JP2005069882A - Method and device for performing rapid isotope analysis by laser spectroscopy - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的には、迅速に同位体分析を実施し、それによって、単一物質又は混合物の組成についての情報を得るためのレーザーの使用に関する。より具体的には、本発明は、量が不明な2種類以上の同位体を含む混合物中において、それらの同位体の相対的な量を迅速かつ容易に測定することが可能な新規な方法と装置に関する。さらに具体的には、本発明出願では、限定的ではないが、たとえば、メタン、エタン、プロパン、イソ−及びノルマルブタンならびにイソペンタン及びノルマルペンタンなどの炭化水素ガス混合物中の個々の化合物の炭素及び水素の同位体組成を分析するための新しいプロセス及び新しい装置について述べている。 The present invention generally relates to the use of a laser to perform rapid isotope analysis, thereby obtaining information about the composition of a single substance or mixture. More specifically, the present invention relates to a novel method capable of quickly and easily measuring the relative amounts of isotopes in a mixture containing two or more isotopes of unknown amounts. Relates to the device. More specifically, in the present application, for example, but not limited to, carbon and hydrogen of individual compounds in hydrocarbon gas mixtures such as methane, ethane, propane, iso- and normal butane and isopentane and normal pentane. Describes a new process and a new apparatus for analyzing the isotopic composition of
石油中の各種元素の安定な同位体組成について、学界及び産業界の両方が精力的に研究してきた。広く研究されてきた元素としては、炭素、水素、硫黄、窒素及び酸素などが挙げられる。天然ガス、原油全体、原油の溜出分及び固形分などの個々の成分の同位体組成が検討されてきた。最も多く研究の対象となったのが、炭素(13C/12C)であり、大差があるがその次が水素(D/H)であった。
質量分析法
Both academia and industry have energetically studied the stable isotope composition of various elements in petroleum. Elements that have been extensively studied include carbon, hydrogen, sulfur, nitrogen and oxygen. Isotopic compositions of individual components such as natural gas, crude oil, crude oil distillate and solids have been studied. Most became the subject of research is a carbon (13 C / 12 C), there is a great difference, but the following is a hydrogen (D / H).
Mass spectrometry
同位体組成を定量的又は定性的に測定するための方法には各種のものがある。たとえば、ある種の同位体比測定では、一般的には、その目的に合わせて特に設計した質量分析計が用いられる。そのような機器で測定できるのは、特定のガスの同位体比で、そのようなガスとしては、H2、N2、CO2(13C/12C比及び18O/16O比)、SO2及びSF6などである。したがって、これらの元素を含む有機又は無機化合物での同位体比を測定する場合には、それらの化合物をまず適当なガスに定量的に転化させなければならない。有機化合物中のHD/H2及び13C/12Cの比を測定するためには、その試料を(通常は高温CuOの存在下で)燃焼させて、CO2と水とにし、CO2から水を極低温で分離し、その水を高温金属削り屑(U、Zn、Cr又はMn)上で転化させる必要がある。場合によっては、有機化合物中の水素を、高温した金属削り屑(Cr又はMn)の上で熱分解させて、直接元素状の水素に転化させることもある。うして得られたガスは質量分析計を用いて分析することができる。一般的には、これらの段階は非常に手間のかかる準備作業を必要とし、また同位体比測定のために特別に設計された高価な質量分析計を使用しなければならない。 There are various methods for quantitatively or qualitatively measuring the isotopic composition. For example, certain types of isotope ratio measurements typically use a mass spectrometer specifically designed for that purpose. Such an instrument can measure the isotope ratio of a specific gas, such as H 2 , N 2 , CO 2 ( 13 C / 12 C ratio and 18 O / 16 O ratio), SO 2 and SF 6 . Therefore, when measuring isotope ratios in organic or inorganic compounds containing these elements, these compounds must first be quantitatively converted to an appropriate gas. To measure the ratio of HD / H 2 and 13 C / 12 C in an organic compound, the sample is burned (usually in the presence of high temperature CuO) to CO 2 and water, and from CO 2 It is necessary to separate the water at cryogenic temperatures and to convert the water on hot metal shavings (U, Zn, Cr or Mn). In some cases, hydrogen in an organic compound may be thermally decomposed on hot metal shavings (Cr or Mn) and converted directly to elemental hydrogen. The gas thus obtained can be analyzed using a mass spectrometer. In general, these steps require very laborious preparatory work, and expensive mass spectrometers specially designed for isotope ratio measurements must be used.
特に、天然炭化水素ガスの場合、ガス混合物をまずその個々の化合物に分離しなければならない。典型的には、これはキャリアガスとしてヘリウムを用いたガスクロマトグラフィ(GC)によって実施される。分離されたガスは酸化銅を充填した高温管状炉(900℃)の中に流され、そこで、個々のガスがCO2と水とに定量的に転化される。分離した化合物が管状炉の終端から出てきたら、それら個々の化合物の同位体組成を測定するための2つの方法がある。 In particular, in the case of natural hydrocarbon gas, the gas mixture must first be separated into its individual compounds. Typically this is done by gas chromatography (GC) using helium as the carrier gas. The separated gases are flowed into a high temperature tubular furnace (900 ° C.) filled with copper oxide, where the individual gases are quantitatively converted to CO 2 and water. Once the separated compounds emerge from the end of the tubular furnace, there are two methods for measuring the isotopic composition of those individual compounds.
第1の方法、すなわち、旧タイプの方法においては、個々の化合物から得られたCO2と水とを、個々に切り離し可能なコールドトラップに導入し、そこで凍結させる。成分のすべてが捕集され、コールドトラップを精製系に移し、そこで、ヘリウムを抜き出して、極低温でCO2を水から分離する。ついで、得られた純CO2を極低温の「移行管(transfer tube)」の中にトラップしてから、質量分析計(MS)に移し、13CO2/12CO2の比を測定する。水は還元管に移され、そこで、定量的に水素ガスに転化させ、ついで、その水素ガスを質量分析計で分析してHD/H2の比を得る。この作業全体は、手間がかかり、ほんの一部の段階しか自動化されていない。この質量分析計は、通常、CO2試料を分析するように「チューニング」されている。十分な量の水試料が得られた場合に、質量分析計はHD/H2分析用にチューニングされていた。CO2と水素との切り替えのためのチューニングをしようとすると、少なくとも半日の中断時間が必要である。 In the first method, the old type method, the CO 2 and water obtained from the individual compounds are introduced into individually separable cold traps where they are frozen. All of the components are collected and the cold trap is transferred to a purification system where helium is withdrawn to separate CO 2 from the water at cryogenic temperatures. Then, after the trap pure CO 2 obtained in the "transition pipe (transfer Tube)" cryogenic, transferred to a mass spectrometer (MS), measuring the ratio of 13 CO 2/12 CO 2. The water is transferred to a reducing tube where it is quantitatively converted to hydrogen gas, which is then analyzed with a mass spectrometer to obtain a ratio of HD / H 2 . The whole process is laborious and only a few steps are automated. This mass spectrometer is typically “tuned” to analyze a CO 2 sample. If a sufficient amount of water sample was obtained, the mass spectrometer were tuned for HD / H 2 analysis. Attempting to tune to switch between CO 2 and hydrogen requires at least half a day of interruption.
第2の方法(GCIRMS―GC同位体比質量分析法(GC Isotope Ratio Mass Spectrometry)と呼ばれている)では、系はCO2又は水素のいずれかを分析するように調整されている。CO2の場合には、管状炉の終端でヘリウム/CO2/H2O混合物を水トラップに通し、ついで、得られたヘリウム/CO2混合物を質量分析計に直接注入して、13CO2/12CO2の比を定量する。この方法では極めて少量の試料しか必要としないが、13CO2/12CO2比測定の時間が極めて短く(GCピーク幅)、そのために比の正確さが劣る。完全な分析(メタンからペンタン)の時間は、これらすべての成分がGCから溶出するのに必要な時間で決まってくる。HD/H2の比を定量するためには、水トラップを外し、酸化銅管状炉を熱分解管状炉に置き換えて、そこでガスを元素状の炭素及び水素ガスに転化させる。次いで、適当にチューニングしたMSを用い、水素ガスをCO2の場合と同様にして分析する。 In the second method (referred to as GC IRMS-GC Isotope Ratio Mass Spectrometry), the system is tuned to analyze either CO 2 or hydrogen. In the case of CO 2 , the helium / CO 2 / H 2 O mixture is passed through a water trap at the end of the tube furnace and the resulting helium / CO 2 mixture is then injected directly into the mass spectrometer to produce 13 CO 2. Quantify the ratio of 12 CO 2 . Although only requires a very small sample in this way, 13 CO 2/12 CO 2 ratio time is very short (GC peak width) of the measurement, poor accuracy of the ratio for that. The time for complete analysis (methane to pentane) is determined by the time required for all these components to elute from the GC. To quantify the HD / H 2 ratio, the water trap is removed and the copper oxide tube furnace is replaced with a pyrolysis tube furnace where the gas is converted to elemental carbon and hydrogen gas. Then, using an appropriately tuned MS, the hydrogen gas is analyzed in the same manner as for CO 2 .
この水素同位体分析は比較的新しい方法で、まだ一般には使用されていない。質量分析計はすべてダイナミックレンジが比較的狭く、天然ガス混合物中で生じる濃度範囲よりも狭いことも多い。したがって、GCIRMS装置を使用してすべての成分を測定するためには、多くの場合、同一の試料について注入毎に試料量を変えながら何度も注入して、それぞれの成分の濃度がMSのダイナミックレンジに入るようにする必要がある。 This hydrogen isotope analysis is a relatively new method and is not yet commonly used. All mass spectrometers have a relatively narrow dynamic range, often narrower than the concentration range that occurs in natural gas mixtures. Therefore, in order to measure all the components using the GCIRMS apparatus, in many cases, the same sample is injected many times while changing the sample amount for each injection, and the concentration of each component is the dynamics of MS. Need to be in range.
さらに、質量分析計及びそれに付属する試料調製系統は、高価であり、重く、サイズが大きい。それらには多くのガラス及び石英部品が使用されており、高純度のヘリウム及び液体窒素を常に流しておかねばならない。したがって、現地に持ち込んでの現場操作をするために、それらを「堅牢化」させるのは容易なことではない。また、化合物分析を完全に行うために必要な時間が長く、現場操作でしばしば必要とされるリアルタイムのデータを得ることはできない。 Furthermore, the mass spectrometer and the sample preparation system that accompanies it are expensive, heavy and large in size. Many glass and quartz parts are used for them, and high-purity helium and liquid nitrogen must be constantly flowing. Therefore, it is not easy to “harden” them for on-site operation. Also, the time required for complete compound analysis is long, and real-time data often required in field operations cannot be obtained.
ガスクロマトグラフィー
掘削の間に遭遇する炭化水素ガスの存在を検出するガスクロマトグラフは、多年にわたってドリリングリグでは採用されてきている。しかしながら、これらの機器は時間がかかり、しかも不正確なので、ガスの炭化水素組成に関する情報を即座に得ることは不可能である。掘削リグサイトで迅速な炭素及び水素同位体分析をするために採用できるような機器は、現在までのところ、市販されているものは皆無で、同位体組成についても同様である。
Gas Chromatography Gas chromatographs that detect the presence of hydrocarbon gases encountered during drilling have been employed in drilling rigs for many years. However, because these devices are time consuming and inaccurate, it is not possible to obtain information on the hydrocarbon composition of the gas immediately. To date, there are no instruments that can be employed for rapid carbon and hydrogen isotope analysis at drilling rig sites, and so is the isotopic composition.
分子振動を利用した同位体分析
量子振動遷移を利用して同位体比を測定する方法は何年も前から存在していた。その主な2つの測定法は、発光スペクトル及び吸収スペクトルに基づくものである。まず、分子遷移の発光スペクトルを使用した同位体比の定量測定は不正確で使用できない。それと共に、吸収スペクトルでは、重複するが同位体的には異なった分子遷移のキャラクタリゼーションに必要な分解能が得られない。この原因は、主として、単色波長での出力不足になった為であった。1960年代後半にレーザーが出現すると、上記の制約要因が解消されて、同位体置換をした多原子化学種の高分解能なキャラクタリゼーションが可能となった。条件の整った実験室環境においてのレーザー吸収研究が完成したことで、定量的な発光の研究が有用となってきた。短鎖炭化水素、特に、メタンについてのレーザーによる同位体研究が主に狙っていたのは、天文学上の目的のために分光学的な性質を特徴付けることであった。それらの研究によって、1970年代の後半に、人工衛星の近傍で検出された発光によって、地球外惑星大気圏におけるメタンの炭素同位体組成が初めて測定された。
Isotope analysis using molecular vibration A method for measuring isotope ratio using quantum vibrational transition has existed for many years. The two main measuring methods are based on the emission spectrum and absorption spectrum. First, quantitative measurement of isotope ratio using the emission spectrum of molecular transition is inaccurate and cannot be used. At the same time, the absorption spectrum does not provide the resolution necessary to characterize molecular transitions that overlap but are isotopically different. This was mainly due to insufficient output at a monochromatic wavelength. With the advent of lasers in the late 1960s, the above limiting factors were eliminated and high-resolution characterization of polyatomic species with isotopic substitution became possible. With the completion of laser absorption studies in well-conditioned laboratory environments, quantitative luminescence studies have become useful. The main focus of laser isotope studies on short chain hydrocarbons, especially methane, was to characterize spectroscopic properties for astronomical purposes. These studies, for the first time, measured the carbon isotopic composition of methane in the extraterrestrial planet's atmosphere by luminescence detected near satellites in the late 1970s.
メタン及びその他の短鎖炭化水素中の炭素についてのレーザー同位体研究は、学問的な関心から1980年代後半まで続けられた。1990年代に入ると、炭化水素ガス中の炭素同位体測定の分野では、科学的な研究はほとんどなされていない。1990年代以降は、学問的な関心は無機多原子分子のレーザー同位体研究の方へとシフトしていった。しかしながら、現在までのところ、13C/12C測定で実用化されたのは、医療における研究(呼気中の二酸化炭素の測定)、及び砂岩/泥岩、黄鉄鉱、閃亜鉛鉱、方鉛鉱及び方解石中の水及び炭素の無機キャラクタリゼーションの決定のための地質学的な研究においてのみである。呼気中のCO2の分析では、CO2レーザーから放出された光を用いて同位体比を測定している。今日までのところ、地質学的な目的での13Cの測定が適用されたのは、炭酸塩岩に対してだけである点に注目されたい。硫黄、酸素及び水素が無機的に結合した同位体も地質学的及び環境面での目的でレーザーを用いて研究されている。 Laser isotope studies on carbon in methane and other short chain hydrocarbons continued from academic interest until the late 1980s. In the 1990s, there has been little scientific research in the field of carbon isotope measurement in hydrocarbon gases. Since the 1990s, academic interest has shifted to laser isotope studies of inorganic polyatomic molecules. To date, however, 13 C / 12 C measurements have been put to practical use in medical research (measurement of carbon dioxide in breath) and sandstone / mudstone, pyrite, sphalerite, galena and calcite. Only in geological studies for the determination of inorganic characterization of water and carbon in it. In the analysis of CO 2 in exhaled breath, the isotope ratio is measured using light emitted from a CO 2 laser. It should be noted that to date, 13 C measurements for geological purposes have only been applied to carbonate rocks. Isotopes with inorganic bonds of sulfur, oxygen and hydrogen have also been studied using lasers for geological and environmental purposes.
汚染分析のためのレーザー系システムでの分析
レーザー技術を用いて、大気ガス中のトレースレベル(低ppb範囲)の絶対濃度を測定することが、最近の学界及び産業界における研究の目標となっている。現在検討されているガスとしては、H2O、CO2、CO、NO、NO2、N2O、SO2、CH4、C2H2、HF、HCl、HBr、HI、HCN、H2S、O3、NH3、H2CO、PH2、O2、OCS、C2H6、C3H8、C4H10などがあるが、C2より上のガスの研究は実験室環境に限られている。炭化水素ガスの中では、同位体に関してはCH4だけが純粋に学問的な目的で研究されている。ほとんどの研究は環境を目的として実施されているが、これらの分子を検出することによって工業的なプロセスからの漏出を監視することにも関心が持たれ、その目的のための商業的なレーザー分光器が開発されている。
Analysis in laser-based systems for pollution analysis Measuring the absolute concentration of trace levels (low ppb range) in atmospheric gases using laser technology has been the goal of recent academic and industrial research. Yes. Currently considered gases include H 2 O, CO 2 , CO, NO, NO 2 , N 2 O, SO 2 , CH 4 , C 2 H 2 , HF, HCl, HBr, HI, HCN, H 2. S, O 3, NH 3, H 2 CO, PH 2, O 2, OCS, C 2 H 6, C 3 H 8, C 4
現地における現場分析
地中深くの地層から炭化水素を抜き出すために井戸を掘削することはよく行われる。多くの場合、地表と目的の地層との間には各種の地層が存在する。これらの地層のいくつかは炭化水素を含んでいる可能性があり、それらについては同位体組成を測定できれば好ましい。さらに、目的の地層そのものの中の炭化水素の同位体組成を測定するのも好ましいことが多い。さらに、多くの場合、掘削中や製造後と同様に、製造中に同位体組成が分析できれば好ましい。下げ坑の環境は非常に苛酷で、高温、高圧であり、その液やガスは腐蝕性があることが多い。下げ坑及び井戸サイトはその環境が苛酷であり、遠隔地に存在し、スペース的な制約もあるので、地層の流体を直接分析できるような機器を考案するのは困難である。
Field analysis in the field It is common to drill wells to extract hydrocarbons from deep underground. In many cases, there are various formations between the surface and the target formation. Some of these formations may contain hydrocarbons, which are preferred if the isotopic composition can be measured. In addition, it is often preferable to measure the isotopic composition of hydrocarbons in the target formation itself. Furthermore, in many cases, it is preferable if the isotope composition can be analyzed during production, as during excavation and after production. The environment of the downhole is very harsh, high temperature and high pressure, and the liquid and gas are often corrosive. The downhole and well site are harsh, exist in remote locations, and have space constraints, so it is difficult to devise equipment that can directly analyze the formation fluid.
歴史的には、レーザー分光計の不安定性が原因で、レーザー分光法による同位体測定の有用性には限度があったが、非常に高いくり返し率(repetition rate)と、改善された安定性を有する新しいレーザーシステムが使用できるようになった。 Historically, the instability of laser spectrometers has limited the usefulness of isotope measurements by laser spectroscopy, but it has a very high repetition rate and improved stability. A new laser system with it became available.
前述のような技術が存在するにも関わらず、掘削の関連においては、非常に正確にリアルタイムで炭化水素を分析する必要性が依然として存在している。また、同位体的に置換された元素の構造的な位置が測定できるようなシステムがあれば望ましい。 Despite the existence of such techniques, there remains a need in the drilling context to analyze hydrocarbons very accurately in real time. It would also be desirable to have a system that can measure the structural position of isotopically substituted elements.
本発明の方法及び装置は各種の用途に有利に使用することが可能である。それらの用途の例は、限定的ではないが、石油掘削操業の関連での地層流体の分析、石油精製その他の操作における炭化水素流の分析、及び医療における診断及び処置に関連する各種のバイオマテリアルの正確で精密な測定などである。 The method and apparatus of the present invention can be advantageously used in various applications. Examples of their applications include, but are not limited to, analysis of formation fluids in the context of oil drilling operations, analysis of hydrocarbon streams in oil refining and other operations, and various biomaterials related to medical diagnosis and treatment. Such as accurate and precise measurement.
本発明は流体中の炭素同位体を定量するための方法及び装置を含む。この装置の好ましい実施形態は、レーザービームを発生するレーザー光源と、ビームスプリッタと、流体のボリュームと、ダウンストリーム光学検出器と、参照セルと、第2のダウンストリーム光学検出器とを含む。ビームスプリッタはレーザービームを受信して第1及び第2のビームを発生する。流体のボリュームには第1のビームが通される。ダウンストリーム光学検出器は第1のボリュームの中を通過した後の第1のビームを検出するように配置されている。参照セルは所定濃度の同位体を含んでおり、その中を第2のビームが通される。第2のダウンストリーム光学検出器は第2のビームが参照セルを通過した後に第2のビームを検出するように配置されている。第1の光学検出器は第1のビームが第1のボリュームを通過した後に第1のビームの強度に対応する第1のダウンストリーム信号を発生する。第2の光学検出器は第2のビームが参照セルを通過した後に第2のビームの強度に対応する第2のダウンストリーム信号を発生する。この測定器(tool)はさらにマイクロプロセッサを含んでいる。マイクロプロセッサは第1及び第2のダウンストリーム信号を受信して、それらの信号から流体中の同位体の存在を表すパラメーターを計算する。 The present invention includes a method and apparatus for quantifying carbon isotopes in a fluid. A preferred embodiment of the apparatus includes a laser light source that generates a laser beam, a beam splitter, a fluid volume, a downstream optical detector, a reference cell, and a second downstream optical detector. The beam splitter receives the laser beam and generates first and second beams. A first beam is passed through the volume of fluid. The downstream optical detector is arranged to detect the first beam after passing through the first volume. The reference cell contains a predetermined concentration of isotopes, through which the second beam is passed. The second downstream optical detector is arranged to detect the second beam after the second beam has passed through the reference cell. The first optical detector generates a first downstream signal corresponding to the intensity of the first beam after the first beam passes through the first volume. The second optical detector generates a second downstream signal corresponding to the intensity of the second beam after the second beam passes through the reference cell. The tool further includes a microprocessor. The microprocessor receives the first and second downstream signals and calculates parameters representing the presence of isotopes in the fluid from those signals.
特に好適な実施形態においては、第1の流体ボリュームはセル又は導管内に入れられる。その中では、流体は流動していても静止していてもよい。この測定器では、試料セルと参照セルとが実質的に同じ温度になるように構成され、それら試料ボリューム及び参照セルは、第1及び第2のビームが通過する時には、それぞれ井戸の中に位置していてもよいし、あるいは、試料ボリューム及び参照セルは、測定用ビームがそれらを通過する時には、井戸の外に位置していてもよい。さらに別の実施形態においては、マイクロプロセッサは参照セル中の同位体濃度に対する流体中の同位体濃度を計算したり、流体中の同位体濃度を定量的に計算したりする。この測定器のさらに別の実施形態においては、レーザー光源は波長可変のレーザー光源である。本発明の装置は、炭化水素の一部に炭素同位体がある場合、炭素同位体の存在を測定するのにも使用することができる。 In a particularly preferred embodiment, the first fluid volume is placed in a cell or conduit. Among them, the fluid may be flowing or stationary. In this measuring instrument, the sample cell and the reference cell are configured to have substantially the same temperature, and the sample volume and the reference cell are located in the wells when the first and second beams pass, respectively. Alternatively, the sample volume and the reference cell may be located outside the well when the measurement beam passes through them. In yet another embodiment, the microprocessor calculates the isotope concentration in the fluid relative to the isotope concentration in the reference cell or quantitatively calculates the isotope concentration in the fluid. In yet another embodiment of the measuring instrument, the laser light source is a tunable laser light source. The apparatus of the present invention can also be used to measure the presence of carbon isotopes when there is a carbon isotope in part of the hydrocarbon.
さらに別の実施形態においては、本発明の装置は第1のアップストリーム検出器と、第2のアップストリーム光学検出器とを含む。第1のアップストリーム検出器は第1のビーム部分が第1のボリュームを通過する前に第1のビーム部分を検出し、対応する第1のアップストリーム信号を発生する。また、第2のアップストリーム光学検出器は第2のビーム部分が参照セルを通過する前に第2のビーム部分を検出し、対応する第2のアップストリーム信号を発生する。 In yet another embodiment, the apparatus of the present invention includes a first upstream detector and a second upstream optical detector. The first upstream detector detects the first beam portion before the first beam portion passes through the first volume and generates a corresponding first upstream signal. The second upstream optical detector also detects the second beam portion before the second beam portion passes through the reference cell and generates a corresponding second upstream signal.
さらに別の実施形態においては、マイクロプロセッサがアップストリーム信号を受信し、それを使用して流体中の同位体の存在を表す前述のパラメーターを計算する。実施形態によっては、ダウンストリーム信号は試料及び参照セルそれぞれを通過する第1及び第2の測定ビームの透過率を示す。 In yet another embodiment, the microprocessor receives the upstream signal and uses it to calculate the aforementioned parameters representing the presence of isotopes in the fluid. In some embodiments, the downstream signal indicates the transmittance of the first and second measurement beams that pass through the sample and the reference cell, respectively.
他の実施形態においては、本発明は炭化水素流体の同位体組成を示すリアルタイムデータを提供するための方法を含む。この方法は、(a)既知の同位体組成を有する参照流体を参照セル中に導入する段階と、(b)炭化水素流体の試料を限定する段階と、(c)レーザービームを準備する段階と、(d)ビームをスプリットさせて参照測定ビーム及び試料測定ビームとする段階と、(e)参照測定ビームを参照流体中に通し、参照流体の中を通過した後の参照測定ビームを測定する段階と、(f)試料測定ビームを試料中に通し、試料の中を通過した後の試料測定ビームを測定する段階と、(g)段階(e)及び(f)で得られた測定値を用いて流体中の同位体の存在を表すパラメーターを計算する段階とを含む。 In other embodiments, the invention includes a method for providing real-time data indicative of the isotopic composition of a hydrocarbon fluid. The method includes: (a) introducing a reference fluid having a known isotope composition into the reference cell; (b) defining a sample of the hydrocarbon fluid; and (c) providing a laser beam. (D) splitting the beam into a reference measurement beam and a sample measurement beam; and (e) passing the reference measurement beam through the reference fluid and measuring the reference measurement beam after passing through the reference fluid. (F) passing the sample measurement beam through the sample, measuring the sample measurement beam after passing through the sample, and (g) using the measurement values obtained in steps (e) and (f) Calculating parameters representing the presence of isotopes in the fluid.
この方法の特に好適な実施形態においては、段階(b)は炭化水素流体の試料をセル又は導管の中へ導入する段階を含む。測定中においては、導管内の流体は流動していても静止していてもよい。段階(g)におけるマイクロプロセッサは参照セル中の同位体濃度に対する流体中の同位体濃度又は流体中の定量的な同位体濃度を計算することができる。この測定を用いることによって、炭化水素ガス混合物中の個々の化合物の炭素同位体組成についての情報を得ることができ、特に、メタン、エタン、プロパン、イソブタン及びノルマルブタン及びイソペンタン及びノルマルペンタンの存在に関する情報を得ることができる。 In a particularly preferred embodiment of the method, step (b) comprises introducing a sample of hydrocarbon fluid into the cell or conduit. During the measurement, the fluid in the conduit may be flowing or stationary. The microprocessor in step (g) can calculate the isotope concentration in the fluid relative to the isotope concentration in the reference cell or the quantitative isotope concentration in the fluid. By using this measurement, it is possible to obtain information about the carbon isotopic composition of individual compounds in a hydrocarbon gas mixture, especially regarding the presence of methane, ethane, propane, isobutane and normal butane and isopentane and normal pentane. Information can be obtained.
さらに別の実施形態においては、本発明の方法は次のように実施することができる。すなわち、段階(e)及び(f)を実質的に同じ温度で実施することもできるし、又は井戸内で実施することもできるし、又は試料は井戸から採取するが段階(e)及び(f)は井戸の外部で実施するということもできる。 In yet another embodiment, the method of the present invention can be performed as follows. That is, steps (e) and (f) can be performed at substantially the same temperature, or can be performed in a well, or a sample is taken from a well, but steps (e) and (f) ) Can be carried out outside the well.
レーザー分光法の進歩の1つは、中赤外及び遠赤外の波長可変ダイオードレーザーの出現である。これは1990年代初めから、主として、電気通信産業において開発され、使用されてきた。これらの波長は、炭化水素中の炭素−水素結合の多くの分子振動の吸収領域と重なり合うので、そのような分子の検出に利用することができる。 One advance in laser spectroscopy is the emergence of mid-infrared and far-infrared tunable diode lasers. It has been developed and used primarily since the early 1990s in the telecommunications industry. These wavelengths overlap with many molecular vibrational absorption regions of carbon-hydrogen bonds in hydrocarbons and can be used to detect such molecules.
その他の進歩としては、これらのレーザーが単一波面(フェムト秒パルス)に近い超短パルス用に改良されたことが含まれる。最近になって、ダイオードレーザーのための高速発射性能が開発されたことによって、長時間にわたって1秒あたり数千回の安定な発射をすることが可能となった。レーザーの出力を内的及び外的に安定化させるための電子的な新しい方法も開発されている。これらの進歩を組み合わせることによって、今では、定常状態の流体システムを迅速かつ高分解能で分析することが可能となった。 Other advances include the improvement of these lasers for ultrashort pulses close to a single wavefront (femtosecond pulse). Recently, the development of high-speed firing performance for diode lasers has made it possible to fire thousands of times per second over a long period of time. New electronic methods have also been developed to stabilize the laser output internally and externally. Combining these advances, it is now possible to analyze steady state fluid systems quickly and with high resolution.
本発明によれば、新しい検出器及び出力安定化技術によってレーザー分光法が容易となり、対象とする化学種の回転振動遷移をリアルタイムでモニタすることによって流体システムの分子成分を同位体的に検出することができる。本発明は石油産業において特に有用であるが、それは、現在の業界における標準と同等又はそれ以上の精度をもって、炭素及び水素の同位体組成を検出する手段となるからである。その場でリアルタイムに測定できることに加えて、本発明のレーザー技術によって、同位体的に置換された元素の構造内での位置を測定することも可能となった。 According to the present invention, laser spectroscopy is facilitated by a new detector and output stabilization technique, and the molecular components of a fluid system are isotopically detected by monitoring rotational vibration transitions of a target chemical species in real time. be able to. The present invention is particularly useful in the petroleum industry because it provides a means for detecting carbon and hydrogen isotope compositions with an accuracy equivalent to or better than current industry standards. In addition to being able to measure in situ in real time, the laser technology of the present invention has also made it possible to measure the position within the structure of isotopically substituted elements.
好適な実施形態においては、1つのレーザービームの直接出力を所定の強度の複数のビームにスプリットさせることによって、試料の精密定量のための信号の安定化を達成している。以下で詳細に記述するが、1つのビームが試料セルを通過して第1の検出器に達する間に、もう1つのビームが直接に同様の第2の検出器に達するか、又は参照セルを通過して同様の第3の検出器に到達する。検出されたビーム強度の間の差は分子種の絶対的又は相対的濃度又は同位体化学種の絶対的又は相対的濃度に換算することが可能である。 In a preferred embodiment, signal stabilization for precise quantification of the sample is achieved by splitting the direct output of one laser beam into multiple beams of predetermined intensity. As will be described in detail below, while one beam passes through the sample cell to the first detector, another beam directly reaches a similar second detector, or a reference cell Pass through to reach a similar third detector. Differences between detected beam intensities can be converted to absolute or relative concentrations of molecular species or to absolute or relative concentrations of isotope species.
回転振動のプロファイルは分子状態のスペクトル定数によって決まる。これらの定数が依存する物理的性質の1つは分子の質量である。したがって、元素的及び構造的に同一の組成物でありながら同位体的に異なった化学種では、異なった吸収波長が観察される。同位体的に異なった化学種では、異なった吸収特性も観察される。 The profile of rotational vibration is determined by the spectral constant of the molecular state. One of the physical properties on which these constants depend is the mass of the molecule. Therefore, different absorption wavelengths are observed for chemical species that are isotopically different in the same elemental and structural composition. Different absorption properties are also observed for isotopically different species.
本発明のシステムでは、流体中の個々の炭化水素の同位体組成を求めることができるが、それは、分子中での重い分子(13C及びD)の置換の有無によって個々の炭化水素の光学的性質が異なってくることを利用している。本発明の機器及びプロセスでは、手作業で試料調製をする必要は全くない。測定は対象のガスについて直接実施することができるのであって、それをまずCO2及び/又はH2に定量的に転化させる必要はなく、また、混合物からその他の炭化水素や非炭化水素系のガスを除去しておく必要もない。好ましい実施形態においては、本発明の機器及びプロセスでは、ガス混合物中のすべての関連する炭化水素成分について、13C/12C比及び/又はD/H比を同時に測定することが可能となった。C2より大きい分子中での同位体置換元素の位置に関する情報は燃焼法では失われてしまうが、場合によっては、本技術を使用すれば得ることが可能となる。 The system of the present invention can determine the isotopic composition of individual hydrocarbons in a fluid, which depends on the presence or absence of substitution of heavy molecules ( 13 C and D) in the molecule. Take advantage of the different nature. The instrument and process of the present invention do not require any manual sample preparation. The measurement can be carried out directly on the gas of interest, and it does not need to be first converted quantitatively to CO 2 and / or H 2 , and other hydrocarbons and non-hydrocarbons from the mixture There is no need to remove the gas. In a preferred embodiment, the instrument and process of the present invention allowed the 13 C / 12 C ratio and / or the D / H ratio to be measured simultaneously for all relevant hydrocarbon components in the gas mixture. . Information regarding the position of isotope substitution elements in molecules larger than C 2 is lost in the combustion method, but in some cases it can be obtained using this technique.
参照セルを使用することによって、本発明では、両方の同位体化学種の絶対濃度を個々に定量することもできるし、又はそれらの相対的な濃度をより正確に知ることもできる。これは、個々の回転振動吸収線(必ずしも同一の量子遷移である必要はない)を化学的には同一であるが同位体的には異なっている化学種から区別して検出することによって実施できる。ベールの法則にしたがうと、それぞれの線の吸収強度の比は、化学種の濃度比と2つの量子遷移の異なった吸収特性に関連する増倍定数(multiplication constant)とに比例する。既知の同位体組成のガスが入った参照セルを使用することで、ベールの法則の吸収定数を知る必要がなくなるが、その理由は、その定数が試料及び参照で検出されるどの遷移についても同一であるからである。参照セルを用いることによって、参照ガスに比較して同位体がより多いか少ないかを正確に測定することが可能となる。その場合、参照ガスの同位体の絶対的な比が判っている必要はないからである。より正確な測定をするためには、振動遷移の全体の回転プロファイル又は多重回転振動遷移を測定すればよい。 By using a reference cell, the present invention allows the absolute concentrations of both isotope species to be quantified individually or their relative concentrations to be more accurately known. This can be done by detecting individual rotational vibration absorption lines (not necessarily the same quantum transitions) separately from chemical species that are chemically identical but isotopically different. According to Beer's law, the ratio of the absorption intensity of each line is proportional to the concentration ratio of the species and the multiplication constant associated with the different absorption characteristics of the two quantum transitions. By using a reference cell containing a gas of known isotope composition, it is not necessary to know the Beer's Law absorption constant because the constant is the same for any transition detected in the sample and reference. Because. By using the reference cell, it is possible to accurately measure whether there are more or fewer isotopes than the reference gas. In this case, it is not necessary to know the absolute ratio of reference gas isotopes. In order to make a more accurate measurement, it is only necessary to measure the entire rotational profile or multiple rotational vibration transition of the vibration transition.
図面を参照すると、本発明のシステムの好ましい実施形態には、光学測定システム10及び試料加工システム11が含まれる。光学測定システム10には、好ましくは、波長可変のレーザー光源10、参照セル14、試料セル12及び前希釈セル(pre-dilution cell)セル16が含まれる。参照セル14には、それぞれその入口及び出口に設けた1対の光学検出器42及び44がある。同様にして、試料セル12には光学検出器52及び54、前希釈セル16には光学検出器62及び64がある。光学検出器42、44、52、54、62、64には、必要に応じて、ビームスプリッターと入射光量を測定するためのセンサーとが含まれているのが好ましく、これらは当業者には周知のものである。試料セル12は静止状態又は定常状態システムのいずれであってもよい。場合によっては、試料セル12はレーザーのキャビティに実際に挿入してもよいし、あるいは省略してもよい。
Referring to the drawings, a preferred embodiment of the system of the present invention includes an
レーザービーム(1つ又は複数)が通されるガス含有ボリュームは、本明細書では「セル」と呼ぶが、セルは必ずしも、封止されていたり一定の容積を持たねばならないわけではないことは理解されたい。たとえば、同位体の存在を測定するために使用する光は被測定物質が連続的に流れている導管すなわち配管の中を通過させることもできる。同様にして、測定用のビームは一定容積の中に入っている訳ではない試料ボリュームを通過させることも可能で、たとえば、それは測定用のビームをガス含有空間に通過させて空間内のガスを測定するような場合である。 The gas-containing volume through which the laser beam (s) is passed is referred to herein as a “cell”, but it is understood that the cell does not necessarily have to be sealed or have a constant volume. I want to be. For example, the light used to measure the presence of an isotope can be passed through a conduit or pipe through which the substance to be measured flows continuously. Similarly, a measurement beam can pass through a sample volume that is not contained in a fixed volume, for example, it can pass a measurement beam through a gas-containing space to cause gas in the space to pass. This is the case when measuring.
それぞれの対象となっているセル又はその他のボリュームでは、セルの入口及び出口の検出器での測定値を比較することによって、その中の物質によって吸収された光量を測定することができる。別な実施形態(図示せず)では、それぞれのセルの入口及び出口ビームをすべて単一の光学的測定装置に向かわせることによって測定することも可能である。フェムト秒レーザー及び検出器の出現によって、行程距離と信号の到着時間を利用することで、単一の測定装置によって個別の信号を区別して受け取ることも可能となった。 For each cell of interest or other volume, the amount of light absorbed by the material therein can be measured by comparing measurements at the cell inlet and outlet detectors. In another embodiment (not shown), it is also possible to measure by directing the entrance and exit beams of each cell all to a single optical measurement device. With the advent of femtosecond lasers and detectors, it has become possible to distinguish and receive individual signals by a single measuring device by using the travel distance and signal arrival time.
図に戻ると、試料加工システム11には、好ましくは、試料入口92、前希釈ライン94、試料ライン96、希釈ライン98及び希釈源100が含まれる。入口92はこの装置で分析するための流体を受け入れる。前希釈ライン94では、入口92と前希釈セル16との間で流体を接続している。試料ライン96では、入口92と試料セル12との間で流体を接続している。希釈ライン98では、希釈源100と試料ライン96との間で流体を接続している。試料加工システム11には、前希釈セル16及び試料セル12をそれぞれ空にするために、真空ライン97及び99を設けるのも好ましい。
Returning to the figure, the sample processing system 11 preferably includes a
装置への流れは連続にするのが好ましいが、必ず連続にしなければならないという訳ではない。さらに、1つ又は複数のビームの通路に1つ又は複数の光学ボックス21を設けるのが好ましい。この光学ボックスは当業者には周知のことであるが、ビームを伸縮させるために使用することができ、その直径を拡大(又は縮小)し、それによって、強度を下げる(又は上げる)ことができる。
Although the flow to the apparatus is preferably continuous, it does not necessarily have to be continuous. Furthermore, it is preferable to provide one or more
操作する時には、流体の試料が入口92から入り、その一部が分岐されて前希釈セル16に入る。流体の光学的測定には検出器62及び64が用いられ、未希釈試料についての情報がマイクロプロセッサ(図示せず)に送られる。それに従って、マイクロプロセッサがその流体の希釈の要否及び希釈の程度を計算する。圧力が高くなると、測定した化合物の遷移プロファイルの幅が広がるようになるので、測定する対象の化合物の分圧を低下させ、それによって、得られる測定の分解能を向上させるためには、試料を希釈することが必要又は好ましい。これは特に、線の広がりが大きく、分解能を向上させない限り対象にしている化合物のピークが区別できないような場合には有用である。
In operation, a fluid sample enters from the
試料を希釈するのが好ましい場合には、マイクロプロセッサが希釈剤源100に働きかけて、所定量の希釈剤を所定の速度で試料ライン96に供給させる。窒素(N2)がとりわけ好適な希釈剤ではある。その他の希釈剤としては、アルゴン、ホウ素又はその他の希ガスなどもあるが、これらに限定される訳ではない。希釈剤及び試料は試料ライン96の中で混合され、希釈された試料が試料セル12に流入する。この目的は試料中の1種又は複数の成分の分圧を低下させることであるので、希釈に代わる方法としては試料中のガスを膨張させ、それによって全圧を低下させ、それに応じて、その成分すべての分圧を低下させる方法もある。
If it is preferred to dilute the sample, the microprocessor will act on the
レーザー光源10は持続時間の短い、好ましくは、約2〜約10ナノ秒(nsec)の光ビーム20を発生するのが好ましい。一連のビームスプリッター32及び34がビーム20を3本のビーム22、24及び26にスプリットさせて、この3本のビーム22、24及び26をそれぞれ参照セル14、試料セル12及び前希釈セル16に送る。本明細書で使用するとき、ビームスプリッター32及び34はビームを多重化も含めてスプリットできる装置ならばどのようなものでもよい。前希釈試料を測定するためのビームは必ずしも試料や参照を測定するために使用するビームから分けたものでなくてもよい。それぞれのセルに入射された光の一部がその内部にある物質によって吸収される。参照セル及び試料セルで吸収された光量を測定して、その量が比較される。参照セル及び試料セルでの吸収量の比は参照流体及び試料流体の同位体組成に対して容易かつ直接的に関連づけることができる。
The
別の実施形態では、ビームをスプリットさせない。その代わりに、単一ビーム又はその一部を参照セルと試料セルの両方に通過させている。別な方法として、それぞれの流体ボリュームにビームの別々の部分すなわち離れた部分が当たるように、流体ボリュームを配置することもできる。ビームのスプリットの有無に関わらず、また、ビームがどのセルに最初に通るかにも関係なく、そのセルを通過する光に対するそれぞれのセルの影響を測定し、定量化し、得られた結果を上述の方法にしたがって使用して、試料セル中の同位体の存在に関する情報を生み出すことは可能である。 In another embodiment, the beam is not split. Instead, a single beam or part of it is passed through both the reference cell and the sample cell. Alternatively, the fluid volumes can be arranged such that each fluid volume hits a separate or separate portion of the beam. Measure and quantify the effect of each cell on the light passing through that cell, regardless of whether the beam is split and regardless of which cell the beam first passes through. Can be used to generate information regarding the presence of isotopes in the sample cell.
本発明による装置は、現場、実験室のいずれにおいても使用できるくらい充分に堅牢で、小型の機器、好ましくは、約25立方フィート(0.7m3)未満の大きさとするのが好ましい。そうすれば、従来使用されてきた天然ガスの同位体分析機器と置き換えることができる。本発明の重要な用途は石油及び天然ガスを探鉱しているドリリングリグに使用することである。その場合、試料を集めたり分析のために実験室に送り届けたりする必要がなくなる。それにも関わらず、本発明の装置は多くのその他の用途に有利に使用することが可能であり、そのような用途の例を挙げれば、限定的ではないが、環境測定、パイプライン及び輸送の管理、排出汚染物の同定及び「指紋法」などがある。レーザーを使用し、高価で複雑で嵩張る調製システムが不要となることで、分析のためのチューニング時間を数時間から数秒にまで短縮できる。さらにこのことによって、実質的に即座に情報が得られるので、各種の掘削に関する意志決定が効率よくできるようになる。試料密度及び試料サイズが問題となる環境に対する応用では、本発明の装置によって容易に大きなデータセットを集めることができ、それを使用することで、天然に産する天然ガスと人工物の汚染を区別し、また、汚染源を細かく特定することが可能となる。 The apparatus according to the present invention is sufficiently robust to be used in the field or in the laboratory and is small and preferably has a size of less than about 25 cubic feet (0.7 m 3 ). If it does so, it can replace with the isotope analyzer of the natural gas conventionally used. An important use of the present invention is in drilling rigs exploring oil and natural gas. In that case, there is no need to collect samples or send them to the laboratory for analysis. Nevertheless, the apparatus of the present invention can be advantageously used in many other applications, and examples of such applications include, but are not limited to, environmental measurements, pipelines and transportation. Management, identification of discharged pollutants and “fingerprint method”. By using a laser and eliminating the need for expensive, complex and bulky preparation systems, the tuning time for analysis can be reduced from hours to seconds. In addition, this makes it possible to make decisions about various excavations efficiently because information can be obtained substantially immediately. For applications where sample density and sample size are an issue, the device of the present invention can easily collect large data sets, which can be used to distinguish naturally occurring natural gas from man-made contamination. In addition, it is possible to specify the contamination source in detail.
この機器は検出のダイナミックレンジが極めて広く、そのため、対象としているガスを濃縮する必要もなく、極端に希薄な炭化水素ガスを分析できる。本発明のシステムの別の利点は、希釈システムを内蔵しているので、分析可能な濃度の範囲が一段と広くなることである。その理由は、非常に希薄な参照ボリュームを使用できるために、広い範囲のサンプリングした流体を希釈してその濃度レベルまで下げてやればよいからである。 This instrument has a very wide dynamic range of detection, so it is not necessary to concentrate the gas of interest and can analyze extremely lean hydrocarbon gases. Another advantage of the system of the present invention is that it has a built-in dilution system, which further increases the range of concentrations that can be analyzed. The reason is that because a very dilute reference volume can be used, a wide range of sampled fluids need only be diluted and reduced to that concentration level.
本発明では、高感度検出器と検出方式の組合せ、精密な電子ゲーティングシステム、コンピューター技術及びアルゴリズムを用いているので、どのような簡単な分子や特に短鎖炭化水素でも、レーザー分光法を用いて迅速に同位体分析することができる。自己修正機能を有するアルゴリズムを使用した検出器システムは市販されており、本発明のシステムで好適に使用することができる。その他の新技術でも、本発明のシステムの実用化を促進することができる。たとえば、狭い時間ゲート、より安定なレーザー、より安定な時間ゲーティング設備、より強力なマイクロプロセッサなどによって、従来可能であった方法と比較して、試料をより少なくし、試料をより速やかに効果的に分析することができる。 The present invention uses a combination of high-sensitivity detectors and detection methods, precision electronic gating systems, computer technology and algorithms, so laser spectroscopy can be used with any simple molecule, especially short chain hydrocarbons. Rapid isotope analysis. A detector system using an algorithm having a self-correcting function is commercially available and can be suitably used in the system of the present invention. Other new technologies can also promote the practical application of the system of the present invention. For example, smaller time gates, more stable lasers, more stable time gating equipment, more powerful microprocessors, and so on, using fewer samples and faster sample effects compared to previously possible methods Analysis.
2つの主なレーザー技術を使用して、簡単な分子の同位体比分析及び絶対定量が可能となる。1つはレーザー誘起蛍光(LIF)を検出し、他の1つはレーザービーム強度における変化(吸収)を検出する。LIFの方が感度は高いが、定量法としては使用しにくい。その理由は、高分解能を維持しながら、多重分子量子状態を同時に評価しなければならないからである。それに加えて、技術的な面から参照セルの使用が困難となる。したがって、本発明のシステムは吸収システムに関連させて記述する。 Using two main laser techniques, simple isotope analysis and absolute quantification of molecules are possible. One detects laser induced fluorescence (LIF) and the other detects changes (absorption) in laser beam intensity. LIF has higher sensitivity but is difficult to use as a quantitative method. The reason is that multiple molecular quantum states must be evaluated simultaneously while maintaining high resolution. In addition, it is difficult to use the reference cell from a technical aspect. Accordingly, the system of the present invention will be described in the context of an absorption system.
本発明で使用されるレーザーは連続波であってもパルス波であってもよい。半導体ダイオードレーザーは産業用としては最も一般的で、そのため、容易に入手可能であるが、ガスレーザー、エキシマレーザー(excimer lasers)及び色素レーザーなども使用されてきた。レーザーは、出力、偏光、干渉性、帯域幅、安定性、Qスイッチくり返し率、波長領域及び保守の手間などの特性を考慮して選択される。半導体ダイオードレーザーが最も保守に手がかからないので好ましい。それらは、大出力性能、狭い帯域幅及び高い安定性などを備えていることから、産業用には最も魅力があるものとなっている。本発明の装置に対しても、高いくり返し率(約10KHz)を有し、ショット間の安定性が3%以下で、炭化水素基本振動モードの吸収帯で波長可変であるレーザーが最も好ましい。レーザーを組み合わせることで対象の全波長領域をカバーできるのなら、多光束レーザーを使用することもできる。波長可変の赤外線ダイオードレーザーが一般的な基準を満たしているので、本発明の設計での対象となるが、この設計はこれらの基準を満たす既存レーザー又は将来現れるどのようなレーザーにも適用可能である。 The laser used in the present invention may be a continuous wave or a pulse wave. Semiconductor diode lasers are the most common for industrial use and are therefore readily available, but gas lasers, excimer lasers and dye lasers have also been used. The laser is selected in consideration of characteristics such as output, polarization, coherence, bandwidth, stability, Q-switch repetition rate, wavelength region, and maintenance labor. A semiconductor diode laser is preferred because it requires the least maintenance. They are most attractive for industrial use due to their high output performance, narrow bandwidth and high stability. Also for the apparatus of the present invention, a laser having a high repetition rate (about 10 KHz), a stability between shots of 3% or less, and a wavelength variable in the absorption band of the hydrocarbon fundamental vibration mode is most preferable. Multi-beam lasers can be used if the combined wavelength can cover the entire wavelength range of interest. Although tunable infrared diode lasers meet common standards, they are the subject of the design of the present invention, but this design is applicable to existing lasers that meet these standards, or any laser that will appear in the future. is there.
ガス検出のためには、振動遷移(回転振動)の単一回転線がモニターのために選択される。レーザーの波長はその遷移のエネルギーにセットされる。特定の波長で化学種によって吸収される光量はその化学種の濃度、放射光が吸収媒体中を移動する距離、及び吸収定数に比例する(ベールの法則)。この関係は、解像度の高いスペクトル線を有し、非線形干渉がなく、レーザー強度がシステムのための光学的飽和レベル以下でライン幅を拡げる効果を持たない化学種に対しては成立する。化学種が放射光を吸収するので、透過した放射光の量、放射光が媒体中を移動する距離及びその波長での特定の遷移の吸収定数から、その濃度を計算することができる。ベールの法則又はその誘導則が成立するような、レーザー分光法システムを設計するために多大な努力が払われている。 For gas detection, a single line of vibration transition (rotational vibration) is selected for monitoring. The laser wavelength is set to the energy of the transition. The amount of light absorbed by a chemical species at a particular wavelength is proportional to the concentration of that chemical species, the distance traveled by the emitted light through the absorbing medium, and the absorption constant (Beer's law). This relationship holds for chemical species that have high resolution spectral lines, no non-linear interference, and no effect of widening the line width below the laser saturation level for the system. Since the chemical species absorbs the emitted light, its concentration can be calculated from the amount of emitted radiation transmitted, the distance that the emitted light travels through the medium, and the absorption constant of a particular transition at that wavelength. Great efforts have been made to design laser spectroscopy systems such that Beer's law or its guidance law holds.
EM放射光吸収による濃度の定量化におけるベールの法則適用に最も大きな影響をおよぼす条件は、温度と圧力である。ベールの法則は2つの特定の量子状態の間での化学種の濃度差を測定している。量子状態の間の濃度差は全体としての化学種の濃度差に比例すると仮定することができる。振動状態及び回転状態(赤外線照射の吸収によって主として測定される状態)のポピュレーションは温度によって変化する。したがって、外部補正によってベールの法則を直接適用する場合には、問題になっている量子状態のための分光学的定数の完全な組をあらかじめ求めておかねばならないか、温度によって補正した実験的な補正曲線を誘導しておかねばならないか、又は、試料と同じ温度でキャリブレーションをしておかねばならないかのいずれかが必要である。本発明では最後のアプローチを用いている。温度は通常の操作条件下では無視し得るさらに高次の効果もある。高次の効果の1つは遷移のドップラー幅である。ドップラー幅は温度と共に増加する。試料を自然なドップラー極限におくのが望ましく、そうすれば測定を不必要に複雑化することが避けられる。したがって、ドップラー幅が変化することが原因の誤差を避けるためには、試料の温度を可能な限り一定に保つのが望ましい。 The conditions that have the greatest impact on Beer's law application in quantifying concentration by EM synchrotron absorption are temperature and pressure. Beer's law measures the concentration difference of a chemical species between two specific quantum states. It can be assumed that the concentration difference between the quantum states is proportional to the concentration difference of the chemical species as a whole. The population in the vibrational state and the rotational state (a state mainly measured by absorption of infrared radiation) varies with temperature. Therefore, when applying Beer's law directly by external correction, the complete set of spectroscopic constants for the quantum state in question must be determined in advance or experimentally corrected for temperature. Either the correction curve must be derived or it must be calibrated at the same temperature as the sample. The last approach is used in the present invention. Temperature also has a higher order effect that can be ignored under normal operating conditions. One of the higher order effects is the Doppler width of the transition. The Doppler width increases with temperature. It is desirable to keep the sample at the natural Doppler limit, so that the measurement is not unnecessarily complicated. Therefore, it is desirable to keep the temperature of the sample as constant as possible in order to avoid errors due to changes in the Doppler width.
圧力は遷移プロファイルの幅を広げるのに大きな影響をおよぼす。この理由から、ベールの法則による濃度の測定には、分光学的定数の完全な組をあらかじめ求めておくこと、実験的な補正曲線を誘導しておくこと、又は試料とキャリブレーションセットとの間で等圧条件にしておくことのいずれかが必要である。この場合も、後者が採用されることが多い。高次の圧力効果は通常の操作では無視されることが多い。振動状態のポピュレーションは温度では大きくは変化しないという仮定にたてば、較正セットと試料の全体の回転振動プロファイルを測定することができ、温度又は圧力の補正はする必要がない。しかしながら、このプロセスは、リアルタイムでのシナリオでは、あまりにもチューニングを必要とするので実用的ではない。 The pressure has a great effect on increasing the width of the transition profile. For this reason, for concentration measurements according to Beer's law, a complete set of spectroscopic constants must be determined in advance, an experimental correction curve must be derived, or between the sample and the calibration set. It is necessary to keep the pressure at the same pressure condition. Also in this case, the latter is often adopted. Higher order pressure effects are often ignored in normal operation. Given the assumption that the vibrational population does not change significantly with temperature, the entire rotational vibration profile of the calibration set and the sample can be measured without the need for temperature or pressure correction. However, this process is not practical in real-time scenarios because it requires too much tuning.
本発明では、スペクトルの検出を完全にする必要もなく、また、レーザーの直接の出力をスプリットして、残りのビームの1つを追加の参照セルに当てることによって補正をする必要もない。これらの条件下では、ただ1つ必要なことは参照セルでの温度と全圧を試料セルのそれと同じにしなければならないということだけである。その根底にある仮定は、単色波長における試料の参照化学種に対する吸収比が試料の参照に対する濃度比に比例するという仮定である。これはベールの法則に従ったものである。これは1点外部補正に類似してはいるが、同時測定のためにいくつかの利点が得られる。利点の1つは、試料及び参照の同時測定のためにベールの吸収係数が同時に変化するために、レーザー波長のわずかな変化が原因の定量誤差が打ち消されることである。絶対濃度測定をするためには、光が試料セル及び参照セルを通過する距離と吸収定数とを知る必要がある。しかしながら、現実には、この2つの定数は通常組み合わさっていて、既知の標準物質を試料セル及び参照セルの位置に置き換えて実験的に求める。1つ又は複数の標準を用いて基準化しさえすれば、この装置で絶対濃度及び相対濃度測定が可能となる。 The present invention does not require complete spectral detection, nor does it require correction by splitting the direct output of the laser and applying one of the remaining beams to an additional reference cell. Under these conditions, the only requirement is that the temperature and total pressure in the reference cell must be the same as that in the sample cell. The underlying assumption is that the absorption ratio of the sample to the reference species at a monochromatic wavelength is proportional to the concentration ratio of the sample to the reference. This is in accordance with Beer's law. This is similar to a one-point external correction, but provides several advantages for simultaneous measurements. One advantage is that quantification errors due to slight changes in the laser wavelength are canceled out because the absorption coefficient of the bale changes simultaneously due to the simultaneous measurement of the sample and reference. In order to perform absolute concentration measurement, it is necessary to know the distance that light passes through the sample cell and the reference cell and the absorption constant. In reality, however, the two constants are usually combined and determined experimentally by replacing a known standard with the positions of the sample cell and the reference cell. As long as one or more standards are used for standardization, absolute and relative concentration measurements can be made with this device.
これに代わる実施形態では、本発明を参照セルなしで実施することもできるが、あまり好ましくはない。この実施形態では、濃度、温度及び圧力に関して外部キャリブレーション曲線を求める。ある種の非線形な温度効果は、先に述べたように、全体の回転振動遷移を測定することによって別途打ち消すことができる。 In an alternative embodiment, the invention can be implemented without a reference cell, but is less preferred. In this embodiment, an external calibration curve is determined for concentration, temperature and pressure. Certain non-linear temperature effects can be counteracted separately by measuring the overall rotational vibration transition, as described above.
圧力によって、特定の遷移のスペクトル的な性質が変化する。特に、遷移波長は、遷移の帯域幅と同様、圧力にともなって変化する。ここでも、この帯域幅は回転振動遷移のスペクトルプロファイル全体を測定することによって説明できるが、この用途のためには時間がかかりすぎて実用的ではない。 Pressure changes the spectral nature of certain transitions. In particular, the transition wavelength varies with pressure, as does the transition bandwidth. Again, this bandwidth can be explained by measuring the entire spectral profile of the rotational vibration transition, but for this application it is too time consuming and impractical.
圧力効果に関してはもっと実際的な仮定があり、それを使えば装置設計が著しく単純化される。それは、ドップラーライン幅極限に関するものである。これは、圧力による量子遷移のライン幅の広がりが最小となるための温度依存性の極限である。ラインプロファイルが広くなる原因は化学種の分子及び原子が互いに衝突することにある。したがって、衝突の回数を減らしてやればライン幅も狭くなる。実際には、衝突が化学種が存在している量子状態を混乱及び緩和させる。したがって、すべての量子状態が同じドップラー極限を有するわけでもなく、同一の化学種内部でも、同じように衝突の影響を受けるわけではない。ある温度でライン幅が狭くなる限界がドップラー極限である。 There are more practical assumptions about the pressure effect, which can greatly simplify device design. It concerns the Doppler line width limit. This is the temperature-dependent limit for minimizing the line width expansion of the quantum transition due to pressure. The reason why the line profile becomes wide is that molecules and atoms of chemical species collide with each other. Therefore, if the number of collisions is reduced, the line width becomes narrower. In practice, collisions disrupt and mitigate quantum states in which chemical species are present. Thus, not all quantum states have the same Doppler limit and are not affected by collisions in the same species. The limit at which the line width narrows at a certain temperature is the Doppler limit.
すべての化学種が同様に衝突する訳ではなく、他の化学種と同程度にラインプロファイルを拡げる効果があるわけでもない。しかしながら、一般的には、システムの絶対圧を下げてやれば、衝突の回数が減り、それによって、化学種のラインプロファイルが狭くなる。同様にして、全圧を一定に保ちながら、ライン幅を広げる傾向が大きい化学種の圧力に対して、ライン幅を広げる傾向の小さい化学種の圧力を増加させれば、ラインプロファイルはやはり狭くなる。この最後に述べた技法は緩衝作用(buffering)と呼ばれている。また、圧縮性流体の場合、全圧を一定に保ちながらラインプロファイルを狭くするために使用される化学種は緩衝ガスと呼ばれることが多い。ある種の緩衝ガスは任意の圧力でライン幅をドップラー極限にまで下げる能力を有している。時によっては、緩衝作用と減圧とを組み合わせるのが最も効果的である。少なくともメタンの場合には、窒素が有効な緩衝ガスであり、窒素がメタンガスの圧力を任意に決めることが可能であるという幾つかの証拠がある。対象となっているその他のガスについては、これと同じ情報は報告されていない。どの場合でも、全圧を下げればそのガスの分析測定のためのラインプロファイルは狭くなる。 Not all species collide in the same way, nor does it have the effect of expanding the line profile to the same extent as other species. In general, however, lowering the absolute pressure of the system reduces the number of collisions, thereby narrowing the line profile of the chemical species. Similarly, if the pressure of a chemical species that tends to widen the line width is increased while keeping the total pressure constant, the line profile is also narrowed if the pressure of a chemical species that tends to widen the line width is increased. . This last mentioned technique is called buffering. In the case of a compressible fluid, the chemical species used to narrow the line profile while keeping the total pressure constant is often called a buffer gas. Some buffer gases have the ability to reduce the line width to the Doppler limit at any pressure. In some cases, it is most effective to combine buffer action and reduced pressure. There is some evidence that nitrogen is an effective buffer gas, at least in the case of methane, and that nitrogen can arbitrarily determine the pressure of methane gas. The same information has not been reported for other gases of interest. In any case, if the total pressure is lowered, the line profile for the analytical measurement of the gas becomes narrower.
対象となっている遷移のライン幅を低下させてドップラーライン極限幅よりも低くするためには、緩衝ガスを導入することも、システムの全圧を下げることも、いずれも好ましい実施形態の前希釈段階の設計である。これは2つの理由から必要である。第1には、ラインの広がりは非線形な効果であって、ベールの法則を適用することに影響がある。圧力補正因子を導入したり、自体未知な分圧を参照セルと同じにしたりすることとは対照的に、そのシステムが必ずドップラー極限以下になるようにすることが実験的には最も容易である。第2には、化学的に同一の化学種での通常の元素と同位体元素との間の結合の分子遷移に比較して、通常の元素と同位体元素との間の結合の分子遷移によるラインはシフトするであろう。しかしながら、このシフトは、圧力でライン幅が拡がる通常の範囲と比較すると非常に小さい。したがって、対象としている遷移のためのラインプロファイルがあまりにも広ければ、それは同位体的にシフトしたラインと重なってしまい、遷移はスペクトル的に分離されていることというベールの法則での条件が崩れてしまう。ラインのシフトは影響が小さいので、通常は無視してもよい。 In order to reduce the line width of the transition of interest to be lower than the Doppler line limit width, either introducing a buffer gas or lowering the total pressure of the system, both the predilution of the preferred embodiment It is a stage design. This is necessary for two reasons. First, line broadening is a non-linear effect that affects the application of Beer's law. In contrast to introducing a pressure correction factor or making the unknown partial pressure the same as the reference cell, it is easiest to experimentally ensure that the system is below the Doppler limit. . Secondly, due to the molecular transition of the bond between the normal element and the isotope element compared to the molecular transition of the bond between the normal element and the isotope element in the chemically same chemical species. The line will shift. However, this shift is very small compared to the normal range where the line width increases with pressure. Therefore, if the line profile for the transition in question is too wide, it will overlap the isotopically shifted line, breaking the Beel's law condition that the transition is spectrally separated. End up. Line shifts have little effect and can usually be ignored.
本発明の開示は短鎖炭化水素の分析を扱っているが、本発明の技術はC4よりも大きい炭化水素や他の分子にも応用できる。しかしながら、炭化水素のサイズが大きくなると、本来的なライン幅が同位体シフト遷移と重なる大きさになってしまう。さらに、スペクトルの振動構造もますます複雑にからみあうようになる。したがって、分子サイズが大きくなった化学種では、分解能のよい同位体的にシフトした分子ラインを見出すのがますます困難になる。実験をしない限り、この技法が可能な炭化水素のサイズの実際上の限界を決定するのは困難である。さらに研究を続ければ、置換された炭素に関する情報を維持しながら、この機器を用いてC5よりも大きな炭化水素の同位体比を求めることも可能であろう。この情報は、これまでには集積されておらず、この新しいタイプのデータを適用することは、石油産業にとっては極めて有用であろう。しかしながら、そのような装置では、より揮発性の低い炭化水素を強制的にガス相にするために、たとえば、試料室での温度を上げたり、圧力を大幅に下げたりするという設計変更をしなければならないことは確実であろう。 Disclosure of the present invention is dealing with analysis of short-chain hydrocarbons, the technique of the present invention can also be applied to larger hydrocarbons and other molecules than C 4. However, as the size of the hydrocarbon increases, the original line width overlaps with the isotope shift transition. In addition, the vibrational structure of the spectrum becomes more and more complex. Thus, for species with increased molecular size, it becomes increasingly difficult to find an isotopically shifted molecular line with good resolution. Without experimentation, it is difficult to determine practical limits on the size of hydrocarbons that this technique is capable of. If further research continues, it will be possible to use this instrument to determine hydrocarbon isotope ratios greater than C 5 while maintaining information on the substituted carbon. This information has not been collected so far, and applying this new type of data would be extremely useful for the oil industry. However, such devices must be redesigned, for example, to increase the temperature in the sample chamber or significantly reduce the pressure in order to force less volatile hydrocarbons into the gas phase. It must be certain.
したがって、本発明のシステムの可能性のある用途を列挙してみれば、限定的ではないが、掘削をしている間に天然ガスに遭遇するドリリングリグ、たとえば、沼気のような環境試験、ガス輸送ラインからの漏洩の検出、及び流体の同位体組成についての情報がほぼ即座に得られるのが好ましい場合などである。さらに、C3+分子中の同位体置換元素の位置が特定できる能力があることから、地表下にある天然ガスの起源、熱的成熟度及び混合に関しての研究に新しい道が開けるものと考えられる。 Thus, enumerating the possible uses of the system of the present invention include, but are not limited to, drilling rigs that encounter natural gas while drilling, such as environmental tests such as marsh. For example, it may be desirable to detect leaks from gas transport lines and obtain information about the isotopic composition of the fluid almost immediately. In addition, the ability to locate the isotope substitution element in the C 3+ molecule will open up new avenues for research on the origin, thermal maturity and mixing of subsurface natural gas. .
10 レーザー光源
12 試料セル
14 参照セル
16 前希釈セル
42,44 光学検出器
52,54 光学検出器
62,64 光学検出器
DESCRIPTION OF
Claims (52)
少なくとも1つのレーザービームを発生するレーザー光源と、
第1の流体ボリュームと、
第1のダウンストリーム光学検出器と、
所定濃度の同位体を含む参照セルと、
第2のダウンストリーム光学検出器と、
マイクロプロセッサと、
を有し、第1の流体ボリュームはレーザービームの少なくとも第1の部分がその流体を通過するように配置され、
第1のダウンストリーム光学検出器は第1のビーム部分が第1のボリュームを通過した後にその第1のビーム部分を検出するように配置され、また、第1のダウンストリーム光学検出器は第1のボリュームを通過した後の第1のビーム部分の強度に対応する第1のダウンストリーム信号を発生し、
参照セルはレーザービームの少なくとも第2の部分が所定濃度の同位体を通過するように配置され、
第2のダウンストリーム光学検出器は第2のビーム部分が参照セルを通過した後にその第2のビーム部分を検出するように配置され、また、第2のダウンストリーム光学検出器は参照セルを通過した後の第2のビーム部分の強度に対応する第2のダウンストリーム信号を発生し、
マイクロプロセッサは第1及び第2のダウンストリーム信号を受信し、それらの信号から流体中の同位体の存在を表すパラメーターを計算し、そのパラメーターが同位体の増分又は減分を有している測定器。 A measuring instrument for measuring the amount of carbon isotopes in a fluid,
A laser light source for generating at least one laser beam;
A first fluid volume;
A first downstream optical detector;
A reference cell containing a predetermined concentration of isotopes;
A second downstream optical detector;
A microprocessor;
And the first fluid volume is arranged such that at least a first portion of the laser beam passes through the fluid,
The first downstream optical detector is arranged to detect the first beam portion after the first beam portion has passed through the first volume, and the first downstream optical detector is the first downstream optical detector. Generating a first downstream signal corresponding to the intensity of the first beam portion after passing through the volume of
The reference cell is arranged such that at least a second portion of the laser beam passes through a predetermined concentration of isotopes;
The second downstream optical detector is arranged to detect the second beam portion after the second beam portion passes through the reference cell, and the second downstream optical detector passes through the reference cell. Generating a second downstream signal corresponding to the intensity of the second beam portion after
The microprocessor receives the first and second downstream signals, calculates a parameter indicative of the presence of an isotope in the fluid from those signals, and the measurement has an isotope increment or decrement vessel.
第2のアップストリーム光学検出器と、
をさらに有し、第1のアップストリーム検出器は第1のビーム部分が第1のボリュームを通過する前に第1のビーム部分を検出し、対応する第1のアップストリーム信号を発生し、また、第2のアップストリーム光学検出器は第2のビーム部分が参照セルを通過する前に第2のビーム部分を検出し、対応する第2のアップストリーム信号を発生する請求項1に記載の測定器。 A first upstream detector;
A second upstream optical detector;
The first upstream detector detects the first beam portion before the first beam portion passes through the first volume, generates a corresponding first upstream signal, and The measurement of claim 1, wherein the second upstream optical detector detects the second beam portion before the second beam portion passes through the reference cell and generates a corresponding second upstream signal. vessel.
(a)同位体組成を有する参照流体を参照セル中に導入する段階と、
(b)炭化水素流体の試料を限定する段階と、
(c)少なくとも1つのレーザービームを準備する段階と、
(d)参照セルの少なくとも1つのパラメーターを基準化する段階と、
(e)レーザービームの少なくとも一部を参照測定ビームとして参照流体中に通し、参照流体の中を通過した後の参照測定ビームを測定する段階と、
(f)レーザービームの少なくとも一部を試料測定ビームとして試料中に通し、試料の中を通過した後の試料測定ビームを測定する段階と、
(g)段階(e)及び(f)で得られた測定値を用いて流体中の同位体の存在を表すパラメーターを計算する段階と、
を有する方法。 A method for obtaining real-time data representing the isotopic composition of a hydrocarbon fluid, comprising:
(A) introducing a reference fluid having an isotopic composition into the reference cell;
(B) limiting the sample of hydrocarbon fluid;
(C) providing at least one laser beam;
(D) normalizing at least one parameter of the reference cell;
(E) passing at least a portion of the laser beam as a reference measurement beam through the reference fluid and measuring the reference measurement beam after passing through the reference fluid;
(F) passing at least a portion of the laser beam as a sample measurement beam through the sample and measuring the sample measurement beam after passing through the sample;
(G) calculating parameters representing the presence of isotopes in the fluid using the measurements obtained in steps (e) and (f);
Having a method.
少なくとも1つのレーザービームを発生するレーザー光源と、
第1の流体ボリュームと、
第1のダウンストリーム光学検出器と、
所定濃度の同位体を含む参照セルと、
第2のダウンストリーム光学検出器と、
前希釈セルと、
第3のダウンストリーム光学検出器と、
マイクロプロセッサと、
を有し、第1の流体ボリュームはレーザービームの少なくとも第1の部分がその流体を通過するように配置され、
第1のダウンストリーム光学検出器は第1のビーム部分が第1のボリュームを通過した後にその第1のビーム部分を検出するように配置され、また、第1のダウンストリーム光学検出器は第1のボリュームを通過した後の第1のビーム部分の強度に対応する第1のダウンストリーム信号を発生し、
参照セルはレーザービームの少なくとも第2の部分が所定濃度の同位体を通過するように配置され、
第2のダウンストリーム光学検出器は第2のビーム部分が参照セルを通過した後にその第2のビーム部分を検出するように配置され、また、第2のダウンストリーム光学検出器は参照セルを通過した後の第2のビーム部分の強度に対応する第2のダウンストリーム信号を発生し、
前希釈セルは流体の一部を含み、レーザービームの少なくとも第3の部分が流体のその一部を通過するように配置され、
第3のダウンストリーム光学検出器は第3のビーム部分が前希釈セルを通過した後に第3のビーム部分を検出するように配置され、また、第3のダウンストリーム光学検出器は前希釈セルを通過した後の第3のビーム部分の強度に対応する第3のダウンストリーム信号を発生し、
マイクロプロセッサは第1、第2及び第3のダウンストリーム信号を受信し、第1及び第2のダウンストリーム信号から流体中の同位体の存在を表すパラメーターを計算し、また、マイクロプロセッサが、第3のダウンストリーム信号から、流体を希釈剤で希釈するかどうか及びどの程度まで希釈するかを決定する測定器。 A measuring instrument for measuring the amount of carbon isotopes in a fluid,
A laser light source for generating at least one laser beam;
A first fluid volume;
A first downstream optical detector;
A reference cell containing a predetermined concentration of isotopes;
A second downstream optical detector;
A pre-dilution cell;
A third downstream optical detector;
A microprocessor;
And the first fluid volume is arranged such that at least a first portion of the laser beam passes through the fluid,
The first downstream optical detector is arranged to detect the first beam portion after the first beam portion has passed through the first volume, and the first downstream optical detector is the first downstream optical detector. Generating a first downstream signal corresponding to the intensity of the first beam portion after passing through the volume of
The reference cell is arranged such that at least a second portion of the laser beam passes through a predetermined concentration of isotopes;
The second downstream optical detector is arranged to detect the second beam portion after the second beam portion passes through the reference cell, and the second downstream optical detector passes through the reference cell. Generating a second downstream signal corresponding to the intensity of the second beam portion after
The predilution cell includes a portion of the fluid and is arranged such that at least a third portion of the laser beam passes through that portion of the fluid;
The third downstream optical detector is arranged to detect the third beam portion after the third beam portion has passed through the pre-dilution cell, and the third downstream optical detector includes the pre-dilution cell. Generating a third downstream signal corresponding to the intensity of the third beam portion after passing;
The microprocessor receives the first, second and third downstream signals, calculates parameters representing the presence of isotopes in the fluid from the first and second downstream signals, and the microprocessor A meter that determines from 3 downstream signals whether and to what extent the fluid is diluted with diluent.
第2のアップストリーム光学検出器と、
第3のアップストリーム光学検出器と、
をさらに有し、第1のアップストリーム検出器は第1のビーム部分が第1のボリュームを通過する前に第1のビーム部分を検出し、対応する第1のアップストリーム信号を発生し、第2のアップストリーム光学検出器は第2のビーム部分が参照セルを通過する前に第2のビーム部分を検出し、対応する第2のアップストリーム信号を発生し、また、第3のアップストリーム光学検出器は第3のビーム部分が前希釈セルを通過する前に第3のビーム部分を検出し、対応する第3のアップストリーム信号を発生する請求項33に記載の測定器。 A first upstream detector;
A second upstream optical detector;
A third upstream optical detector;
And the first upstream detector detects the first beam portion before the first beam portion passes the first volume, generates a corresponding first upstream signal, and The second upstream optical detector detects the second beam portion before the second beam portion passes through the reference cell, generates a corresponding second upstream signal, and a third upstream optical detector; 34. The measurement device of claim 33, wherein the detector detects the third beam portion and generates a corresponding third upstream signal before the third beam portion passes through the predilution cell.
少なくとも1つのレーザービームを発生するレーザー光源と、
第1の流体ボリュームと、
第1のアップストリーム光学検出器、
第1のダウンストリーム光学検出器と、
所定濃度の同位体を含む参照セルと、
第2のアップストリーム光学検出器、
第2のダウンストリーム光学検出器と、
マイクロプロセッサと、
を有し、第1の流体ボリュームはレーザービームの少なくとも第1の部分がその流体を通過するように配置され、
第1のアップストリーム光学検出器は第1のビーム部分が第1のボリュームを通過する前に第1のビーム部分を検出するように配置され、また、第1のアップストリーム光学検出器は第1のボリュームを通過する前の第1のビーム部分の強度に対応する第1のアップストリーム信号を発生し、
第1のダウンストリーム光学検出器は第1のビーム部分が第1のボリュームを通過した後にその第1のビーム部分を検出するように配置され、また、第1のダウンストリーム光学検出器は第1のボリュームを通過した後の第1のビーム部分の強度に対応する第1のダウンストリーム信号を発生し、
参照セルはレーザービームの少なくとも第2の部分が所定濃度の同位体を通過するように配置され、
第2のアップストリーム光学検出器は第2のビーム部分が参照セルを通過する前に第2のビーム部分を検出するように配置され、また、第2のアップストリーム光学検出器は参照セルを通過する前の第2のビーム部分の強度に対応する第2のアップストリーム信号を発生させ、
第2のダウンストリーム光学検出器は第2のビーム部分が参照セルを通過した後にその第2のビーム部分を検出するように配置され、また、第2のダウンストリーム光学検出器は参照セルを通過した後の第2のビーム部分の強度に対応する第2のダウンストリーム信号を発生し、
マイクロプロセッサは第1及び第2のアップストリーム及びダウンストリーム信号を受信し、それらの信号から流体中の同位体の存在を表すパラメーターを計算する測定器。 A measuring instrument for measuring the amount of carbon isotopes in a fluid,
A laser light source for generating at least one laser beam;
A first fluid volume;
A first upstream optical detector,
A first downstream optical detector;
A reference cell containing a predetermined concentration of isotopes;
A second upstream optical detector,
A second downstream optical detector;
A microprocessor;
And the first fluid volume is arranged such that at least a first portion of the laser beam passes through the fluid,
The first upstream optical detector is arranged to detect the first beam portion before the first beam portion passes through the first volume, and the first upstream optical detector is the first upstream optical detector. Generating a first upstream signal corresponding to the intensity of the first beam portion before passing through the volume of
The first downstream optical detector is arranged to detect the first beam portion after the first beam portion has passed through the first volume, and the first downstream optical detector is the first downstream optical detector. Generating a first downstream signal corresponding to the intensity of the first beam portion after passing through the volume of
The reference cell is arranged such that at least a second portion of the laser beam passes through a predetermined concentration of isotopes;
The second upstream optical detector is arranged to detect the second beam portion before the second beam portion passes through the reference cell, and the second upstream optical detector passes through the reference cell. Generating a second upstream signal corresponding to the intensity of the second beam portion before
The second downstream optical detector is arranged to detect the second beam portion after the second beam portion passes through the reference cell, and the second downstream optical detector passes through the reference cell. Generating a second downstream signal corresponding to the intensity of the second beam portion after
A microprocessor that receives the first and second upstream and downstream signals and calculates parameters representing the presence of isotopes in the fluid from those signals.
46. The measuring device of claim 45, wherein the reference cell has an isotope of unknown concentration.
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|---|---|---|---|---|
| US7393239B2 (en) | 2002-08-01 | 2008-07-01 | Ddk Ltd. | Electrical connector for flexible printed circuit boards |
| US7435122B2 (en) | 2004-10-18 | 2008-10-14 | Ddk Ltd. | Connector |
| EP2982965A1 (en) | 2014-07-31 | 2016-02-10 | Yokogawa Electric Corporation | Optical system for generating beam of reference light and method for splitting beam of light to generate beam of reference light |
| JP2020526766A (en) * | 2017-07-10 | 2020-08-31 | センター ナショナル デ ラ レシェルシェ サイエンティフィーク | Devices and methods for continuously analyzing the concentration of dissolved inorganic carbon (DIC) and its isotopic carbon and oxygen composition. |
| CN115683784A (en) * | 2022-11-04 | 2023-02-03 | 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 | A kind of preparation method of the stable isotope standard material of adjustable ratio |
| CN115791252A (en) * | 2022-11-28 | 2023-03-14 | 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院 | SF 6 Method for obtaining decomposition product of breaker grease during arc discharge |
| CN119335035A (en) * | 2024-11-12 | 2025-01-21 | 北京师范大学 | A carbon isotope detection device and its application |
-
2003
- 2003-08-25 JP JP2003300214A patent/JP2005069882A/en active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7393239B2 (en) | 2002-08-01 | 2008-07-01 | Ddk Ltd. | Electrical connector for flexible printed circuit boards |
| US7491088B2 (en) | 2002-08-01 | 2009-02-17 | Ddk Ltd. | Connector |
| US7494366B2 (en) | 2002-08-01 | 2009-02-24 | Ddk Ltd. | Connector |
| US7648386B2 (en) | 2002-08-01 | 2010-01-19 | Ddk, Ltd. | Miniaturized connector for flexible printed circuit board |
| US7435122B2 (en) | 2004-10-18 | 2008-10-14 | Ddk Ltd. | Connector |
| EP2982965A1 (en) | 2014-07-31 | 2016-02-10 | Yokogawa Electric Corporation | Optical system for generating beam of reference light and method for splitting beam of light to generate beam of reference light |
| JP2016033484A (en) * | 2014-07-31 | 2016-03-10 | 横河電機株式会社 | Optical system for branching reference light |
| JP2020526766A (en) * | 2017-07-10 | 2020-08-31 | センター ナショナル デ ラ レシェルシェ サイエンティフィーク | Devices and methods for continuously analyzing the concentration of dissolved inorganic carbon (DIC) and its isotopic carbon and oxygen composition. |
| JP7234202B2 (en) | 2017-07-10 | 2023-03-07 | センター ナショナル デ ラ レシェルシェ サイエンティフィーク | Apparatus and method for continuous analysis of dissolved inorganic carbon (DIC) concentration and its isotopic carbon and oxygen composition |
| CN115683784A (en) * | 2022-11-04 | 2023-02-03 | 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 | A kind of preparation method of the stable isotope standard material of adjustable ratio |
| CN115791252A (en) * | 2022-11-28 | 2023-03-14 | 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院 | SF 6 Method for obtaining decomposition product of breaker grease during arc discharge |
| CN119335035A (en) * | 2024-11-12 | 2025-01-21 | 北京师范大学 | A carbon isotope detection device and its application |
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