CN108693324A - 一种渗漏石油在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种渗漏石油在线监测装置，其包括监测孔；设置于监测孔内水面线下的回水花管；与所述回水花管一端连接的石油传感器；与所述回水花管另一端连通的注水泵，且该注水泵的出水水流朝向所述石油传感器的感应面；用于固定所述注水泵的***；以及与所述石油传感器电连接的采集记录器。本发明利用注水泵将水面线附近的水朝着石油传感器感应面输送，之后水流由回水花管流出，能够在测量区域的水体附近形成强制对流。一方面改善了石油传感器感应面接触到石油成分的几率，极大的提高了传感器的整体灵敏度；另一方面拓展了传感器的测量范围，在测量富集于水面的渗漏石油时，无需精确的对准水面位置，进而明显降低了传感器定位于水面的难度。

Description

一种渗漏石油在线监测装置

技术领域

本发明涉及油气储运工程地下储油洞库渗漏监测技术领域，特别是一种渗漏石油在线监测装置。

背景技术

地下储油洞库受地质条件和密封结构缺陷的影响，在运营期可能产生一定的存储石油渗漏，严重时会造成石油大量损失并危害周边环境。

为了发现渗漏的石油，目前通过在油库周边钻孔，人工取得监测孔内水样，带回实验室分析水中是否存在石油成分，进而判断是否发生石油泄漏。

由于人工方法存在效率低、对水样干扰大、人力成本高、无法实现实时在线监测等不足，行业内迫切需要找到一种自动在线监测手段。

对水样中的油分进行在线监测的传感器一般采用光学方法，通过向水样照射特定的光束，分析入射光21和经过水样22的出射光23来鉴别水样中是否含有油分，基本原理见图1。

目前的传感器工作原理见图2，这种传感器18通过法兰盘32直接固定在过水管道31侧壁，仅适用于对过水管道31内的流动水流33进行监测，直接用于监测孔内的水样监测，会面临如下问题：

1.由于监测孔内的水体几乎没有流动性，渗漏石油成分在水体中出现分层现象，石油传感器感应面17较难接触到石油成分；

2.在野外缺乏流动性的水体内，随着时间增长容易产生生物和矿物沉积，沉积物聚集在石油传感器感应面17表面会极大影响测量效果；

3.目前部分传感器通过配备电动清洁刷擦拭石油传感器感应面17来缓解杂质的聚集或粘附，由于清洁刷需要对石油传感器感应面施加较大的压力和扭矩，清洁刷的驱动轴需要穿过传感器壳体，水电隔离难度很大，对传感器的密封性能和耐水压力的提高非常不利，监测孔内的深层渗漏石油监测位置往往在水下100m以上，目前带电动清洁刷的传感器很难满足耐水压要求；

4.监测孔一旦施工完成，其周边光学环境很难改变，传感器容易受到环境光干扰而影响测量。

5.监测孔内的水面线受地下水位影响会出现一定的波动，富集于水面的石油成分在高度上也会出现变化，位置固定的传感器难以取得真实的测量结果。

上述问题的存在造成石油传感器无法直接用于监测孔内的渗漏石油监测，目前仍只能采用人工方法。

为了实现地下储油洞库渗漏石油的在线监测，需要一种能够适应监测孔内环境的监测装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种渗漏石油在线监测装置，解决现有地下储油洞库无法实现石油渗漏在线监测的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种渗漏石油在线监测装置，其特征在于，包括：

监测孔；

设置于监测孔内水面线下的回水花管；

与所述回水花管一端连接的石油传感器；

与所述回水花管另一端连通的注水泵，且该注水泵的出水水流朝向所述石油传感器的感应面，该注水泵保持在水面线下方；

用于固定所述注水泵的***；以及

与所述石油传感器电连接的采集记录器。

所述***包括设置于所述监测孔孔口处的定位夹具；所述定位夹具夹住刚性电缆；所述刚性电缆一端与所述注水泵固定连接，另一端与信号电缆固定连接；所述信号电缆接所述采集记录器。

所述***包括设置于所述监测孔孔口处的定位夹具；所述定位夹具夹住弹性电缆；所述弹性电缆一端与所述注水泵固定连接，另一端与信号电缆固定连接；所述信号电缆接所述采集记录器。所述弹性电缆与所述注水泵之间通过浮力体固定连接。弹性电缆和浮力体能够将传感器大致定位于水面附近，使得本发明的测量范围较大，对定位精度要求不高，因而能够较容易地实现对富集于水面的渗漏石油成分的监测。

当所述浮力体未连接所述弹性电缆时，所述水面线位于所述浮力体总高度H的1/2位置。

所述浮力体总高度H取监测孔内注水泵对其上方的最大吸水高度h的1.1倍。

所述弹性电缆为弹簧状。

通过使用弹性电缆和浮力体，能够保证在水面波动范围内，注水泵始终能够吸入水面的水体，并将其泵送至石油传感器感应面附近。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

1.本发明利用注水泵将水面线附近的水朝着石油传感器感应面输送，之后水流由回水花管流出，能够在测量区域的水体附近形成强制对流。一方面改善了石油传感器感应面接触到石油成分的几率，极大的提高了传感器的整体灵敏度；另一方面拓展了传感器的测量范围，在测量富集于水面的渗漏石油时，无需精确的对准水面位置，进而明显降低了传感器定位于水面的难度。

2.本发明利用注水泵形成了朝向石油传感器感应面的水流冲刷，可以明显减弱生物和矿物沉积现象，有利于传感器的长时间免维护工作。

3.本发明是利用水流的冲刷效应对石油传感器感应面进行清洁，无需改动原有传感器结构，更不需要传感器配置活动部件，明显降低了传感器耐水压力的提高难度。另一方面，由于注水泵电机只需要较小的扭矩即可驱动桨叶实现泵送功能，很容易实现注水泵的全密封和水电隔离，有利于降低成本。

4.本发明采用的回水花管，一方面能够形成回水通道，同时，也具备遮光功能，可以在保证水流顺畅的前提下隔绝环境光的干扰。

5.本发明采用的弹性电缆和浮力体能够将传感器大致定位于水面附近，进一步保证了本发明具备较大的测量范围，对定位精度要求不高，因而能够较容易地实现对富集于水面的渗漏石油成分的监测。

附图说明

图1为采用光学方法对水样中油分进行在线监测的原理示意图；

图2为目前适用于流动水样监测传感器工作原理图；

图3为本发明的组成示意图；

图4为本发明固定于某一深度进行监测的实施例示意图；

图5为本发明保持在水面附近进行监测的实施例示意图；

其中：

11—采集记录器，12—信号电缆，13—***，14—注水泵，15—水面线，16—回水花管，17—石油传感器感应面，18—石油传感器，19—监测孔，21—入射光，22—水样，23—出射光，31—过水管道，32—法兰盘，33—水流，41—定位夹具，42—刚性电缆，51—弹性电缆，52—浮力体。

具体实施方式

如图3所示，本发明包括连接回水花管16的注水泵14，回水花管16的另一端连接石油传感器18，注水泵14的另一端连接***13；所述注水泵14的出水水流朝向石油传感器感应面17，并经回水花管16向外排出；所述石油传感器18通过信号电缆12与采集记录器11电连接；所述注水泵14在监测孔19的水面线15以下。

本发明所述石油传感器18，以及与其配套的电缆和采集记录器11，其结构和组成由具体的传感器产品确定。

如图4所示，本发明第一种实施例包括连接回水花管16的注水泵14，回水花管16的另一端连接石油传感器18，注水泵14的另一端连接刚性电缆42，定位夹具41通过夹住刚性电缆42实现本实施例在水中的定位。

图4所示的实施例实际应用过程如下：

1)将本实施例刚性电缆42以下的部分没入监测孔19内的水体中，通过调整刚性电缆42在孔内的长度确定石油传感器18在监测孔内的监测位置；

2)位置调整好后采用定位夹具41夹住刚性电缆42，使石油传感器18的位置固定，完成本实施例的安装；

3)当需要传感器测量监测孔19内的水体是否含有石油成分时，首先启动注水泵14，将传感器附近的水体朝向石油传感器感应面17泵送，实现水体的强制对流和石油传感器感应面17的清洁。

4)注水泵启动1分钟后，启动石油传感器18的测量功能，对石油传感器感应面17附近水体的石油成分进行测量。

5)石油传感器18取得的读数依次经刚性电缆42和信号电缆12传输至采集记录器11，对石油传感器18的读数信号进行采集记录。

6)采集记录完成后关闭注水泵。

本实施例默认所采用的石油传感器18的比重大于水，如果石油传感器18的比重小于水，还需配置一定的配重，以确保刚性电缆42处于拉伸状态。

如图5所示，本发明第二种实施例包括连接回水花管16的注水泵14，回水花管16的另一端连接石油传感器18，注水泵14的另一端连接浮力体52，浮力体的另一端连接弹性电缆51，定位夹具41通过夹住弹簧状的弹性电缆51实现本实施例定位于水面附近。

图5所示的实施例实际应用过程如下：

1)为实现浮力体52在未连接弹性电缆51时，水面线15位于浮力体52总高度H的1/2位置，石油传感器18、回水花管16、注水泵14以及1/2H高的浮力体52在水中的浮力等于上述部件的重力，并据此根据体积公式可确定浮力体52的底面积S。

其中浮力体总高度H取监测孔内注水泵14对其上方的最大吸水高度h的1.1倍。

当计算得到的浮力体底面积S过大，无法放入监测孔19内时，需在石油传感器18底部配置额外的浮子；当传感器浮力过大，导致浮力体52无法接触水面线时，需在石油传感器18底部配置额外的配重。

2)根据监测孔内的水面线预计波动范围确定弹性电缆51需要伸缩的长度x；

3)根据公式确定弹簧状弹性电缆51的最大劲度系数k；

式中ρ为水的密度，g为重力加速度，S为浮力体的底面积，h为在监测孔19内注水泵14对其上方的最大吸水高度。

根据上述公式确定的最大劲度系数k能确保在水面线波动范围内，注水泵始终能够吸入水面的水体，并将其泵送至石油传感器感应面17附近。

4)根据弹簧状弹性电缆51的最大劲度系数k以及监测孔19的孔径等确定弹簧的刚性模数、线径、弹簧中径、有效圈数、重量等设计参数，完成本实施例各组成部分的关键参数确定；

5)将本实施例弹性电缆51以下的部分没入监测孔19内的水体中，在孔口使用拉力计测量弹簧状弹性电缆51的拉力，调整弹性电缆51的伸缩程度，使得拉力计测得的拉力等于弹性电缆51的重量；

6)位置调整好后采用定位夹具41夹住弾性电缆51，此时的水面线15位于浮力体52总高度H的1/2位置，完成本实施例的安装；

7)当需要传感器测量监测孔19内的水体是否含有石油成分时，首先启动注水泵14，将传感器附近的水体朝向石油传感器感应面17泵送，实现水体的强制对流和石油传感器感应面17的清洁。

8)注水泵启动1分钟后，启动石油传感器18的测量功能，对石油传感器感应面17附近水体的石油成分进行测量。

9)石油传感器18取得的读数依次经弾性电缆51和信号电缆12传输至采集记录器11，对石油传感器18的读数信号进行采集记录。

10)采集记录完成后关闭注水泵。

Claims (8)

1.一种渗漏石油在线监测装置，其特征在于，包括：

监测孔(19)；

设置于监测孔(19)内水面线(15)下的回水花管(16)；

与所述回水花管(16)一端连接的石油传感器(18)；

与所述回水花管(16)另一端连通的注水泵(14)，且该注水泵(14)的出水水流朝向所述石油传感器(18)的感应面(17)，该注水泵保持在水面线(15)下方；

用于固定所述注水泵(14)的***(13)；以及

与所述石油传感器(18)电连接的采集记录器(11)。

2.根据权利要求1所述的渗漏石油在线监测装置，其特征在于，所述***(13)包括设置于所述监测孔(19)孔口处的定位夹具(41)；所述定位夹具(41)夹住刚性电缆(42)；所述刚性电缆(42)一端与所述注水泵(14)固定连接，另一端与信号电缆(12)固定连接；所述信号电缆(12)接所述采集记录器(11)。

3.根据权利要求1所述的渗漏石油在线监测装置，其特征在于，所述***(13)包括设置于所述监测孔(19)孔口处的定位夹具(41)；所述定位夹具(41)夹住弹性电缆(51)；所述弹性电缆(51)一端与所述注水泵(14)固定连接，另一端与信号电缆(12)固定连接；所述信号电缆(12)接所述采集记录器(11)。

4.根据权利要求3所述的渗漏石油在线监测装置，其特征在于，所述弹性电缆(51)与所述注水泵(14)之间通过浮力体(52)固定连接。

5.根据权利要求4所述的渗漏石油在线监测装置，其特征在于，当所述浮力体(52)未连接所述弹性电缆(51)时，所述水面线(15)位于所述浮力体(52)总高度H的1/2位置。

6.根据权利要求4所述的渗漏石油在线监测装置，其特征在于，所述浮力体(52)总高度H大于所述测孔(19)内注水泵(14)对其上方的最大吸水高度h。

7.根据权利要求7所述的渗漏石油在线监测装置，其特征在于，H＝1.1h。

8.根据权利要求3～7之一所述的渗漏石油在线监测装置，其特征在于，所述弹性电缆(51)为弹簧状。