров и приемника получилось добиться высоких характеристик детектирования при расчете лидарного уравнения.
К сожалению, добиться высокого разрешения системы при использовании одного монохроматора не получилось, было сделано две попытки моделирования: по схеме Черни-Тернера и Пашена-Рунге, обе успехом не увенчались. Поэтому пришлось отказаться о концепции одного монохроматора для двух спектральных диапазонов, и провести моделирование отдельно.
Разработка спектрометра достаточно сложная задача, в данной работе освещены лишь первые аспекты будущего прибора, разработка которого станет предметом будущих научных работ.
