专利名称：一种钻井液烃含量检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于检测总烃的装置，尤其涉及一种钻井液烃类物质的检测装置，属于石油钻探领域的工程技术。
背景技术：
在石油勘探过程中，如何能够快速高效，简单便携地对上返钻井液中所携带的烷烃等含油物质的进行定性、定量的检测已经显得尤为重要，因为这是直接发现油气层的途径。目前，上返钻井液中所携带的烷烃等含油物质的检测主要是通过气体检测技术，利用气相色谱仪并配合相应的空压机，载气发生器、样品预处理器和样品干燥系统来完成检测。气体检测技术存在的主要技术缺陷是气路复杂容易出现故障，检修非常困难；辅助的设备比较多，导致气体的死体积太多而系统的分析周期太长，相应太慢。因此，根据现有的应用技术情况，迫切需要能够快速高效，简单便携的检测出上返钻井液中所携带的烷烃等含油物质的装置，而基于拉曼效应的钻井液总烃检测装置能有满足上述要求，并且操作简单，拆卸方便，便于调试，安全可靠。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种钻井液烃含量检测装置，能够快速高效，简单便携地对上返钻井液中所携带的烷烃等含油物质的进行定性、定量的检测。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种钻井液烃含量检测装置，包含控制箱，光纤，光纤保护管和检测探头；其中，所述的控制箱放置于钻井现场的出口钻井液附近；所述的光纤从控制箱内部引出，连接到检测探头内部，用以对光学信号进行双向传递；所述的光纤保护管分别连接控制箱和检测探头，使所述光纤在光纤保护管内部穿过，以保护光纤在运输和使用过程中不被损坏；所述的检测探头放置于出口钻井液内，实时检测钻井液中烃类物质的特征拉曼散射信号，并经由光纤将信号返回到所述控制箱内进行分析处理。所述光纤包含发射光纤和接收光纤；符合防爆要求的所述控制箱内设有控制电路，其中至少包含与发射光纤信号连接的激发光源，以及与接收光纤信号连接的拉曼散射检测模块和AD放大电路。符合防爆要求的所述检测探头，包含放入出口钻井液中的外罩，以及放置于该外罩内的拉曼检测光路和检测窗口；所述的拉曼检测光路中包含有光源聚光透镜、二向色滤光片�？椋本独饨悄？椋约耙桓龌蚨喔鎏岣呃觳庑旁氡鹊穆斯馄凰隹刂葡淠诘募し⒐庠赐ü⑸涔庀松涞剿龉庠淳酃馔妇瞪希倬酃獾剿龆蛏斯馄？樯希笸腹黾觳獯翱诜瓷涞匠隹谧昃褐校籟0015]再通过检测窗口，使得钻井液中经拉曼效应激发产生的特征拉曼散射信号，穿越二向色滤光片�？楹笊⑸涞街本独饨悄？樯希俜瓷浯┕雎斯馄詈笸ü邮展庀舜莸娇刂葡淠诮行藕欧治龃怼Ｋ黾觳馓酵分谢拱邪沧翱�、光纤法兰和定位法兰；其中，所述安装块设有分别固定所述光源聚光透镜和滤光片的上层，以及分别固定所述二向色滤光片�？楹椭本独饨悄？榈南虏悖谏舷虏阒渖柚糜心芄还┕庋藕糯莸耐ǖ溃焕靡桓龉庀朔ɡ迹龇⑸涔庀肆釉谒龉庠淳酃馔妇档纳戏剑凰龅亩蛏斯馄？榻徊接啥蛏斯馄投蛏斯馄鹘诳橥ü悍舛桑⑹顾龆蛏斯馄挥谒龉庠淳酃馔妇档南路剑焕昧硪桓龉庀朔ɡ迹鼋邮展庀肆釉谒雎斯馄戏降亩ㄎ环ɡ忌希凰龅闹苯抢饩的？榻徊接芍苯抢饩岛椭苯抢饩档鹘诳橥ü悍舛桑⑹顾鲋苯抢饩滴挥谒雎斯馄南路�。所述二向色滤光片�？楹椭苯抢饨悄？椋髯酝ü舾衫袈荻ず腿舾啥コ雎荻ぃ潭ㄔ谒霭沧翱槟冢徊⑶遥ü髡庑┠？楦髯员焕袈荻は蛳吕舻木嗬耄蛘咄ü髡庑┠？楦髯员欢コ雎荻ね隙ソ木嗬耄迪炙龆蛏斯馄蛑苯抢饩翟诎沧翱槟诮嵌鹊奈⒌鳌Ｓ叛〉模龆蛏斯馄蛑苯抢饩翟诎沧翱槟谀芄坏髡淖畲蠼嵌任�45°。所述的外罩是由盖板和外壳连接构成的一个密封结构；在所述外壳与盖板的接触表面之间还设置有密封圈；所述盖板和外壳由耐腐蚀性材料制成。所述的检测窗口是有一部分凸出于外罩表面的蓝宝石球透镜。所述的光纤保护管的一端通过一个过渡接头，连接在所述控制箱的一个隔爆接头上，另一端直接连接在所述检测探头的外罩上；在所述外罩及过渡接头各自与光纤保护管接触的表面上，分别设置有密封圈来实现密封。将所述光纤穿设在一个金属保护套内，并通过灌注密封胶进行胶封；在所述金属保护套外还套设有一个隔爆橡胶圈；所述隔爆橡胶圈与金属保护套一起插入到所述隔爆接头的通孔内，使光纤进一步穿入到所述控制箱内；所述隔爆橡胶圈上靠近控制箱的一端，由所述隔爆接头在其通孔内设置的台阶来限位；而所述隔爆橡胶圈远离控制箱的一端，由插入所述隔爆接头内的过渡接头压紧；所述过渡接头还套设在所述金属保护套上进行固定。本实用新型所述的钻井液总烃检测装置，具有以下有益效果。1.本实用新型的设备结构简单，主要结构包括控制箱、光纤保护管和检测探头，并没有现有技术中气相色谱仪所配置的空压机，载气发生器、样品预处理器和样品干燥等辅助设备；同时，没有相应的气阻、稳压阀等气路原件的相应故障和死体积，故整个装置能够稳定可靠，快速高效地检测出钻井液中的总烃含量。2.检测探头需要置于钻井液中，而现场的钻井液中含有一些可燃气体，故禁止出现任何火源。本实用新型的检测探头内部仅仅是一个拉曼检测光路，没有任何电器元件，完全符合防爆要求。3.本实用新型的控制箱放置于钻井液附件，所有的电器控制均在控制箱内部，而本身控制箱符合隔爆要求，在控制箱的外部不会产生任何电火花，保证现场的安全。4.本实用新型的光纤保护管可以保护光纤在运输和使用过程中不被损坏。5.本实用新型的两根光纤穿过金属保护套时内部胶封，然后整体穿过隔爆接头进入隔爆控制箱，再由过渡接头压紧隔爆橡胶圈来实现两根光纤的防爆。6.本实用新型的外罩和光纤保护管可以使得光纤和拉曼检测电路在钻井液中使用时不被钻井液渗入和腐蚀。7.本实用新型的拉曼检测光路中的二向色滤光片�？楹椭苯抢饩的？槎伎梢越�45度角度微调，使得发射和接受的光路更加精准，提高检测精度。8.本实用新型的检测窗口为凸出于外壳表面的蓝宝石球透镜，适用于钻井液等恶劣工况，并可以防止钻井液在检测探头处堆积堵塞检测窗口。9.本实用新型安装使用方便，只要将控制箱放置于出口钻井液附近，将检测探头直接放入钻井液中即可进行总烃定量、定性检测。
图1为本实用新型中钻井液烃含量检测装置的结构示意图；图2为本实用新型中检测探头的剖面示意图；图3为图1中A处的光纤的防爆结构的局部剖面示意图；图4为图2中的B向的直角棱镜和二向色滤光片的角度微调示意图。
具体实施方式
以下结合图1 图4，详细说明本实用新型的优选实施例。如图1所示，本实用新型所提供的钻井液烃含量检测装置包含控制箱1、光纤2、光纤保护管3和检测探头4 ;其中，所述的控制箱I放置于出口钻井液附近；所述的光纤2用于传递控制箱I和检测探头4内的光学信号；所述的光纤保护管3连接控制箱I和检测探头4，同时还套设在光纤2外以保护光纤2在运输和使用过程中不被损坏，所述的检测探头4放置于出口钻井液内部，用于激发和接收钻井液内的总烃的拉曼散射信号。所述的控制箱1、检测探头4等都符合防爆要求。如图2所示，所述的检测探头4包含外罩、拉曼检测光路和检测窗口。所述的外罩设有密封圈6、盖板7和外壳8，所述的盖板7和外壳8的材料为不锈钢等耐腐蚀性材料，具有抵抗钻井液腐蚀的特性。其中，外壳8的一个侧面设为开口，用以在其内部放置拉曼检测光路和检测窗口。以盖板7覆盖该开口后，通过螺钉将盖板7和外壳8固定连接形成的一个密封整体结构后，放入出口钻井液中。进一步，如图2所示，所述的拉曼检测光路包含光源聚光透镜13、二向色滤光片�？�、直角棱镜�？椋约耙桓龌蚨喔鎏岣呃觳庑旁氡鹊穆斯馄�12。该拉曼检测光路在检测探头内的固定安装，由安装块22、光纤法兰10、定位法兰11等实现。其中，安装块22大致分为上下两层。一个光纤法兰10通过螺钉固定到安装块22顶部，用于连接从控制箱I内引出的发射光纤91。光源聚光透镜13置于安装块22内部的上层，用胶水固定，使该光源聚光透镜13位于发射光纤91暴露的端部下方。在上下层之间形成有可供光学信号传递的通道。所述的二向色滤光片模块由二向色滤光片15和二向色滤光片调节块19通过胶封构成，并一起固定设置在所述的安装块22内的下层，且位于光源聚光透镜13的下方。至此，发射光路已经构成，即由控制箱I内部的激发光源通过发射光纤91经光源聚光透镜13，聚光到二向色滤光片15，再通过检测窗口反射到出口钻井液中。另一个光纤法兰10安装在一个定位法兰11上，再一起通过螺钉固定到安装块22的顶部后，将从控制箱I内引出的接收光纤92连接到这个光纤法兰10上。所述的滤光片12直接放入安装块22内的上层，且位于接收光纤92暴露的端部下方。所述的直角棱镜模块由直角棱镜14和直角棱镜调节块20通过胶封构成，并一起固定设置在所述的安装块22内的下层，且位于所述滤光片12的下方。至此，接收光路已经构成，即从钻井液中经拉曼效应激发产生的特征拉曼散射信号散射穿越检测窗口、二向色滤光片15到直角棱镜14上，再发射穿过滤光片12，通过接收光纤92传递到控制箱I内进行信号的分析处理。所述的检测窗口是有一部分凸出于外壳8表面的蓝宝石球透镜17,在外壳8和安装块22上对应设置的开口处用螺钉将蓝宝石球透镜17夹紧，使该蓝宝石球透镜17大致处在外壳8上下两层之间的位置，并与二向色滤光片15及直角棱镜14形成可供特征拉曼散射信号传输的通道。通过在外壳8和安装块22上开口处分别设置的两个密封圈16和18实现密封，以隔绝检测探头内部和钻井液。配合参见图2、图4所示，通过两个拉紧螺钉33、35和两个顶出螺钉34、36，将所述的二向色滤光片�？樯柚迷诎沧翱�22内，并可以实现该�？�45度角度的微调。其中，通过调节拉紧螺钉33、35，可以将二向色滤光片模块向下拉；而通过调节顶出螺钉34、36，可以将二向色滤光片�？橄蛏隙�。即是说，这些螺钉通过使模块中的二向色滤光片调节块19发生微小的变形，从而作用于二向色滤光片15以实现其角度调节。所述的直角棱角�？橥ü硗獾牧礁隼袈荻�30、32和两个顶出螺钉29、31在安装块22内固定。与上述相类似，根据对拉紧螺钉30、32的拉紧距离，或顶出螺钉29、31的顶进距离进行调节，可以实现该直角棱角�？�45度角度的微调。配合参见图2、图3所示，所述的光纤保护管3 —端连接至所述检测探头的外壳8，另一端通过一个过渡接头27连接至所述控制箱I的隔爆接头23。在外壳8和过渡接头27上与光纤保护管3接触的对应表面，分别设置有密封圈5和密封圈28来实现密封。如图3所示，所述的发射光纤91和接收光纤92穿过金属保护套25时内部胶封(标号26所示是金属保护套25内灌注的密封胶)，然后在金属保护套25外设置隔爆橡胶圈24，并将其整体插入隔爆接头23内的通孔内，使两根光纤2进一步穿入到控制箱I内。在隔爆接头23的通孔内侧设有台阶，即通孔中靠近控制箱I的一端直径较�。独肟刂葡銲的一端直径较大，用来限制隔爆橡胶圈24在通孔内的位置，此时，由于金属保护套25的长度大于隔爆橡胶圈24的长度，该金属保护套25前端超出隔爆橡胶圈24的部分，会进一步插入到直径较小的通孔部分。之后，再使过渡接头27从直径较大的一端插入通孔中，套设在金属保护套25后端超出的部分实现固定连接，同时还由过渡接头27压紧隔爆橡胶圈24来实现两根光纤2的防爆。所述的控制箱I内包含激发光源、拉曼散射检测�？楹虯D放大电路等控制电路，激发光源通过发射光纤91进入检测探头4，再反射到钻井液中，钻井液的烷烃等含油物质经过拉曼效应激发散射出的拉曼信号再经过检测探头4反射，由接收光纤92传送给拉曼散射检测�？楹虯D放大电路等控制电路进行分析处理，以此来判断钻井液的烷烃等含油物质总含量。综上所述，本实用新型公开了一种符合防爆要求的钻井液烃含量检测装置，可以用于石油钻探的危险区域，能够实时采集钻井液内的烃含量的拉曼散射信号，具有安装方便快捷，安装位置选择性多和防水防爆等优点。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求1.一种钻井液烃含量检测装置，其特征在于，包含控制箱(1)，光纤(2)，光纤保护管(3)和检测探头(4);其中， 所述的控制箱(I)放置于钻井现场的出口钻井液附近； 所述的光纤(2)从控制箱(I)内部引出，连接到检测探头(4)内部，用以对光学信号进行双向传递； 所述的光纤保护管(3)分别连接控制箱(I)和检测探头(4)，使所述光纤(2)在光纤保护管(3)内部穿过，以保护光纤(2)在运输和使用过程中不被损坏； 所述的检测探头(4)放置于出口钻井液内，实时检测钻井液中烃类物质的特征拉曼散射信号，并经由光纤(2)将信号返回到所述控制箱(I)内进行分析处理。
2.如权利要求1所述钻井液烃含量检测装置，其特征在于， 所述光纤(2 )包含发射光纤(91)和接收光纤(92 ); 符合防爆要求的所述控制箱(I)内设有控制电路，其中至少包含与发射光纤(91)信号连接的激发光源，以及与接收光纤(92)信号连接的拉曼散射检测�？楹虯D放大电路。
3.如权利要求2所述钻井液烃含量检测装置，其特征在于， 符合防爆要求的所述检测探头(4)，包含放入出口钻井液中的外罩，以及放置于该外罩内的拉曼检测光路和检测窗口； 所述的拉曼检测光路中包含有光源聚光透镜(13)、二向色滤光片�？椋本独饨悄？椋约耙桓龌蚨喔鎏岣呃觳庑旁氡鹊穆斯馄�(12)； 所述控制箱(I)内的激发光源通过发射光纤(91)射到所述光源聚光透镜(13 )上，再聚光到所述二向色滤光片�？樯希笸腹黾觳獯翱诜瓷涞匠隹谧昃褐校� 再通过检测窗口，使得钻井液中经拉曼效应激发产生的特征拉曼散射信号，穿越二向色滤光片模块后散射到直径棱角�？樯希俜瓷浯┕雎斯馄�(12)，最后通过接收光纤(92)传递到控制箱(I)内进行信号分析处理。
4.如权利要求3所述钻井液烃含量检测装置，其特征在于， 所述检测探头(4)中还包含有安装块(22)、光纤法兰(10)和定位法兰(11);其中，所述安装块(22)设有分别固定所述光源聚光透镜(13)和滤光片(12)的上层，以及分别固定所述二向色滤光片�？楹椭本独饨悄？榈南虏悖谏舷虏阒渖柚糜心芄还┕庋藕糯莸耐ǖ溃� 利用一个光纤法兰(10)，将所述发射光纤(91)连接在所述光源聚光透镜(13)的上方；所述的二向色滤光片�？榻徊接啥蛏斯馄�(15)和二向色滤光片调节块(19)通过胶封而成，并使所述二向色滤光片(15)位于所述光源聚光透镜(13)的下方； 利用另一个光纤法兰(10)，将所述接收光纤(92)连接在所述滤光片(12)上方的定位法兰(11)上；所述的直角棱镜�？榻徊接芍苯抢饩�(14)和直角棱镜调节块(20)通过胶封而成，并使所述直角棱镜(14)位于所述滤光片(12)的下方。
5.如权利要求4所述钻井液烃含量检测装置，其特征在于， 所述二向色滤光片模块和直角棱角�？椋髯酝ü舾衫袈荻ず腿舾啥コ雎荻ぃ潭ㄔ谒霭沧翱�(22)内； 并且，通过调整这些�？楦髯员焕袈荻は蛳吕舻木嗬耄蛘咄ü髡庑┠？楦髯员欢コ雎荻ね隙ソ木嗬耄迪炙龆蛏斯馄�(15)或直角棱镜(14)在安装块(22)内角度的微调。
6.如权利要求5所述钻井液烃含量检测装置，其特征在于， 所述二向色滤光片(15)或直角棱镜(14)在安装块(22)内能够调整的最大角度为45。。
7.如权利要求3所述钻井液烃含量检测装置，其特征在于， 所述的外罩是由盖板(7)和外壳(8)连接构成的一个密封结构；在所述外壳(8)与盖板(7)的接触表面之间还设置有密封圈(6);所述盖板(7)和外壳(8)由耐腐蚀性材料制成。
8.如权利要求3所述钻井液烃含量检测装置，其特征在于， 所述的检测窗口是有一部分凸出于外罩表面的蓝宝石球透镜(17)。
9.如权利要求1或7所述钻井液烃含量检测装置，其特征在于， 所述的光纤保护管(3)的一端通过一个过渡接头(27)，连接在所述控制箱(I)的一个隔爆接头(23)上，另一端直接连接在所述检测探头(4)的外罩上； 在所述外罩及过渡接头(27)各自与光纤保护管(3)接触的表面上，分别设置有密封圈(5、28)来实现密封。
10.如权利要求9所述钻井液烃含量检测装置，其特征在于， 将所述光纤(2)穿设在一个金属保护套(25)内，并通过灌注密封胶(26)进行胶封；在所述金属保护套(25)外还套设有一个隔爆橡胶圈(24)； 所述隔爆橡胶圈(24)与金属保护套(25)—起插入到所述隔爆接头(23)的通孔内，使光纤(2)进一步穿入到所述控制箱(I)内； 所述隔爆橡胶圈(24)上靠近控制箱(I)的一端，由所述隔爆接头(23)在其通孔内设置的台阶来限位；而所述隔爆橡胶圈(24)远离控制箱(I)的一端，由插入所述隔爆接头(23)内的过渡接头(27 )压紧；所述过渡接头(27 )还套设在所述金属保护套(25 )上进行固定。
专利摘要本实用新型公开了一种用于石油钻探领域的钻井液烃含量检测装置，其包括控制箱、光纤、光纤保护管和检测探头；控制箱内的激发光通过光纤传入置于钻井液的检测探头内，经过聚焦、反射后对钻井液中烃类物质的特征拉曼散射信号进行实时检测，并将烃类物质的拉曼散射信号通过光纤传送到控制箱中进行分析处理；光纤保护管可以保护光纤在石油钻探现场的使用过程中不被损坏。本实用新型提供的钻井液烃含量检测装置，符合防爆要求，可以用于石油钻探的危险区域，能够实时采集钻井液内的烃含量的拉曼散射信号，并具有安装方便快捷，安装位置选择性多和防水防爆等优点。
文档编号G01N21/65GK202903679SQ201220634599
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者赵要强, 陈勇, 郑周俊 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司, 上海神开石油设备有限公司
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