專利名稱：地下流體復(fù)合監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地下流體監(jiān)測方法，特別是能從同一地下流體樣品中同時提 取多種信息的監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
目前有關(guān)地下流體信息的監(jiān)測手段多種多樣，監(jiān)測指標(biāo)也非常豐富，如水溫、 氣氡、氣汞、氦氣、氫氣等觀測，但大多數(shù)的監(jiān)測手段往往比較單一化，即在一個 觀測井，依靠一臺儀器一次性取樣只能監(jiān)測到一個指標(biāo)，由于地下流體動態(tài)觀測是 探索地震前期預(yù)報的主要前兆手段之一，必須綜合多個指標(biāo)的趨勢變化才能有效進 行預(yù)報工作，且某些指標(biāo)間的比值變化往往是預(yù)報地震的重要信息，如有報道稱CH4/Ar的比率顯示出了明顯的每日和半日的潮汐波，是反映地震活動的一個有用 的參數(shù)，但由于異地取樣，或不是同一時間采集等原因可能會造成某些比值的失真， 這就需要花費大量時間來排除干擾因素，使用花樣繁多的數(shù)據(jù)處理方法來提取接近 準(zhǔn)確的信息。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種地下流體復(fù)合監(jiān)測方法，該方法能對在同一觀測 井中的一次性取樣監(jiān)測到流體的多種信息。為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的地下流體復(fù)合監(jiān)測方法，其特點是，包括步驟 a)提供一檢測池，將一第一傳感器組件的所有監(jiān)測探頭放置于該檢測池中；b) 提供一脫氣及干燥系統(tǒng)；c)提供一自動氣相色譜分析系統(tǒng)和氣體傳感器組件，將 該自動氣相色譜分析系統(tǒng)和該氣體傳感器組件分別與該脫氣及干燥系統(tǒng)通過管路 連接；d)利用潛水泵一次性采集地下流體樣品；e)將該地下流體樣品通過管路 分別送入該監(jiān)測池和該脫氣及干燥系統(tǒng)；f)利用該第一傳感器組件對該監(jiān)測池中 的流體進行測量，以及利用該自動氣相色譜分析系統(tǒng)和該氣體傳感器對來自該脫氣及干燥系統(tǒng)中的氣體成份進行測量；g)提供一數(shù)據(jù)處理裝置，將所述第一傳感器 組件、該自動氣相色譜分析系統(tǒng)和該氣體傳感器組件的輸出信號傳遞至該數(shù)據(jù)處理 裝置進行分析處理。由于采用了前述技術(shù)方案，本發(fā)明的地下流體復(fù)合監(jiān)測方法具有這樣的優(yōu)點 將第一傳感器組件、氣體傳感器組件以及自動氣相色譜分析系統(tǒng)綜合于同一監(jiān)測系 統(tǒng)中，利用第一傳感器組件監(jiān)測地下流體內(nèi)諸如溫度、離子濃度等參數(shù)，以及利用 氣體傳感器組件和自動氣相色譜分析系統(tǒng)監(jiān)測地下流體中溶解氣體成份的含量，從 而能在同一觀測井中的一次性取樣獲得流體的多種信息，且各種信息采集背景一 致，使比測研究具有可靠性，提高了效率，節(jié)約了成本，解放了人力。這種復(fù)合監(jiān) 測方法將推動我國地下流體學(xué)科發(fā)展由單一方法向綜合觀測發(fā)展，是推進我國地震 地下流體科學(xué)發(fā)展的重要工作。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的所述目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進行進 一步的說明。


圖1是本發(fā)明的地下流體復(fù)合監(jiān)測方法的邏輯結(jié)構(gòu)圖；圖2是實施本發(fā)明的地下流體復(fù)合監(jiān)測方法的一實施例的邏輯結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖2中的組合電極測量系統(tǒng)的一實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖4是圖2中的脫氣及干燥系統(tǒng)的一實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖5是圖2中的自動氣相色譜分析系統(tǒng)的一實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖6是本發(fā)明的地下流體復(fù)合監(jiān)測方法的流程圖。
具體實施方式
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的地下流體復(fù)合監(jiān)測方法的邏輯結(jié)構(gòu)圖，該地下流 體復(fù)合監(jiān)測方法綜合利用了各種監(jiān)測裝置，例如通過自動氣相色譜100、硫化 氫傳感器200、溫度傳感器300、電導(dǎo)傳感器400、氟離子電極500、氯離子電 極600、 PH電極700對地下流體進行測量，各種監(jiān)測裝置與一計算機及測控系 統(tǒng)耦接，各種監(jiān)測裝置將所測量數(shù)據(jù)傳送至計算機及測控系統(tǒng)進行分析處理。 硫化氫傳感器200與自動氣相色譜IOO監(jiān)測的對象為地下流體中的溶解氣體， 電導(dǎo)傳感器200、溫度傳感器300、氯離子電極600、氟離子電極500、 PH電極700的所有檢測探頭放置于同一監(jiān)測池中，監(jiān)測的對象直接為取樣的地下流體。 根據(jù)需要可以增加傳感器或電極系統(tǒng)，繼續(xù)增加綜合監(jiān)測項目。本發(fā)明的復(fù)合監(jiān)測方法是將各種監(jiān)測手段集成于一臺儀器， 一次性取樣， 同時得到多種測試項目的數(shù)據(jù)。下面通過一實施例具體地說明本發(fā)明的復(fù)合監(jiān)測方法。復(fù)合監(jiān)測方法的步驟可以按照圖6所示的步驟進行。首先，在步驟61中，設(shè)置地下流體樣品的分析監(jiān)測流程，包括對檢測池、脫氣及干燥系統(tǒng)、自動氣相色譜分析系統(tǒng)和傳感器組件、數(shù)據(jù)處理裝置的設(shè)置。以下結(jié)合圖2和5對該步驟進行詳細(xì)的說明。如圖2所示，為本發(fā)明的地下流體復(fù)合監(jiān)測方法的一實施例的邏輯結(jié)構(gòu)圖，為一自動地下流體綜合信息監(jiān)測系統(tǒng)，該自動地下流體綜合信息監(jiān)測系統(tǒng)包括地下流體觀察井l、組合電極測量系統(tǒng)2、自動脫氣及干燥系統(tǒng)3、氣體傳感器組件4、自動氣相色譜分析系統(tǒng)5、計算機及測控系統(tǒng)6。地下流體觀察井1包括潛水泵11、取水管路12、分流管路13以及進水管路14，潛水泵11通過取水管路12與分流管路13連接，分流管路13與進水管路14連接。如圖3所示，組合電極測量系統(tǒng)2包括檢測池21、電極組22、進液管路 211、出液管路212以及池蓋213，電極組22置于檢測池21內(nèi)部的頂端，進液 管路211入口置于檢測池21底部，出液管路212出口置于檢測池21頂部，以便每次檢測完畢后，下次進入的流體樣品能得到完全更新。電極組22包括電導(dǎo)電極221、氯離子電極222、氟離子電極223、酸堿度 (PH)電極224以及溫度傳感器225，各種測量電極通過池蓋213上的螺紋口 加以固定，探頭深入檢測池液體中。如圖4所示，自動脫氣及干燥系統(tǒng)3包括由排水管301、電磁閥A302、脫 氣容器303、進水管304、擋板305、冷浴溫度傳感器306、制冷溫控系統(tǒng)307、 一級干燥氣室308、連接管A 309、 二級干燥氣室310、連接管B311、電磁閥 B312、連接管C313、電磁閥C314、空氣泵(反吹)315、輸氣管316、連接 管D317、間冷式低溫金屬試驗浴318、電磁閥D319、排余水管320、液位傳 感器321、噴嘴322、溢水管323以及電磁閥E324組成。排水管301通過電磁 閥A 302置于脫氣容器303的底部，溢水管323 —端置于脫氣容器303內(nèi)下端的一側(cè)，另一端與電磁閥E 324連接，液位傳感器321和噴嘴322置于脫氣容 器303內(nèi)部的上側(cè)，噴嘴322與進水管304連接，擋板305置于脫氣容器303 內(nèi)部的頂端，間冷式低溫金屬試驗浴318置于脫氣容器303的上部， 一級干燥 氣室308和二級干燥氣室310置于間冷式低溫金屬試驗浴318中， 一級干燥氣 室308與脫氣容器303相通，并設(shè)置于擋板305的上面，間冷式低溫金屬試驗 浴318內(nèi)的冷浴溫度傳感器306與間冷式低溫金屬試驗浴318外的制冷溫控系 統(tǒng)307連接， 一級干燥氣室308和二級干燥氣室310的上端通過連接管A 309 連接，二級干燥氣室310的上端通過連接管B311與電磁閥B312連接，電磁 閥B312的其中一端與輸氣管316相通，另一端通過連接管C313、電磁閥C 314、連接管D 317與反吹空氣泵315連接，二級干燥氣室310的下端通過電磁 閥D 319與排余水管320相連。地下流體中的溶解氣體通過噴嘴322的噴射、撞擊等作用不斷從流體中釋 放出去。溢水管323的設(shè)置是保證系統(tǒng)在噴淋過程中基本保持常壓，從而使噴 淋出來的氣體不會回溶到水中，同時又可以通過水封避免或減少噴淋出來的氣 體擴散或損失。干燥系統(tǒng)即低溫除濕系統(tǒng)由冷浴溫度傳感器306、制冷溫控系 統(tǒng)307以及間冷式低溫金屬試驗浴318組成，其作用是對噴淋后進入氣室的氣 體進行低溫干燥。 一級干燥氣室308和二級干燥氣室310放置于間冷式低溫金 屬試驗浴318中，氣體流經(jīng)兩級氣室之后便可通過輸氣管316分流后分別進入 氣體傳感器系統(tǒng)4以及自動氣相色譜分析系統(tǒng)5進行檢測分析。反吹空氣泵315 的設(shè)置是為了一次檢測完畢后，將系統(tǒng)內(nèi)的死氣排除以便再次分析。氣體傳感器組件4包括硫化氫傳感器，該硫化氫傳感器用來檢測地下流體 中脫出溶解氣體中的硫化氫含量。如圖5所示，自動氣相色譜分析系統(tǒng)包括流路控制系統(tǒng)51、分離系統(tǒng)52、 雙熱傳導(dǎo)檢測器(TCD)檢測系統(tǒng)53組成。流路控制系統(tǒng)51包括十通切換閥51K流量控制512、定量管A513、定 量管B514。分離系統(tǒng)52由催化管521、分離柱A 522和分離柱B 523組成。 雙TCD檢測系統(tǒng)53由TCD1 531以及TCD2 532組成。定量管A 513用來定量 進入分離柱B 523的樣品體積，定量管B514用來定量進入催化管521、分離 柱A 522的樣品體積。催化管521內(nèi)填充活性鈀催化劑，在氫的作用下用來將氧催化成水。分離柱A 522內(nèi)填分子篩，用來分離^和N2，分離柱B 523內(nèi) 填碳分子篩，用來分離He、 H2、 02、 CH4、 C02等。自動氣相色譜分析系統(tǒng)5的系統(tǒng)工作，由集成計算機為主體的測控系統(tǒng)來 完成儀器自動控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、報警、數(shù)據(jù)回訪、評價等。儀器的 自動工作可完全由智能測控系統(tǒng)、計算機實現(xiàn)人機對話，正常工作條件下的自 動控制信息包括潛水泵的開關(guān)、脫氣采樣的時序控制、自動脫氣系統(tǒng)相關(guān)控 制部件的動作和IH常工作信息、氣相色譜儀的條件參數(shù)(流量、壓力、溫度、 檢測器等)、自動切換閥的驅(qū)動動作等。此外，由于地下流體在經(jīng)過一段距離的傳輸后，溫度等信息可能會失真， 因此需要對進水管路及組合電極測量系統(tǒng)采取保溫措施。繼續(xù)參照圖6，在步驟62中，利用潛水泵11進行地下地下流體樣品的采 樣。在步驟63中，通過取水管路12和進水管路14將所采集的地下流體分別 傳送至檢測池21和脫氣及干燥系統(tǒng)3。在步驟64中，利用電極組22實時監(jiān)測 的地下流體中的電導(dǎo)、酸度、氯離子、氟離子以及溫度等信息，并將傳感器的 模擬信號通過變送器傳輸?shù)綔y控系統(tǒng)6傳輸信息，并且利用自動氣相色譜分析 系統(tǒng)5分析氦、氫、氧、甲烷、二氧化碳，同時利用硫化氫傳感器用來檢測地 下流體中脫出溶解氣體中的硫化氫含量。在步驟65中，利用計算機及測控系 統(tǒng)6對來自自動氣相色譜分析系統(tǒng)5、氣體傳感器系統(tǒng)4、電極組22的數(shù)據(jù)進 行分析。雖然本發(fā)明已參照如上所述的具體實施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中 的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明而不是限制本 發(fā)明，例如地下流體觀察井1還可采取多種采集裝置替換，組合電極測量系統(tǒng) 2中的電極除了電導(dǎo)電極、氯離子電極、氟離子電極以及酸度電極外還可以包 括其他電極，而脫氣及干燥系統(tǒng)3是本發(fā)明的最佳實現(xiàn)方式而不是唯一的實現(xiàn) 方式，傳感器系統(tǒng)5中的硫化氫傳感器可以是半導(dǎo)體氣體傳感器、電化學(xué)型氣 體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、接觸燃燒式氣體傳感器、光學(xué)式氣體傳感 器或高分子氣體傳感器等等。因此，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)對上述實 施例的變化、變型都應(yīng)落在本申請的權(quán)利要求書請求保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種地下流體復(fù)合監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟a)提供一檢測池，將第一傳感器組件的所有監(jiān)測探頭放置于該監(jiān)測池中；b)提供一脫氣及干燥系統(tǒng)；c)提供一自動氣相色譜分析系統(tǒng)和氣體傳感器組件，將該自動氣相色譜分析系統(tǒng)和該氣體傳感器組件分別與該脫氣及干燥系統(tǒng)通過管路連接；d)利用潛水泵一次性采集地下流體樣品；e)將該地下流體樣品通過管路分別送入檢測池和該脫氣及干燥系統(tǒng)；f)利用該第一傳感器組件對該檢測池中的流體進行測量，以及利用該自動氣相色譜分析系統(tǒng)和該氣體傳感器對來自該脫氣及干燥系統(tǒng)中的氣體成份進行測量；g)提供一數(shù)據(jù)處理裝置，將所述第一傳感器組件、該自動氣相色譜分析系統(tǒng)和該氣體傳感器組件的輸出信號傳遞至該數(shù)據(jù)處理裝置進行分析處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下流體復(fù)合監(jiān)測方法，其特征是，該第一傳感器 組件包括電導(dǎo)傳感器、溫度傳感器、氯離子電極、氟離子電極以及PH電極，在所 述步驟f)中，利用該電導(dǎo)傳感器、溫度傳感器、氯離子電極、氟離子電極以及PH 電極測量該地下流體樣品的電導(dǎo)、溫度、氯離子濃度、氟離子濃度、以及PH值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下流體復(fù)合監(jiān)測方法，其特征是，該氣體傳感器 組件是硫化氫傳感器，在所述步驟f)中，利用該硫化氫傳感器測量該地下流體樣 品硫化氫氣體的濃度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下流體復(fù)合監(jiān)測方法，其特征是該數(shù)據(jù)處理裝置 是計算機測控系統(tǒng)，在步驟g)中，利用該計算機測控系統(tǒng)根據(jù)該輸出信號進行對 地下流體進行實時監(jiān)測以及超限報警。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下流體復(fù)合監(jiān)測方法，其特征是，該氣相色譜分 析系統(tǒng)包括兩個熱傳導(dǎo)檢測器，在步驟f)中，利用其中的一個熱傳導(dǎo)檢測器以氫氣為載氣，分析該地下流體樣品中的氬和氮的濃度，另一個熱傳導(dǎo)檢測器以氮為載 氣，分析該地下流體樣品中的氦、氫、氧、甲垸、二氧化碳的濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下流體復(fù)合監(jiān)測方法，其特征是，在步驟e)中， 對檢測池及管路進行保溫。
全文摘要
一種地下流體復(fù)合監(jiān)測方法，可用于預(yù)報地震，包括將第一傳感器組件的所有監(jiān)測探頭放置于一檢測池中，將氣相色譜分析系統(tǒng)和氣體傳感器組件分別與脫氣及干燥系統(tǒng)通過管路連接。利用潛水泵一次性采集地下流體樣品，將地下流體樣品通過管路分別送入檢測池和脫氣及干燥系統(tǒng)，將所述第一傳感器組件、自動氣相色譜分析系統(tǒng)和氣體傳感器組件的輸出信號傳遞至數(shù)據(jù)處理裝置進行分析處理。
文檔編號G01V1/00GK101236255SQ20071017359
公開日2008年8月6日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者曹兆鈞, 謝紅霞, 陳志敏, 冰 顧 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司;上海神開石油儀器有限公司