[實用新型]一種陣列探頭成像儀器及其一體化光學持氣率探頭

有效

• 申請號: 202020786952.1
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN214374293U
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 郭國民;趙俊峰;高新營;婁彥民;肖向陽
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化中原石油工程有限公司;中石化中原石油工程有限公司地球物理測井公司
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552;G01N21/01;E21B49/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳志海

本實用新型公開了一種陣列探頭成像儀器及其一體化光學持氣率探頭，其中一體化光學持氣率探頭包括：探頭外殼，光棱鏡、發光器件和接收光器件；光棱鏡設置于探頭外殼的端口；發光器件、接收光器件均設置于光棱鏡的內端，光棱鏡的外端設有用于同發光器件的光線配合的光界面；光棱鏡的光界面能夠使得發光器件的光線在遇到氣體時全反射到接收光器件，和在遇到液體時部分反射到接收光器件；接收光器件信號輸出端連接于外圍電路。通過光界面使得發光器件形成不同的反射光強，并將其轉換為大小不同電信號以達到識別氣相的目的；同時，基于光器件與光棱鏡的集成式設置，使得入射光線強度大，入射角恒定，使得測量結果具有較好的一致性、準確性。

技術領域

本實用新型涉及水平井動態監測儀器技術領域，特別涉及一種陣列探頭成像儀器及其一體化光學持氣率探頭。

背景技術

隨著國內頁巖氣開發的進展和規模的不斷擴大，大量的頁巖氣水平井在開發過程的不同階段，都需要進行產出剖面測井，目前只有國外測井公司擁有該項測井儀器技術，每年在國內頁巖氣地區進行幾十口井的產氣剖面測井施工。

目前國內外新型光學持氣率儀采用光纖探針式，存在四個方面問題，一是光纖的傳輸的光強弱，其光源需要激光式強光源，幾十公分長的光纖光路中還需要耐高溫分光器、光耦合器等，制造難度大、成本高；二是光線傳播是經過光纖內腔的多次反射才能到達光纖頭部的探針界面，而且光纖需折彎安裝在陣列成像儀器上，光線到達光纖探針界面的入射角就更具不確定性，亦即光的入射角不能滿足全反射測量原理，致使區分氣相和液相的分辨率下降；三是測量臂式陣列成像儀器結構原因，安裝有多條光纖，其走向、位置和彎曲度均不同，也會使多個光纖探針的持氣率測量值不一致；四是光纖隨著測量臂張開而彎曲，對不同內徑的油氣井套管，測量臂張開度改變，使光纖的彎曲度改變，光線到達探針界面的入射角也要發生變化，從而產生刻度和測量的不對應性誤差。消除此誤差需要三相流實驗室配備各種型號管子，予以進行有針對性的儀器刻度，費事費力，目前三相流實驗室還不具備此條件，若水平井底邊存在起伏高度不定的波浪式沉沙，使測量臂張開度帶動光纖的彎曲度忽大忽小，更無所適從。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供了一種一體化光學持氣率探頭，可實現了發光器件和接收光器件與光棱鏡的集成式設置，使得入射光線強度大，入射角恒定，從而可使得測量結果具有較好的一致性、準確性。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種一體化光學持氣率探頭，包括：光棱鏡、發光器件、接收光器件和探頭外殼；

所述光棱鏡設置于所述探頭外殼的端口；所述發光器件、所述接收光器件均位于所述探頭外殼內，且均設置于所述光棱鏡的內端，所述光棱鏡的外端設有用于同所述發光器件的光線配合的光界面；所述光棱鏡的光界面能夠使得所述發光器件的光線在遇到氣體介質時被全反射至所述接收光器件，和能夠使得所述發光器件的光線在遇到液體介質時被部分反射至所述接收光器件；所述接收光器件的信號輸出端用于連接外圍電路。

優選地，所述光棱鏡為藍寶石棒材；所述光棱鏡的光界面為錐度45°的圓錐面。

優選地，所述光棱鏡的直徑為6mm。

優選地，所述探頭外殼的端口面和/或所述光棱鏡的光界面設有用于同氣泡配合的鋼刺針群。

優選地，還包括：設置于所述探頭外殼內的鑲嵌管座；所述發光器件和/ 或所述接收光器件通過所述鑲嵌管座鑲嵌于所述光棱鏡的內端。

優選地，所述發光器件包括發光管；所述接收光器件包括光敏管；所述發光管和/或所述光敏管包括紅外二極管。

優選地，所述接收光器件的信號輸出端通過電線連接所述外圍電路；所述電線包括：電路屏蔽線。

優選地，還包括：溫漂補償模塊；所述溫漂補償模塊通訊連接于所述發光器件的電源。