專利名稱：一種井下流體光譜分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及流體成分分析裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用近紅外光譜對(duì)高溫高壓井下儲(chǔ)層流體成分進(jìn)行分析的井下流體光譜分析裝置。
背景技術(shù)：
在油田中，需要隨時(shí)對(duì)井下儲(chǔ)層流體的成分進(jìn)行分析，及時(shí)獲知井下儲(chǔ)層流體中油、氣、水的相對(duì)含量，以利于更加直觀地了解儲(chǔ)層流體的性質(zhì)，從而做出合理的生產(chǎn)開發(fā)決策。目前，用于對(duì)井下儲(chǔ)層流體的成分進(jìn)行分析通常是從井下儲(chǔ)層對(duì)流體取樣，然后將其拿到地面上進(jìn)行檢測(cè)分析，采用這種檢測(cè)方法，給操作帶來了諸多不便。公開號(hào)為CN 1740771 A的中國(guó)專利公開了一種高溫高壓流體成分分析傳感器，通過光纖傳導(dǎo)的光譜來測(cè)量流體的成分，不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好、適合高溫高壓環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，還可以用以隨時(shí)監(jiān)測(cè)井下流體的成分，具有使用方便、快捷的優(yōu)點(diǎn)。參見附圖 1，該傳感器包括主密封體3，卡置于主密封體3中的流體通過裝置，右玻璃片5，抵頂于主密封體3、右玻璃片5上的右密封蓋4和能夠包容光纖2并套裝于右密封蓋4上的外蓋。其中，該流體通過裝置包括流體入口 6、流體出口 7和密閉停留腔18。應(yīng)用該傳感器時(shí)，流體從流體入口 6流入，經(jīng)過密閉停留腔18，從流體出口 7流出，其中，密閉停留腔18是光纖束 2對(duì)應(yīng)的光譜吸收腔，由于該流體通過裝置的流體出口 7小于流體入口 6，并設(shè)有一個(gè)圓形的密閉停留腔18，因此，容易造成流體停滯堆積，導(dǎo)致光纖束2吸收的光譜很難確定是不是實(shí)時(shí)輸送來的流體的光譜，無法保證流體實(shí)時(shí)測(cè)量的準(zhǔn)確性。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問題，本實(shí)用新型提出了一種通過改變流體通道的結(jié)構(gòu)，保證流體實(shí)時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確性的井下流體光譜分析裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置，包括光學(xué)窗口座體、左側(cè)光學(xué)窗口、右側(cè)光學(xué)窗口、流體通過裝置和光纖束固合體；所述光纖束固合體的一端抵頂于所述右側(cè)光學(xué)窗口上，所述光纖束固合體的另一端向外伸出于所述光學(xué)窗口座體的右側(cè)；所述流體通過裝置卡置于所述光學(xué)窗口座體中，左側(cè)光學(xué)窗口和右側(cè)光學(xué)窗口之間，所述流體通過裝置上設(shè)有流體通道，所述流體通道上連接有流體入口和流體出口，其特征在于，所述流體通道沿流體通過方向直徑相同，所述流體通道沿流體通過方向的直徑也分別與流體入口直徑和流體出口直徑相同。作為優(yōu)選，在所述光學(xué)窗口座體中，所述右側(cè)光學(xué)窗口右側(cè)還設(shè)有右側(cè)光學(xué)窗口固定座，所述右側(cè)光學(xué)窗口固定座向所述光學(xué)窗口座體中縮進(jìn)并抵頂于所述右側(cè)光學(xué)窗口，所述右側(cè)光學(xué)窗口固定座中心開有用于套設(shè)所述光纖束固合體的通孔。作為優(yōu)選，所述光學(xué)窗口座體與所述光纖束固合體之間設(shè)有導(dǎo)向銷，所述導(dǎo)向銷抵頂于所述光學(xué)窗口座體和所述光纖束固合體上。
3[0009]作為優(yōu)選，所述光學(xué)窗口座體右側(cè)外側(cè)設(shè)有并進(jìn)環(huán)，所述并進(jìn)環(huán)抵頂于所述光學(xué)窗口座體并有一部分伸入到所述光學(xué)窗口座體之中；所述并進(jìn)環(huán)中心開有用于套設(shè)所述光纖束固合體的通孔。作為優(yōu)選，所述并進(jìn)環(huán)伸入到所述光學(xué)窗口座體之中的部分與所述光纖束固合體之間，于所述光纖束固合體上套設(shè)有彈性部件。作為優(yōu)選，所述彈性部件為蝶簧。作為優(yōu)選，所述光纖束固合體外周上套設(shè)有過渡套，所述并進(jìn)環(huán)利用所述過渡套與所述光纖束固合體套接。作為優(yōu)選，所述過渡套是耐高溫保護(hù)套。作為優(yōu)選，所述流體入口、所述流體出口與所述流體通過裝置的連接處設(shè)有過渡接頭，所述過渡接頭具有用于與外部設(shè)備連接的裸露端。作為優(yōu)選，所述光纖束固合體內(nèi)具有用于裝設(shè)光纖束的空腔。本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置的有益效果在于本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置的流體通道的直徑相同，沒有使流體發(fā)生停滯的空間，流體通道中沒有流體堆積，從而保證流體中組分實(shí)時(shí)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

圖1為公開號(hào)為CN 1740771 A的中國(guó)專利公開的一種高溫高壓流體成分分析傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的井下流體光譜分析裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的井下流體光譜分析裝置的流體通道的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的井下流體光譜分析裝置的工作原理示意圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的應(yīng)用本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置對(duì)井下流體進(jìn)行分析后得到的一組井下流體中各組分的吸收譜線圖。
具體實(shí)施方式
為了深入了解本實(shí)用新型，
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。參見附圖2和附圖3，本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置包括光學(xué)窗口座體15、左側(cè)光學(xué)窗口 19、右側(cè)光學(xué)窗口 16、流體通過裝置和光纖束固合體9 ；光纖束固合體 9的一端抵頂于右側(cè)光學(xué)窗口 16上，光纖束固合體9的另一端向外伸出于光學(xué)窗口座體15 的右側(cè)；流體通過裝置卡置于光學(xué)窗口座體15中，左側(cè)光學(xué)窗口 19和右側(cè)光學(xué)窗口 16之間，流體通過裝置上設(shè)有流體通道，流體通道上連接有流體入口 22和流體出口 23，流體通道沿a-b-c方向直徑相同，并且，該流體通道的直徑也分別與流體入口 22直徑和流體出口 23直徑相同，流體通道上的開口處設(shè)有堵塞5和堵頭25，堵塞5與流體通道相接觸的端面處設(shè)有密封圈，以避免流體從堵塞5處泄露，流體入口 22和流體出口 23與流體通過裝置連接處分別設(shè)有過渡接頭17，過渡接頭17與光學(xué)窗口座體15接觸的端面上設(shè)置有密封圈，過渡接頭17具有用于與外部設(shè)備連接的裸露端，裸露端與外部設(shè)備接觸的端面上設(shè)置有密封圈，以避免流體從流體入口 22和/或流體出口 23處泄露，進(jìn)一步保證流體沿a-b-c方向有序通過。由于該流體通道的直徑相同，并且，該流體通道的直徑也分別與流體入口 22直徑和流體出口 23直徑相同，沒有使流體發(fā)生停滯的空間，流體通道中沒有流體堆積，從而保證流體中組分實(shí)時(shí)測(cè)量的準(zhǔn)確性。其中，在光學(xué)窗口座體15中，右側(cè)光學(xué)窗口 16右側(cè)還設(shè)有右側(cè)光學(xué)窗口固定座 13，右側(cè)光學(xué)窗口固定座13向光學(xué)窗口座體15中縮進(jìn)并抵頂于右側(cè)光學(xué)窗口 16，右側(cè)光學(xué)窗口固定座13中心開有用于套設(shè)光纖束固合體9的通孔。右側(cè)光學(xué)窗口固定座13和左側(cè)光學(xué)窗口固定座26分別設(shè)置了軸向和徑向兩道密封圈，軸向密封圈分別設(shè)置在與光學(xué)窗口相接觸的端面上，徑向密封圈分別設(shè)置在與光學(xué)窗口座體15相接觸的端面上，從而，保證了流體沿a-b-c方向通過流體通道時(shí)，被完全密封在流體通道內(nèi)，不至于外泄。其中，光纖束固合體9內(nèi)具有用于裝設(shè)光纖束的空腔21，使用時(shí)，空腔21內(nèi)裝設(shè)有光纖束，從光纖束固合體9的空腔21中引出的光纖不需打彎即可進(jìn)入到探測(cè)器內(nèi)，從而避免光纖強(qiáng)度損耗。其中，光學(xué)窗口座體15與光纖束固合體9之間設(shè)有導(dǎo)向銷12，導(dǎo)向銷12抵頂于光學(xué)窗口座體15和光纖束固合體9上，光纖束固合體9與右側(cè)光學(xué)窗口 16接觸的端面上排列著截面為3mmX8mm的矩形的光纖束，正好與流體通道a的透光形狀一致，使光源發(fā)出的光充分被光纖束吸收。其中，光學(xué)窗口座體15右側(cè)外側(cè)設(shè)有并進(jìn)環(huán)10，并進(jìn)環(huán)10抵頂于光學(xué)窗口座體 15并有一部分伸入到光學(xué)窗口座體15之中；并進(jìn)環(huán)10中心開有用于套設(shè)光纖束固合體9 的通孔。其中，并進(jìn)環(huán)10伸入到光學(xué)窗口座體之中的部分與光纖束固合體9之間，于光纖束固合體9上套設(shè)有彈性部件，彈性部件可以為蝶簧11，當(dāng)并進(jìn)環(huán)10向光學(xué)窗口座體15內(nèi)旋入到一定位置時(shí)，蝶簧10產(chǎn)生形變，并把由蝶簧10形變產(chǎn)生的力傳到光纖束固合體9的右肩上，從而，并進(jìn)環(huán)10利用蝶簧11將光纖束固合體9的光纖束排列端面壓緊在右側(cè)光學(xué)窗口 16上，保證了光傳輸?shù)牡蛽p耗。其中，光纖束固合體9外周上套設(shè)有過渡套8，并進(jìn)環(huán) 10利用耐高溫保護(hù)過渡套8與光纖束固合體9套接，使得本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置能夠耐受200°C以上的高溫，并保證溫度達(dá)到160°C時(shí)傳光率不會(huì)發(fā)生變化。應(yīng)用本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置時(shí)，該裝置軸向安裝在光譜分析模塊的座體上，兩個(gè)過渡接頭17分別對(duì)準(zhǔn)光譜分析模塊座體上的兩個(gè)對(duì)接口，用力壓入口， 再用螺釘將該裝置固定在光譜分析模塊上。鹵化鎢燈20連接于光譜分析模塊的供電器。本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置的工作原理如下參見附圖3，井下流體實(shí)時(shí)從流體入口 22進(jìn)入流體通道，之后，井下流體在流體通道中沿a-b-c的路徑流動(dòng)，經(jīng)過流體通道出口 23從流體通道流出。參見附圖4，在上述過程中，鹵化鎢燈20發(fā)射的光經(jīng)匯聚光錐M匯聚于左側(cè)光學(xué)窗口 19，光經(jīng)流體通道后，透射至右側(cè)光學(xué)窗口 16，利用空腔21內(nèi)裝設(shè)的光纖束，分10個(gè)濾光片接受，每個(gè)濾光片對(duì)應(yīng)一個(gè)探測(cè)器，共10個(gè)探測(cè)器，形成10個(gè)檢測(cè)頻道，探測(cè)器中置設(shè)有光電二極管，用于檢測(cè)透過流體通道之后的光信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換電路模塊轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)探測(cè)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)將得到的信號(hào)數(shù)據(jù)代入其中已經(jīng)建立的反映經(jīng)下流體成分與其近紅外吸收光譜之間相關(guān)關(guān)系(一般為線性關(guān)系)的模型。由于井下流體中各組分的吸收峰對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)不同，并且，光經(jīng)過流體通道后，各組分的吸光度不同，從而能夠得到井下流體中各組分的吸收譜線，進(jìn)而，單片機(jī)通過計(jì)算對(duì)井下流體中各組分進(jìn)行定性和定量分析。根據(jù)朗伯一比爾定律，即對(duì)一定波長(zhǎng)的單色光，流體中組分的吸光度A與光程 h組分濃度C成正比，與組分的吸光系數(shù)ε成正比。即
.4 = Ig ^ = εα ;其中，A定義為吸光度；ε定義為組分的吸光系數(shù)，一般情況下，吸光系數(shù)與單色光波長(zhǎng)和流體中組分性質(zhì)有關(guān)，和光強(qiáng)無關(guān)，ε反映的是物質(zhì)的本質(zhì)屬性；c定義為組分濃度；定義為光程；I定義為透射光強(qiáng)度；I。定義為入射光強(qiáng)度。由此，根據(jù)朗伯-比爾定律，井下流體中組分的吸光度與組分的濃度成正比。通常情況下，井下流體為油水混合物，應(yīng)用本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置對(duì)井下流體進(jìn)行分析時(shí)，可以根據(jù)流體中組分吸收峰對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)在相應(yīng)波段放置濾光片，并利用與濾光片對(duì)應(yīng)的探測(cè)器中設(shè)置的光電二極管檢測(cè)吸光度，從而，可以應(yīng)用上述公式得知井下流體中各組分的比例。附圖5為應(yīng)用本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置對(duì)井下流體進(jìn)行分析后得到的一組井下流體中各組分的吸收譜線圖。根據(jù)吸收峰對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，可以對(duì)每條譜線對(duì)應(yīng)的井下流體的組分進(jìn)行定性分析，以確定每條譜線對(duì)應(yīng)的組分的性質(zhì)。本實(shí)施例中，四條譜線分別對(duì)應(yīng)井下流體的組分為石油JZ22、石油QK17、水和柴油。然后，利用朗伯-比爾定律，即可計(jì)算出相應(yīng)組分在井下流體中的比例，本實(shí)施例中，可以分別計(jì)算出石油JZ22、石油QK17、水和柴油在井下流體中的比例。由于應(yīng)用本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置時(shí)，井下流體是實(shí)時(shí)從流體入口 22進(jìn)入流體通道，之后，井下流體在流體通道中沿a-b-c的路徑有序通過，經(jīng)過流體通道出口 23從流體通道流出，所以，本實(shí)用新型提供的井下流體光譜分析裝置能夠保證流體實(shí)時(shí)測(cè)量的準(zhǔn)確性。以上所述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種井下流體光譜分析裝置，包括光學(xué)窗口座體、左側(cè)光學(xué)窗口、右側(cè)光學(xué)窗口、流體通過裝置和光纖束固合體；所述光纖束固合體的一端抵頂于所述右側(cè)光學(xué)窗口上，所述光纖束固合體的另一端向外伸出于所述光學(xué)窗口座體的右側(cè)；所述流體通過裝置卡置于所述光學(xué)窗口座體中，左側(cè)光學(xué)窗口和右側(cè)光學(xué)窗口之間，所述流體通過裝置上設(shè)有流體通道，所述流體通道上連接有流體入口和流體出口，其特征在于，所述流體通道沿流體通過方向直徑相同，所述流體通道沿流體通過方向的直徑也分別與流體入口直徑和流體出口直徑相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述光學(xué)窗口座體中，所述右側(cè)光學(xué)窗口右側(cè)還設(shè)有右側(cè)光學(xué)窗口固定座，所述右側(cè)光學(xué)窗口固定座向所述光學(xué)窗口座體中縮進(jìn)并抵頂于所述右側(cè)光學(xué)窗口，所述右側(cè)光學(xué)窗口固定座中心開有用于套設(shè)所述光纖束固合體的通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光學(xué)窗口座體與所述光纖束固合體之間設(shè)有導(dǎo)向銷，所述導(dǎo)向銷抵頂于所述光學(xué)窗口座體和所述光纖束固合體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光學(xué)窗口座體右側(cè)外側(cè)設(shè)有并進(jìn)環(huán)， 所述并進(jìn)環(huán)抵頂于所述光學(xué)窗口座體并有一部分伸入到所述光學(xué)窗口座體之中；所述并進(jìn)環(huán)中心開有用于套設(shè)所述光纖束固合體的通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述并進(jìn)環(huán)伸入到所述光學(xué)窗口座體之中的部分與所述光纖束固合體之間，于所述光纖束固合體上套設(shè)有彈性部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述彈性部件為蝶簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述光纖束固合體外周上套設(shè)有過渡套， 所述并進(jìn)環(huán)利用所述過渡套與所述光纖束固合體套接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述過渡套是耐高溫保護(hù)套。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體入口、所述流體出口與所述流體通過裝置的連接處設(shè)有過渡接頭，所述過渡接頭具有用于與外部設(shè)備連接的裸露端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光纖束固合體內(nèi)具有用于裝設(shè)光纖束的空腔。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種井下流體光譜分析裝置，屬于流體成分分析裝置技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括光學(xué)窗口座體、左側(cè)光學(xué)窗口、右側(cè)光學(xué)窗口、流體通過裝置和光纖束固合體；光纖束固合體的一端抵頂于右側(cè)光學(xué)窗口上，光纖束固合體的另一端向外伸出于光學(xué)窗口座體的右側(cè)；流體通過裝置卡置于光學(xué)窗口座體中，左側(cè)光學(xué)窗口和右側(cè)光學(xué)窗口兩之間，流體通過裝置上設(shè)有流體通道，流體通道上連接有流體入口和流體出口，流體通道沿流體通過方向直徑相同，流體通道的直徑也分別與流體入口直徑和流體出口直徑相同，沒有使流體發(fā)生停滯的空間，流體通道中沒有流體堆積，從而保證流體實(shí)時(shí)測(cè)量的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01N21/35GK202152681SQ201120268649
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者張青雅, 杜瑞芳, 陳寶 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司