CN106404725A - 自动荧光录井分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动荧光录井分析仪，包括光学处理模块、中央控制模块和电源，所述的荧光录井分析仪中还设置有自动配制标准荧光液的自动配液装置，所述的自动配液装置包括自动配液装置和转移配制好的标准荧光液的液体传输装置，所述的自动配液装置包括注射臂、注射泵以及可旋转置物架，所述的注射臂与所述的注射泵密封连接，所述的置物架上放置有顶部密封的样品瓶，所述的注射臂向所述的样品瓶注射萃取液，并通过所述的液体传输装置包括抽液泵和抽液臂，所述的抽液臂抽取所述的样品瓶中的标准荧光液，所述的抽液泵抽取所述的抽液臂中的标准荧光液并转移至所述的光学处理模块中，达到了萃取液全程密封和自动化萃取的效果。

Description

自动荧光录井分析仪

技术领域

本发明属于自动荧光分析领域，更具体地说，它涉及一种石油勘探开发录井仪器。

背景技术

定量荧光录井仪作为钻井过程中检测分析和发现石油的一种设备，是石油钻井勘探过程中常用的检测仪器，它利用了石油的荧光特性，通过冷光源对石油样品的荧光特性的激发，分析得到的光谱得出石油样品的含油量、油质等参数。现有技术中，定量荧光录井仪的工作原理是：将钻井的岩屑等样本经过筛选放入样品瓶中，在试管中倒入萃取液并对该样品瓶进行震荡或离心处理，使岩屑中的石油被倒入的萃取液充分的萃取，将萃取过岩屑的萃取液溶液导入比色皿中，用冷光源进行照射，激发萃取液中的石油的荧光特性，并通过光纤传导进CCD检测器中进行光电转换，并最终通过CCD检测器上的USB接口将电信号传输至计算机中进行光谱分析，找出荧光峰位，并依据荧光峰位的横纵坐标值得出岩削所在的岩层的含油量和油质。

由于对岩削的萃取采用的萃取液是有毒且具有挥发性的有机液体（常用的为正己烷或聚四氟乙烯），它会通过呼吸道、皮肤等途径进入人体，长期接触会导致操作者出现头晕、乏力、四肢麻木等慢性中毒现象，严重的可导致晕倒、神志丧失、癌症甚至死亡，因而，传统的定量荧光录井仪中缺乏对萃取液的密封，对于操作者而言，是十分危险的。

申请日为2002年11月2日，申请号为02144550.8的发明专利（以下称为对比文件一）种公开了一种标准溶液自动配制装置装置，该发明提供了一种石油勘探、开发录井用的标准荧光溶液配置装置，由于在技术上采用将溶液配置系统和标准瓶封口系统、控制面板组合而成构成标准荧光溶液配制装置，解决了手工配制溶液时间长、精度低、对人体损害大、满足不了录井作业现场的需要等问题。

对比文件一中的利用标准瓶封口系统，利用封口灯头和拉页封口钳等装置对标准荧光溶液进行封口密封，再对其进行荧光特性分析，这样做虽然解决了在标准荧光液的密封问题，在制备标准荧光液之前，需要利用萃取液对岩削等样品进行萃取，这个萃取过程的自动化程度很低，并且做个萃取过程的密封性问题对比文件已中也未提及，因而，解决萃取过程的自动化与萃取液的密封问题是荧光录井设备亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自动化程度高、对萃取液全程密封的自动荧光录井分析仪。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种自动荧光录井分析仪，依次包括有光学处理模块、中央控制模块和电源，所述自动荧光录井分析仪还包括有用于配置标准荧光液并输送至所述光学处理模块的自动配制模块，所述的自动配制模块包括自动注液装置、样品放置装置以及转移配制完成的标准荧光液至所述光学处理模块的液体转移装置，所述的自动注液装置包括可升降注射臂和注射泵，所述可升降注射臂上固定设置有注射针，所述的注射针与所述的注射泵密封连接，所述的样品放置装置包括有周向转动的置物盘、定位于置物盘上的顶部密封且可被刺破的样品瓶和驱动置物盘转动的动力源，所述的液体转移装置包括有可升降抽液臂和抽液泵，所述可升降抽液臂上设置有抽液针，所述抽液针和所述抽液泵密封连接，所述注射针和抽液针均悬空设置于所述样品瓶运动轨迹上。

通过采用上述技术方案，所述的自动注液装置中，所述的注射泵将萃取液抽取至所述的可升降注射臂中，所述的可升降注射臂通过自身的升降运动配合所述置物盘的旋转运动将该萃取液注射至所述的样品瓶中，由于所述的样品瓶顶部密封，因而注射萃取液的过程不会产生萃取液的挥发泄漏；同时，萃取完成的标准荧光液通过所述的可升降抽液臂的抽取，并在所述的泵的吸力作用下转移至所述的光学处理模块中进行下一步处理，这个标准荧光液的转移过程中，所述的抽液泵的动作可以通过编程实现自动开启和停转，从而控制所述的抽液臂的抽取标准荧光液的动作，整个标准荧光液的转移过程由所述的液体转移装置完成，可以保证标准荧光液在转移过程中的密封性，因此，所述的自动注液装置可以解决岩屑萃取过程的萃取液的密封问题，并且，所述的注射泵与注射臂可以通过电信号控制实现顺序动作，从而提高萃取过程的自动化程度。

本发明进一步设置为：所述的样品瓶包括有瓶体和与所述瓶体呈可拆卸式密封连接的瓶盖，所述的瓶盖上设置有透孔，所述的透孔与所述的瓶体之间设置有弹性垫片，所述的弹性垫片密封所述的透孔并可被所述的注射针刺穿，并且在所述注射针退出所述弹性垫片后可自动回弹并重新密封所述瓶体。

通过采用上述技术方案，在样品制备时，可以打开所述的瓶盖，将待检测岩屑放入所述的样品瓶，将所述的瓶盖与所述的弹性垫片压紧于所述的样品瓶上对其进行密封，这样，当所述的注射臂对所述的样品瓶进行注射萃取液时，所述的弹性垫片和所述的瓶盖可以防止萃取液的挥发，保证萃取操作的安全性。

本发明进一步设置为：所述的光学处理模块包括有LED光源、比色皿、光纤、样品池以及CCD检测器，所述的比色皿置于所述的样品池中，所述的LED光源照射于所述的比色皿上，所述的比色皿与所述的CCD检测器之间通过所述的光纤连接。

通过采用上述技术方案，首先，所述的LED光源相对于现有技术中经常采用的紫外汞灯或者疝气灯等光源来说，它具备寿命长、单波长且散热率低等特点，十分适合作为激发石油样品荧光特性的激发光；其次，所述的比色皿置于所述的样品池中，则所述的样品池可以对所述的比色皿进行固定，并将除所述LED光源以外的地方遮光处理，可以保证样品的检验精度；此外，所述的CCD检测器是一个集成光学处理模块，从所述的比色皿中传出的荧光曲线被光纤传送至所述的CCD检测器中，这个模块将这个曲线处理并传输至所述的中央控制模块只需1秒左右的时间，相对于单独用光栅、狭缝等组件组合处理光信号的方式，CCD检测器可以提高检测的速率，并且，CCD检测器是现有的成熟技术，可以通过购买直接获得，因而后续想要对所述的自动荧光录井分析仪进行技术改进时，这一部分可以不另作考虑。

本发明进一步设置为：所述的抽液泵采用蠕动泵。

通过采用上述技术方案，所述的蠕动泵的自身结构可以使标准荧光液被隔离于泵管之中，进入泵管中的液体可以方便的通过所述蠕动泵的正反转实现正、逆流，这样，在实际使用中，可以利用所述蠕动泵的反转，实现标准荧光液注入和抽出所述比色皿的动作，并且，所述的蠕动泵的泵管更换方便、维修成本低，因而，当需要更换泵管或者维修所述的蠕动泵时，成本较低。

本发明进一步设置为：根据权利要求1所述的自动荧光录井分析仪，其特征是：所述的置物盘上设置有若干用于定位样品瓶的置物孔，所述的置物孔均匀分布于所述的置物盘的边缘上且与所述置物盘旋转中心距离相等，在所述的每个置物孔与所述的置物盘旋转中心连线上还对应设置有一个备用孔。

通过采用上述技术方案，由于所述的置物孔均匀分布于所述的置物盘的边缘上且与所述置物盘旋转中心距离相等，这样，当外部动力源带动所述置物盘旋转时，每个置于所述置物孔中的样品瓶受到的离心力大小一致，这样可以保证每个放置于所述置物盘孔内样品瓶中的岩屑所包含的石油被充分萃取，此外，所述的备用孔与所述的置物孔相对应设置，在检测以前，在所述的备用孔中放置一个所述的样品瓶空瓶，当获得的标准荧光液由于浓度过高难以检测出峰位置甚至发生淬灭时，可以配合上一设置中的蠕动泵的正反转完成稀释，全程无需过多的人工干预，进一步提高了设备的自动化程度。

本发明进一步设置为：所述的注射臂呈可升降设置，所述的注射臂上设置有弹簧压头和注射针，所述的注射针可移动设置于所述的弹簧压头上。

通过采用上述技术方案，所述的弹簧压头可以在所述的注射针完成所述萃取液注射过程后，压住所述的样品瓶，配合所述的注射臂的升降过程，防止所述的注射针拔出过程带起所述的样品瓶偏离其该有的位置。

本发明进一步设置为：所述可升降注射臂包括有横梁、立柱和传动部，所述注射针固定设置于所述横梁上，所述传动部固定连接于所述立柱上并驱动所述的立柱上升或者下降。

通过采用上述技术方案，所述的传动部驱动所述的注射臂本体上升或者下降，可以带动设置于所述注射臂本体的横梁上的注射针的上升或者下降，在所述注射针刺入样品瓶中，配合所述的注射泵的动作，将萃取液泵送至注射针中并注入样品瓶内，可以完成自动注射萃取液的过程，这样，整个注射萃取液的过程无需人手注入萃取液，只需操作注射泵的动作和正确摆放样品瓶，即可实现样品配制过程的自动化本技术方案解决了现有技术中的检测样品配制过程的自动化程度低、萃取液危害操作者的人身健康的问题。

本发明进一步设置为：所述传动部包括有丝杠和丝杠螺母，所述的立柱与丝杠螺母固定连接，所述的丝杠外接有驱动其周向旋转的驱动组件，所述的驱动组件包括有蜗轮和蜗杆，所述的蜗杆外接有驱动蜗杆周向旋转的动力源，所述的蜗轮与所述的丝杠轴线重合布置并固定连接。

通过采用上述技术方案，所述的蜗轮蜗杆传动，可以通过蜗轮蜗杆传动将动力源的转动首先进行空间的换向，动力源只需带动所述蜗杆转动，由蜗杆与蜗轮的传动将动力源的转动传递给与蜗轮固定的所述丝杠上，经由所述的丝杠与丝杠螺母最终带动所述注射臂的升降运动，两级的传动可以去除去动力源空间布置的限定，并且所述蜗轮蜗杆传动的引入可以平稳动力源的震动，改善整体结构的传动平稳性。

本发明进一步设置为：所述传动部包括有丝杠和丝杠螺母，所述的立柱与丝杠螺母固定连接，所述的丝杠外接有驱动其周向旋转的驱动组件，所述的驱动组件包括有同步带、主动带轮和从动带轮，所述的主动带轮外接有驱动的动力源，所述的从动带轮与所述的丝杠轴线重合布置并固定连接

通过采用上诉技术方案，所述驱动组件用同步带传动装置代替上一方案中的蜗轮蜗杆传动，一方面在制造成本上，同步带传动的制造成本远低于蜗轮蜗杆传动，另一方面，所述同步带为弹性元件，在具有啮合齿形结构的同时，齿型结构还具备一定的弹性，这样不仅可以保证正确的啮合以确保传递至所述丝杠上的运动准确，并且同步带的弹性可以吸收震动，保证传动的平稳性。

附图说明

图1为本发明自动荧光录井分析仪实施例的整体装配原理图1；

图2为注射臂的结构原理图；

图3为本发明自动荧光录井分析仪实施例的整体装配原理图2；

图4为样品瓶的结构图。

附图说明：1、注射泵；2、可升降注射臂；21、横梁；22、立柱；23、传动部；231、丝杠；232、丝杠螺母；233、驱动组件；2331、蜗轮；2332、蜗杆；2333、同步带；2334、主动带轮；2335、从动带轮；3、注射针；31、抽液针；4、弹性压头；5、置物盘；6、置物孔；7、备用孔；8、电机；9、蠕动泵；10、CCD检测器；11、中央控制模块；12、电源；13、样品池；14、LED光源；15、比色皿；16、可升降抽液臂；17、软管；18、瓶盖；19、弹性垫片；20、瓶体。

具体实施方式

参照图1至图4对本发明自动荧光录井分析仪实施例做进一步说明。

一种自动荧光录井分析仪，分为三个部分：标准荧光液自动配制模块、光学处理模块以及中央控制模块，其中的标准荧光液自动配制模块也包括有三个部分：自动注液装置、转移配制好的标准荧光液的液体转移装置以及样品放置装置，其中：

自动注液装置：包括有注射泵1、可升降注射臂2和注射针3，注射泵1通过软管17与注射针3连接，所述的注射泵1连接至集中放置萃取液的存储区，软管17将从注射泵1中泵出的萃取液导入注射针3中；

液体转移装置：包括有蠕动泵9、可升降抽液臂16和抽液针31，抽液针31与蠕动泵9通过软管17连接，软管17从蠕动泵9中伸出的一端连接光学处理模块。

上述两个装置中的可升降注射臂2和可升降抽液臂16的结构是基本一致的，此处以可升降注射臂2为例对其结构进行详细描述，可升降注射臂2包括有有横梁21、立柱22和传动部23，注射针3固定于横梁21上，立柱22的升降的控制由传动部23控制，传动部23包括有丝杠231和与丝杠231配合的丝杠螺母232以及驱动组件233，驱动组件驱动丝杠231的周向旋转，丝杠231与立柱22同轴布置，使丝杠螺母232带动横梁21完成升降动作。

如图2所示，驱动组件233包括有蜗轮2331和蜗杆2332，其中蜗杆2332外接驱动源驱动蜗杆2332转动，并将运动传递给蜗轮2331，蜗轮2331布置于丝杠的统一轴线位置，蜗轮2331转动带动丝杠231转动。

优选地，如图3所示，此处驱动组件233可选地用同步带2333、主动带轮2334和从动带轮2335来替代蜗轮2331和蜗杆2332，将同步带2333按照正确安装位置安装在主动带轮2334和从动带轮2335上，其中，主动带轮2334外接驱动源，驱动源带动主动带轮2334转动，通过主动带轮2334与同步带2333的啮合将运动传递至从动带轮2335，从动带轮2335布置于丝杠231的同一轴线位置，从动带轮2335转动带动丝杠231转动，这样的优选方式，由于同步带传动方式对环境敏感度低于蜗轮蜗杆传动形式，且制造成本方面，同步带传动制造成本远低于蜗轮蜗杆传动，因而这样对驱动组件233的替换，不仅可以节约制造成本，降低对工作环境的限制，并且可以利用同步带2333的弹性来吸收外界驱动源的振动，以保证注射臂的平稳工作且不产生噪音。

优选地，在可升降注射臂2上还设置有一弹性压头4，弹性压头4与可升降注射臂2配合使用。

样品放置装置：包括有置物盘5以及电机8，置物盘5的边缘均匀设置有若干置物孔6，每一个置物孔6还在置物盘5上对应设置有一个备用孔7，置物孔6均匀分布于置物盘5的边缘且距离置物盘5的旋转中心距离相等，备用孔7对应设置于置物孔6与置物盘5的旋转中心的连线上，电机8置于置物盘5的底部带动置物盘转动，这样，每个置物孔6内的样品瓶与电机8的转动中心距离相等，这样可以保证每个样品瓶受到的离心力是相同的，进而保证每个样品瓶内的岩屑中原油的萃取程度一致。

本发明中配合使用的样品瓶的结构如图4所示，包括有：瓶盖18、弹性垫片19和瓶体20，其中瓶盖18上设置有透孔将弹性垫片19露出，以便后续注射萃取液过程注射针的穿刺动作。

光学处理模块包括有：样品池13、置于样品池13内的比色皿15、自蠕动泵9伸出并穿过比色皿15中的软管17以及设置于样品池13一侧的LED光源14，LED光源14的射入点对应比色皿15上的软管17通过位置，比色皿15中被LED光源14照射后激发的石油荧光曲线通过光纤传输至CCD检测器10内进行光电转换。

中央控制模块包括有：中央控制模块11和给各个模块供电的电源12以及中央控制模块11外接的计算机。

本发明自动荧光录井分析仪的使用方法是：首先清洗和筛选钻井的岩屑，将选取好的岩屑分别放入样品瓶中，取下置物盘5，并将放置好岩屑的样品瓶摆放至置物孔6上，并在每个放置有样品瓶的置物孔6对应的备用孔7中放置一个空的样品瓶备用，将置物盘5放回原位，此时，打开电源12给各个模块供电，首先得电的是注射泵1和电机8，在中央控制模块11的指令下，电机8带动置物盘5旋转一个固定角度，使可升降注射臂2移动至置物孔6中样品瓶的上方，可升降注射臂2向下移动，直至弹性压头4压住样品瓶组件中的瓶盖18的顶部，可升降注射臂2继续向下一端距离，注射针3刺破样品瓶的弹性垫片19，此时注射泵1将萃取液（本发明中优选正己烷）通过注射针3注入瓶体20中，注射完成之后，可升降注射臂2向上移动直至弹性压头4离开瓶盖18，通过电机8带动置物盘5转动一个角度完成下一个置物孔6中的样品瓶的萃取液注射过程，当置物盘5上所有置物孔6中的全部样品瓶注射完成之后，电机8带动置物盘5连续转动一段时间，使瓶体20中的萃取液充分萃取岩屑中的原油，此时，瓶体20中的溶液为标准荧光液，暂停电机8并将可升降抽液臂16移动至装有标准荧光液的样品瓶上方，使之进入工作状态，可升降抽液臂16的结构与可升降注射臂2的工作过程类似，不同的是，抽液臂在蠕动泵9的带动下完成的是抽取样品瓶中标准荧光液的动作，标准荧光液在进入蠕动泵9中的软管17后，被蠕动泵9挤压至比色皿15中，在LED光源14的照射下呈现荧光特性，并通过光纤传导至CCD检测器10中进行光电转换，CCD检测器10中出来的电信号通过自带的USB口进入中央控制模块11中并最终被传输至计算机中进行荧光光谱的输出。

进一步地，当进入CCD检测器10中的标准荧光液由于浓度过高难以检测出峰位置甚至发生淬灭时（淬灭是本领域技术人员的公知常识，此处不再赘述），导致分析光谱无法对岩屑进行分析，此时，记录下发生浓度过高的样品瓶在置物盘5上的置物孔6的编号，将该编号输入中央控制模块11中，中央控制模块11调出相应的程序，首先控制电机8带动置物盘5转过一定的角度，使产生淬灭现象的样品瓶转到可升降注射臂2下，控制注射泵1反转，将待稀释的样品瓶中的液体抽取一定的量（这个量根据稀释的配比来决定，实际操作时需要根据实际情况进行判断），并将这部分液体移至位于置物盘5上对应的备用孔7内的空样品瓶中，此后，可升降注射臂2再次向装有该液体的样品瓶执行注射萃取液的动作，稀释得到的标准荧光液再次执行原检测的流程即可。

需要指出的是，这里的中央控制模块11包括有一个单片机，这个单片机在本发明中的主要功用有两个：控制自动配液装置和光学处理模块中各个电机的动作以实现标准荧光液的制备和原油特性的激发，并接收经CCD检测器输出的电信号；其次是将这个电信号传输至计算机中进行最后的光谱的绘制，由于单片机的现有技术较为成熟，CCD检测器也为现有成熟的产品，因而，只需对单片机按所需功能进行编程即可实现自动化控制。

优选地，样品瓶中的弹性垫片19采用硅胶材料制成，这样，当弹性垫片19被注射针3或者抽液针31刺破后，仍能保持瓶盖18与弹性垫片19对瓶体20中的液体的密封，从而保证整个自动荧光录井分析仪的全程对萃取液和标准荧光液的密封，防止泄漏挥发的萃取液危害操作者的人身安全。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动荧光录井分析仪，依次包括有光学处理模块、中央控制模块和电源，其特征是：所述自动荧光录井分析仪还包括有用于配置标准荧光液并输送至所述光学处理模块的自动配制模块，所述的自动配制模块包括自动注液装置、样品放置装置以及转移配制完成的标准荧光液至所述光学处理模块的液体转移装置，所述的自动注液装置包括可升降注射臂和注射泵，所述可升降注射臂上固定设置有注射针，所述的注射针与所述的注射泵密封连接，所述的样品放置装置包括有周向转动的置物盘、定位于置物盘上的顶部密封且可被刺破的样品瓶和驱动置物盘转动的动力源，所述的液体转移装置包括有可升降抽液臂和抽液泵，所述可升降抽液臂上设置有抽液针，所述抽液针和所述抽液泵密封连接，所述注射针和抽液针均悬空设置于所述样品瓶运动轨迹上。

2.根据权利要求1所述的自动荧光录井分析仪，其特征是：所述的样品瓶包括有瓶体和与所述瓶体呈可拆卸式密封连接的瓶盖，所述的瓶盖上设置有透孔，所述的透孔与所述的瓶体之间设置有弹性垫片，所述的弹性垫片密封所述的透孔并可被所述的注射针刺穿，并且在所述注射针退出所述弹性垫片后可自动回弹并重新密封所述瓶体。

3.根据权利要求1所述的自动荧光录井分析仪，其特征是：所述的光学处理模块包括有LED光源、比色皿、光纤、样品池以及CCD检测器，所述的比色皿置于所述的样品池中，所述的LED光源照射于所述的比色皿上，所述的比色皿与所述的CCD检测器之间通过所述的光纤连接。

4.根据权利要求1所述的自动荧光录井分析仪，其特征是：所述的抽液泵采用蠕动泵。

5.根据权利要求1所述的自动荧光录井分析仪，其特征是：所述的置物盘上设置有若干用于定位样品瓶的置物孔，所述的置物孔均匀分布于所述的置物盘的边缘上且与所述置物盘旋转中心距离相等，在所述的每个置物孔与所述的置物盘旋转中心连线上还对应设置有一个备用孔。

6.根据权利要求1所述的自动荧光录井分析仪，其特征是：所述的可升降注射臂上还设置有弹性压紧装置，所述的弹性压紧装置包括有弹簧和被所述弹簧固定于所述可升降注射臂上的压头，所述的压头上设置有导向孔，所述的导向孔与所述的注射针对应设置。

7.根据权利要求1所述的自动荧光录井分析仪，其特征是：所述可升降注射臂包括有横梁、立柱和传动部，所述注射针固定设置于所述横梁上，所述传动部固定连接于所述立柱上并驱动所述的立柱上升或者下降。

8.根据权利要求7所述的自动荧光录井分析仪，其特征是：所述传动部包括有丝杠和丝杠螺母，所述的立柱与丝杠螺母固定连接，所述的丝杠外接有驱动其周向旋转的驱动组件，所述的驱动组件包括有蜗轮和蜗杆，所述的蜗杆外接有驱动蜗杆周向旋转的动力源，所述的蜗轮与所述的丝杠轴线重合布置并固定连接。

9.根据权利要求7所述的自动荧光录井分析仪，其特征是：所述传动部包括有丝杠和丝杠螺母，所述的立柱与丝杠螺母固定连接，所述的丝杠外接有驱动其周向旋转的驱动组件，所述的驱动组件包括有同步带、主动带轮和从动带轮，所述的主动带轮外接有驱动的动力源，所述的从动带轮与所述的丝杠轴线重合布置并固定连接。