含水率测量传感器及含水率测量方法技术

本发明专利技术公开了一种含水率测量传感器及含水率测量方法，属于油井开采领域。该传感器包括：第一结构、第二结构和信号处理装置，第一结构包括光源、第一耦合器、第一光纤、第二光纤和第一探测单元；第二结构包括第三光纤和第二探测单元，第一结构与第二结构间设置有流体通道，第一结构与流体通道的接触面上设置有第一窗口，第一耦合器分别与光源、第一光纤和第二光纤连接，第一探测单元分别与第一光纤和信号处理装置连接，第二光纤与第一窗口相对；第二结构与流体通道的接触面上设置有第二窗口，第三光纤与第二窗口相对，第三光纤与第二探测单元连接，第二探测单元与信号处理装置连接。该装置对原油含水率的测量精确度高具有普适性。

Water content measurement sensor and water content measurement method

【技术实现步骤摘要】
含水率测量传感器及含水率测量方法
本专利技术涉及油井开采领域，特别涉及一种含水率测量传感器及含水率测量方法。
技术介绍
在油井开采过程中，原油的含水率是衡量原油质量的一个重要指标，对原油的开采、储运以及冶炼加工都具有重大影响。因此，通常需要测量原油的含水率。而原油含水率的在线测量，对于确定油井出水、出油层位，估计原油产量，预测油井的开发寿命，都具有重要的意义。时下，原油含水率的在线测量方法主要为密度计法，采用密度计测量原油的含水率。密度计包括两个探头，且两个探头分别与原油流经的管道串联，利用一个探头发送信号，另一个探头接收信号，通过测量信号从发送至接收的时间间隔，即可根据该时间间隔确定原油的含水率。当油井中的原油含水率高时，水中溶解的物质会造成传感器探头结垢现象，导致测量的误差较大，因此该种方法仅适用于测量含水率较低的原油，缺乏普适性。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种含水率测量传感器及含水率测量方法，可以解决相关技术中的测量误差较大，缺乏普适性的问题。本专利技术实施例提供的技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种含水率测量传感器，所述传感器包括：第一结构、第二结构和信号处理装置，所述第一结构包括光源、第一耦合器、第一光纤、第二光纤和第一探测装置；所述第二结构包括第三光纤和第二探测单元，所述第一结构与所述第二结构间设置有流体通道，所述流体通道供油井内的原油流通，所述流体通道为L型通道或者直线型通道；所述第一结构与所述流体通道的接触面上设置有第一窗口，所述第一耦合器分别与所述光源、所述第一光纤和所述第二光纤连接，所述第一探测装置分别与所述第一光纤和所述信号处理装置连接，所述第二光纤与所述第一窗口相对；所述第二结构与所述流体通道的接触面上设置有第二窗口，所述第三光纤与所述第二窗口相对，且所述第三光纤与所述第二探测装置连接，所述第二探测装置与所述信号处理装置连接；所述光源用于发出原始光信号，所述第一耦合器用于将所述原始光信号耦合为第一光信号和第二光信号；所述第一光纤用于将所述第一光信号传输至所述第一探测装置，所述第一探测装置用于将所述第一光信号转换成第一电信号，并将所述第一电信号传输至所述信号处理装置；所述第二光纤用于将所述第二光信号传输至所述第一窗口，所述第二光信号照射所述第一窗口、通过所述原油后照射所述第二窗口；所述第三光纤用于接收所述第二窗口上的第三光信号，并将所述第三光信号传输至所述第二探测装置，所述第二探测装置用于将所述第三光信号转换成第二电信号，并将所述第二电信号传输至所述信号处理装置；所述信号处理装置用于获取所述第二电信号与所述第一电信号的比值，所述比值用于表示所述原油的含水率。在一种可能实现方式中，所述信号处理装置包括：采集单元和处理单元，所述采集单元分别与所述第一探测装置、所述第二探测装置和所述处理单元连接；所述采集单元用于采集所述第一电信号和所述第二电信号，并传输至所述处理单元；所述处理单元用于接收所述第一电信号和所述第二电信号，获取所述第二电信号与所述第一电信号的比值，并显示所述比值，所述比值用于获取所述原油的含水率。在一种可能实现方式中，所述第一结构还包括：多个滤波片和多个准直透镜，所述第一光信号包括多路子信号，所述第一光纤包括多路光纤，所述多个滤波片的中心波长不同，所述第一探测装置包括多个探测单元；所述多路光纤、所述多个滤波片、所述多个准直透镜和所述多个探测单元一一对应；每路光纤用于将一路子信号传输至对应的滤波片，所述滤波片用于对接收到的一路子信号进行滤波，获取一路单色光信号，所述一路单色光信号传输至对应的准直透镜后，所述准直透镜用于调整所述一路单色光信号的强度，调整后的单色光信号传输至对应的探测单元，所述探测单元用于将所述调整后的单色光信号转换为对应的电信号后，传输至所述信号处理装置。在一种可能实现方式中，所述第一耦合器为1分4耦合器，所述第一结构包括：三个滤波片和三个准直透镜，所述第一探测装置包括三个探测单元；所述第一光信号包括三路子信号，所述第一光纤包括三路光纤；所述三个滤波片包括第一滤波片、第二滤波片和第三滤波片，所述第一滤波片的中心波长为1047-1053纳米，所述第二滤波片的波段为1447-1453纳米，所述第三滤波片的波段为1747-1753纳米。在一种可能实现方式中，所述第二结构还包括：第二耦合器、第四光纤、多个滤波片和多个准直透镜，所述第二耦合器与所述第三光纤和所述第四光纤连接，所述第四光纤包括多路光纤，所述多个滤波片的波段不同，所述第二探测装置包括多个探测单元；所述多路光纤、所述多个滤波片、所述多个准直透镜和所述多个探测单元一一对应；所述第二耦合器用于将所述第三光纤传输的第三光信号耦合为多路子信号，所述第四光纤中的每路光纤用于将一路子信号传输至对应的滤波片，所述滤波片用于对接收到的一路子信号进行滤波，获取一路单色光信号，所述一路单色光信号传输至对应的准直透镜后，所述准直透镜用于调整所述一路单色光信号的强度，调整后的单色光信号传输至对应的探测单元，所述探测单元用于将所述调整后的单色光信号转换为对应的电信号后，传输至所述信号处理装置。在一种可能实现方式中，所述第二耦合器为1分3耦合器，所述第二结构包括：三个滤波片和三个准直透镜，所述第二探测装置包括三个探测单元；所述三个滤波片包括第四滤波片、第五滤波片和第六滤波片，所述第四滤波片的波段为1047-1053纳米，所述第五滤波片的波段为1447-1453纳米，所述第六滤波片的波段为1747-1753纳米。在一种可能实现方式中，所述第一窗口和所述第二窗口均填充蓝宝石玻璃材料。在一种可能实现方式中，所述第一光纤、所述第二光纤、所述第三光纤和所述第四光纤的工作频段均为400-2200纳米，芯径均为400微米。在一种可能实现方式中，所述流体通道为L型通道或者直线型通道。另一方面，本专利技术实施例提供了一种含水率测量方法，所述方法包括：所述光源发出原始光信号，所述第一耦合器将所述原始光信号耦合为第一光信号和第二光信号；所述第一光纤将所述第一光信号传输至所述第一探测装置，所述第一探测装置将所述第一光信号转换成第一电信号，并将所述第一电信号传输至所述信号处理装置；所述第二光纤将所述第二光信号传输至所述第一窗口，所述第二光信号照射所述第一窗口、通过所述原油传输后照射所述第二窗口；所述第三光纤接收所述第二窗口上的第三光信号，并将所述第三光信号传输至所述第二探测装置，所述第二探测装置将所述第三光信号转换成第二电信号，并将所述第二电信号传输至所述信号处理装置；所述信号处理装置获取所述第二电信号与所述第一电信号的比值，所述比值表示所述原油的含水率。在一种可能实现方式中，所述信号处理装置包括：采集单元和处理单元，所述采集单元分别与所述第一探测装置、所述第二探测装置和所述处理单元连接；所述方法还包括：所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含水率测量传感器，其特征在于，所述传感器包括：第一结构(1)、第二结构(2)和信号处理装置(3)，所述第一结构(1)包括光源(101)、第一耦合器(102)、第一光纤(103)、第二光纤(104)和第一探测装置(105)；所述第二结构(2)包括第三光纤(201)和第二探测装置(202)，所述第一结构(1)与所述第二结构(2)间设置有流体通道，所述流体通道供油井内的原油流通，所述流体通道为L型通道或者直线型通道；/n所述第一结构(1)与所述流体通道的接触面上设置有第一窗口(106)，所述第一耦合器(102)分别与所述光源(101)、所述第一光纤(103)和所述第二光纤(104)连接，所述第一探测装置(105)分别与所述第一光纤(103)和所述信号处理装置(3)连接，所述第二光纤(104)与所述第一窗口(106)相对；/n所述第二结构(2)与所述流体通道的接触面上设置有第二窗口(203)，所述第三光纤(201)与所述第二窗口(203)相对，且所述第三光纤(201)与所述第二探测装置(202)连接，所述第二探测装置(202)与所述信号处理装置(3)连接；/n所述光源(101)用于发出原始光信号，所述第一耦合器(102)用于将所述原始光信号耦合为第一光信号和第二光信号；/n所述第一光纤(103)用于将所述第一光信号传输至所述第一探测装置(105)，所述第一探测装置(105)用于将所述第一光信号转换成第一电信号，并将所述第一电信号传输至所述信号处理装置(3)；/n所述第二光纤(104)用于将所述第二光信号传输至所述第一窗口(106)，所述第二光信号照射所述第一窗口(106)、通过所述原油后照射所述第二窗口(203)；/n所述第三光纤(201)用于接收所述第二窗口(203)上的第三光信号，并将所述第三光信号传输至所述第二探测装置(202)，所述第二探测装置(202)用于将所述第三光信号转换成第二电信号，并将所述第二电信号传输至所述信号处理装置(3)；/n所述信号处理装置(3)用于获取所述第二电信号与所述第一电信号的比值，所述比值用于表示所述原油的含水率。/n...

【技术特征摘要】
1.一种含水率测量传感器，其特征在于，所述传感器包括：第一结构(1)、第二结构(2)和信号处理装置(3)，所述第一结构(1)包括光源(101)、第一耦合器(102)、第一光纤(103)、第二光纤(104)和第一探测装置(105)；所述第二结构(2)包括第三光纤(201)和第二探测装置(202)，所述第一结构(1)与所述第二结构(2)间设置有流体通道，所述流体通道供油井内的原油流通，所述流体通道为L型通道或者直线型通道；
所述第一结构(1)与所述流体通道的接触面上设置有第一窗口(106)，所述第一耦合器(102)分别与所述光源(101)、所述第一光纤(103)和所述第二光纤(104)连接，所述第一探测装置(105)分别与所述第一光纤(103)和所述信号处理装置(3)连接，所述第二光纤(104)与所述第一窗口(106)相对；
所述第二结构(2)与所述流体通道的接触面上设置有第二窗口(203)，所述第三光纤(201)与所述第二窗口(203)相对，且所述第三光纤(201)与所述第二探测装置(202)连接，所述第二探测装置(202)与所述信号处理装置(3)连接；
所述光源(101)用于发出原始光信号，所述第一耦合器(102)用于将所述原始光信号耦合为第一光信号和第二光信号；
所述第一光纤(103)用于将所述第一光信号传输至所述第一探测装置(105)，所述第一探测装置(105)用于将所述第一光信号转换成第一电信号，并将所述第一电信号传输至所述信号处理装置(3)；
所述第二光纤(104)用于将所述第二光信号传输至所述第一窗口(106)，所述第二光信号照射所述第一窗口(106)、通过所述原油后照射所述第二窗口(203)；
所述第三光纤(201)用于接收所述第二窗口(203)上的第三光信号，并将所述第三光信号传输至所述第二探测装置(202)，所述第二探测装置(202)用于将所述第三光信号转换成第二电信号，并将所述第二电信号传输至所述信号处理装置(3)；
所述信号处理装置(3)用于获取所述第二电信号与所述第一电信号的比值，所述比值用于表示所述原油的含水率。


2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述信号处理装置(3)包括：采集单元(301)和处理单元(302)，所述采集单元(301)分别与所述第一探测装置(105)、所述第二探测装置(202)和所述处理单元(302)连接；
所述采集单元(301)用于采集所述第一电信号和所述第二电信号，并传输至所述处理单元(302)；
所述处理单元(302)用于接收所述第一电信号和所述第二电信号，获取所述第二电信号与所述第一电信号的比值，并显示所述比值，所述比值用于获取所述原油的含水率。


3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第一结构(1)还包括：多个滤波片和多个准直透镜，所述第一光信号包括多路子信号，所述第一光纤(103)包括多路光纤，所述多个滤波片的波段不同，所述第一探测装置(105)包括多个探测单元；
所述多路光纤、所述多个滤波片、所述多个准直透镜和所述多个探测单元一一对应；
每路光纤用于将一路子信号传输至对应的滤波片，所述滤波片用于对接收到的一路子信号进行滤波，获取一路单色光信号，所述一路单色光信号传输至对应的准直透镜后，所述准直透镜用于调整所述一路单色光信号的强度，调整后的单色光信号传输至对应的探测单元，所述探测单元用于将所述调整后的单色光信号转换为对应的电信号后...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彦昌，王庆，程子阳，钟彩霞，宋洁，杨玲，赵立安，杨士振，尤立忠，陈显，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11