CN108956477A - 测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于油田设备设备技术领域，具体涉及一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置。包括光路入射装置、光路出射装置、遮盖装置、伸缩柱、线路输送管道及原油输送管道；伸缩柱包括轴柱、天线伸缩器和伸缩壁，伸缩壁和轴柱通过天线伸缩器连接；遮盖装置与原油输送管道底端连接；光路入射装置和光路出射装置位于原油输送管道内，光路入射装置顶端与线路输送管道连接；光路入射装置和光路出射装置通过与线路输送管道内连接的导线传送数据；遮盖装置采用弹性橡胶材料制成，其形状为两端锥形的中空回转体，遮盖装置顶端设有圆孔，圆孔上方的原油输送管道内固定有带有小孔的橡胶柱。该装置能够及时了解和掌握石油各产层的生产状况。

Description

测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置

技术领域

本发明属于油田设备设备技术领域，具体涉及一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置。

背景技术

石油开采也相继进入高含水率甚至特高含水率阶段，为了能够及时了解和掌握各产层的生产状况测定石油层石油的含水率显得尤为重要。目前，测量原油含水率的仪器用的最多的之一是电容式传感器。电容式传感器以其测量原理简单，动态灵敏度高，安全性好等优点而得到广泛使用，但它在测量中容易受到寄生电容和外界温度的影响。故此，设计种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于原油含水率实时监测的一种油井产液剖面原油含水率光学检测装置，其用激光检测能有效避免现有电容式传感器存在的问题，同时避免了人工测量原油含水率的过程中存在的取样随机性大、取样不及时、不能及时反映原油含水率的变化、劳动强度大、无法进行在线精确测量、不能满足油田生产自动化管理需要等诸多问题。

本发明采用的技术方案为：一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置，包括光路入射装置、光路出射装置、遮盖装置、伸缩柱、线路输送管道及原油输送管道；所述伸缩柱包括轴柱、天线伸缩器和伸缩壁，伸缩壁和轴柱通过天线伸缩器连接；所述遮盖装置与原油输送管道底端连接；所述光路入射装置和光路出射装置位于原油输送管道内，光路入射装置顶端与线路输送管道连接；所述光路入射装置和光路出射装置通过与线路输送管道内连接的导线传送数据。

进一步地，所述遮盖装置为采用弹性橡胶材料制成的橡胶体，其形状为两端锥形的中空回转体，遮盖装置顶端设有圆孔，圆孔上方的原油输送管道内固定有带有小孔的橡胶柱。

进一步地，所述遮盖装置的橡胶体内设有圆周均布的弹片，弹片采用弹簧钢制成。

进一步地，所述遮盖装置为能够收缩和支撑的伞型格挡，伞型格挡与位于原油输送管道的格挡控制装置连接，格挡控制装置固定于原油输送管底部，格挡控制装置包括空心的圆柱形外壳和控制装置；所述线路输送管道在轴柱下方分出两条分支线路输送管道，一条为进入光路入射装置和光路出射装置的第一分支线路输送管道，另一条为经连接管和原油输送管道进入格挡控制装置的第二分支线路输送管道，轴柱通过连接管与下方的原油输送管道连接。

进一步地，所述遮盖装置包括能够伸缩的雨伞骨架和与雨伞骨架伸缩件连接的液压杆，液压杆与液压泵连接，液压泵与控制器连接，液压泵和控制器安装于控制格挡控制装置内，格挡控制装置与地面控制***连接。

进一步地，所述天线伸缩器一端固定于轴柱上，其另一端固定于伸缩壁上，天线伸缩器包括套装的伸缩管和压缩弹簧，压缩弹簧位于伸缩管内，天线伸缩器的数量为四个；所述伸缩臂为弹性壁。

进一步地，所述伸缩臂的直径根据油井的直径伸缩调整。

进一步地，所述光路入射装置包括透明壳体和入射光路仪器组合，所述入射光路仪器组合包括激光器、起偏器、光弹调制器和移相器；所述光路出射装置包括透明壳体和出射光路仪器组合，所述出射光路仪器组合包括检偏器、光阑和光电信号转换器。

进一步地，还包括数据采集***，所述数据采集处理***包括BNC适配器、数据采集卡和数据处理装置；所属数据采集卡采集BNC适配器输出的数据，并传给数据处理装置；所述数据处理装置为电子计算机，对数据采集卡发送来的数据进行存储分析和处理。

进一步地，所述线路输送管道包括承重线、控制线、控制激光发射线和接收激光转换电信号线。

进一步地，原油输送管道中有光路入射装置、光路出射装置，从光路入射装置发射的激光穿过原油被光路出射装置接收。光路出射装置接收的激光信号直接转化成电信号，通过线路输送管道进入数据采集和处理***。

进一步地，光路入射装置与光路出射装置之间的位置固定不变，通过测定激光穿过原油后，激光强度的变化来判定原油含水率。所用激光为石油吸光度高而水吸光度不高或者石油吸光度不高而水吸光度高的某种电磁波。

进一步地，在本装置放入油井之前，将伸缩柱的直径调整到与油井直径相同，伸缩柱起固定支撑作用同时使激光发射装置、激光接收装置始终位于油井的圆心位置。伸缩柱的直径可根据油井直径大小做出调整，扩大了应用范围。

本发明的有益效果：提供了一种用于原油含水率实时监测的一种油井产液剖面原油含水率光学检测装置，其用激光检测能有效避免现有电容式传感器存在的问题，同时避免了人工测量原油含水率的过程中存在的取样随机性大、取样不及时、不能及时反映原油含水率的变化、劳动强度大、无法进行在线精确测量、不能满足油田生产自动化管理需要等诸多问题。该装置结构简单，操作方便，可快速、高效检测原油含水量，通过发射某种仅对水或仅对石油敏感的波长的激光，利用其穿透油层后强度的变化来检测原油含水率。该装置能够及时了解和掌握石油各产层的生产状况，从而对采油工作进行指导，在实际应用中具有较好的社会和经济效益。

附图说明：

图1是实施例一的结构示意图；

图2是实施例一中伸缩装置的结构示意图；

图3是实施例一中伸缩柱的结构示意图；

图4是实施例一中光路入射装置的剖面图；

图5是实施例一中光路入射装置和光路出射装置的结构框图；

图6是实施例二的结构示意图；

图7是实施例三的结构示意图；

图8是实施例三中线路输送管道的分支示意图。

具体实施方式：

实施例一

参照图1-图5，一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置，包括光路入射装置1、光路出射装置2、遮盖装置4、伸缩柱6、线路输送管道9及原油输送管道10；所述伸缩柱6包括轴柱61、天线伸缩器62和伸缩壁63，伸缩壁63和轴柱61通过天线伸缩器62连接，伸缩柱6固定在油井内，起固定作用，并保持激光发射装置、激光接收装置固定在圆心位置；所述遮盖装置4与原油输送管道10底端连接；所述光路入射装置1和光路出射装置2位于原油输送管道10内，光路入射装置1顶端与线路输送管道9连接；所述光路入射装置1和光路出射装置2通过与线路输送管道9内连接的导线传送数据；所述天线伸缩器62一端固定于轴柱61上，其另一端固定于伸缩壁63上，天线伸缩器62包括套装的伸缩管和压缩弹簧，压缩弹簧位于伸缩管内，天线伸缩器62的数量为四个；所述伸缩臂63为弹性壁；所述伸缩臂63的直径根据油井5的直径伸缩调整；所述光路入射装置1包括透明壳体20和入射光路仪器组合，所述入射光路仪器组合包括激光器11、起偏器12、光弹调制器13和移相器14；所述光路出射装置2包括透明壳体20和出射光路仪器组合，所述出射光路仪器组合包括检偏器15、光阑16和光电信号转换器17；还包括数据采集***，所述数据采集处理***包括BNC适配器、数据采集卡和数据处理装置；所属数据采集卡采集BNC适配器输出的数据，并传给数据处理装置；所述数据处理装置为电子计算机，对数据采集卡发送来的数据进行存储分析和处理；所述线路输送管道9包括承重线、控制线、控制激光发射线和接收激光转换电信号线。原油从遮盖装置的孔隙向上流动后进入原油输送管道，并且充满管道。在原油输送管道中有激光发射装置和激光接收装置，原油在两装置间经激光透射，从间隙8流出，地面工作人员在不同地下油层通过固定、检测、收回三个步骤的不断重复最终得到各油层含水率的信息。

实施例二

在实施例技术方案的基础上，遮盖装置4为采用弹性橡胶材料制成的橡胶体，其形状为两端锥形的中空回转体，遮盖装置4顶端设有圆孔41，圆孔41上方的原油输送管道10内固定有带有小孔的橡胶柱，橡胶材质的遮盖装置既能满足密封的需要又能满足变径的需要。

实施例三

在实施例一和实施例二技术方案基础上，遮盖装置4的橡胶体内设有圆周均布的弹片42，弹片42采用弹簧钢制成，弹簧钢制成的弹片能够获得更好的密封效果和变径回弹。

实施例四

在实施例一技术方案基础上，遮盖装置4为能够收缩和支撑的伞型格挡，伞型格挡与位于原油输送管道10的格挡控制装置3连接，格挡控制装置3固定于原油输送管10底部，格挡控制装置3包括空心的圆柱形外壳和控制装置；所述线路输送管道9在轴柱61下方分出两条分支线路输送管道，一条为进入光路入射装置1和光路出射装置2的第一分支线路输送管道92，另一条为经连接管7和原油输送管道10进入格挡控制装置3的第二分支线路输送管道93，轴柱61通过连接管7与下方的原油输送管道10连接；所述遮盖装置4包括能够伸缩的雨伞骨架和与雨伞骨架伸缩件连接的液压杆，液压杆与液压泵连接，液压泵与控制器连接，液压泵和控制器安装于控制格挡控制装置3内，格挡控制装置3与地面控制***连接。

装置开始运行时，地面上的技术检测人员通过发出某种指令，使伞型格挡由收起到撑开且伞面盖住整个油井，伞型格挡中间通过格挡控制装置与原油输送管道相连接。线路输送管道中的电线连接了光路入射装置、光路出射装置、格挡控制装置，通过地面发出某种电信号使入射光路仪器组合发出激光，通过出射光路仪器组合接受光信号，同时转化为电信号经电线传回地面数据采集和处理***，通过发射某种电信号使格挡控制装置能够控制伞形格挡的支撑和收缩。原油输送管道与伸缩柱中的轴柱相连。线路输送管道从地面引出，依次穿过油井、轴柱，在轴柱的下端分出两条线路，一条进入依次进入激光发射装置、激光接收装置，另一条经管路、原油输送管道的管道壁进入格挡控制装置。原油输送管道的管道直径大于轴柱，两者通过连接管路相连接，原油可以通过原油输送管道与轴柱之间的间隙8流出。格挡控制装置外壳为空心圆柱体，原油从中间空心部分流进原油输送管道。

实施例五

对于上述实施例，应用测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置测量油井中含油层里石油含水率的检测方法步骤如下：

步骤一：固定

调节伸缩柱，使其直径与油井直径相同，将数据采集和处理***与线路输送管道中的电线相连，通过线路输送管道部分的承重线将本装置下放到油井中，下放到待测深度后，地面工作人员通过数据采集和处理***中的电脑发出电信号，若采用伞形格挡的遮盖装置，则通过线路输送管道使得格挡控制装置工作，将伞型格挡由收缩状态调成支撑状态，盖住整个油井。

步骤二：检测

地面工作人员通过数据采集和处理***中的电脑发出电信号，电信号依次通过线路输送管道、进入光路入射装置，光路入射装置中激光器开始发出激光，输出的激光入射到起偏器，从起偏器出射的偏振光依次通过前方的光弹调制器、相移器，光弹调制器的频率设为50kHz，相移器基频信号调节为零。输出的激光经过原油进入光路出射装置，依次进入检偏器、光阑、光电信号转换器。通过光电信号转换器，将光信号转变为电信号，依次由线路输送管道、输送回地面。电信号经过BNC适配器，数据采集卡到达数据处理装置。

步骤三：收回

地面工作人员在通过电脑得到各油层含水率的信息后，通过电脑发出电信号，若采用伞形格挡的遮盖装置，电信号通过依次通过线路输送管道，进入格挡控制装置，格挡控制装置控制伞形格挡由支撑状态变成收缩状态。

Claims (10)

1.一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置，其特征在于：包括光路入射装置（1）、光路出射装置（2）、遮盖装置（4）、伸缩柱（6）、线路输送管道（9）及原油输送管道（10）；所述伸缩柱（6）包括轴柱（61）、天线伸缩器（62）和伸缩壁（63），伸缩壁（63）和轴柱（61）通过天线伸缩器（62）连接；所述遮盖装置（4）与原油输送管道（10）底端连接；所述光路入射装置（1）和光路出射装置（2）位于原油输送管道（10）内，光路入射装置（1）顶端与线路输送管道（9）连接；所述光路入射装置（1）和光路出射装置（2）通过与线路输送管道（9）内连接的导线传送数据。

2.根据权利要求1所述的一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置，其特征在于：所述遮盖装置（4）为采用弹性橡胶材料制成的橡胶体，其形状为两端锥形的中空回转体，遮盖装置（4）顶端设有圆孔（41），圆孔（41）上方的原油输送管道（10）内固定有带有小孔的橡胶柱。

3.根据权利要求2所述的一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置，其特征在于：所述遮盖装置（4）的橡胶体内设有圆周均布的弹片（42），弹片（42）采用弹簧钢制成。

4.根据权利要求1所述的一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置，其特征在于：所述遮盖装置（4）为能够收缩和支撑的伞型格挡，伞型格挡与位于原油输送管道（10）的格挡控制装置（3）连接，格挡控制装置（3）固定于原油输送管（10）底部，格挡控制装置（3）包括空心的圆柱形外壳和控制装置；所述线路输送管道（9）在轴柱（61）下方分出两条分支线路输送管道，一条为进入光路入射装置（1）和光路出射装置（2）的第一分支线路输送管道（92），另一条为经连接管（7）和原油输送管道（10）进入格挡控制装置（3）的第二分支线路输送管道（93），轴柱（61）通过连接管（7）与下方的原油输送管道（10）连接。

5.根据权利要求4所述的一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置，其特征在于：所述遮盖装置（4）包括能够伸缩的雨伞骨架和与雨伞骨架伸缩件连接的液压杆，液压杆与液压泵连接，液压泵与控制器连接，液压泵和控制器安装于控制格挡控制装置（3）内，格挡控制装置（3）与地面控制***连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置，其特征在于：所述天线伸缩器（62）一端固定于轴柱（61）上，其另一端固定于伸缩壁（63）上，天线伸缩器（62）包括套装的伸缩管和压缩弹簧，压缩弹簧位于伸缩管内，天线伸缩器（62）的数量为四个；所述伸缩臂（63）为弹性壁。

7.根据权利要求6所述的一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置，其特征在于：所述伸缩臂（63）的直径根据油井（5）的直径伸缩调整。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置，其特征在于：所述光路入射装置（1）包括透明壳体（20）和入射光路仪器组合，所述入射光路仪器组合包括激光器（11）、起偏器（12）、光弹调制器（13）和移相器（14）；所述光路出射装置（2）包括透明壳体（20）和出射光路仪器组合，所述出射光路仪器组合包括检偏器（15）、光阑（16）和光电信号转换器（17）。

9.根据权利要求1-5任一项所述的一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置，其特征在于：还包括数据采集***，所述数据采集处理***包括BNC适配器、数据采集卡和数据处理装置；所述数据处理装置为电子计算机。

10.根据权利要求1所述的一种测量油井产液剖面原油含水率光学检测装置，其特征在于：所述线路输送管道（9）包括承重线、控制线、控制激光发射线和接收激光转换电信号线。