CN108414480B - 一种原油荧光测量装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提出一种原油荧光测量装置和方法，涉及原油荧光测量技术领域，所述装置包括：激光器、垂直入射光纤、棱镜和光谱仪，所述激光器发出的激光束经过所述垂直入射光纤入射至所述棱镜，经过所述棱镜传输后照射至流体管线的样品上；经过所述样品激发出的反射荧光信号经过所述垂直入射光纤后，入射至所述光谱仪形成荧光谱图。本发明的技术方案采用荧光探测能够弥补透射光谱在原油有乳液情况下，光密度测量十分困难的问题，井下原油的荧光测量能够不受乳化状态的影响，实现定性油型判读，在重油储层组分分级流体分析中具有重要的意义。

Description

一种原油荧光测量装置和方法
技术领域
本发明涉及原油荧光测量技术领域，具体涉及一种原油荧光测量装置和方法。
背景技术
井下原油荧光测量技术可以根据荧光的颜色和亮度确定原油类型，也可以应用于检测反凝析，更重要的是还能对井下乳液中的流体实施分类。在重油样品的采集过程中常常形成乳液，乳液会产生大量的光散射，此时用透射光谱得到的数据非常不准确，导致光密度测量解释十分困难。在实验室里可以用离心技术或化学试剂对流体实施脱乳在进行原油组分分析，但这项技术不能应用于井下。
发明内容
本发明提供一种油荧光测量装置和方法，实现利用荧光测量进行定性油型判读。
为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种原油荧光测量装置，包括：激光器、垂直入射光纤、棱镜和光谱仪，
所述激光器发出的激光束经过所述垂直入射光纤入射至所述棱镜，经过所述棱镜传输后照射至流体管线的样品上；经过所述样品激发出的反射荧光信号经过所述垂直入射光纤后，入射至所述光谱仪形成荧光谱图。
优选地，所述的装置还包括：聚焦透镜，所述聚焦透镜耦合在所述垂直入射光纤和所述棱镜之间的光路上。
优选地，所述的装置还包括：滤光镜组，所述滤光镜组耦合在所述垂直入射光纤和所述光谱仪之间的光路上。
优选地，所述滤光镜组包括：多个滤光片，所述多个滤光片的透过波长相同或者不同。
优选地，所述的装置还包括：光纤分束器、斜向入射光纤、斜向反射光纤和光电探测器；
所述光纤分束器耦合在所述激光器的激光束光路上，所述激光束经过光纤分束器分成两束，一束激光束经过垂直入射光纤入射至所述棱镜；
另一束激光束经过所述斜向入射光纤入射至所述棱镜，经过所述棱镜传输后照射至所述棱镜与样品的接触面上；经接触面反射的光束通过所述斜向反射光纤传输至设置在所述棱镜另一侧的光电探测器上，转化为电信号。
优选地，所述的装置还包括：入射准直镜，另一束激光束经过所述斜向入射光纤传输至与所述棱镜斜面配合的入射准直镜；经过所述入射准直镜准直成发散角小于或者等于预设角度的光束后入射至所述棱镜。
优选地，所述的装置还包括：反射准直镜，经接触面反射的光束通过所述斜向反射光纤传输，被与所述光电探测器配合的反射准直镜收集到所述光电探测器上。
优选地，所述棱镜为蓝宝石棱镜。
第二方面，本发明提供一种原油荧光测量方法，包括：
收集激光束经过流体管线的样品激发出的反射荧光信号；
根据所述反射荧光信号形成荧光谱图。
优选地，所述的方法还包括：
收集激光束照射至棱镜与样品的接触面的反射光信号；
利用光电探测器，将所述光信号转化为电信号。
本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的技术方案采用荧光探测能够弥补透射光谱在原油有乳液情况下，光密度测量十分困难的问题，井下原油的荧光测量能够不受乳化状态的影响，实现定性油型判读，在重油储层组分分级流体分析中具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明实施例的一种原油荧光测量装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种原油荧光测量方法的流程图；
图3为本发明实施例的一种原油荧光测量装置的结构示意图；其中，1为流体管线，2为蓝宝石棱镜；3为斜向入射光纤，4为聚焦透镜，5为垂直入射光纤，6为光纤分束器，7为激光器，8为斜向反射光纤，9为准直镜，10为光电探测器。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。
如图1所示，本发明实施例提供一种原油荧光测量装置，包括：激光器、垂直入射光纤、棱镜和光谱仪，
所述激光器发出的激光束经过所述垂直入射光纤入射至所述棱镜，经过所述棱镜传输后照射至流体管线的样品上；经过所述样品激发出的反射荧光信号经过所述垂直入射光纤后，入射至所述光谱仪形成荧光谱图。
棱镜作为一种传光介质，作用有如下两方面：
一、激光器发出的激光束通过棱镜照射到流体样品上；
二、棱镜底面与井下流体管线的流体接触，起承压作用。
本发明实施例采用的激光器采用高性能的激光器，并在激光器内部集成温度控制功能，使得激光器性能更稳定可靠，过温时能自我保护。激光器的功率可设置。
本发明实施例中，所述的装置还包括：聚焦透镜，所述聚焦透镜耦合在所述垂直入射光纤和所述棱镜之间的光路上。
本发明实施例中，所述的装置还包括：滤光镜组，所述滤光镜组耦合在所述垂直入射光纤和所述光谱仪之间的光路上。
本发明实施例中，所述滤光镜组包括：多个滤光片，所述多个滤光片的透过波长相同或者不同。
本发明实施例中滤光镜组中的滤光片预设的特定波长的光可以透过，其余波长的光截止，以免其它波长的光信号对所需特定波长的光造成干扰。
本发明实施例中，所述的装置还包括：光纤分束器、斜向入射光纤、斜向反射光纤和光电探测器；
所述光纤分束器耦合在所述激光器的激光束光路上，所述激光束经过光纤分束器分成两束，一束激光束经过垂直入射光纤入射至所述棱镜；
另一束激光束经过所述斜向入射光纤入射至所述棱镜，经过所述棱镜传输后照射至所述棱镜与样品的接触面上；经接触面反射的光束通过所述斜向反射光纤传输至设置在所述棱镜另一侧的光电探测器上，转化为电信号。
本发明实施例中，所述的装置还包括：入射准直镜，另一束激光束经过所述斜向入射光纤传输至与所述棱镜斜面配合的入射准直镜；经过所述入射准直镜准直成发散角小于或者等于预设角度的光束后入射至所述棱镜。
本发明实施例中，所述的装置还包括：反射准直镜，经接触面反射的光束通过所述斜向反射光纤传输，被与所述光电探测器配合的反射准直镜收集到所述光电探测器上。
本发明实施例中，反射准直镜与光电探测器接触配合，作用为将反射光通过棱镜后进行准直，成为平行光进入到探测器的光敏感应区域。
本发明实施例中，所述棱镜为蓝宝石棱镜。
本发明实施例收集荧光信号的效率高，抑制干扰信号性能性好，使被激发的微弱荧光信号可以有效的转化为荧光光谱。合理的光纤接入和准直镜配置使得光信号能高度耦合，减少光损失。
如图2所示，本发明实施例还提供一种原油荧光测量方法，包括：
S1、收集激光束经过流体管线的样品激发出的反射荧光信号；
S2、根据所述反射荧光信号形成荧光谱图。
本发明实施例中，所述的方法还包括：
收集激光束照射至棱镜与样品的接触面的反射光信号；
利用光电探测器，将所述光信号转化为电信号。
实施例1
本实施例结合图3，说明井下原油荧光测量系统，包括：流体管线1，蓝宝石棱镜2，斜向入射光纤3，聚焦透镜4，垂直入射光纤5，光纤分束器6，激光器7，斜向反射光纤8，反射准直镜9、光电探测器10、入射准直镜11、光谱仪12和滤光镜组13。
荧光测量探头下井作业的工作原理：
1、激光器7提供的光源经过光纤分束器6分成两束：一束经过垂直入射光纤5、聚焦透镜4和蓝宝石棱镜2后照射到样品1上，当有原油成份时，会激发出可见光波段的荧光信号，该信号经滤光镜组13处理后进入光谱仪12，转化成荧光谱图；另一束光通过斜向入射光纤3传输到蓝宝石棱镜2斜面的准直镜11，准直成发散角很小的光束后入射到蓝宝石棱镜2与样品1的接触界面处，再经界面反射通过斜向反射光纤8被蓝宝石棱镜2另一边的反射准直镜9收集到光电探测器10上，转化为电信号。
2、当管线流动的样品1中有气泡时，光的折射率会产生变化，蓝宝石棱镜2与样品界面处反射的激光强度亦会发生变化，从而可以根据光电探测器10输出的电信号强度判断样品1中是否有气体。
虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种原油荧光测量装置，其特征在于，包括：激光器、垂直入射光纤、棱镜、聚焦透镜和光谱仪，
所述激光器发出的激光束经过所述垂直入射光纤垂直入射至所述棱镜的顶面，所述棱镜为梯形棱镜，经过所述棱镜传输后照射至流体管线的样品上；经过所述样品激发出的反射荧光信号经过所述垂直入射光纤后，入射至所述光谱仪形成荧光谱图，以实现定性油型判读；所述聚焦透镜耦合在所述垂直入射光纤和所述棱镜之间的光路上；
其中，所述棱镜的底面与所述流体管线内的流体接触。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括：滤光镜组，所述滤光镜组耦合在所述垂直入射光纤和所述光谱仪之间的光路上。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述滤光镜组包括：多个滤光片，所述多个滤光片的透过波长相同或者不同。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括：光纤分束器、斜向入射光纤、斜向反射光纤和光电探测器；
所述光纤分束器耦合在所述激光器的激光束光路上，所述激光束经过光纤分束器分成两束，一束激光束经过垂直入射光纤入射至所述棱镜；
另一束激光束经过所述斜向入射光纤入射至所述棱镜的斜面，经过所述棱镜传输后照射至所述棱镜与样品的接触面上；经接触面反射的光束通过所述斜向反射光纤传输至设置在所述棱镜另一侧的光电探测器上，转化为电信号。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：还包括：入射准直镜，另一束激光束经过所述斜向入射光纤传输至与所述棱镜斜面配合的入射准直镜；经过所述入射准直镜准直成发散角小于或者等于预设角度的光束后入射至所述棱镜。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：还包括：反射准直镜，经接触面反射的光束通过所述斜向反射光纤传输，被与所述光电探测器配合的反射准直镜收集到所述光电探测器上。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述棱镜为蓝宝石棱镜。
8.一种原油荧光测量方法，其特征在于，应用于上述权利要求1至7任一所述的装置，包括：
收集激光束经过流体管线的样品激发出的反射荧光信号；
根据所述反射荧光信号形成荧光谱图。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括：
收集激光束照射至棱镜与样品的接触面的反射光信号；
利用光电探测器，将所述光信号转化为电信号。
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