CN108956465A - 一种用于油田回注水在线监测的插入式结构 - Google Patents

一种用于油田回注水在线监测的插入式结构 Download PDF

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段发阶
马凌
傅骁
叶德超
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation

Abstract

本发明公开了一种用于油田回注水在线监测的插入式结构，包括回注水输水管道，所述回注水输水管道上等间距的排列设置有安装孔，在相邻的两个安装孔上分别安装有切断阀，所述切断阀之间通过旁路管道连通，所述旁路管道上垂直插入有两对光源探头和光电接收探头，每对光源探头和光电接收探头之间相互垂直；所述光源探头和光电接收探头内均设有套筒和散热片；光源探头中还设有光源器件、光源驱动电路和准直透镜，光源器件由所述光源驱动电路驱动，所述准直透镜用于将光源器件的光束发散角缩小至±10°范围内；光电接收探头内还设有会聚透镜和光电接收器件，所述会聚透镜用于将散射光或者荧光会聚到光电接收器件上。

Description

一种用于油田回注水在线监测的插入式结构
技术领域
本发明属于测量系统领域，具体涉及一种用于油田回注水在线监测的插入式结构。
背景技术
无机悬浮物浓度和水中油浓度是悬浮物油田回注水水质的主要检测指标，两种杂质均以微米级颗粒的形式存在，其含量决定回注水的注入性，影响地下水源，同时也影响着注水系统的使用寿命。目前国内的油田回注水水质多采用人工检测，单次检测耗时长，且不具有实时性。目前市场上存在基于光学原理的无机悬浮物浓度和水中油浓度的商用测量仪器，根据测量方式分为取样式和在线式两种。取样式需要用特定容器取待测样品放入仪器中进行检测，不满足油田在线实时测量的需求。在线式测量仪器的测量探头多为浸入式，即需要将其完全浸入待测样品中，测量信号通过线缆传回主机进行计算和显示。然而考虑测量现场回注水输水管道的结构，这种仪器的安装方式与实际应用环境有所不符。回注水输水管道直径40cm，等间距开有直径15cm的安装孔。管道内水压较高，在工作时安装孔需要紧紧密闭。而浸入式探头对水深有一定要求，数据线缆也需要开口引出。并且由于探头体积小，不具备散热装置，其要求的工作温度约为40℃，低于回注水的实际水温(60℃～80℃)。
因此回注水在线检测装置应针对回注水的在线监测装置需要，从安装方式上适合回注水输水管道的结构。悬浮物的光学检测采用水下散射法或者透射法，水中油浓度的检测基于油分的紫外荧光效应，二者均要求光源探头和光电接收探头的一部分浸入回注水中，且为了实现稳定、准确的测量，荧光测量的两个探头应处于垂直角度，避免激发光对荧光光电接收器产生影响。由于回注水水温较高，还需要探头配有相应的散热措施。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，解决商用仪器中浸入式探头安装方式与油田现场回注水输水管道结构不匹配以及工作温度限制的问题，提供一种用于油田回注水在线监测的插入式结构，大大方便了回注水水质的在线监测。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于油田回注水在线监测的插入式结构，包括回注水输水管道，所述回注水输水管道上等间距的排列设置有安装孔，在相邻的两个安装孔上分别安装有切断阀，所述切断阀之间通过旁路管道连通，所述旁路管道上垂直插入有两对光源探头和光电接收探头，每对光源探头和光电接收探头之间相互垂直；所述光源探头和光电接收探头内均设有套筒和散热片；
所述光源探头中还设有光源器件、光源驱动电路和准直透镜，光源器件由所述光源驱动电路驱动，所述准直透镜用于将光源器件的光束发散角缩小至±10°范围内，
所述光电接收探头内还设有会聚透镜和光电接收器件，所述会聚透镜用于将散射光或者荧光会聚到光电接收器件上。
进一步的，所述光电接收探头包括荧光接收探头和红外接收探头，所述荧光接收探头上安装有通带波长为410nm～540nm的滤光片，所述红外接收探头上安装有中心波长为860nm的窄带滤光片。
进一步的，通过散射法测量水中油浓度时光源探头和光电接收探头之间的角度介于90°至180°之间；通过透射法测量无机悬浮物浓度时光源探头正对光电接收探头。
进一步的，安装孔和切断阀，切断阀与旁路管道之间均通过法兰相互连接。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
本发明通过在油田回注水输送管道上安装旁路管道，解决了悬浮物浓度测量仪器和水中油浓度测量仪器的探头安装问题，并且该结构能够集成多种传感器探头，实现多角度自由安装。探头采用“插入式”而非“浸入式”，探头内部可安装散热装置，使测量探头可以对高温回注水进行测量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是光源探头和光电接收探头内部结构示意图。
附图标记：1-回注水输水管道，2-安装孔，3-上游截断阀，4-旁路管道，5-光电接收探头，6-光源探头，7-光电接收探头，8-光源探头，9-下游切断阀，10-套管，11-光源器件，12-准直透镜，13-光电接收器件，14-会聚透镜，15-套筒
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明采用的实施方式如图1所示，在回注水输水管道1上等间距的排列分布着安装孔2，在两个相邻的安装孔之间，安装一段旁路管道4，旁路管道4与输水管道1之间有上游切断阀3和下游切断阀9。输水管道1与切断阀3、9之间、切断阀3、9与旁路管道4之间均通过法兰紧密连接。两安装孔2之间的水压使旁路管道4中充满回注水。由于旁路管道4具有一定长度，因此可以在上面集成多个光学测量探头。水中油浓度测量的光源探头6和光电接收探头5，以及无机悬浮物浓度测量的光源探头8和光电接收探头7分别成垂直方向插入该段旁路管道4。此外光源探头6与光电接收探头5之间相互垂直，光源探头8和光电接收探头7之间相互垂直。
图2所示为集成了一对光源探头和光电接收探头的旁路管道示意图。本实施例以光源探头6与光电接收探头5为例，由于荧光法测水中油和90°红外散射法测悬浮物的探头结构相同，仅部分参数不同，此处的光源探头和光电接收探头可同时指代水中油测量探头或悬浮物测量探头。旁路管道4上插入式安装了光源探头6和光电接收探头5。光源探头中，光源器件11选用光电二极管，由光源驱动电路驱动，光源驱动电路固定在套筒10中，套筒10与光源探头6的外壳之间有间隙，可用于安装散热片。光源探头6内有准直透镜12，将光源器件11的光束发散角缩小至±10°范围内。在光电接收探头5内安装有会聚透镜14，将散射光或者荧光会聚到光电接收器件13上。与光源探头类似，接收探头内亦有套筒15，用于固定光电接收器件的电路板，且套筒15与光电接收探头5的外壳之间留有可以安装散热片的间隙。荧光接收探头上安装通带波长410nm～540nm的滤光片，红外接收探头上可安装中心波长860nm的窄带滤光片，因此不同测量之间不会相互影响。另外，该旁路管道可以实现多种角度的自由安装方式。例如，无机悬浮物的透射法要求接收探头正对光源探头，而散射法要求接收探头与光源探头之间角度介于90度至180度之间。旁路管道上可以多角度设置备用安装孔，或根据传感器安装需要，在特定的角度设置安装孔。
由于该结构中，光源探头和接收探头无须完全浸入水中，因此探头的后端可以安装散热装置，在图2中光源探头外壳与固定电路板的套筒之间，以及光电接收探头外壳与套筒之间，均留有空间用于安装散热片，将探头内部由光源发光产生的热量传至外部。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于油田回注水在线监测的插入式结构，包括回注水输水管道，其特征在于，所述回注水输水管道上等间距的排列设置有安装孔，在相邻的两个安装孔上分别安装有切断阀，所述切断阀之间通过旁路管道连通，所述旁路管道上垂直插入有两对光源探头和光电接收探头，每对光源探头和光电接收探头之间相互垂直；所述光源探头和光电接收探头内均设有套筒和散热片；
所述光源探头中还设有光源器件、光源驱动电路和准直透镜，光源器件由所述光源驱动电路驱动，所述准直透镜用于将光源器件的光束发散角缩小至±10°范围内，
所述光电接收探头内还设有会聚透镜和光电接收器件，所述会聚透镜用于将散射光或者荧光会聚到光电接收器件上。
2.根据权利要求1所述一种用于油田回注水在线监测的插入式结构，其特征在于，所述光电接收探头包括荧光接收探头和红外接收探头，所述荧光接收探头上安装有通带波长为410nm～540nm的滤光片，所述红外接收探头上安装有中心波长为860nm的窄带滤光片。
3.根据权利要求1所述一种用于油田回注水在线监测的插入式结构，其特征在于，通过散射法测量水中油浓度时光源探头和光电接收探头之间的角度介于90°至180°之间；通过透射法测量无机悬浮物浓度时光源探头正对光电接收探头。
4.根据权利要求1所述一种用于油田回注水在线监测的插入式结构，其特征在于，所述安装孔和切断阀，切断阀与旁路管道之间均通过法兰相互连接。
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