CN101839129B - 同位素井间液流推进自动监测仪 - Google Patents

Abstract

一种用于油田的同位素井间液流推进自动监测仪，包括：探头和主机。探头由碘化钠大晶体、光电倍增管、高压产生器和驱动电路，主机由PDA、采集板电路、CPU主板电路、数据处理电路组成。探头为长方体形结构，下部设有横断面为“∏”形长方体槽，“∏”形槽衬里为铅屏蔽层，底面有两道横撑，晶体探测到的γ射线由光电倍增管放大，通过驱动电路输出至主机，高压产生器的高压使光电倍增管工作。信号输出至主机完成16个探头记录的脉冲幅度检测、采集处理和控制，采样间隔在1min～24h之间任意设置，信号由输入串口，经CPU主板A/D转换，每天自动生成数据文件保存到SD存储卡中，软件将SD存储卡中的数据通过计算机进行分析处理。

Description

同位素井间液流推进自动监测仪

技术领域

本发明涉及油田油水井之间液流推进监测仪器技术，具体而言是一种同位素井间液流推进自动监测仪。 

背景技术

油田在开发过程中，特别是大型胶结疏松易出砂的非均质砂岩油藏，由于多年的高速开采，层内差异和层间差异进一步加剧，大孔道井和管外窜槽现象严重，油水井的连通情况和剩余油分布错综复杂，给方案的合理编制和挖潜增效措施的有效实施带来了很大的困难。搞清油水井之间的液流推进方向和速度及压力和剩余油分布，可为方案的编制提供科学的指导，提高措施的有效性，对挖潜增效和油田的高效开发意义重大。要搞清油水井之间的连通情况，必须借重于井间液流推进监测技术，通过对资料的进一步分析处理，还可提供井间压力和剩余油饱和度分布。目前国内外正在试验和推广的井间液流推进监测技术有：化学试剂法、同位素示踪法、井间压力干扰试井法、井间电位法、井间地震法和井间电磁波测试等，最成熟最可靠的还是对放射性同位素示踪剂的自动监测。国内已经在进行放射性同位素示踪剂自动监测这方面的尝试，但还存在很多问题，不够完善，如仪器灵敏度低、抗干扰性差、监测成功率偏低和费用偏高等。 

发明内容

本发明的技术方案是提供一种同位素井间液流推进自动监测仪，解决油田在开发过程中，油水井之间液流推进监测技术问题，为油田编制开发方案提供科学 依据。 

本发明为解决其技术问题采用的技术方案如下： 

本发明包括：探头、主机两部分；探头部分由高分辨率碘化钠大晶体、高灵敏度光电倍增管、高压产生器和驱动电路组成；其探头外形为长方体形结构，下部设有固定在输油管线的横断面为“∏”形长方体槽，“∏”形槽衬里为铅屏蔽层，能有效防止周围射线的干扰，使探头只记录所包围的输油管线中通过的γ能谱射线，确保记录的数据真实可靠。底面设有用于固定在输油管线上的两道横撑，前端设有信号输出串口。晶体探测到的γ能谱射线转变为光电子由光电倍增管放大，通过驱动电路输出至主机处理，高压产生器产生高压保证光电倍增管的正常工作。 

上述同位素井间液流推进自动监测仪中的主机由掌上电脑(英文全称Personal Digital Assistant简称PDA)、采集板电路、主板CP数据处理电路组成。主机采用多通道集成一体化设计，可完成16个探头的超信号采集处理和控制。PDA完成对采样的设置和采集数据的存储，大容量SD存储卡作为存储介质；采样间隔可在1min和24h之间任意设置。采集电路在采样时间内将每个探头输送过来的的脉冲信号进行幅度检测，送到微处理器(CPU)主板进行A/D转换，转换后的数据传输到PDA，数据传输采用串口通讯，每天自动生成一个数据文件并保存下来，分别保存到PDA的SD存储卡中，数据处理软件将SD存储卡中保存的数据读取到计算机中，对所采集的数据进行分析和处理，以得到有价值的井间地层资料。 

上述同位素井间液流推进自动监测仪中的主机箱为长方体形结构，机箱顶部左边设有16个探头工作指示灯，中间是电源指示和电池欠压指示灯，下部设有信号输出串口和电源锁，在顶部里面装有PDA，机箱后面设有16个探头信 号输入串口和两个电源输入接口。 

根据上述方案制造的同位素井间液流推进自动监测仪，灵敏度高，抗干扰、探测能力强，安全可靠，成本低。仪器的γ能谱测量范围为30Kev-1.5Mev，半衰期大于5天，同一个井组不同同位素特征峰能量差别大于50KeV，采集数据高达256级能谱，采样率1次/min；能量分辨率＜8％(对Cs¹³⁷光电峰)，长期稳定性误差＜5％；功耗低，电池使用寿命长，可自动连续监测两个月以上；完善的自动控制系统，可有效避免同位素对人体的危害。该仪器能有效监测油水井之间液流推进方向和推进速度、大孔道、管外窜、压力和剩余油饱和度分布等，指导采油地质部门及时掌握井间连通情况，进行注采调整和挖潜增效。 

附图说明

图1-本发明探头立体结构示意图。 

图2-本发明主机箱立体结构示意图。 

图3-本发明箱体连线示意图。 

图4-本发明探头电路原理图。 

图5-本发明采集板电路原理图。 

图6-本发明主板CPU数据处理电路原理图。 

图7-本发明工作原理框图。 

附图中，1-探头，2-信号输出串口，3-槽，4-横撑，5-螺栓，6-主机，7-钥匙开关，8-取数据口，9-调试开关，10-欠压指示灯，11-电源指示灯，12-探头指示灯，13-掌上电脑(简称PDA)，14-信号输入串口，15-电源插座，16-采集板插口，17-碘化钠大晶体，18-光电倍增管，19-接面型场效应管，20-PNP型三极管，21-高压产生器；A-阳极，K-阴极，U1-运算放大器，U2-超低功耗单片机，U3-脉冲幅度采样器，U4-实时时钟芯片，U5、U6—八位串行输入—并行输出移位寄存器，U7—转换器，U8—微处理器(简称CPU)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施做进一步阐述： 

该同位素井间液流推进自动监测仪，包括探头1、主机6两部分。探头1部分由高分辨率碘化钠大晶体17、高灵敏度光电倍增管18、高压产生器21和驱动电路组成。探头1通过下部的“∏”形长方体槽3卡在输油管线上，由两道横撑4固定，“∏”形槽3衬里为铅屏蔽层，能有效防止周围射线的干扰，当放射性元素流经探头1所监测的输油管线时，释放的γ射线由探头1的碘化钠晶体17转变为光子，耦合到光电倍增管18的光阴极K上产生光电子，经光电倍增管18倍增放大由阳极A输出到电容C5，经接面型场效应管19前级驱动由PNP型三极管20的发射极输出，经5芯电缆插座的GR1信号线传输到主机采集板电路(共16道)的INGR端口。探头电路的高压产生器21为光电倍增管18提供工作高压(如图4)。由INGR输入的γ信号通过运算放大器U1将γ信号放大到所要求的幅度，经过脉冲幅度采样器U3，将所采数据传到超低功耗单片机U2储存(如图5)。 

主机6由PDA13、采集板电路、主板CPU数据处理电路组成。单片机U2通过CZ1BSL编程口和主板电路通讯至J1、J2接口将信号输入到八位串行输入—并行输出移位寄存器U5、U6，实时时钟芯片U4记录在1min和24h之间任意设置的时间信息，信号由转换器U7进行A/D转换，然后经过微处理器(CPU)U8进行处理(如图6)。信号由J4BSL编程口至PDA13完成对采集数据的设置和存储，存储由大容量SD卡存储；将每天自动生成的数据文件保存到SD存储卡中， 数据处理软件将SD存储卡中保存的数据读取到计算机中，对所采集的数据进行分析和处理。 

工作原理：不同的放射性原子核具有不同的激发能级，在发生衰变时就会释放出不同能量的γ射线，同一种放射性核素具有特定的γ能谱，通过对γ能谱的测定，就可实现对放射性核素的种类及含量进行鉴别。利用放射性元素衰变时释放特定γ能谱这一特性，在一口或几口注入井中同时或分批注入一种或几种不同能谱的放射性同位素示踪剂，在注入井周围的油井出油管线上或计量房输油管线上安装探头，同位素井间液流推进自动监测仪自动记录到达的同位素类型、到达时间、到达量及持续时间等资料并自动保存下来，从而实现同位素井间液流推进的自动监测。 

Claims (3)

1.一种用于油田的同位素井间液流推进自动监测仪，包括：探头、主机两部分；探头部分由高分辨率碘化钠大晶体、高灵敏度光电倍增管、高压产生器和驱动电路组成；其特征在于：所述的同位素井间液流推进自动监测仪的探头外形为长方体形结构，下部设有横断面为“∏”形长方体槽，“∏”形槽衬里为铅屏蔽层，能有效防止周围射线的干扰，使探头只记录所包围的输油管线中通过的γ能谱射线；底面设有用于固定在输油管线上的两道横撑，前端设有信号输出串口；晶体探测到的γ能谱射线转变为光电子由光电倍增管放大，通过驱动电路输出至主机处理，高压产生器产生高压保证光电倍增管的正常工作。

2.根据权利要求1所述的同位素井间液流推进自动监测仪，其特征在于：所述的主机内部由掌上电脑(PDA)、采集板电路、主板CPU数据处理电路组成；主机采用多通道集成一体化设计，完成16个探头的超信号采集处理和控制；PDA完成对采样的设置和采集数据的存储，大容量SD存储卡作为存储介质；采样间隔在1min和24h之间任意设置；采集电路在采样时间内将每个探头输送过来的脉冲信号进行幅度检测，送到CPU主板进行A/D转换，转换后的数据传输到PDA，数据传输采用串口通讯，每天自动生成一个数据文件并保存下来，分别保存到PDA的SD存储卡中，数据处理软件将SD存储卡中保存的数据读取到计算机中，对所采集的数据进行分析和处理。

3.根据权利要求1所述的同位素井间液流推进自动监测仪，其特征在于：所述的主机安装在外形为长方体形结构机箱内，机箱顶部左边设有16个探头工作指示灯，中间是电源指示和电池欠压指示灯，下部设有信号输出串口和电源锁，在顶部里面装有PDA，机箱后面设有16个探头信号输入串口和两个电源输入接口。

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